Identifikation von Indikatorverbindungen für die on-line Überwachung der industriellen Altholz- und Abfallverbrennung mittels REMPI-Lasermassenspektrometrie sowie Untersuchungen zur Bildung von chloraromatischen Verbindungen : Dissertation, Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt
Die zentrale Aufgabenstellung der Arbeit bestand in der Identifzierung von mittels Lasermassenspektrometrie (REMPI-TOFMS) meßbaren Surrogaten für das Toxizitätsäquivalent (I-TEQ) der polychlorierten Dibenzo-p-dioxine und Dibenzofurane (PCDD/F) an großtechnischen Verbrennungsanlagen, z.B. Hausmüll- und Biomassenverbrennung (Holz). Bei der Bearbeitung dieser zentralen Fragestellung ergab sich ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit im Bereich der Bildungsprozesse der untersuchten chlorierten und unchlorierten Aromaten. Insgesamt wurden in dieser Arbeit drei großtechnische Verbrennungsanlagen und eine Pilotverbrennungsanlage auf Chloraromaten (PCDD/F, PCB, PCBz und PCPh) und Aromaten (BTX und PAK) im Temperaturbereich zwischen circa 700oC und 90oC untersucht. Die Anzahl der untersuchten Proben betrug 108. Die Fragestellungen und Ergebnisse dieses Datensatzes und der REMPI-TOFMS Messungen können in vier zentrale Punkte gegliedert werden: 1. Untersuchung zu den statistischen Beziehungen chloraromatischer Spurenverbindungen im Rauchgas von unterschiedlichen Verbrennungsanlagen mit dem Ziel der Identifizierung von Leitverbindungen zur indirekten Bestimmung des I-TEQ Wertes der PCDD/F mittels on-line Lasermassenspektrometrie (REMPI-TOFMS) (Kapitel 4.1 und 4.2). An allen Anlagen wurden hohe Werte für die Korrelationskoeffizienten von Einzelverbindungen, z.B. der PCBz, mit dem I-TEQ Wert der PCDD/F gefunden. Unter der Maßgabe der Eignung dieser Einzelverbindung für die Messbarkeit mit REMPI-TOMFS konnte an den vier untersuchten Anlagen Monochlorbenzol als ein geeigneter Leitparameter identifiziert werden. Darüber hinaus wurde an einer Anlage gezeigt, daß niedrig chlorierte PCDD/F unter bestimmten Anlagenbedingungen, wie z.B. geringe Chlorgehalte des Brennstoffes und hohe CO-Konzentrationen im Rauchgas, keine geeigneten Surrogate für den I-TEQ Wert darstellen. An zwei Anlagen, der Sondermüllverbrennungsanlage (SMVA) und der Hausmüllverbrennungsanlage (MVA), wurde Monochlorbenzol on-line mit REMPI-TOFMS gemessen und damit über die bekannte statistische Abhängigkeit eine indirekte Bestimmung des I-TEQ Wertes der PCDD/F durchgeführt. 2. Untersuchungen zur Bildung aromatischer und chloraromatischer Verbindungen entlang des Rauchgaskanals mit dem Ziel, die unter 1. genannte statistische Beziehung der Chloraromaten zu erklären. Mit den zur Bildung der Chloraromaten durchgeführten Probenahmen wurde gezeigt, daß auch oberhalb des bekannten Bildungsfensters der Chloraromaten von 300-450oC Bildungsprozesse der untersuchten Substanzen stattfinden. Die Nachbildung der untersuchten Chloraromaten zwischen circa 700oC und 200oC ist zehnmal größer als die der PAK. Im Gegensatz zu den Chloraromaten zeigten die BTX sogar eine Konzentrationsabnahme entlang des Rauchgaskanals. Für PCDF, PCB und PCBz wurde eine höhere Bildungsrate im Hochtemperaturbereich der Anlagen als für die PCDD und PCPh gefunden. Verglichen mit den PCDF, PCB und PCBz wiesen die PCDD und PCPh eine um den Faktor 2 höhere Nachbildung entlang des Rauchgaskanals auf.
