Neue Ansätze zur Vereinheitlichung und Rückführung der Kalibrierung von Partikelanzahl-Messgeräten für die PKW-Typprüfung der Abgasemissionen

Die europäische Abgasgesetzgebung für Partikelanzahl-(PN)-Emissionen bei der KFZ-Typprüfung (TP) basiert auf der detaillierten Definition und Charakterisierung des Abgaspartikelzählers (APZ). Der Gesetzgeber definiert dabei jedoch weder einen einheitlichen Kalibrierstandard, noch gibt es klare Anforderungen zur metrologischen Rückführung bzw. zur Bestimmung der Unsicherheit der Kalibrierung. Dies schränkt die Vergleichbarkeit und Rechtssicherheit der Messungen deutlich ein und erzeugt Hindernisse für die Durchsetzung von Emissionsstandards zum Schutz der Gesundheit, aber auch ein signifikantes wirtschaftliches Risiko für die PKW-Hersteller. Mit der Forderung einer "mobilen" Emissions-TP (RDE) und der EU-Einführung der neuen PN-Geräteklasse des Portable Emission Measurement System (PEMS) gibt es in der TP unterschiedliche Kalibrieranforderungen und Geräte (stationäre APZ und mobile PN-PEMS) für denselben gesetzlichen PN-Grenzwert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Kalibrierung der Hauptkomponenten des APZ, CPC (Condensation Particle Counter = optischer, zählender Partikelsensor) und VPR (Volatile particle remover = Verdünnungs- und Flüssigpartikelentfernungssystem) bezüglich ihrer Messunsicherheit untersucht und ein einheitlicher Kalibrierstandard entwickelt. Zudem wurde ein repräsentatives PN-PEMS umfassend messtechnisch charakterisiert. Erstmals wurde die Kalibrierunsicherheit des CPC für Abgas-Anwendungen in einem Ringvergleich zwischen verschiedenen Industrie- und Kalibrierlaboren ermittelt. In diesem Laborvergleich mit Rußaerosol wurde eine starke Abhängigkeit der PN-Messunsicherheit von der Partikelgröße festgestellt. Bei einem Partikeldurchmesser von 41nm beträgt die Unsicherheit 4,5% (Variationskoeffizient, COV), bei 23nm dagegen 11%. Als wichtigste Einflussfaktoren bei 41nm wurden die Genauigkeit der Kalibrierung des Referenzzählers (min. 2,5% COV), die Wiederholbarkeit des Referenzgeräts (1%) und die genaue Definition und Standardisierung des Kalibrierrußes (2,6%) identifiziert. Bei 23nm sind die Eigenschaften des Rußreferenzaerosols die dominierende Unsicherheitsquelle (min. 7,2%), die Größenklassierung trägt hier zusätzlich min. 1,4% COV zur Gesamtunsicherheit bei. Für den VPR des APZ ist eine Bestimmung der Partikelverluste vorgeschrieben, aber die dazu erforderliche Unsicherheitsbetrachtung in der Gesetzgebung nicht definiert. Die Unsicherheit und Wiederholbarkeit der VPR-Partikelverlust-Charakterisierung wurde erstmals über ein sehr großes Ensemble von 31 APZ bestimmt und erstmals hinsichtlich ihrer Langzeitstabilität untersucht. Die gemessene Wiederholbarkeit liegt bei einem COV von 2%. Da kein Absolutwert kalibriert wird, bildet dieser Wert die Unsicherheit eines professionellen Labors ab. Die höchste Verdünnungsstufe des APZ zeigte eine deutlich reduzierte Wiederholbarkeit und sollte daher vermieden werden. Für den direkten Vergleich mobiler und stationärer APZ wurde ein CPC-basiertes PN-PEMS in seinen Einzelkomponenten nach den Vorschriften für stationäre APZ und als System untersucht. Dabei zeigte sich eine deutlich andere Systemauslegung als bei stationären APZ. Die Partikelverluste im PEMS-VPR waren deutlich höher, was durch einen CPC mit höherer Sensitivität für kleine Partikel kompensiert wurde. Somit verhält sich das Gesamtgerät ähnlich wie ein stationärer APZ, die Einzelkomponenten müssen aber anders parametrisiert und kalibriert werden. Die in dieser Arbeit im direkten Vergleich ermittelten Unterschiede zwischen APZ und PN-PEMS, die Kalibrierunsicherheit und wirtschaftliche Bedeutung der PN-Messungen für die PKW-TP begründen den dringenden Bedarf für ein harmonisiertes, vereinheitlichtes und metrologisch rückführbares Kalibrierverfahren für beide APZ-Geräteklassen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher ein Verfahren entwickelt, das erstmals eine harmonisierte, metrologisch abgestimmte Charakterisierung der Hauptkomponenten eines Kalibrieraufbaus einschließt. Diese Komponenten sind Kalibrieraerosol, Referenzzähler und Partikelgrößenklassierer. APZ werden mit einem vereinheitlichten Ansatz als Gesamtsystem charakterisiert, sodass die Kalibrierung direkt die Zähleffizienzcharakteristik beschreibt und einen direkten und genaueren Vergleich unterschiedlicher Messgeräte und Messszenarien erlaubt. Hierfür wurde erstmals auch die Reproduzierbarkeit der Messgeräte direkt messtechnisch untersucht, was bisher nicht als Information verfügbar war. Für das Standard-Rußaerosol wurden die Temperaturbeständigkeit des Aerosols und die Reproduzierbarkeit des Referenzaerosols in Bezug auf Partikelkonzentration und Anzahlgrößenverteilung charakterisiert und dafür ein Validierverfahren entwickelt. Die in dieser Arbeit entwickelte Definition von Referenz-Zähler und Größenklassierer erfolgt unter Berücksichtigung der bestehenden ISO-Normen ISO 27891 für die Aerosol-Partikelanzahlkonzentration und ISO 15900 für die Bestimmung der Partikelgrößenverteilung. Außerdem wurde ein vereinheitlichter Kalibrieraufbau und -ablauf entwickelt und die Berechnung von Zähleffizienz und Linearität eindeutig festgelegt. Die neue Kalibrier-Prozedur wurde auf verschiedene, typprüfungsrelevante APZ und PN-PEMS angewandt und ein reduzierter Kalibrieraufwand bei gleichzeitig verbesserter Genauigkeit demonstriert. Die Reproduzierbarkeit lag dabei bei 5 Wiederholungen für 41nm bei 0,7% COV für einen stationären APZ und 7% COV für ein mobiles PN-PEMS. Durch das neue, harmonisierte und rückführbare Kalibrierverfahren und die Beschreibung der Rückführbarkeit für die Einzelkomponenten des Kalibrieraufbaus wurde in dieser Arbeit auch für das Endergebnis erstmals bei den beiden wichtigsten Automobil-PN-Geräteklassen (stationärem APZ und mobilem PN -PEMS) Vergleichbarkeit und Rückführbarkeit ermöglicht, was sowohl die Messgüte erhöht als auch die Rechtssicherheit der TP ermöglicht

Kinematics of swimming of penguins at the Detroit Zoo

Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/73876/1/j.1469-7998.1979.tb03424.x.pd

Calibration Uncertainty of 23nm Engine Exhaust Condensation Particle Counters with Soot Generators: a European Automotive Laboratory Comparison

<jats:title>Abstract</jats:title><jats:p>Calibration of condensation particle counters (CPC) to measure non-volatile particle number (PN) from vehicle emissions is a significant source of uncertainty of the regulated particle number measurements. In this work, the calibration uncertainty of automotive and calibration laboratories was determined in a first-of-its-kind comparison. For this purpose, the counting efficiency of a reference CPC for automotive exhaust emission measurements was determined at seven participants across Europe with ten soot aerosol generators. Calibration uncertainty was found to be very different in the CPC’s cut-off regime (around the D<jats:sub>50</jats:sub> of 23nm) with a coefficient of variation (CoV) of 11% and the plateau regime (from the D<jats:sub>90</jats:sub> of 41nm upwards) with a CoV of 4.5%. The uncertainty was higher for a group of soot generators with poorly optimized operating points with a CoV of 31% at 23nm and 5.8% at ≥41nm. Specific influence factors on the calibration uncertainty (measured as the inter-lab variability) could be identified. The calibration of the laboratories’ reference counters accounted for most of the variability in the plateau regime, while 20% of the variability was attributed to the sample flow measurement. Differences between soot generators were the main cause of variability in the cut-off regime due to the increased material sensitivity of the CPC at this particle size but had only secondary relevance in the plateau regime. The calibration uncertainty found in this inter-laboratory exercise should be a guideline for users and legislators, as it provides a typical value for the expected measurement uncertainty of a CPC for automotive exhaust PN.</jats:p&gt

EU-wide Economic and Environmental impacts of CAP greening with high spatial and farm-type detail

This paper analyses the economic and environmental impacts of CAP greening. The simulated results reveal that the economic and environmental impacts of CAP greening are rather small. The CAP greening leads to a small increase in prices and a small decrease in production. Farm income slightly increases because the price effects offset the production decline. The environmental effects are positive on a per hectare basis, but the increase in UAA can reverse the sign for total impacts. GHG and ammonia emissions decrease in the EU, while the total N surplus, soil erosion and biodiversity-friendly farming practices slightly increase

EU-wide Economic and Environmental Impacts of CAP Greening with High Spatial and Farm-type Detail

In this paper we analyse the economic and environmental impacts of CAP greening introduced by the 2013 CAP reform using the CAPRI model. CAPRI captures the farm heterogeneity across the EU and it allows to depict the implementation of the greening measures in high detail while integrating the environmental effects and the market feedback of the simulated policy changes. The simulated results reveal that the economic impacts (land use, production, price and income) of CAP greening are rather small, although some farm types, crops (fallow land and pulses) and Member States may be affected more significantly. The CAP greening will lead simultaneously to a small increase in prices and a small decrease in production. Farm income slightly increases because the price effects offset the production decline. Similarly to economic effects, the environmental impacts (GHG emissions,N surplus, ammonia emissions, soil erosion, and biodiversity-friendly farming practices) of CAP greening are small, although some regions may see greater effects than others. In general, the environmental effects at EU level are positive on a per hectare basis, but the increase in UAA can reverse the sign for total impacts. Overall, simulated GHG and ammonia emissions decrease in the EU, while the total N surplus, soil erosion and biodiversity-friendly farming practices indicator slightly increase due to the CAP greening.JRC.D.4-Economics of Agricultur

Best Practices in Port Management: An Assessment of Two Ports

Corporation X owns and operates Port Y in Indonesia and will begin using Port Z in Australia, a public port, in late 2008. The ports are used to export copper concentrate, while Port Y is also used to move commodities, cargo, and people. Analysis based on field observations and personnel interviews revealed strengths and weaknesses in best management practices at each location. As the Corporation aims to demonstrate best port practices, this assessment of environmental practices and protocols addresses handling of cargo, protocols for ships, environmental controls, monitoring, and general practices. Research found that Port Y could lessen environmental impacts by enclosing the copper concentrate conveyor system. Best practices at Port Y include ballast water management and monitoring practices. Port Z could improve its management practices by increasing environmental monitoring frequency; best practices include movement of copper concentrate and air quality maintenance

Farmland abandonment in Europe:Identification of drivers and indicators, and development of a composite indicator of risk

Accounting for more than half of the European Union's (EU) territory, agriculture ensures food production, manages important natural resources and supports socio-economic development of rural areas. Moreover, it is estimated that 50% of all plant and animal species (including some of that are listed in the EU Habitat Directive) depend on agricultural practices. The continuation of appropriate agricultural land management is essential to ensure these primary functions. Avoidance of farmland abandonment is therefore an important rationale for the EU's Common Agricultural Policy which requires improved knowledge of this phenomenon at the European level. This study assesses the risk of farmland abandonment in the 27 EU Member States. It summarizes the work performed by an expert panel of European scientists and national representatives which aimed to identify the main drivers of farmland abandonment in Europe, to define indicators for assessing its risk of occurrence and to test the value of European-wide data sources to achieve these aims. Drivers were identified under two rationales: low farm stability and viability, and negative regional context. Indicators were defined using recent socio-economic farm data and geospatial datasets. Some indicators were then combined to make a composite risk indicator. Regions with higher risk of farmland abandonment are located in Portugal, Spain, Italy, Greece, Latvia, Estonia, Finland, Sweden and Ireland. This paper demonstrates the challenges of performing a European-wide assessment of a phenomenon influenced by drivers whose effects vary at local levels. Other problems encountered are data heterogeneity in terms of spatial resolution and quality, as well as access to micro-data (local level data). High spatial resolution European datasets measuring farmland abandonment are needed to validate the defined indicators as well as to benchmark the methodology. Furthermore, such data could be used to establish a weighting system for the drivers