Introduction of Indoor & Outdoor Measurement Project
On 5th December 2016, an introduction meeting was hold for all participants to show the current status of the measuring instruments ‘Indoor & Outdoor Measurement Project’. Additionally, the measurement periods from 19th December of the first season in Leipzig for 22 households were fixed.
This project was approved by the Environmental Protection Agency (Umweltbundesamt UBA) with a term of 36 months starting from 01.04.2016. The aim is to study resident activities’ influence to the indoor air of apartments, seasonal and regional influence in indoor and outdoor air through the recording of the ultrafine particle concentration. For urban, urban edge, rural area and also different cities will be measured each season 3 days in each household. A total of around 20 households in and around Leipzig as well as 20 households in and around Berlin are to be selected, and will be investigated for both cities over one year. For the source identification, a tablet and user-friendly program is designed to be used to record the activities of the residents during the measurement period.
Within the scope of this project, particle number and size distribution in indoor and outdoor areas will be measured. In addition, PM2.5, PM10, soot concentration, also CO2 concentration in indoor are recorded, the latter one documenting the ventilation behaviour. The measurements of the size distribution are large-scale spectrometers: SMPS (Scanning Mobility Particle Sizer), measuring particle size from 10 to 800 nm, built by TROPOS.
For indoor measurement system, a water instead of butanol based condensation particle counter is used to eliminate or reduce the typical disadvantages of SMPS systems, such as butanol odor, radioactive sources as well as noise. For outdoor system, an air-conditioner is used, to make sure the device will be able to work primarily under varying ambient conditions.
Jiangyue Zhao
[This text is available only in German.]
Ultrafeine Partikel im Innenraum und in der Umgebungsluft: Zusammensetzung, Quellen und Minderungsmöglichkeiten
In dem dreijährigen Projekt ist nach mehreren Monaten Vorbereitung Ende Dezember die erste Messkampagne gestartet. Bis März 2019 werden die Untersuchungen über das UFOPLAN-Programm des Umweltbundesamtes (UBA) gefördert. Die Gesundheitsaspekte der Studie betreut das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ).
Menschen halten sich in unserem Klima und damit auch in Deutschland den überwiegenden Teil ihrer Lebenszeit in Innenräumen auf. Der höchste Anteil am Zeitbudget entfällt dabei üblicherweise auf Wohnräume. Dies gilt meist auch für Berufstätige, insbesondere aber für als besonders empfindlich geltenden Personengruppen wie Kinder, Alte und Vorerkrankte.
Da die bisherigen Luftgütemessnetze sich hauptsächlich auf die relativ großen Feinstaubklassen PM10 und PM2,5 konzentrieren, ist das Wissen über die gesundheitlichen Effekte ultrafeiner Partikel in der Außenluft noch begrenzt. Extreme Wissenslücken bestehen vor allem bei Innenräumen von Wohnungen. Schätzungen zufolge könnten ca. 10 – 30 % der Erkrankungen, die mit Partikel n in der Luft in Verbindung gebracht werden, durch Innenraumpartikel verursacht werden. Für die Gesundheitsforschung ist des daher wichtig, die Eigenschaften und Quellen des Ultrafeinstaubs sowohl in der Außenluft als auch im Innenraum zu kennen. Um mehr über die Belastung mit ultrafeinen Partikeln in Wohnungen zu erfahren, müssten intensive Messungen der Partikelanzahl-Größenverteilung in der Außenluft sowie im Innenraum parallel durchgeführt werden. Daher werden unterschiedliche Wohnungstypen und -lagen in verschiedenen Jahreszeiten mit unterschiedliche Lüftungsverhalten und Innenraumquellen untersucht und potenzielle Quellen erfasst.
Als Untersuchungsorte für die Studie wurden die Städte Leipzig und Berlin sowie deren Umgebungen ausgewählt. In Leipzig kann dabei im großen Maße auf den Mitarbeiterstab des Leibniz-Institutes für Troposphärenforschung und des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung zurückgegriffen werden. Die Mitarbeiter dieser Institute wohnen sowohl im Zentrum von Leipzig, in Randgebieten Leipzigs sowie im Leipziger Umland. In Berlin wurden bereits Studien zur Innen- und Außenraumbelastung durchgeführt, so dass hier auf einen bestehenden Pool von Wohnungen zurückgegriffen werden kann. Wichtig für die Auswahl ist, dass die Wohnungen der Studienteilnehmer gleichförmig über Stadtzentrum, Stadtrand und Umgebung verteilt sind. Außerdem müssen die Wohnungen entweder über einen Balkon oder über einen abgeschlossen Innenhof mit Stromanschluss verfügen um Schäden durch Vandalismus an dem Außenmessgerät zu verhindern. Nebenkosten wie Stromverbrauch werden erfasst und den Teilnehmenden erstattet.
Im Rahmen des geplanten Projektes werden größenaufgelöste Partikelkonzentrationen (Partikelanzahl-Größenverteilung) an verschieden belasteten Standorten sowie in naheliegenden Innenräumen bestimmt. Die Messungen erfassen dabei Aerosolpartikel im Durchmesser-Bereich von 10 bis 1000 Nanometer. Um die Variationen in Abhängigkeit von der Außenluft zu berücksichtigen, werden die Messungen an Standorten innerhalb der Stadt, am Stadtrand sowie im ländlichen Raum durchgeführt. Es wird jeweils außerhalb und innerhalb einer Wohnung über einen Zeitraum von etwa 3 Tagen parallel gemessen. Diese Messung wird für jeden Standort zu allen 4 Jahreszeiten durchgeführt. Insgesamt werden dazu 20 Wohnungen in und um Leipzig sowie 20 Wohnungen in und um Berlin ausgewählt. Für die Messungen wurden vom TROPOS Partikelgrößenspektrometer gebaut, die für die besonderen Anforderungen (Innenraum und Außenbereich) angepasst wurden. Gewohnheiten und Aktivitäten der Bewohner der zu untersuchenden Wohnungen während der Messungen werden durch einen Fragebogen erfasst, damit Quellen und Senken, die die Innenraumkonzentration verändern, leichter identifiziert werden können. Die Messungen erstrecken sich über einen Zeitraum von 2 Jahren. Am Ende hoffen die Forscherinnen und Forscher von TROPOS und UFZ Empfehlungen geben zu können, wie die Belastung mit ultrafeinen Partikeln in der Wohnung reduziert werden kann.
Tilo Arnhold
Ansprechpartner:
Professor Dr. Alfred Wiedensohler,
Leiter der Abteilung „Experimentelle Aerosol- und Wolkenmikrophysik“ am TROPOS,
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/alfred-wiedensohler/
sowie
Dr. Dr. Ulrich Franck,
Wissenschaftler im Department „Core Facility Studien“ am UFZ,
https://www.ufz.de/index.php?de=41215