Ammonium-Messung (Entwicklung eines Messsystems für die kombinierte Bestimmung von Ammoniak und Ammonium (NHx) in der Aussenluft)

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 163.28.05

Schlüsselwörter (Deutsch)

Ammonium, Reduktion der Stickstoffbelastung, Messprogramm, NABEL

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Ammoniak und Ammonium sind schädliche Verbindungen, die zur Stickstoffbelastung in der Luft beitragen. Diese Belastung wirkt sich auf die natürlichen Ökosysteme aus, indem sie zur übermässigen Versauerung und Eutrophierung führt. Zudem können sekundäre Aerosole gebildet werden, die zur Feinstaubbelastung beitragen.

Bisher konnte nur Ammoniak (NH₃) effizient gemessen werden. Basierend auf einem bereits bestehenen Messgerät (Omnisens TGA310) möchten die EMPA und die Fachhochschule Aargau zusammen mit der Firma Omnisens SA ein Gerät zur simultanen Messung von Ammoniak und Ammonium (NH₄⁺) entwickeln. Dabei wird ein neuer Messkanal als separate Einheit konzipiert. In dieser Einheit werden Ammoniumsalze auf einem Filter gesammelt und anschliessend thermisch dissoziiert. Aus der dabei entstehenden Menge Ammoniak kann die Menge Ammonium bestimmt werden.

Die kombinierte Messung beider Schadstoffe wird es erlauben, die Planung und Kontrolle von Massnahmen zur Reduktion der Stickstoffbelastung in der Umwelt zu verbessern, insbesondere im Rahmen des nationalen Messprogramms NABEL.

Projektziele (Deutsch)

Das von der Firma Omnisens bereits entwickelte photoakustische Messsystem für Ammoniak (TGA310) wird um einen weiteren Messkanal ergänzt, so dass die Aussenluftkonzentration sowohl von Ammoniak als auch von Ammonium bestimmt werden können. Der neue Messkanal wird als separate Einheit konzipiert.

Beschreibung der Resultate (Deutsch)

Bei der Entwicklung des Prototyps wurden die wesentlichen Anforderungen an ein marktfähiges Produkt berücksichtigt. Die Ziele konnten nicht vollumfänglich erreicht werden. Die Hauptschwierigkeit zum Zeitpunkt des Projektabschluss ist, dass mit dem vorhandenen NH₄⁺-Modul keine Messungen mit der erforderlichen Qualität möglich sind.  Der zeitliche Ablauf des NH₃-Signals, das bei der thermischen Zersetzung von Ammoniumsulfat gebildet wird, ist zu stark verschleppt. Das zeitliche Verhalten des NH₃-Signals war beim ersten Prototyp deutlich schneller und zufriedenstellend. Daher sollten auch beim zweiten Prototyp entsprechende Verbesserungen zu erreichen sein. In weiteren Testmessungen muss gezeigt werden, ob die Verschleppung des Messsignals auf NH₃-Senken im System zurückzuführen ist, oder ob die mit dem NH₄⁺-Modul mögliche maximale Temperatur zu tief für eine rasche thermische Zersetzung von Ammoniumsulfat ist.

Weiteres Vorgehen (Deutsch)

Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen, wird ein zweiter Prototyp weiter entwickelt und umfassend getestet.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Es gibt zurzeit keine Publikationen zu diesem Projekt.