Messung organischer Luftschadstoffemissionen geringer Konzentration mittels Lasermassenspektrometrie. Teilvorhaben 1: Entwicklung des Probenahme- und Datenaufnahmesystems fuer das Lasermassenspektrometer Abschlussbericht

Increasing air pollution as a result of growing motorization and its consequences have caused most of the highly industrialized nations to adopt dramatically more stringent regulations in order to limit pollutant emissions from internal combustion engines. As pollutants from internal combustion engines are to an important extent emitted during non-stationary operation, the optimization of non-stationary engine operation will play a more and more important role in efforts to reduce pollutant emissions. An analysis system basically permitting with a resolution of milliseconds - directly assignable to a result - an analysis of all individual exhaust ingredients with a sensitivity of 1 ppm in a rough environment was developed under a joint project. This system is a combination of a specifically developed sampling and intake system including a laser mass spectrometer and a fast data acquisition system. The proper functioning of the overall exhaust gas analyzing system and its components as well as part of the resulting analyzing capabilities have been demonstrated in numerous measurements. In the process, the concentration history of several exemplary exhaust gas ingredients was investigated during stationary and non-stationary engine operation, e.g. during control interventions, misfirings, or load cycles. The system is currently in a practical laboratory stage. Its performance is at present governed by the laser system. The excessive operational effort or unstable performance involved in laser systems that are available at reasonable cost make them suitable for use on a laboratory scale, but not on the engine test stand, and their limited laser performance does not permit a detection limit of 1 ppm to be achieved for all exhaust gas ingredients of interest. Announced laser systems of the latest generation are promising a solution to this problem. (orig./HM)Die mit zunehmender Motorisierung steigende Luftverunreinigung und deren Folgen hat die meisten hochindustrialisierten Staaten veranlasst, durch drastische Verschaerfung der gesetzlichen Bestimmungen die Schadstoffemissionen von Verbrennungsmotoren zu limitieren. Da die Schadstoffe von Verbrennungsmotoren in wesentlichem Masse im instationaeren Betrieb emittiert werden, wird die Optimierung des instationaeren Motorbetriebs eine immer staerkere Rolle bei den Bemuehungen spielen, die Schadstoffemissionen zu reduzieren. Ein Analysensystem, das in Millisekunden-Zeitaufloesung - direkt einem Ereignis zuordenbar - prinzipiell die Analyse aller individueller Abgasinhaltsstoffe mit 1 ppm-Empfindlichkeit in einer rauhen Umgebung ermoeglicht, wurde in einem Verbundvorhaben entwickelt. Es handelt sich hierbei um die Kombination eines speziell entwickelten Probenahme- und Einlasssystems mit einem Lasermassenspektrometer und einem schnellen Datenaufnahmesystem. Die Funktionstuechtigkeit des gesamten Abgasanalysensystems und seiner Komponenten, wie auch ein Teil der daraus resultierenden Analysemoeglichkeiten, wurden durch zahlreiche Messungen demonstriert. Hierbei wurde der Konzentrationsverlauf mehrerer exemplarischer Abgasinhaltsstoffe im stationaeren und im instationaeren Motorbetrieb, z.B. waehrend Regeleingriffen, Zuendaussetzern oder Lastwechsel, untersucht. Das System befindet sich derzeit in einem praxisfaehigen Laborstadium. In seiner Leistungsfaehigkeit ist es zur Zeit durch das Lasersystem bestimmt. Die von den Kosten her vertretbaren Lasersysteme sind wegen zu hohen Bedienaufwandes bzw. aufgrund des instabilen Verhaltens fuer das Labor, nicht aber fuer den Motorpruefstand tauglich und sind in der Laserleistung beschraenkt, so dass nicht fuer alle der interessierenden Abgasinhaltsstoffe eine Nachweisgrenze von 1 ppm erreicht wird. Angekuendigte Lasersysteme der neuesten Generation versprechen eine Loesung dieses Problems. (orig./HM)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F94B1278+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Forschung und Technologie (BMFT), Bonn (Germany)DEGerman

On the mathematical modelling and data assimilation for air pollution assessment in the Tropical Andes

Air pollution assessment in the Tropical Andes requires a multidisciplinary approach. This can be supported from the understanding of the underlying biological dynamics and atmospheric behavior, to the mathematical approach for the proper use of all available information. This review paper touches on several aspects in which mathematical models can help to solve challenging problems regarding air pollution in reviewing the state-of-the-art at the global level and assessing the corresponding state of development as applied to the Tropical Andes. We address the complexities and challenges that modelling atmospheric dynamics in a mega-diverse region with abrupt topography entails. Understanding the relevance of monitoring and facing the problems of data scarcity, we call attention to the usefulness of data assimilation for uncertainty reduction, and how these techniques could help tackle the scarcity of regional monitoring networks to accelerate the implementation and development of modelling systems for air quality in the Tropical Andes. Finally, we suggest a cyberphysical framework for decision-making processes based on the data assimilation of chemical transport models, the forecast of scenarios, and their use in regulation and policy making. © 2020, Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature