Band 24 (Michael Westphal 2018)
Michael Westphal, 2018
Radon als Tracer in der
Luftqualitätsüberwachung
ISBN 978-3-86780-590-2
Kurzfassung
Die Luftverschmutzung stellt weltweit eines der größten Umweltprobleme dar. Neben der Emission spielen die Gestalt der Erdoberfläche (Orografie), die Landnutzung sowie die meteorologischen Bedingungen für die Ausbreitung von Luftschadstoffen eine Rolle. Besonders schwierig gestaltet sich dabei die Abschätzung des Einflusses der meteorologischen Bedingungen, da sie durch das Zusammenwirken vieler Variablen bestimmt sind, die zudem einer ständigen Veränderung unterworfen sind. In der Praxis kann die Wirksamkeit von Luftreinhaltemaßnahmen mit Immissionsmodellen abgeschätzt werden, wobei mittlere Austauschbedingungen der bodennahen Atmosphäre angenommen werden.
In der vorliegenden Arbeit werden Methoden entwickelt und diskutiert, die das natürlich vorkommende ubiquitäre radioaktive Edelgas Radon als einen atmosphärischen Tracer nutzen.
Zur Auswertung der Daten werden statistische Verfahren und die Radon-Tracer-Methode
verwendet. Für einen Zeitraum von vier Jahren erfolgte die Messung der Luftschadstoffe Stickstoffdioxid und Feinstaub (PM10, PM2.5) sowie Radon an einer Luftgütemessstation des städtischen Hintergrunds. Weiterhin wurden Daten einer verkehrsnahen Station verwendet.
Die Korrelationsanalyse mit meteorologischen Größen zeigte insbesondere für die Windgeschwindigkeit eine hohe Abhängigkeit. Bei den Luftschadstoffen zeigte sich bei
Tagesmittelwerten die höchste Abhängigkeit (NO2: R2 = 0,23; PM10TEOM: R2 = 0,15;
PM10HVS: R2 = 0,17; PM2.5HVS: R2 = 0,13). Es wurde zudem ermittelt, inwieweit mit Radon-Daten die Pasquill-Stabilitätsklassen prognostiziert werden können. Hierbei zeigte sich für bis zu 93 % der Stundenwerte eine weitgehende Übereinstimmung. In dieser Arbeit werden weiterhin Methoden vorgestellt mit der aktuell ermittelten Radon-Konzentration die Austauschbedingungen zu beurteilen sowie die Spurenstoff-Konzentration im ländlichen Hintergrund aus Hintergrundmessungen in der Stadt abzuleiten. Zudem wurde eine Entkopplung von Austauschbedingungen und lokaler Emission vorgenommen, um den Anteil der Austauschbedingungen bei Überschreitung von Stickstoffdioxid- und Feinstaub-Grenzwerten zu ermitteln. Schließlich wird mit dieser Arbeit ein allgemeiner Überblick zur Anwendung des Tracers Radon in der Meteorologie sowie der Luftqualitätsüberwachung und Luftreinhaltung gegeben.