Teilprojekt LUFT                              

Motivation

In urbanen Gebieten ist die Außenluft oft durch den Luftschadstoff Stickstoffdioxid (NO₂) belastet. Das hohe Verkehrsaufkommen und die damit verbundenen direkten Emissionen sind dafür meist der treibende Faktor. Stickstoffdioxid kann allerdings auch sekundäre Quellen haben, d. h. nicht direkt ausgestoßen, sondern in der Luft durch chemische Reaktion gebildet werden. In der Atmosphäre vorhandenes NO₂ unterliegt einem Kreislauf von Umwandlungen und chemischen Reaktionen, die unter anderem zur Ozonbildung beitragen. Neben der Bildung sekundärer Schadstoffe hat auch Stickstoffdioxid selbst eine direkte gesundheitsschädliche Wirkung. Daher wurden aktive technische Lösungsansätze zur Reduktion von NO₂ entwickelt. Eine grundlegende wissenschaftliche Untersuchung, ob und unter welchen Umwelt- und Verkehrsbedingungen diese zur Verbesserung der Luftqualität beitragen können, gibt es jedoch bisher nicht.  

Ziel

Ziel des Teilprojekts LUFT ist es, die reale Wirkung von NO₂ Luftreinigungssystemen auf die Luftqualität im Umfeld eines belasteten Straßenzugs zu bestimmen. Zu diesem Ziel charakterisieren wir den atmosphärischen Transport und die chemische Zusammensetzung der Luft im Umfeld eines ausgewählten Straßenzugs hinsichtlich des Einflusses auf und die Wirkung durch die aktiven Luftreinigungssysteme. Ein weiterer Teilaspekt ist die Bewertung des Material- und Energieaufwands beim Betrieb der Luftreinigungssysteme.

Experiment im Feld

Um die Wirkung der Luftreinigung im Umfeld des belasteten Straßenzuges zu bestimmen, wird ein Feldversuch im Straßenzug der Landshuter Allee, München, gestartet, um vor Ort Erkenntnisse zum Wirkungsgrad der Luftreinigungssysteme zu gewinnen. Wir beobachten Luftqualität und Luftbewegung in Abhängigkeit von folgenden Parametern:

• Wetterbedingungen (z. B. Temperatur, Luftfeuchte, Luftdruck)
• Tageszeit und Saison
• Verkehrsaufkommen
• Stabilität der Atmosphäre
• Betriebsstunden des Filtermaterials

Hierzu analysieren wir die Stickstoffdioxid-Konzentration in der Luft, lokale Luftturbulenzen und meteorologische Daten.

Simulation in Labor und Modell

Die Simulationen der urbanen Bedingungen im Labor und Computermodell helfen, realitätsnah die Strömung abzubilden und Beobachtungen mithilfe wirbelauflösender Turbulenzluftströmungssimulation (LES, PALM) in einen größeren zeitlichen und räumlichen Kontext zu setzen. Um die Ergebnisse zu komplettieren, koppeln wir die Analysen der Strömung und Luftqualität mit Verkehrs- und Fahrzeugdaten (Teilprojekt VERKEHR), und betrachten sie im Zusammenhang zur direkten Effizienz der Filtermaterialien, gemessen im Nahfeld, (Teilprojekt ADSORPTION & KATALYSE) und der räumlichen Wirkung der Luftreinigung im umliegenden Stadtgebiet (Teilprojekt MESSNETZ).

Ausblick

Aus den vorhandenen Daten können Empfehlungen für den Einsatz der Luftreinigungssysteme abgeleitet werden und damit zu einer Verbesserung der Luft- und Lebensqualität exemplarisch am Standort der Stadt München beigetragen werden.