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Applikationsuntersuchungen zur Bestimmung gasförmiger Emissionen mit einem kalorimetrischen Sensormodul
Projektbearbeiter:
Monika Hirschfelder, Martin Pöllot
Finanzierung:
Deutsche Bundesstiftung Umwelt ;
Ziel: Untersuchungen zur Eignung "elektronischer Nasen" mit unterschiedlichen Sensorprinzipien (u. a. kalorimetrischer Sensor) für die qualitative und quantitative Bestimmung von Geruchsbelästigungen als Voraussetzung für eine mögliche Ablösung des bisher üblichen humansensorischen Verfahrens durch ein instrumentelles Meßverfahren
Ergebnisse:
    • Die Analyt-Konzentrationen bei Geruchsemissionen von Schweinestallanlagen sind ausreichend hoch, um mit Gassensor-Arrays ("elektronischen Nasen") erfasst werden zu können.
    • Ohne Probenvorbehandlung wie z.B. Anreicherung ist es jedoch nur mit Metalloxidsensoren möglich, für eine quantitative Auswertung geeignete Signale zu erhalten. Gemessen an der Empfindlichkeit gegenüber Standardsubstanzen wie n-Butanol oder Heptan dürften die sensorisch relevanten Komponenten deutlich unterhalb 50 ppm liegen.
    • Durch eine geeignete Probenaufbereitungstechnik konnten bei den Messungen Störein-flüsse wie schwankende Luftfeuchte unterdrückt bzw. kontrolliert werden. Wesentlich für die durchgeführten Messungen war die genaue Einstellung und Konstanthaltung der Probenfeuchte über einen vollständigen Messzyklus.
    • Dass diese experimentell-methodischen Randbedingungen entscheidend für erfolgreiche Sensoruntersuchen an Proben mit derart niedriger Analytkonzentration sind, machen die unterschiedichen Ergebnisse deutlich, die mit den elektronischen Nasen MOSESII und FOX4000 erzielt worden sind.
    • Die auf eine Landwirtschaftsanlage beschränkten Untersuchungen zeigen, dass trotz der Messunsicherheiten von olfaktometrischen und chemosensorischen Messungen deutliche Änderungen der Geruchsstoffkonzentration (1000 GE/m3) mit beiden Techniken gleichermaßen gut erfasst werden.
    • Dank der flexiblen Messmöglichkeiten der an der BAF verwendeten elektronischen Nase, konnten deutliche, zeitabhängige Konzentrationsschwankungen beim Probennahmeprozess aufgedeckt werden. Da sich diese Konzentrationsschwankungen als geruchsrelevante rwiesen, konnten somit wichtige Hinweise für eine realistische Bewertung der olfaktometrischen Messungen gewonnen werden.
    • Die Musteranalyse der Ausgangsdaten der verwendeten elektronischen Nasen weist auf deutliche Unterschiede in den relativen Konzentrationen der sensorisch wirksamen Analyten hin. Unterschiede in der Zusammensetzung der über die Laufzeit der Untersuchungen gewonnenen Proben konnten durch GC-MS-Messungen bestätigt werden.
    • Über die Möglichkeiten, durch Einbeziehung von Musterunterschieden den Zusammenhang zwischen olfaktometrisch bestimmten Geruchsstoffkonzentrationen und den Sensorsignalen noch besser zu quantifizieren, kann noch nicht abschließend geurteilt werden. Um z.B. fuzzy-neuronale Techniken anwenden zu können, muss der Umfang des Datenmaterials noch erhöht werden. Darüber hinaus ist die Konsistenz olfaktometrischer und chemosensorischer Messungen zu verbessern, um besonders die Messauflösung der olfaktometrischen Messmethode voll ausnutzen zu können.
    • Als nach wie vor problematisch muss die Vergiftungstendenz bei den Metalloxidsensoren angesehen werden. Da sich die untersuchten kalorimetrischen und QMB-Sensoren als wesentlich stabiler erweisen, sollten weiterführende Untersuchungen zur Einbeziehung dieser Sensortypen durchgeführt werden. Die für die Arbeiten vorgesehenen Versuche zur Einbeziehung von Anreicherungstechniken konnten aus Kapazitätsgründen nicht realisiert werden. Eine Empfindlichkeitserhöhung bzw. Anreicherung um den Faktor 100 sollte angestrebt werden.

Schlagworte

Nase, elektronische

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