Entstehung von nitrierten polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (NPAHs) im Abgas von Verbrennungskraftmaschinen mittels Laser-Fotofragmentierung
Strömungs- und Kolbenmaschinen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projektes konnte leider nur gezeigt werden, dass die Photoframentierung mit optischer Detektion grundsätzlich keine Perspektive hat, routinemäßig z.B. in der Abgasmesstechnik zur Detektion von Nitro-PAH eingesetzt zu werden. Trotz der vielfältigen und kontrolliert durchgeführten Messungen ist eine optische Detektion von Nitro-PAHs nicht gelungen, obwohl sich zahlreiche der durchgeführten Experimente mehr oder weniger unmittelbar an in der Literatur beschriebenen erfolgreichen Experimente orientierten. Tausende von Messungen wurden durchgeführt ohne irgendwelche reproduzierbaren Signale zu liefern. Der Ersatz der für diese Messungen in der Literatur meist verwendeten Massenspektrometrie durch eine optische Detektion ist also nicht gelungen. Besonders unerfreulich ist dabei, dass es nicht gelungen ist, jenseits der mangelnden Laserpulsenergiestabilität befriedigende Erklärungen für den weitgehenden Misserfolg aller unsere Bemühungen zu finden. Die Ergebnisse der Fluoreszenzmessungen haben deutlich gezeigt, dass das optische System also solches eine hohe Effizienz hat und nicht für die fehlenden Signale verantwortlich ist. Ein signifikanter Unterschied zu den wenigen Publikationen, in denen erfolgreiche rein optische Photofragmentierungsysteme beschrieben sind, ist die Tatsache, dass dort zur Fragmentierung Farbstofflasersysteme statt des von uns verwendeten OPOs eingesetzt wurden. Diese weisen eine wesentlich geringere spektrale Bandbreite auf, sind aber für mobile Anwendungen und generell Routineanwendungen, nicht tauglich. Eine Arbeit, bei der ein OPO zur Photofragmentierung zum Einsatz kam, verwendete ein sehr spezielles, extrem schmalbandiges System (1 cm-1), wiederum mit dem Nachteil der Baugröße und geringen mechanischen Stabilität. Es gibt durchaus breitbandige OPO-Systeme, ähnlich wie das von uns verwendete, mit wesentlich höherer Pulsenergie. Diese sind allerdings wesentlich größer und damit für mobile Anwendungen ungeeignet. Als Konsequenz aus dieser Erkenntnis haben wir ein alternatives Online-Detektionssystem für NPAHs und andere, insbesondere Aerosol-assoziierte Spurenbestandteile entwickelt. Es basiert auf einem kommerziellen Massenspektrometer, einer neuartigen Ionisierungsquelle sowie einer ebenfalls neu entwickelten Desorptionseinheit, die es ermöglicht, gezielt partikelassoziierte Analyten zu detektieren. Eine erste Publikation zu dieser neuen Entwicklung wurde eingereicht.
