Variation of oxygen content in ambient air

• Research unit: METAS
• Project number: 235.02.FP.010

Key words (German)

Sauerstoffgehalt
Atmosphäre
Variationen
Anthropogene Quelle

Key words (English)

oxygen concentration
atmosphere
changes
anthropogenic source

Short description (German)

Für den Betrieb der Russpartikelgeneratoren am METAS muss der Sauerstoff gehalt der Umgebungsluft genau bekannt sein, da kleinste Schwankungen im Sauerstoffgehalt sich auf die Eigenschaften der Partikelemissionen auswirken. Die Zusammensetzung der gasförmigen Komponenten in der durch Trocknen und Filtern aufbereiteten Umgebungsluft müssen nicht konstant sein. Insbesondere der Gehalt von CO2, O2 und vor allem von Spurenstoffen unterliegen Schwankungen. Während die Schwankungen von CO2 und O2 in der Atmosphäre einer ungestörten Umgebung einigermassen bekannt sind, weiss man sehr wenig über die konkreten Schwankungen in einer städtischen Umgebung. Die Luftzusammensetzung beim METAS unterliegt den Einflüssen der Zivilisation, deren Verbrauch von O2 und Ausstoss von CO2 täglichen, wöchentlichen und jahreszeitlichen Schwankungen unterliegen.

Short description (English)

The operation of the metas soot particle generator requires the exact knowledge of the O2 content in ambient air, since in optimised burning processes small variations of the O2 content can change the propoerties of the particle emission. The composition of the gaseous components of dried and filtered (particle free) ambient air does not need to be constant. Especially the content of CO2, O2 and mainly the trace gases are subject of changes. Although the variations of CO2 and O2 are well known in a undisturbed environment, we know too little about local variations at METAS, a suburban area. The composition of the air at METAS underlies the influenced of the civilisation.

Project aims (German)

Das Ziel des Projekts ist die Quantifizierung des Sauerstoffgehalts in der Umgebung des METAS.

Project aims (English)

The goal of this project is the quantification of the change in oxygen content in ambient air of METAS.

Abstract (German)

Das Ergebnis der Messungen zeigt folgende Abhängigkeiten des Sauerstoffgehalts:
• Im Jahresgang konnte keine signifikante Schwankung des Sauerstoffanteils festgestellt
werden.
• Der Mittelwert des Sauerstoffanteils (mol/mol) in der trockenen Luft über die ganze
Messperiode beträgt: 20.924 %. Die Messunsicherheit (k = 2) beträgt 0.061 %.
• Es wurde ein Tagesgang mit einem Minimum des Sauerstoffanteils am Mittag und einer
Amplitude von rund 0.0014 % festgestellt
• Die Komponenten der Druckluftversorgung wie beispielsweise einem Trockner oder einem
Partikelfilter können bei schwankender Belastung (Änderung des Durchflusses oder bei
einer Änderung des Drucks der Versorgung) den Sauerstoffgehalt kurzzeitig massiv
ändern. Bei grösseren Druckschwankungen wurden Spitzen von bis zu 0.3 % festgestellt.

Abstract (English)

The result of the measurement shows the following behavior of the oxygen content in ambient air:
• The annual course of the oxygen concentration does not show a significant fluctuation.
• The mean value of the oxygen content in dry air over the whole period of measurement amounts
to: 20.924 %. The uncertainty (k = 2) is 0.061 %
• During the course of the days the fraction of oxygen reached a minimum at midday. The
amplitude of the oscillation was about 0.0014 %
• The components of the central pressurised air supply as for example the dryer or the
particulate filter can alter considerably the oxygen fraction in the case of changing load
(change of the flow or with a change of the pressure). With bigger changes of the pressure
peak values up to 0.3 % could be measured.

Transfer and application (German)

Die Projektresultate dienen der verbesserten Charakterisierung der Prozesse im Bereich der analytischen Chemie am METAS, die mit Umgebungsluft arbeiten.

Transfer and application (English)

The project results allow  an improved characterisation of the processes in use in the field of analytical chemistry at metas, which rely on ambient air.