Tire wear (TW) constitutes a significant source of microplastic in terrestrial ecosystems. It is known that particles emitted by roads can have an effect up to 100 m into adjacent areas. Here, we apply for the first-time thermal extraction desorption gas chromatography-mass spectrometry (TED-GC/MS) to determine TW in soil samples by detection of thermal decomposition products of styrene-butadiene rubber (SBR), without additional enrichment. Additionally, zinc contents were determined as an elemental marker for TW. Mixed soil samples were taken along three transects along a German motorway in 0.3, 2.0, and 5.0 m distance from the road. Sampling depths were 0-2, 2-5, 5-10, and 10-20 cm. Four fine fractions, 1 000-500, 500-100, 100-50, and <50 mikrom, were analyzed. TW contents based on SBR ranged from 155 to 15 898 mg kg-1. TW contents based on zinc were between 413 and 44 812 mg kg-1. Comparison of individual values of SBR and zinc reveals SBR as a more specific marker. Results confirm that most TW ends up in the topsoil within a 2 m distance. The sampling strategy resulted in representative data for a larger area. Standard deviations of quadruple TED-GC/MS determination of SBR were <10% for all grain size fractions. TED-GC/MS is a suitable analytical tool for determining TW in soil samples without the use of toxic chemicals, enrichment, or special sample preparation. © 2022 The Authors
Das Projekt "Teilprojekt 9" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SmartMembranes GmbH durchgeführt. Im vorliegenden Projekt sollen repräsentative Untersuchungsverfahren und -strategien für ein integratives Systemverständnis von relevanten Kunststoffeintragspfaden in das Umweltkompartiment Wasser erfolgen. Dabei sind auch Einträge und Verbleib in die Umweltkompartimente Boden und Luft von Relevanz. Es wird davon ausgegangen, dass die relevanten Kunststoffeinträge entweder direkt als Mikroplastik (MP), d. h. als Partikel kleiner als 5 mm in die Umwelt gelangen oder durch ihre altersbedingte Versprödung zu MP fragmentieren. Relevante Partikelformen sind: Folienfragmente aus Littering, Fasern aus textilen Wasch- und Abriebprozessen und Partikel aus Reifenabrieb. In diesem Zusammenhang wird SmartMembranes Silizium-Filter mit definierten Porengrößen und Porendichten herstellen und bei Bedarf entsprechende Ätzprozesse anpassen oder neu entwickeln. Aufgrund des spröden Materialverhaltens von Silizium sind die Filter als Bauteile für die erforderliche Festigkeit zu dimensionieren, um vorzeitiges Versagen auszuschließen und die Funktionsfähigkeit zu gewährleisten. Dazu kommen, wie für spröde Materialien üblich, probabilistische Methoden zum Einsatz. Die Festigkeit als mechanische Eigenschaft wird für verschiedene Filtergeometrien und Lochdichten mit Hilfe von Bruchtests bei Projektpartnern bewertet. Damit können die Filterstrukturen hinsichtlich ihrer mechanischen Beanspruchbarkeit optimiert werden.
Das Projekt "PM10-Emissionen an Außerortsstraßen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG durchgeführt. Es wurde anhand einer ersten Auswertung der Messdaten an der autobahnähnlichen B 10 bei Karlsruhe und anhand einer Systematisierung weiterer zugänglicher PM10-Messergeb-nisse an Straßen im Anwendungsbereich von MLuS eine bessere Anpassung des existie-renden Verfahrens zur Berechnung verkehrsbedingter PM10-Emissionen im Sinne einer schnell verfügbaren pragmatischen Zwischenlösung für diese Straßen (kein neues physikali-sches Modell) erarbeitet. Mittels der NOx-Tracermethode konnten für die B 10 bei Karlsruhe PM10-Emissionsfaktoren abgeleitet werden. Diese betragen im Wochenmittel 81 mg/(km x Fzg), wobei an trockenen Werktagen 92 mg/(km x Fzg) und an trockenen Sonntagen 59 mg/(km x Fzg) ermittelt wur-den. Anhand der Auswertung der Inhaltsstoffanalysen wurde u.a. abgeschätzt, dass an tro-ckenen Werktagen ca. 50 % der PM10-Emissionen durch Auspuffemissionen realisiert wer-den, ca. 20 % durch Reifenabrieb, weniger als 1 % durch Bremsabriebe und ca. 30 % durch Straßenabriebe sowie Wiederaufwirbelung von Schmutzeintrag. Es wird empfohlen, für die PM10-Emissionen einer Straße anzusetzen, dass diese sich zu-sammensetzen aus den Emissionen aus den Auspuff und dem Anteil aus Abrieb und Auf-wirbelung, bestehend aus den Emissionen infolge Reifen-, Brems- und Kupplungs-belagsabrieb, Straßenabrieb und Aufwirbelung von Straßenstaub. Dabei werden die Emis-sionen aus dem Auspuff bestimmt nach dem Handbuch für Emissionsfaktoren des Umwelt-bundesamtes (HBEFA). Es wird vorgeschlagen, die Emissionen für Abrieb und Aufwirbelung auf Basis von aus vorliegenden Messergebnissen abgeleiteten Emissionsfaktoren (getrennt nach PKW und LKW) zu berechnen. Entsprechende Emissionsfaktoren werden angegeben. Unterschieden wird nach nicht überdeckelten Straßen und Tunnelstrecken. Für Tunnelstre-cken, auf denen die Emissionen offenbar geringer sind als auf offenen Straßen, werden nied-rigere PKW-Emissionsfaktoren angesetzt als für Straßen auf freier Strecke. Unterschieden wird auch weiterhin in Straßen mit gutem bzw. mit schlechtem Straßenzustand. Eine ein-deutige Geschwindigkeitsabhängigkeit konnte aus den verfügbaren Daten nicht abgeleitet werden. Auch die Regenabhängigkeit ist weiterhin nicht eindeutig geklärt. Für die Bestimmung der Kurzzeitbelastung nach 22. BImSchV für PM10 und CO wurde auf Basis der Auswertung von Messdaten ein statistischer Zusammenhang abgeleitet für die Berechnung der Anzahl von Überschreitungen von 50 Mikro g PM10/m3 als Tagesmittelwert bzw. zur Bestimmung des maximalen gleitenden CO-8h-Wert aus dem jeweiligen Jahresmittel-wert.
Kunststoffe sind wichtige Werkstoffe, und der Bedarf und Verbrauch steigen seit Jahren stark an. Gelangen die Kunststoffe in die Umwelt, können sie Ökosysteme und Lebewesen massiv beeinträchtigen. Inzwischen finden sie sich in Meeren, Flüssen, Seen und Böden. Eine Hauptursache weltweit ist ein unzureichendes Abfall- und Abwassermanagement, aber es gibt noch viele weitere Quellen wie Reifenabrieb, in der Landwirtschaft eingesetzte Folien oder Plastikpartikel in Kosmetika und Reinigungsmitteln. Auch durch Littering landet immer mehr Plastik in der Umwelt. Dieses Papier zeigt – bezogen auf Deutschland- , wo wir stehen, was wir tun müssen, welcher Forschungsbedarf besteht und welche Maßnahmen wir jetzt schon umsetzen können, um das Problem in den Griff zu bekommen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH durchgeführt. Reifenabrieb wird seit Jahren im Kontext verschiedener Umweltprobleme kontrovers diskutiert. In dem geplanten Vorhaben sollen Daten des BMVI angewandt werden, um die Freisetzung, Verteilung und Ausbreitung von Reifenabrieb in Luft und Wasser für Deutschland zu untersuchen, zu modellieren und zu visualisieren. Dazu verknüpft TyreWearMapping erstmalig mit probabilistischer Modellierung und Neuronalen Netzen zwei innovative Methoden der digitalen Datenverarbeitung und Ausbreitungsrechnung. Wesentliches Projektergebnis ist ein digitales Planungs- und Entscheidungstool zur Unterstützung bei der Erneuerung und dem Bau neuer Verkehrsnetze und sekundärer Infrastruktur. Die neue Methodik lässt sich zudem auf andere - kommerzielle und wissenschaftliche - Anwendungsfälle zur Ausbreitung von Partikeln und Schadstoffen und für andere Länder übertragen. Das Thema Reifenabrieb ist sehr vielschichtig: Welche Fahrzeuge setzen welche Mengen an Reifenabrieb in welcher Form frei? Wie und wo verteilt sich der Reifenabrieb? Wo gibt es 'Hot Spots'? Im geplanten Forschungsvorhaben sollen neue methodische Ansätze auf Basis neuronaler Netze und mittels der Daten aus den probabilistischen Modellen entwickelt werden, die es auch bei den vorliegenden komplexen Zusammenhängen erlauben, die Ausbreitung von Reifenabrieb dynamisch für ein großes Modellgebiet wie Deutschland zu berechnen. Letztendlich sollen die Projektergebnisse in ein digitales Planungs- und Entscheidungstool zur Unter-stützung bei der Erneuerung und dem Bau neuer Verkehrsnetze und sekundärer Infrastruktur umge-setzt werden, das unter Beteiligung externer Akteure fortlaufend weiterentwickelt wird. Exemplarisch sollen die Einzugsgebiete der Wupper und der Panke in höherer Auflösung betrachtet werden, da hier bereits relevante Daten mit Bezug zu Reifenabrieb erhoben werden. Die Modelle sollen für dieses Gebiet und weitere beispielhafte Verkehrswerge mit alten und neuen Messdaten verifiziert werden und beispielhaft auf die hochaktuelle Problematik der Verkehrsflächenentwässerung angewandt werden. Denn zukünftig werden im Fall des Inkrafttretens eines neuen Regelwerks (A102 DWA) bestimmte Regenwasserabläufe als Abwasser betrachtet und müssen entsprechend aufbereitet werden. Wenn die Quantität und Qualität des Regenwassers und insbesondere des enthaltenen Reifenabriebs bekannt ist, können Hot Spots identifiziert und die enormen Folgekosten für Bau und Aufrüstung von Behandlungsanlagen reduziert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technologiezentrum Siegen, Institut für Oberflächen-, Werkstoff- und chemische Verfahrenstechnik durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist es, ein optimiertes Staubabdichtungssystem fuer Innenmischer zu entwickeln, um die bislang benoetigten Schmierstoffmengen und somit auch die Abfallstoffe auf ein Minimum zu reduzieren. Der bis heute bei der Kautschukproduktion anfallende, teure und aufwendig zu entsorgende Chemiecocktail, bestehend aus Schmierstoffen, Fuellstoffen und diversen, sich staendig aendernden Chemikalien verschiedenster Zusammensetzungen, soll hierdurch weitgehend entfallen. Durch die geplanten Massnahmen lassen sich die Betriebskosten der Maschinen deutlich reduzieren. Vom RIO wird massgeblich die Entwicklung der schmierstofffreien Staubabdichtungen vorgenommen. Hierzu muessen neue Materialpaarungen entwickelt, geprueft, optimiert und in der Produktion erprobt werden. Das RIO fuehrt in diesem Zusammenhang alle erforderlichen Pruefungen durch. Die erzielten Ergebnisse werden maschienentechnisch durch die Firma Krupp Elastomertechnik umgesetzt.
Das Projekt "Validierung von PM10-Immissionsberechnungen im Nahbereich von Straßen und Quantifizierung der Feinstaubbildung von Straßen (Schildhornstraße in Berlin und Lützner Straße in Leipzig)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ingenieurbüro Dr.-Ing. Achim Lohmeyer durchgeführt. Zielsetzungen: Literaturrecherche über vorliegenden Ansätze zur Quantifizierung der 'nichtauspuffbedingten' Feinstaubemission von Straßen; Untersuchung inwieweit ein von der US-EPA entwickeltes PM10-Emissionsmodell für die Bestimmung der verkehrsbedingten PM10-Emission geeignet ist, die in der Schildhornstraße u. Lützner Straße gemessenen Immissionswerte zu reproduzieren, bzw. wie gegebenenfalls entsprechende Parameter des Modells modifiziert werden müssen. Eingesetzte Geräte/Messparameter: Messung des KFZ-Aufkommens, der Staubbeladung der Straße (PM75) und Analyse auf Inhaltsstoffe; Messung der PM10/2.5 Masse und Analyse der Inhaltsstoffe, sowie NOx, an der Straße u. im städtischen Hintergrund; Inverse Ausbreitungsrechnungen mit MISKAM zur Ermittlung eines Gesamtemissionsfaktors Ergebnisse: Die Literaturrecherche zeigt große Unsicherheit bzgl. der PM10-Emissionsbestimmung aus Staubaufwirbelung und Straßenabrieb. Da das US-EPA-Modell derzeit das einzige für eine Empfehlung zur Verfügung stehende Modell ist, wird als kurzfristige Empfehlung gegeben, zunächst dieses als Arbeitsbasis für ein PM10-Berechnungsmodell zu nehmen, allerdings mit Modifikation resultierend aus Messungen in Deutschland. In der Lützner Strasse sind die PM10 Emissionsfaktoren etwa 4 mal so hoch sind wie in anderen Strassen, was vermutlich vom schlechten Zustand der Straßenoberfläche und unbefestigten Randstreifen herrührt. In der Schildhornstrasse wurde die straßenbedingte Zusatzbelastung identifiziert als bestehend zu 52 % aus Staubaufwirbelung, ca. 7 % aus Reifenabrieb und ca. 41 % aus den Auspuffemissionen. Aus inversen Ausbreitungsrechnungen mit MISKAM und mit einer alternativen Vorgehensweise mit NOx als Tracer konnte ein PM10-Emissionsfaktor abgeschätzt werden. Durch separate Betrachtung der Wochenenden und der Arbeitstage konnte zusätzlich eine separate Abschätzung der PM10-Emissionsfaktoren für PKW und LKW erfolgen. Für die Emissionsberechnung wird empfohlen die PM10-Emissionen einer Straße zusammenzusetzen aus den bezugsjahrspezifischen Emissionen aus dem Auspuff und den bezugsjahr- unabhängigen Emissionen aus Abrieb und Aufwirbelung. Die Auspuffemissionen werden nach Handbuch des UBA bestimmt, für Abrieb und Aufwirbelung wird ein auf dem Modell der US-EPA aufbauendes Verfahren vorgeschlagen, welches aber mangels besserer Datenlage nur die Parameter Fahrzeuggewicht, PM75 Fraktion der Staubbeladung der Strasse und Regenhäufigkeit nutzt. Es ist zu vermuten, dass die Parameter Fahrzeuggeschwindigkeit, Straßenmaterial und Straßenzustand ebenfalls einen Einfluss haben, der aber bei den derzeitig vorhandenen Datensätzen nicht quantifiziert werden kann.
Das Projekt "Teilvorhaben: FHG" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT durchgeführt. Reifenabrieb wird seit Jahren im Kontext verschiedener Umweltprobleme kontrovers diskutiert. In dem geplanten Vorhaben sollen Daten des BMVI angewandt werden, um die Freisetzung, Verteilung und Ausbreitung von Reifenabrieb in Luft und Wasser für Deutschland zu untersuchen, modellieren und zu visualisieren. Dazu verknüpft TyreWearMapping erstmalig mit probalistischer Modellierung und neuronalen Netzen zwei innovative Methoden der digitalen Datenverarbeitung und Ausbreitungsrechnung. Wesentliches Projektergebnis ist ein digitales Planung- und Entscheidungstool zur Unterstützung bei der Erneuerung und dem Bau neuer Verkehrsnetze und sekundärer Infrastruktur. Die neue Methodik lässt sich zudem auf andere - kommerzielle und wissenschaftliche - Anwendungsfälle zur Ausbreitung von Partikeln und Schadstoffen und für andere Länder übertragen. So kommen die Daten des BMVI vielfältigen Nutzerkreisen zu Gute.
Das Projekt "Teilvorhaben 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Krupp Elastomertechnik, Produktbereich Gummimischtechnik Freudenberg, Entwicklungsabteilung durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist es, ein optimiertes Staubabdichtungssystem fuer Innenmischer zu entwickeln, welches die benoetigten Schmierstoffmengen und somit auch die Abfallstoffe auf ein Minimum reduziert. Der teure und aufwendig zu entsorgende Chemiecocktail, bestehend aus Schmierstoffen, Fuellstoffen und diversen, sich staendig aendernden Chemikalienzusammensetzungen, soll weitgehend entfallen. Im ersten Schritt ist von KEL ein Labormischer zu installieren und mit wenigen Neukomponenten auszustatten. Im folgenden sollen parallel die Schritte a) Konstruktion/Erprobung neue Mischkammerseitenwand inklusive Entlueftung, b) neue schmierfreie Ringpaare und c) ein Regelungskonzept zur Anpastung/alternative Oele angegangen werden. Die Schritte b) und c) werden im realen Produktionsumfeld erprobt. Die konstruktiv erzielten Ergebnisse werden durch die Firma Krupp Elastomertechnik im gesamten Artikelprogramm angeboten und nach Kundenwunsch gefertigt.
Das Projekt "Teilvorhaben 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Veritas, Betriebschemie, Vorentwicklung durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist es, ein optimiertes Staubabdichtungssystem fuer Innenmischer zu entwickeln, welches die benoetigten Schmierstoffmengen und somit auch die Abfallstoffe auf ein Minimum reduziert. Der teure und aufwendig zu entsorgende Chemiecocktail, bestehend aus Schmierstoffen, Fuellstoffen und diversen, sich staendig aendernden Chemikalienzusammensetzungen, soll weitgehend entfallen. Ferner wuerde die Wettbewerbsfaehigkeit der Betriebe steigen, da sich die Betriebskosten der Maschinen reduzieren. Durch die Firma Veritas werden verschiedene Staubabdichtungsringpaare mit neuen Oberflaechenmaterialien im Produktionsmassstab erprobt. Die Entwicklungen sind im rauhen Umfeld der Produktion insbesondere hinsichtlich Standfestigkeiten bei verschiedenen Rezepturen zu testen. Das Ergebnis der Untersuchungen soll im Falle positiver Resultate durch die Firma Krupp Elastomertechnik GmbH umgesetzt werden.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 30 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 27 |
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| License | Count |
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|---|---|
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|---|---|
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| Boden | 28 |
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