Nitro-PAH-Bildung bei der oxidativen Abgasnachbehandlung von Dieselabgasaerosol
Final Report Abstract
Das hiermit abgeschlossene DFG-Projekt beschäftigte sich mit der möglichen Bildung von Nitropolyzyklen innerhalb eines NO2-regenerierten Dieselpartikelfilters. Hierzu wurden sowohl Simulationen im Labor als auch Messungen im Realbetrieb durchgeführt. Die Simulation verwendete PAH-beschichteten Graphitfunkenruß. Dieser wurde auf verschiedene Filterstrukturen (Quarzfaser und PM-Kat®) aufgebracht und mit einer definierten NO2-haltigen, realem Dieselabgas nachempfundenen Atmosphäre durchströmt. Die Ergebnisse belegen eine klare Nitrierung der PAHs und die teils quantitative Umwandlung zu den korrespondieren Nitro-PAHs bei Raumtemperatur. Die Experimente bei höherer Temperatur sind gekennzeichnet von einer ebenfalls ansteigenden NPAH-Bildung, die allerdings durch die Sublimation der Edukte und der Produkte in die Gasphase und damit aus der analytischen Reichweite des bisherigen Versuchsaufbaus verlagert wurde. Diese Sublimation bei höherer Temperatur konnte ebenfalls im Labor nachgewiesen werden. Desweiteren wurden auch Messungen an einem realen MAN-Dieselmotor mit DPF durchgeführt. Diese ergaben ebenfalls eine signifikant höhere Nitrobenzo[a]pyrenemission nach dem Dieselpartikelfilter. Außerdem wurde die Neubildung des Supermutagens 1,6- Dinitropyren nachgewiesen. Zusammen mit den Ergebnissen aus den Laborexperimenten wurde in diesem Projekt eindeutig die Neubildung von Nitropolyzyklen innerhalb des Dieselpartikelfilters während der Regeneration mit NO2 belegt. Allerdings beschränken sich die Erkenntnisse nur auf ausgewählte partikelgebundene Polyzyklen (Pyren und Benzo[a]pyren). Es wurde festgestellt, dass die Reaktivität eines jeden einzelnen Polyzyklus im Bezug auf die Nitrierung gesondert berücksichtigt werden muss. Die Gas-/Partikel-Partionierungsexperimente zeigten außerdem, dass bei den Betriebstemperaturen, bei denen DPFs arbeiten, der größte Teil der Polyzyklen in der Gasphase vorliegt, was zu deren Nachweis und Quantifizierung eine völlig neue Herangehensweise in der Probenahme erforderlich macht. Auch der Einsatz eines NO2- Gasabscheiders („Denuder“) ist essentiell, um Artefakte sowohl bei den Partikel-, als auch bei den Gasprobenahmen zu vermeiden. Dies wird in der Fortsetzung der Untersuchungen dazu berücksichtigt.
Publications
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(Dissertation); Formation of nitrated polycyclic aromatic hydrocarbons in diesel pyrticulate filters: laboratory experiments and test-bench measurements, Elektronische Bibliothek der Technischen Universität München, 2010
M. Carrara
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Nitro-PAH Formation Studied by Interacting Artificially PAH-coated Soot Aerosol with NO2 in the Temperature Range of 295 - 523 K, Atmospheric Environment. 2010, 44, 3878-388
M. Carrara; J. C.Wolf and R. Niessner
