Mutagenität der Partikelemissionen eines mit Rapsöl- und Dieselkraftstoff betriebenen Traktors:
Gespeichert in:
| Format: | Buch |
|---|---|
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Straubing
TFZ
2007
|
| Schriftenreihe: | Berichte aus dem TFZ
14 |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
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Titel: Mutagenität der Partikelemissionen eines mit Rapsöl- und Dieselkraftstoff betriebenen Traktors
Autor: Thuneke, Klaus
Jahr: 2007
Inhaltsverzeichnis 7
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis 7
Abbildungsverzeichnis 9
Tabellenverzeichnis 11
1 Einleitung 13
2 Zielstellung 15
3 Bisherige Untersuchungen 17
4 Material und Methodik 19
4.1 Traktor 19
4.1.1 Technische Daten 19
4.1.2 Umrüstung 19
4.1.3 Betriebsdatenerfassung 20
4.2 Kraftstoff. 22
4.2.1 Rapsölkraftstoff. 22
4.2.2 Dieselkraftstoff. 23
4.3 Prüfstand 25
4.3.1 Aufbau 25
4.3.2 Erfassung der Randbedingungen 27
4.3.3 Bestimmung von Motorleistung, Motordrehzahl und Kraftstoffverbrauch 29
4.3.4 Gasanalyse 31
4.3.5 Partikelmassebestimmung 31
4.4 Durchführung der Emissionsmessungen 32
4.4.1 Vorbereitung des Traktors und des Prüfstands 33
4.4.2 NRSC-Prüfzyklus 33
4.4.3 Partikelprobenahme für die Mutagenitätstests 34
4.5 Versuchsvarianten 37
4.6 Auswertung 38
4.7 Untersuchung der Abgaspartikel 41
4.7.1 Untersuchung zur Mutagenität 42
4.7.1.1 Probenaufbereitung 42
4.7.1.2 Arnes-Test 42
4.7.1.3 Anzucht der Salmonellen 43
4.7.1.4 Testansatz 43
4.7.1.5 Auswertung 44
4.7.2 Untersuchungen zum Gehalt an PAK und Nitro-PAK 46
Berichte aus dem TFZ14 (2007)
8 Inhaltsverzeichnis
5 Ergebnisse 47
5.1 Limitierte Abgaskomponenten 47
5.1.1 Gesamtbeobachtungszeitraum 47
5.1.2 Mutagenitäts\intersuchutigen 50
5.2 Analyse der ADgaspartikel 53
5.2.1 Bestimmung der Mutagenität mittels Arnes-Test 53
5.2.1.1 Mutantenstamm TA98 ohne S9-Mix 53
5.2.1.2 Mutantenstamm TA98 mit S9-Mix 57
5.2.1.3 Mutantenstamm TA 100 ohne S9-Mix 61
5.2.1.4 Mutantenstamm TA 100 mit S9-Mix 66
5.2.1.5 Vergleich der Ergebnisse 70
5.2.2 Chemische Analyse der Abgaspartikel 73
6 Diskussion 79
Zusammenfassung 83
Quellenverzeichnis 85
Anhang 87
Berichte aus dem TFZ14 (21)07)
Abbildungsverzeichnis 9
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Betriebsdatenerfassung an einem Deutz-Fahr Agrotron TTV 1160 zur
Durchführung von Emissionsmessungen 21
Abbildung 2: Einbauposition der Abgastemperatursensoren und des
Motoröltemperatursensors an einem Deutz-Fahr Agrotron TTV 1160 21
Abbildung 3: Aufbau des Emissionsprüfstands am Technologie- und Förderzentrum
(TFZ) 26
Abbildung 4: Aufbau zur Bestimmung des Kraftstoffverbrauchs mittels Wägung des
Versuchskraftstoffbehälters 30
Abbildung 5: Lage der Prüfphasen im Leistungs-/Drehmomentdiagramm 34
Abbildung 6: Waschung der Filterhalter mit Dichlormethan (links) und Entfernung des
beladenen Filterhalters aus der Partikelprobenahmevorrichtung (rechts) 36
Abbildung 7: Schematische Darstellung der Versuchsvarianten für die
Emissionsmessungen zur Bestimmung der mutagenen Wirkung von
Partikeln 38
Abbildung 8: Schematische Darstellung des Salmonella-Mutagenitätstests (Arnes-Test) 44
Abbildung 9: Idealisierte Dosis-Wirkungsbeziehung. Gekennzeichneter Bereich:
Relevanter Anteil der Dosis-Wirkungsbeziehung für die Auswertung von
Arnes-Tests 45
Abbildung 10: CO-Emissionen eines Deutz-Fahr Traktors (Abgasstufe II) mit Rapsöl- und
Dieselkraftstoff bei wiederkehrenden Messungen (Balken bei den
Mutagenitätsmessungen sind schraffiert dargestellt) 48
Abbildung 11: NOX- Emissionen eines Deutz-Fahr Traktors (Abgasstufe II) mit Rapsöl-
und Dieselkraftstoff bei wiederkehrenden Messungen (Balken bei den
Mutagenitätsmessungen sind schraffiert dargestellt) 49
Abbildung 12: HC-Emissionen eines Deutz-Fahr Traktors (Abgasstufe II) mit Rapsöl- und
Dieselkraftstoff bei wiederkehrenden Messungen (Balken bei den
Mutagenitätsmessungen sind schraffiert dargestellt) 49
Abbildung 13: Partikelmasse-Emissionen eines Deutz-Fahr Traktors (Abgasstufe II) mit
Rapsöl- und Dieselkraftstoff bei wiederkehrenden Messungen (Balken bei
den Mutagenitätsmessungen sind schraffiert dargestellt) 50
Abbildung 14: CO-Emissionen (bezogen auf trockenes Abgas) eines Deutz-Fahr Traktors
(Abgasstufe II) mit Rapsöl- und Dieselkraftstoff bei den
Mutagenitätsuntersuchungen 51
Abbildung 15: NOx-Emissionen (bezogen auf trockenes Abgas) eines Deutz-Fahr Traktors
(Abgasstufe II) mit Rapsöl- und Dieselkraftstoff bei den
Mutagenitätsuntersuchungen 51
Abbildung 16: HC-Emissionen (bezogen auf trockenes Abgas) eines Deutz-Fahr Traktors
(Abgasstufe II) mit Rapsöl- und Dieselkraftstoff bei den
Mutagenitätsuntersuchungen 52
Berichte aus dem TFZ 14 (2007)
10 Abbildungsverzeichnis
Abbildung 17: Partikel-Emissionen (bezogen auf trockenes Abgas) eines Deutz-Fahr
Traktors (Abgasstufe II) mit Rapsöl- und Dieselkraftstoff bei den
Mutagenitätsuntersuchungen 52
Abbildung 18: Vergleich der mit dem TA98-Stamm ohne S9-Mix erzielte Dosis-
Wirkungsbeziehungen für die Positivkontrolle mit 3-NBA sowie für die
Extrakte aller Proben 56
Abbildung 19: Vergleich der mit dem TA98-Stamm mit S9-Mix erzielten Dosis-
Wirkungsbeziehungen für die Positivkontrolle mit 2-AF sowie für die
Extrakte aller Proben 61
Abbildung 20: Vergleich der mit dem TAIOO-Stamm ohne S9-Mix erzielten Dosis-
Wirkungsbeziehungen für die Positivkontrolle mit MMS sowie für die
Extrakte aller Proben 62
Abbildung 21: Vergleich der mit dem TAIOO-Stamm mit S9-Mix erzielten Dosis-
Wirkungsbeziehungen für die Positivkontrolle mit 2-AF sowie für die
Extrakte aller Proben 66
Abbildung 22: Anzahl an zusätzlichen Revertanten (Netto-Revertanten) bezogen auf 1 mg
der Partikelproben 71
Abbildung 23: Anzahl an zusätzlichen Revertanten (Netto-Revertanten) pro Liter Abgas
(unverdünnt) 71
Abbildung 24: Relative Mutagenität von Abgaspartikeln beim Betrieb mit Rapsölkraftstoff
im Vergleich zum Betrieb mit Dieselkraftstoff, bezogen auf Partikelmasse
und Abgasvolumen beim 8-Phasen-Prüfzyklus und im Leerlauf. 73
Abbildung 25: Vergleich der PAK-Summen-Konzentrationen in den Rapsöl- und
Dieselabgaspartikelproben über den gesamten Zyklus, im Leerlauf sowie
der Blindprobe 76
Abbildung 26: Vergleich der PAK-Konzentrationen in den Proben aus den Gesamtzyklen
beim Betrieb mit Rapsöl- und Dieselkraftstoff 77
Abbildung 27: Vergleich der PAK-Konzentrationen in den Proben aus den Leerlaufphasen
beim Betrieb mit Rapsöl- und Dieselkraftstoff 78
Berichte aus dem TFZ14 (2007)
Tabellenverzeichnis 11
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Technische Daten des Traktors Deutz-Fahr Agrotron TTV 1160 19
Tabelle 2: Erfasste Messgrößen, Messstellen und Messgrößenaufnehmer der
Betriebsdatenerfassung an einem Deutz-Fahr Agrotron TTV 1160 20
Tabelle 3: Anforderungen der DIN V 51605 und Qualität des für die
Emissionsmessungen verwendeten Rapsölkraftstoffs 22
Tabelle 4: Ergebnisse der Elementaranalyse des für die Emissionsmessungen
verwendeten Rapsölkraftstoffs 23
Tabelle 5: Ergebnisse des Elementscreenings mittels ICP-OES des für die
Emissionsmessung verwendeten Rapsölkraftstoffs 23
Tabelle 6: Ergebnisse der Elementaranalyse des für die Emissionsmessungen
verwendeten Dieselkraftstoffs 23
Tabelle 7: Anforderungen der DIN EN 590 und Qualität des für die
Emissionsmessungen verwendeten Dieselkraftstoffs 24
Tabelle 8: Ergebnisse des Elementscreenings mittels ICP-OES des für die
Emissionsmessung verwendeten Dieselkraftstoffs 25
Tabelle 9: Erfasste Messgrößen mit Messstellen und Messgrößen-Aufnehmer am
Abgasprüfstand des Technologie- und Förderzentrums (TFZ) 27
Tabelle 10: Abweichungen zum Typprüfungsverfahren nach Richtlinie 97/68/EG 30
Tabelle 11: Technische Daten der Messgeräte zur Analyse der gasförmigen
Abgasbestandteile 31
Tabelle 12: Übersicht zu den acht Prüfphasen nach Richtlinie 97/68/EG [3] 34
Tabelle 13: Übersicht zur Dauer der Partikelprobenahme bei den einzelnen Prüfphasen
des 8-Phasen-Zyklus in Anlehnung an die Richtlinie 97/68/EG 35
Tabelle 14: Ergebnisse der Vorversuche zur Ermittlung des Einflusses der
Filterkonditionierung auf das Filtergewicht 37
Tabelle 15: Bruttoanzahlen an Revertanten mit TA98 ohne S9-Mix für das geprüfte
DMSO 53
Tabelle 16: Bruttoanzahlen an Revertanten mit TA98 ohne S9-Mix für die
Positivkontrolle (3-NBA) sowie für die Extrakte der Partikelproben aus dem
Dieselkraftstoffbetrieb 54
Tabelle 17: Bruttoanzahlen an Revertanten mit TA98 ohne S9-Mix für die Extrakte der
Partikelproben aus dem Rapsölkraftstoffbetrieb sowie für die Blindprobe
(Blank) 55
Tabelle 18: Bruttoanzahlen an Revertanten mit TA98 mit S9-Mix für das geprüfte
DMSO 57
Tabelle 19: Bruttoanzahlen an Revertanten mit TA98 mit S9-Mix für die Positivkontrolle
(2-AF) sowie für die Extrakte der Partikelproben aus dem
Dieselkrafitstoffbetrieb 59
Berichte aus dem TFZ 14 (2007)
12 Tabellenverzeichnis
Tabelle 20: Bruttoanzahlen an Revertanten mit TA98 mit S9-Mix für die Extrakte der
Partikelproben aus dem Rapsölkraftstoffbetrieb sowie für die Blindprobe
(Blank) 60
Tabelle 21: Bruttoanzahlen an Revertanten mit TA100 ohne S9-Mix fflr das geprüfte
DMSO 61
Tabelle 22: Bruttoanzahlen an Revertanten mit TA100 ohne S9-Mix für die
Positivkontrolle (MMS) sowie für die Extrakte der Partikelproben aus dem
Dieselkraftstoffbetrieb 64
Tabelle 23: Bruttoanzahlen an Revertanten mit TA100 ohne S9-Mix für die Extrakte der
Partikelproben aus dem Rapsölkraftstoffbetrieb sowie für die Blindprobe
(Blank) 65
Tabelle 24: Bruttoanzahlen an Revertanten mit TA100 mit S9-Mix für das geprüfte
DMSO 66
Tabelle 25: Bruttoanzahlen an Revertanten mit TA100 mit S9-Mix für die
Positivkontrolle (2-AF) sowie die Extrakte der Partikelproben aus dem
Dieselkraftstoffbetrieb 68
Tabelle 26: Bruttoanzahlen an Revertanten mit TA100 mit S9-Mix für die Extrakte der
Partikelproben aus dem Rapsölkraftstoffbetrieb sowie für die Blindprobe 69
Tabelle 27: Ermittelte Anzahlen an zusätzlichen Revertanten bezogen auf ein
Milligramm der Prüfsubstanzen bzw. auf einen Liter Abgas (unverdünnt) 70
Tabelle 28: Ergebnisse der chemischen Analyse für Nitro-PAK 74
Tabelle 29: Ergebnisse der chemischen Analyse für PAK 75
Tabelle 30: Übersicht bisheriger Untersuchungen zur Mutagenität von Rapsölkraftstoff. 80
Berichte aus dem TFZ14 (2007) |
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