Untersuchung der technischen, geologischen und klimatischen Einflussfaktoren auf bergbauinduzierte Feinstaubemissionen

Rittmeier, Marian GND

Im Rahmen von Genehmigungsverfahren für den Neuaufschluss oder die Erweiterung eines Rohstoffgewinnungsbetriebs müssen die Staubemissionen im Vorfeld prognostiziert werden. Die Prognosen erfolgen in der Regel auf der Grundlage der VDI-Richtlinie 3790, die jedoch sehr allgemein gefasst ist und keine repräsentativen Werte für die Steine- und Erden-Industrie liefert. Die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit, deren Ausgangslage das IGF-Forschungsvorhaben 17771 N bildet, ist die Herausarbeitung von Einflussfaktoren auf die Feinstaubemissionen zur Optimierung des Prognoseverfahrens. Die Grundlage dafür bilden rund 9.000 Einzelmessungen der Staubkonzentration der Fraktionen PM1, PM2,5 und PM10, die in fünf repräsentativen Betrieben in 19 Monaten aufgenommen wurden. Zusätzlich wurden Einflussgrößen wie beispielsweise Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit, relative Luftfeuchtigkeit und Materialfeuchtigkeit erfasst und dokumentiert. Darüber hinaus wurde anhand von weiteren ca. 560 Einzelmessungen der Einfluss der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie der Feuchte und der Korngrößenverteilung des Fahrbahnmaterials herausgearbeitet. Die Arbeit verdeutlicht, dass Emissionen der meisten Betriebsvorgänge durch die VDI-Richtlinie 3790 überschätz werden, teilweise um mehr als das 100-Fache. Die allgemeine Anwendung der VDI-Richtlinie 3790 ist somit für die Steine- und Erden-Industrie nicht zielführend. Darüber hinaus ist es gelungen, Faktoren zu bestimmen, die die Emissionen beeinflussen, und die Größe des Einflusses herauszuarbeiten. Ansteigende Materialfeuchtigkeit, relative Luftfeuchtigkeit und zunehmender Wassergehalt des Fahrbahnmaterials reduzieren die Staubemissionen. Zunehmende Lufttemperatur, Wind- und Fahrzeuggeschwindigkeit haben steigende Emissionen zur Folge. Die Gesteinsgenese, die Jahreszeit und die eingesetzte Maschinentechnik beeinflussen ebenfalls die Emissionshöhe. Die VDI-Richtlinie 3790 berücksichtigt die untersuchten Faktoren nicht (Lufttemperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Wind- und Fahrzeuggeschwindigkeit, Jahreszeiten) bzw. indirekt oder eingeschränkt (Materialfeuchtigkeit, Gesteinsgenese, Maschinentechnik). Eine Ergänzung der Richtlinie bzw. die gezielte Ausarbeitung einer Richtlinie für die Steine- und Erden-Industrie anhand der Ergebnisse der Arbeit ist sinnvoll und geboten. Bis zur Umsetzung ermöglicht die Verwendung der in dieser Arbeit bestimmten Emissionsfaktoren genauere Emissionsprognosen als die VDI-Richtlinie 3790.

In the context of permissions for the opening up or the extension of a raw material extraction plant, the dust emmissions previously have to be predicted. The predictions normally occur on the basis of the VDI-guideline 3790, which is conceived in general terms though and don`t provide representative values for the pit and quarry industry. The target of this thesis, which baseline is the IGF-research project 17771, is the eloboration of parameter of the particulate matter emissions for the improvement of the method of prediction. The basis for that are about 9000 individual measurments of dust convergence PM1, PM2,5 and PM10, which were recorded in five representative companies within the last 19 month. In addition to that characeristics like for example air temperature, wind speed, humidity and the wetness of material were recorded and documented. Furthermore in other 560 single measurements the influence of the vehicle speed as well as the humidity and the grain size distribution of the road material were carved out. This examnation illustrates that the emissions of most of the sequence of operations overrated more than 100 times because of the VDI-guideline 3790. Therefore the general application of the VDI-guideline 3790 is not constructive for the pit and quarry industry. Furthermore, it was successful to determine parameter which affect the emmisions and carve out the size of impact. Increasing humidity of material, air humidity and the increasing water content of the road material reduce the dust emissions. Increasing air temperature, wind- and vehicle speed implicate rising emissions. The genesis of rocks, the season and the used mechanical engineering also affect the amount of emissions. The VDI-guideline 3790 not consider the investigated parameter (air temperature, air humidity, wind- and vehicle speed) or only consider indirect or limited (humidity of material, genesis of rocks, mechanical engineering). An addition to the guideline, respectively the specific elaboration of a guideline for the pit and quarry industry on the basis of this examination is reasonable and necessary. Until the implementation, the application of the in this examination determinded emission factors offer more detailded emission predictors than the VDI-guideline 3790.

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Rittmeier, Marian: Untersuchung der technischen, geologischen und klimatischen Einflussfaktoren auf bergbauinduzierte Feinstaubemissionen. Clausthal-Zellerfeld 2021. TU Clausthal.

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