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Umweltwissenschaften und Schadstoff-Forschung

, Volume 3, Issue 5, pp 291–298 | Cite as

Emission halogenierter Dibenzodioxine (PXDD) und Dibenzofurane (PXDF) aus Verbrennungsmotoren

beim Betrieb mit handelsüblichen Betriebsstoffen
  • K. -H. Schwind
  • H. Thoma
  • O. Hutzinger
  • N. Dawidowsky
  • U. Weberuß
  • H. Hagenmaier
  • U. Bühler
  • R. Greiner
  • U. Essers
  • E. Bessey
Übersichtsbeiträge

Zusammenfassung

Nach heutigem Kenntnisstand muß bei jeder unvollständigen Verbrennung, die im Beisein halogenierter Verbindungen abläuft, mit der Entstchung von polyhalogenierten Dibenzodioxinen und Dibenzofuranen (PXDD/PXDF) gerechnet werden. Bestechenden Anzeichen, daß auch Verbrennungsmotoren diese Substanzen im Spurenbereich emittieren, muß man Bedeutung beimessen. Da es bisher nur stichprobenartige Untersuchungen des Kfz-Verkehrs gab, hat der Bundesminister für Forschung und Technologie (BMFT) gemeinsam mit der Deutschen Wissenschaftlichen Gesellschaft für Mineralölwirtschaft und Kohlechemie e.V. (DGMK) sowie der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. (FVV) zur Klärung dieser Frage umfangreiche Forschungsarbeiten durchführen lassen.

Die Ergebnisse des seit Juli 1987 geförderten Verbundforschungsvorhabens “Untersuchungen zur Emission halogenierter Dibenzodioxine und Dibenzofurane aus Verbrennungsmotoren beim Betrieb mit handelsüblichen Betriebsstoffen” führten schließlich zu dem Entwurf einer“Verordnung über ein Verbor der Scavenger im bleihaltigen Benzin”, der z.Z. auf seine Verabschiedung wartet. Partner der Untersuchung waren das Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universität Stuttgart für den motorischen Teil, das Institut für Organische Chemie der Universität Tübingen und der Lehrstuhl für Ökologische Chemie und Geochemie der Universität Bayreuth für den analytischen Teil sowie die Deutsche Gesellschaft für Mineralölwirtschaft und Kohlechemie e.V. für die begleitende Analytik der Mineralölprodukte.

Ausgangslage für die Untersuchungen war, daß polychlorierte Dibenzodioxine und Dibenzofurane aus Verbrennungsmotoren nur dann auftreten, wenn über mindestens einen der drei Wege—Ansaugluft, Motoröl, Kraftstoff—chlorhaltige Verbindungen in den Brennraum gelangen. Während über Ansaugluft und Motoröl nur Spuren von Halogenverbindungen in den Brennraum gelangen, ist beim Motorbetrieb mit verbleitem Ottokraftstoff über die sog. Scavenger ein relativ hoher Eintrag dieser Verbindungen gegeben. Scavenger sind chlor-und bromhaltige Zusätze, deren Aufgabe es ist, Bleiablagerungen im Brennraum durch die Einbindung von Bleihalogeniden zu verhindern. Sie werden als leichte flüchtige Verbindungen schneller aus dem Motorbrennraum mit dem Abgas ausgetragen. (Bleizusätze haben die Aufgabe, den Motor zu schonen und seine “Lebenszeit” zu verlängern.) Unverbleite Ottokraftstoffe und Dieselkraftstoffe enthalten dagegen Halogenverbindungen allenfalls im Spurenbereich.

Ziel des bis Ende 1990 gelaufenen Forschungsvorhabens war es, den Halogeneintrag und die Freisetzung bestimmter halogenierter Kohlenwasserstoffe aus den VerbrennungsmotorentypenOttomotor, Personenkraftwagen-Dieselmotor undNutzfahrzeug-Dieselmotor zu untersuchen. Für diese Untersuchungen werden Motoröle sowie Otto- und Dieselkraftstoff handelsüblicher Marktqualitäten (Erstraffinate) eingestzt.

Die Versuche an den Fahrzeugmotoren erfolgten überwiegend auf demMotorenprüfstand unter repräsentativen Betriebsbedingungen. Ergänzend fanden Fahrzeuguntersuchungen auf demRollenprüfstand statt.

Bei Betrieb desOttomotors mitverbleitem, d.h. Scavenger-haltigen Ottokraftstoff wurden im Abgas überwiegendgemischthalogenierte undbromierte Dioxine und Furane nachgewiesen. Die Summe dieser Emissionen kann bis zu mehreren 1000 ng/m3 betragen. Es wurden vorwiegend Mono-bis Trichlor-bzw. Mono-bis Tribrom-dibenzodioxine und-dibenzofurane gefunden. Die toxikologisch bedeutsamen Tetra-bis Octachlor-dibenzodioxine und-dibenzofurane machen nur einen untergeordneten Anteil (1/100 bis 1/1000) an der Summe der freigestzten Dioxine und Furane aus. Die Emissionskonzentrationen derchlorierten Dioxine (berechnet als Toxizitätsäquivalente nach den vom Bundesgesundheitsamt vorgeschlagenen Gewichtsfaktoren) liegen im Bereich von 0,1 ng/m3. Im Betrieb mitunverbleitem, d.h. Scavenger-freiem Ottokraftstoff entstehen dagegen bedeutend weniger Dioxine. Die Gesamtemission beträgt dabei deutlich weniger als ein Zehntel der Summenemission beim Betrieb mit ver bleitem Kraftstoff.

Aufgrund dieser Ergebnisse darf deshalb als gesichert angesehen werden, daß die Hauptmenge der Dioxine und Furane beim Motorbetrieb mit verbleitem Ottokraftstoff aus den als Scavenger zugesetzten Chlor-und Bromwverbindungen entsteht.

ImKatalysatorbetreib liegen die Gesamtemissionen gegenüber denen mit unverbleitem Ottokraftstoff nochmals um den Faktor 10 niedriger.

BeimDieselmotor wurden für die freigesetzten Dioxine und Furane die gleichen niedrigen Werte wie für den Ottomotor mit Katalysator gemessen.

Der Hauptteil der Dioxinemissionen des Kraftfahrzeugverkehrs wird demnach durch Ottomotoren verursacht, die mit bleihaltigem, d.h. momentan noch Scavenger-haltigem, Kraftsoff betrieben werden.

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Copyright information

© Springer-Verlag Gmbh 1991

Authors and Affiliations

  • K. -H. Schwind
    • 1
  • H. Thoma
    • 1
  • O. Hutzinger
    • 1
  • N. Dawidowsky
    • 2
  • U. Weberuß
    • 2
  • H. Hagenmaier
    • 2
  • U. Bühler
    • 3
  • R. Greiner
    • 3
  • U. Essers
    • 3
  • E. Bessey
    • 4
  1. 1.Lehrstuhl für Ökologische Chemie und GeochemieUniversität BayreuthBayreuth
  2. 2.Institut für Organische ChemieUniversität TübingenTübingen
  3. 3.Institut für Verbrennungsmotoren und KraftfahrwesenUniversität StuttgartStuttgart 80
  4. 4.Daimler Benz AGStuttgart 80

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