Stickoxid-Belastung urbaner Räume und Flächen

Abschlussarbeiten im Rahmen des Polyvalenten Zwei-Fächer-Bachelorstudiengangs (individuelle Studienvariante und Lehramt)

Bereits im Jahre 1976 beschrieben Palmes et al. einen einfach aufgebauten Sammler zur passiven Probenahme von Stickstoffdioxid.[1] Bei diesem sogenannten Palmes-Passivsammler gelangen Gase wie NO2 durch ein auf einer Seite offenes Kunststoffröhrchen (meist aus Acrylglas) durch molekulare Diffusion in Richtung des mit einer Kunststoffkappe verschlossenen Endes des Röhrchens. An diesem Ende befinden sich drei Edelstahlnetzronden, die zur Fixierung des Gases mit Triethanolamin (TEA, 1) als Absorbens benetzt sind (Abbildung 1).

[1]   Palmes, E. D.; Gunnison, A. F.; DiMattio, J.; Tomczyk, C., Am. Ind. Hyg. Assoc. J. 1976, 37, 570-577: "Personal sampler for nitrogen dioxide".

Das gasförmige NO2 reagiert nach der Absorption mit TEA zu gelösten Nitrit-Ionen (NO2-), die sich wiederum mit Hilfe der Saltzman-Methode in einen photometrisch quantifizierbaren Azofarbstoff überführen lassen (Abbildung 2, © L. Fritsch). Dieses Verfahren stellt die Grundlage für die Bestimmung der (innerhalb des gewählten Messzeitraums durchschnittlichen) Konzentration von Stickstoffdioxid in der Luft dar.

Herrmann, M., Stickoxidbestimmung mit Passivsammlern am Universitätsplatz in Hildesheim, Bachelorarbeit, Universität Hildesheim, 2016:

In engem Austausch und mit Unterstützung des Lufthygienischen Überwachungssystem Niedersachsen (LÜN) wurden in dieser Arbeit erstmals Passivsammler am Institut für Technik der Universität Hildesheim angefertigt und in der Abteilung Chemie und im Feldversuch an mehreren Messpunkten am Universitätscampus und im Hildesheimer Stadtgebiet auf ihre Tauglichkeit untersucht (Abbildung 3).

Fritsch, L., Schultaugliche Bestimmung von Stickoxiden in der Luft mithilfe von Passivsammlern, Bachelorarbeit, Universität Hildesheim, 2020:

Durch Kombination von eigens angefertigten Passivsammlern zur Stickoxid-Immissionsmessung und eines an der HAW Hamburg entwickelten und mittels 3D-Drucker selbst hergestellten Smartphone-Photometers konnte ein schultaugliches Verfahren zur Bestimmung der Stickoxidbelastung realisiert werden, das an Messpunkten in der Hildesheimer Innenstadt erfolgreich erprobt wurde. Dies geschah in engem Austausch mit dem LÜN. Die Ergebnisse sind vergleichbar mit denen bei Verwendung kommerziell erhältlicher Passivsammler (Passam) in Kombination mit einem herkömmlichen UV/Vis-Spektrometer (Jasco V-650) (Abbildung 4)

Schulversuche zur Stickoxid-Thematik

Herrmann, M.; Hinrichs, J., Unterricht Chemie 2019, 174: "Freisetzung, Nachweis und Reduktion von Stickoxiden (Teil 1 und Teil 2)".

Für den Schulgebrauch wurde ein Versuchsaufbau entwickelt, mit dessen Hilfe kontrolliert Stickoxide freigesetzt werden können, die wiederum mit Hilfe von Saltzmans Reagenz nachgewiesen und durch Einleiten in eine Ammoniak-Lösung unschädlich gemacht werden können (vgl. Rauchgasentstickung bzw. DeNOx).

Projekte im Rahmen des Seminars "Boden-Wasser-Luft" in der Studienvariante Umweltsicherung

  • Messung von Stickoxiden mithilfe von Passivsammlern (SS 2016)
  • Aufbau einer mobilen Stickstoffdioxid-Messstation (SS 2016)
  • Orientierende Messungen der Stickstoffdioxid-Immission in der Hildesheimer Innenstadt mit Hilfe von Passivsammlern (SS 2017)
  • Erfassung der Stickstoffdioxid-Immission in der Schuhstraße in Hildesheim mit Hilfe von Passivsammlern (SS 2017)
  • Messung von Stickoxiden an einer vielbefahrenen Kreuzung in Hildesheim (SS 2018)
  • Stickstoffdioxidmessung in der Eilenriede Hannover (SS 2019)