Stickstoffoxide Und Luftreinhaltung: Grundlagen, Emissionen, Transmission, Immissionen, Wirkungen

ISBN-13: 9783540509356 / Niemiecki / Miękka / 1989 / 294 str.

Jrgen Kolar; Jargen Kolar

Opis

Neben der Entstehung und Emission von Stickstoffoxiden bei Verbrennungsprozessen sowie den verschiedenen nationalen Grenzwerten steht die Minderung der NOx-Emissionen im Mittelpunkt dieses Buches. Es enthalt ausfuhrliche Angaben zu den globalen, nationalen und regionalen jahrlichen Emissionen. Die chemischen Umwandlungen zu den Folgeprodukten (Ozon, PAN) werden ebenso betrachtet wie die trockene und nasse Deposition. Der Behandlung der naturlichen und anthropogenen Immissionen folgen Hinweise auf deren Wirkungen. Ein ausfuhrlicher Uberblick uber die verschiedenen Immissionsgrenzwerte schliesst das Buch ab. Der Autor beschreibt die Entwicklung der Erkenntnisse auf diesem neuen und lebenswichtigen Wissenschaftsgebiet und stellt Definitionen und grundsatzliche Erlauterungen den NOx-spezifischen Ausfuhrungen voran. So vermittelt er dem Leser am Beispiel der Stickstoffoxide zugleich eine Einfuhrung in die allgemeineren Probleme der Luftreinhaltung."

Spis treści

1 Chemisch-physikalischer Überblick über die Stickstoffoxide als luftverunreinigende Stoffe.- 1.1 Definition, Anzahl und Einteilung luftverunreinigender Stoffe.- 1.1.1 Definitionen und Erläuterungen.- 1.1.2 Anzahl luftverunreinigender Stoffe.- 1.1.3 Einteilungsprinzipien für luftverunreinigende Stoffe.- 1.2 Oxide des Stickstoffs im Überblick.- 1.3 Distickstoffoxid (N2O).- 1.3.1 Entstehung.- 1.3.2 Eigenschaften.- 1.3.3 N2O-Gehalt der Troposphäre.- 1.4 Stickstoffmonoxid (NO).- 1.5 Stickstoffdioxid (NO2) und Distickstofftetroxid (N2O4).- 1.5.1 Entstehung des Stickstoffdioxids.- 1.5.2 Eigenschaften des Stickstoffdioxids.- 1.5.3 Gleichgewicht mit Distickstofftetroxid.- 1.6 Weitere Stickstoffoxide.- 1.6.1 Distickstofftrioxid (N2O3).- 1.6.2 Distickstoffpentoxid (N2O5).- 1.6.3 Stickstofftrioxid (NO3).- 1.7 Literatur.- 1.8 Formelzeichen.- 2 Entstehung der Stickstoffoxide in Verbrennungsprozessen.- 2.1 Übersicht zu den Bildungsmechanismen für Stickstoffmonoxid.- 2.2 Entstehung des Stickstoffmonoxids aus dem Stickstoff der Brennstoffe.- 2.2.1 Grundsätzliches zum Brennstoff-NO.- 2.2.2 Stickstoffgehalt und weitere Brennstoffkenngrößen.- 2.2.2.1 Stickstoffgehalt.- 2.2.2.2 Weitere Brennstoffkenngrößen.- 2.2.3 Stickstoffmonoxid-Bildung aus den Flüchtigen Bestandteilen.- 2.2.4 Stickstoffmonoxid-Bildung aus dem Restkoks.- 2.2.5 Heterogene Reduktion des Stickstoffoxids.- 2.2.6 Einflußgrößen auf die Umwandlungsrate.- 2.3 Thermisches Stickstoffmonoxid.- 2.3.1 Betrachtung der Bruttoreaktion.- 2.3.2 Zeldovich-Mechanismus.- 2.3.3 Weitere Reaktionsmechanismen.- 2.3.4 Betrachtung der Haupteinflußgrößen.- 2.4 Promptes Stickstoffmonoxid.- 2.4.1 Erläuterungen zur Entstehung.- 2.4.2 Einflußgrößen und Bedeutung.- 2.5 Entstehung von Stickstoffdioxid.- 2.5.1 Möglichkeiten der Stickstoffdioxid-Bildung.- 2.5.2 Anhaltswerte für den volumetrischen NO2-Anteil.- 2.6 Wechselwirkung der Stickstoffoxide mit den Schwefeloxiden.- 2.7 Literatur.- 2.8 Formelzeichen.- 3 Emissionen und Emissionsgrenzwerte der Feuerungen und stationären Gasturbinen.- 3.1 Grundsätzliches zur Emission.- 3.1.1 Erläuterungen zum Begriff „Emission“.- 3.1.2 Ermittlung des Emissionsmassenstromes.- 3.1.3 Definition und Ermittlung der Emissionskonzentrationen.- 3.1.4 Definition und Ermittlung der Emissionsfaktoren.- 3.1.5 Grundsätzliches zum internationalen Vergleich von Emissionsbegrenzungen.- 3.2 Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen.- 3.2.1 Wichtige Einflußgrößen auf die NOx-Emission.- 3.2.2 Größe der Emissionen.- 3.2.3 Entwicklung und Stand bundesdeutscher Emissionsbegrenzungen.- 3.2.4 Entwicklung und Stand der Emissionsbeschränkungen in anderen Staaten.- 3.3 Verbrennung von flüssigen Brennstoffen.- 3.3.1 Emissionen bei der Verbrennung von Heizöl EL.- 3.3.2 Bedeutung und Emissionen der Feuerungen für schweres Heizöl.- 3.3.3 Grenz- und Richtwerte für flüssige Brennstoffe.- 3.4 Verbrennung von Kohlen.- 3.4.1 Emissionen und Grenzwerte der Schmelzfeuerungen.- 3.4.2 Emissionen der Trockenfeuerungen für Steinkohle.- 3.4.3 Zusammenstellung nationaler Grenzwerte.- 3.4.4 Trockenfeuerungen für Braunkohle.- 3.4.5 Mechanische Rostfeuerungen.- 3.4.6 Handbeschickte Rostfeuerungen.- 3.5 Feuerungen für Holz und kommunalen Müll.- 3.5.1 Emissionen und Grenzwerte der Holzfeuerungen.- 3.5.2 Bedeutung und Emissionen der Müllfeuerungen.- 3.5.3 Grenzwerte für Müllfeuerungen.- 3.6 Wirbelschichtfeuerungen.- 3.6.1 Systeme von Wirbelschichtfeuerungen.- 3.6.2 Emissionen atmosphärischer Wirbelschichtfeuerungen.- 3.6.3 Emissionsgrenzwerte.- 3.7 Stationäre Gasturbinen.- 3.7.1 Bedeutung und Emissionen.- 3.7.2 Amerikanische und bundesdeutsche Grenzwerte.- 3.8 Literatur.- 3.9 Formelzeichen.- 4 Emissionen und Emissionsgrenzwerte der Verbrennungsmotoren.- 4.1 Grundsätzliches zur Emission mobiler Anlagen.- 4.1.1 Emissionsmaße für mobile Anlagen.- 4.1.2 Notwendigkeit von Fahrtests.- 4.1.3 Beispiele internationaler Fahrzyklen für Pkw.- 4.1.4 Bundesdeutsche Fahrzyklen.- 4.1.5 Fahrzyklen für Nutzfahrzeuge mit Dieselmotor.- 4.1.6 Ermittlung der Quellstärken des Kraftfahrzeugverkehrs.- 4.2 Ottomotoren in Pkw, Kombi und leichten Nutzfahrzeugen.- 4.2.1 Einflußgrößen auf die Emissionen der Ottomotoren.- 4.2.2 Mittlere Emissionen bundesdeutscher Pkw.- 4.2.3 Mittlere regionale und nationale Emissionsfaktoren.- 4.2.4 Entwicklung der Emissionsgrenzwerte für Pkw.- 4.3 Mobile Dieselmotoren (schwere Nutzfahrzeuge).- 4.3.1 Bedeutung der Dieselmotoren im Straßenverkehr.- 4.3.2 Einflußgrößen bei Dieselmotoren.- 4.3.3 Emissionen bundesdeutscher Kraftfahrzeuge.- 4.3.4 Mittlere regionale und nationale Emissionsfaktoren.- 4.3.5 Entwicklung der Emissionsgrenzwerte.- 4.3.6 Vergleich zwischen Otto-und Dieselmotor im Pkw.- 4.4 Stationäre Verbrennungsmotoren.- 4.4.1 Anwendungsgebiete.- 4.4.2 Anhaltswerte für die Emissionen.- 4.4.3 Bundesdeutsche und ausländische Grenzwerte.- 4.5 Literatur.- 4.6 Formelzeichen.- 5 Maßnahmen zur Senkung der Emissionen.- 5.1 Überblick zu den emissionsmindernden Maßnahmen.- 5.2 Primärmaßnahmen.- 5.2.1 Grundsätzliches zu den Primärmaßnahmen.- 5.2.2 Minderung des Sauerstoffangebots.- 5.2.2.1 Nahstöchiometrische Verbrennung.- 5.2.2.2 Gestufte Luftzufuhr.- 5.2.2.3 Luftstufung bei Verbrennungsmotoren.- 5.2.3 Senkung der Verbrennungstemperatur insbesondere durch äußere Kühlung.- 5.2.3.1 Verminderung der Feuerraumbelastung.- 5.2.3.2 Oberflächenverbrennung und katalytische Verbrennung.- 5.2.4 Senkung der Verbrennungstemperatur durch innere Flammenkühlung.- 5.2.4.1 Überstöchiometrische Verbrennung (Magerkonzept).- 5.2.4.2 Äußere und innere Abgasrezirkulation.- 5.2.4.3 Zufuhr von Wasser oder Dampf.- 5.2.5 Gestufte Brennstoffzufuhr.- 5.2.6 NOx-arme Brenner für Feuerungen.- 5.2.7 Kombination der Primärmaßnahmen bei Feuerungen.- 5.3 Grundsätzliches zu den Abgasreinigungsanlagen (Sekundärmaßnahmen, Abgasnachbehandlung).- 5.3.1 Anforderungen an Abgasreinigungsanlagen.- 5.3.2 Verfahrensprinzipien zur NOx-Abscheidung.- 5.3.3 Vielfalt und Auswahl der Verfahren.- 5.3.4 Grundsätzliches zur Katalyse.- 5.3.4.1 Definition und Aufbau eines Katalysators.- 5.3.4.2 Technische Katalysator-Kenngrößen.- 5.3.4.3 Katalysatorarten und Anforderungen.- 5.4 Trockene selektive Reduktion.- 5.4.1 Chemismus der selektiven Reduktion.- 5.4.2 Selektive nichtkatalytische (thermische) Reduktion (SNR-Verfahren).- 5.4.3 Katalysatoren für die selektive katalytische Reduktion (SCR-Verfahren).- 5.4.3.1 Schwermetalloxid-Katalysatoren.- 5.4.3.2 Zeolithe.- 5.4.3.3 Eisenoxid-Chromoxid-Katalysatoren.- 5.4.3.4 Aktivkokse.- 5.4.3.5 Einflußgrößen auf den Abscheidegrad.- 5.4.4 Abgasseitige Anordnung des Katalysators.- 5.4.5 Konstruktive Gestaltung der DENOX-Reaktoren.- 5.4.6 Entwicklungsstand des SCR-Verfahrens.- 5.4.7 SCR-Verfahren für Verbrennungsmotoren.- 5.5 Trockene nichtselektive katalytische Reduktion.- 5.5.1 Terminologie der Pkw-Abgasreinigungssysteme.- 5.5.2 Chemismus der nichtselektiven Reduktion.- 5.5.3 Aufbau und Zusammensetzung des Katalysators.- 5.5.4 Bestandteile des Abgasreinigungssystems.- 5.5.5 NCR-Verfahren bei stationären Anlagen.- 5.6 Übersicht zu den Simultanverfahren.- 5.6.1 Erläuterungen zum Begriff „simultan“.- 5.6.2 Trockene und halbtrockene Simultanverfahren.- 5.6.3 Nasse Simultanverfahren.- 5.7 Literatur.- 5.8 Formelzeichen.- 6 Gebietsbezogene jährliche Emissionen.- 6.1 Biogene Emissionen.- 6.1.1 Überblick zu den globalen Emissionen.- 6.1.2 Entstehung durch elektrische Entladungen.- 6.1.3 Freisetzung aus Böden.- 6.1.4 Diffusion aus der Stratosphäre.- 6.1.5 Gemischt biogene/anthropogene Emissionen.- 6.1.6 Biogene Emissionen anderer Gebiete.- 6.1.7 Zusammenfassung.- 6.2 Grundsätzliches zur Ermittlung anthropogener Emissionen.- 6.2.1 Einteilung der anthropogenen Emissionen.- 6.2.2 Methoden zur Ermittlung der Emissionen.- 6.2.3 Bedeutung der Emissionsfaktoren (Schätzgenauigkeit).- 6.3 Globale und großräumige anthropogene Emissionen.- 6.3.1 Globale anthropogene Emissionen.- 6.3.2 Emissionen der USA.- 6.3.3 Emissionen Japans.- 6.3.4 Europäische Emissionen.- 6.4 Anthropogene Emissionen der Bundesrepublik Deutschland.- 6.4.1 Derzeitige Größe und Aufteilung.- 6.4.2 Bisherige und zukünftige Entwicklung in der Bundesrepublik.- 6.4.3 Emissionen der deutschen Bundesländer.- 6.4.4 Emissionen der Belastungsgebiete und Ballungsräume.- 6.5 Anthropogene Emissionen einiger EG-Staaten.- 6.6 Anthropogene Emissionen einiger Comecon-Staaten.- 6.7 Anthropogene Emissionen Österreichs, Schwedens und der Schweiz.- 6.8 Gegenüberstellung nationaler Emissionen.- 6.9 Literatur.- 7 Betrachtung einiger Vorgänge der Transmission.- 7.1 Erläuterung des Begriffs „Transmission“.- 7.2 Advektion und Austausch (Ausbreitungstheorie).- 7.2.1 Klassische Ausbreitungstheorie.- 7.2.2 Ermittlung von Schornsteinmindesthöhen.- 7.2.3 Immissionsprognose.- 7.3 Chemische Umwandlungen.- 7.3.1 Einige grundlegende Hinweise.- 7.3.2 Oxidationsreaktionen für Stickstoffmonoxid.- 7.3.3 Stickstoffmonoxid-Oxidation in Abgasfahnen (erweiterte Ausbreitungstheorie).- 7.3.4 Anteil des Stickstoffdioxids an den Stickstoffoxiden in Bodennähe.- 7.3.5 Entstehung weiterer Folgeprodukte.- 7.4 Trockene Deposition.- 7.4.1 Erläuterung theoretischer Grundlagen.- 7.4.2 Depositionsgeschwindigkeit und ihre Einflußgrößen.- 7.4.3 Anhaltswerte für die Depositionsgeschwindigkeit.- 7.4.4 Größe der trockenen Deposition.- 7.5 Nasse Deposition.- 7.5.1 Grundsätzliche Erläuterungen.- 7.5.2 Quantitative Beschreibung.- 7.5.3 Acidität des meteorologischen Niederschlags (Saurer Regen).- 7.5.4 Umfang der nassen Nitrat-Deposition.- 7.6 Literatur.- 7.7 Formelzeichen.- 8 Immissionen der natürlichen und belasteten Atmosphäre.- 8.1 Grundsätzliches zur „Immission“.- 8.1.1 Definition des Begriffs „Immission“.- 8.1.2 Immissionskonzentration als stochastische Variable.- 8.1.3 Kenngrößen der Immissionskonzentration.- 8.1.3.1 Arithmetisches Mittel und erste Immissionskenngröße.- 8.1.3.2 Standardabweichung und zweite Immissionskenngröße.- 8.1.3.3 Einfluß des Meßzeitintervalls auf die Kenngrößen.- 8.2 Abhängigkeit der Immissionskonzentration von wichtigen Einflußgrößen.- 8.2.1 Problemstellung.- 8.2.2 Emissionsseitige Ersatzgrößen.- 8.2.3 Transmissionsseitige Einflußgrößen.- 8.2.4 Austauscharme Wetterlagen.- 8.3 Bedeutung der Markierungsgrößen Raum und Zeit.- 8.3.1 Räumliche und zeitliche Erfassung der Immissionen.- 8.3.2 Räumliche Struktur der Stickstoffoxid-Immissionen.- 8.3.2.1 Flächenmäßige Unterschiede (Inhomogenität).- 8.3.2.2 Horizontale Entfernungsabhängigkeit.- 8.3.2.3 Höhenabhängigkeit.- 8.3.3 Zeitliche Variabilität der Immissionen.- 8.3.3.1 Betrachtung flächendeckender Immissionsmessungen.- 8.3.3.2 Jahresgang.- 8.3.3.3 Wochengang.- 8.3.3.4 Tagesgang.- 8.4 Angaben zur Größe der Immissionen.- 8.4.1 Immissionen in unbelasteten Gebieten.- 8.4.1.1 Stickstoffdioxid.- 8.4.1.2 Stickstoffmonoxid.- 8.4.2 Stickstoffdioxid-Immissionen in bundesdeutschen Städten.- 8.4.2.1 Ergebnisse der Meßstationen.- 8.4.2.2 Ergebnisse von Pegelmessungen.- 8.4.3 Stickstoffmonoxid-Immissionen in bundesdeutschen Städten.- 8.5 Lufthygienische Beurteilung der Stickstoffdioxid-Immissionen.- 8.6 Bisheriger Trend der Immissionen.- 8.6.1 Reinluftgebiete der Bundesrepublik Deutschland.- 8.6.2 Ballungsräume der Bundesrepublik Deutschland.- 8.6.3 Betrachtung der japanischen Situation.- 8.7 Herkunft der Immissionen.- 8.7.1 Hinweise aus Immissionsmessungen.- 8.7.2 Ermittlung durch Ausbreitungsrechnungen.- 8.8 Literatur.- 8.9 Formelzeichen.- 9 Wirkungen und Grenzwerte.- 9.1 Allgemeine Erläuterungen zu den Wirkungen.- 9.2 Direkte Wirkungen des Stickstoffmonoxids.- 9.3 Direkte Wirkungen des Stickstoffdioxids.- 9.3.1 Wirkungen auf Menschen.- 9.3.2 Wirkungen auf Pflanzen.- 9.3.3 Wirkungen auf Materialien.- 9.3.4 Wirkungen auf die Atmosphäre.- 9.4 Wirkungen der Folgeprodukte der Stickstoffoxide.- 9.4.1 Wirkungen der Oxidantien.- 9.4.1.1 Erläuterungen zum Begriff „Oxidantien“.- 9.4.1.2 Wirkungen des Ozons.- 9.4.1.3 Wirkungen der PANs.- 9.4.2 Wirkungen säurehaltiger Niederschläge.- 9.4.3 Wirkungen auf Böden und Gewässer.- 9.5 Grenzwerte zur Beurteilung der Wirkungen.- 9.5.1 Maximale Arbeitsplatz-Konzentration und Technische Richtkonzentration.- 9.5.2 Maximale Immissionskonzentration der VDI-Richtlinien.- 9.5.3 Immissionswerte der TAL.- 9.5.4 Bundesdeutsche Richtwerte für die Bauleitplanung.- 9.5.5 Japanische Immissionsgrenzwerte.- 9.5.6 Immissionsgrenzwerte der USA.- 9.5.7 Immissionsgrenzwerte europäischer Staaten.- 9.5.8 Immissionsgrenzwerte der Europäischen Gemeinschaft (EG) und der Weltgesundheitsorganisation (WHO).- 9.5.9 Vergleich der nationalen Immissionsgrenzwerte.- 9.5.10 Auslösekonzentrationen für austauscharme Wetterlagen.- 9.6 Literatur.- 10 Anhang.- 10.1 Literatur zur Emissions- und Immissionsmeßtechnik.- 10.2 Häufig benutzte Abkürzungen.- 10.3 Wichtige Maßeinheiten und Umrechnungen.