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Ein Modell basierter Dreistufenklassifikator für Schwebestaub

Eine Herausforderung für Messtechnik und Statistik

Heatmap der Elementarzusammensetzung von 889 sortierten Partikeln einer Probe von Kaiseraugst. Eine senkrechte Spalte in der Heatmap entspricht jeweils einem spezifischen Partikel.

Auf einen Blick

Beschreibung

Mittels Elektronenmikroskopie (REM-EDS) können bereits seit Jahren einzelne Partikel im µm-Bereich gleichzeitig chemisch und morphologisch untersucht werden. Bis dato wurde diese Methode jedoch praktisch ausschliesslich in Forschungsprojekten eingesetzt, da der Aufwand für die Durchführung der Messungen und die manuelle Analyse der gewonnenen Daten mangels geeigneter Standardisierung für die Routineanalytik nicht finanzierbar war. Zudem sind die anfallenden Datenmengen riesig, so dass es schwierig ist, ohne ausgefeilte statistische Methoden einen Überblick über die Vielfalt der Partikel zu behalten.


Das IDP entwickelte deshalb für Particle Vision GmbH einen universell einsetzbaren dreistufigen Klassifikator, welcher die Partikel gemäss ihrer chemischen Zusammensetzung in mehrere tausend Klassen einteilt. Auf der ersten, Regel basierten Stufe werden die Partikel gemäss den vorkommenden chemischen Elementen in Hauptklassen eingeteilt. Auf der zweiten Stufe werden alle Partikel innerhalb derselben Hauptklasse mit einem modellbasierten Ansatz noch feiner in Unterklassen eingeteilt. Da der Kohlenstoff-Gehalt mit der heutigen Messtechnik nur semi-quantitativ erfasst werden kann, wird bei den ersten beiden Stufen der Kohlenstoff-Gehalt nicht berücksichtigt. In der dritten, Regel basierten Stufe werden deshalb die Haupt- und Unterklassen zusätzlich in drei C-Klassen mit keinem bzw. niedrigem, mässigem und hohem Kohlenstoff-Gehalt unterteilt.

Mittels chemischem, geologischen und lufthygienischem Fachwissen werden die einzelnen Unterklassen anschliessend Substanzen zugeordnet, welche charakteristisch für bestimmte Emissionsquellen sind. Mit diesem Verfahren werden z.Z. mehrere tausend unterschiedliche Partikelklassen identifiziert.

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