Influence of desert dust on PM concentrations and deposition in Austria

Typ:
Buch
Autor:
Greilinger, Marion
Journal:
Jahr:
2020
Abstract:
ger: Mineralstaub aus natürlichen Quellen, wie bspw. aus Wüstenregionen, stellt global gesehen, nach Meersalzaerosolen, die zweitgrößte Aerosolquelle dar. Hauptemittenten sind dabei die Wüsten der Sahara-Sahel-Region. Große Mengen an Wüstenstaub aus der Sahara werden regelmäßig über den Nordatlantik aber auch über das Mittelmeer bis nach Europa transportiert. Trotzdem ist der Einfluss von Wüstenstaub auf die Partikelkonzentration und Deposition sowie der Einfluss auf die Luftqualität in Österreich, im Hinblick auf den Langzeiteinfluss, kaum erforscht. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Einfluss von Wüstenstaub auf die Partikelkonzentration und -deposition sowie auf die Luftqualität in Österreich quantitativ erfasst. Die Untersuchung des Langzeiteinflusses von Wüstenstaub auf die hochalpine, nasse Deposition zeigt einen regelmäßigen Einfluss. Basierend auf Proben der Winterschneedecke 2015/2016 gesammelt im hochalpinen Raum in der Nähe des Sonnblick Observatoriums im Nationalpark Hohe Tauern, welche 2 orange-braune Saharastaubschichten enthielt, wurde, basierend auf pH-Werten > 5.6 und Ca2+- Konzentrationen > 10 eq/l eine Methode zur Identifikation von Saharastaubschichten etabliert. Dieser Ansatz wurde für die Akkumulationsperioden 2014/15 und 2016/17 erweitert und zusammen mit Rückwärtstrajektorien und on-line Aerosolmessungen validiert. Anschließend wurde der Ansatz auf die gesamte 31-jährige Zeitreihe (1987-2017) angewandt um den Langzeiteinfluss von Wüstenstaub auf die Ionendeposition zu untersuchen. Die Auswertungen zeigten, dass vor allem die Depositionen von Mg2+ und Ca2+ von Wüstenstaubeintrag stark beeinflusst werden. Im Gegensatz dazu spielen sie keine Rolle für die abnehmenden Langzeittrends der anderen Ionen wie, bspw. Sulfat oder Nitrat. Der Einfluss von Wüstenstaub auf die PM10 Konzentrationen sowie deren Einfluss auf die Überschreitungen der PM10 Grenzwerte in Österreich wurde anhand zweier Stationen in Graz, Steiermark, über einen Zeitraum von 6 Jahren (2013 bis 2018) untersucht, da es besonders in diesem Gebiet aufgrund der geographischen Lage immer wieder zu Überschreitungen der Grenzwerte kommt. Dabei wurde die Anwendbarkeit der EU-Richtlinie 2008/50/EC zum Abzug des Beitrages von natürlichen Feinstaubquellen im Hinblick auf Wüstenstaubeintrag evaluiert. Unterschiedliche statistische Parameter sowie unterschiedliche Stationen wurden dabei berücksichtigt um einen repräsentativen ‚Net Dust Load (NDL)‘ zu ermitteln, welcher dann von den Tagesmittelwerten der PM10 Konzentrationen abgezogen werden darf. Ergebnisse zeigen, dass ein adaptierter Ansatz der EU-Richtlinie unter Verwendung des Mittelwertes der PM10 Konzentration, der 15 Tage vor und nach dem zu untersuchenden Tag an der Station Masenberg ermittelt wird, sowie weitere Schwellwerte herangezogen werden können um Wüstenstaubtage zu identifizieren. Die so ermittelten NDLs stimmen sehr gut mit den ‚crustal loads‘ überein, welche durch chemische Messungen der Filter ermittelt wurden. Es zeigte sich jedoch, dass der Einfluss von Wüstenstaub auf Grenzwertüberschreitungen der PM10 Konzentrationen in Österreich, im Gegensatz zu Stationen in Südeuropa oder im Mittelmeerraum, eher vernachlässigbar ist. Allerdings besteht dennoch die Möglichkeit, betrachtet man das in der EU-Richtlinie festgesetzte Maximum jener Tage die das tägliche PM10 Limit überschreiten, dass Wüstenstaubereignisse ggf. als das Zünglein an der Waage fungieren und zu einer Überschreitung von eben jenem Maximum führen können. Basierend auf der Notwendigkeit Wüstenstaub auf Filtern der Immissionsmessnetze quantifizieren zu können wurde versucht eine einfache und rasche Analysenmethode zu entwickeln. Der methodische Ansatz über Durchlichtmessungen der Filter konnte jedoch bisher nur für ‚Black Carbon‘ realisiert werden. Diese Ergebnisse stellen aber eine wichtige Grundlage für weiterführende Arbeiten hinsichtlich der Quantifizierung von Mineral- oder Wüstenstaub dar.
Language:
eng
Address:
Wien