Brandinduzierter Schwermetalltransport und Einfluß auf die Bildung und das Ausbreitungsverhalten von PAK und PCDD/F

Wobst, Matthias

doi:10.24355/dbbs.084-200511080100-31

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Brandinduzierter Schwermetalltransport und Einfluß auf die Bildung und das Ausbreitungsverhalten von PAK und PCDD/F

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In einer Laborverbrennungsanlage wurden die Ausbreitungscharakteristika ausgewählter Schwermetalle unter verschiedenen Versuchsbedingungen (Temperatur: 600 °C und 800 °C, Atmosphäre: N2, Luft, N2 + HCl bzw. Luft + HCl) untersucht. Weiterhin wurde der Matrixeinfluß (Quarz-, Polyethylen- Polystyrol- und Cellulosepulver) auf das Ausbreitungsverhalten der Schwermetalle betrachtet und es wurde ermittelt, ob die Flüchtigkeit von einzelnen Schwermetallen durch andere beeinflußt wird. In einem zweiten Schritt wurden mit Hilfe weiterer Verbrennungsexperimente die Bildung und Verteilung schwerflüchtiger organischer Schadstoffe (PAK und PCDD/F) untersucht und mit dem Ausbreitungsverhalten der Schwermetalle korreliert. Alle so ermittelten Ergebnisse wurden mit Analysendaten von Fahrzeugversuchsbränden in Verkehrstunneln und realen Brandereignissen verglichen. Der Zusatz von HCl-Gas führte zu einer Erhöhung der Flüchtigkeit aller untersuchten Schwermetalle. Im Vergleich dazu war der Einfluß der Temperatur und der verschiedenen Brandgüter geringer. Ohne Schwermetallzusatz lagen die Gesamtkonzentrationen der PCDD/F 4.290 µg/kg und die der EPA-PAK bei 15.200 mg/kg. Der Zusatz von Schwermetalloxiden (CuO, bzw. Cd, Cu, Fe, Mo, Pb und Zn als Mischung) zum Brandgut führte zu einer Erhöhung der PCDD/F- um den Faktor 7-14 und Erniedrigung der PAK-Bildungsraten um den Faktor 5-10. Der Zusatz von CuO führte zu einem stärkerem Transport der PCDD/F und PAK in der Verbrennungsapparatur, während Oxidgemische eine Erniedrigung des PCDD/F- und PAK-Transports bewirkte.

The distribution behavior of a set of heavy metals was determined in a laboratory scale incinerator. Points of interest were the influence of the temperature (600 °C and 800 °C) and combustion atmosphere (N2, air, N2 + HCl and air + HCl). Furthermore, the influence of the matrix (quartz-, polystyrene-, polyethylen- and cellulose powder) on the distribution behavior of the heavy metals was investigated. Additionally, it was determined wether heavy metals influence each other. In a second step results of the metals under investigation were correlated with the distribution behavior of the low volatile organic pollutants PAH and PCDD/F further combustion experiments. All these results were compared with results of investigations of full-scale fire experiments with vehicles in traffic tunnels and of accidental building fires, as well. Addition of gaseous HCl led to an increased volatility and transport of the heavy metals in the incineration apparatus. The effects of the tempeature and different matrices were comparatively lower. Without addition of heavy metals a PCDD/F concentration of 4,290 ng/kg, and PAH concentration of 15,200 mg/kg were determined. Addition of metal oxides (CuO, oxides of Cd, Cu, Fe, Mo, Pb, and Zn as a mixture) to the matrix increased the formation of PCDD/F (factor 7-14) and decreased the formation of PAH (factor 5-10). The volatilites of PCDD/F and PAH were increased by CuO, but decreased by the mixture of metal oxides.