Messen und Modellieren von Partikelemissionen aus der Tierhaltung

Diplomarbeit von Carmen Schneider

Einleitung:

Das Institut für Landtechnik, Bauwesen und Umwelttechnik (ILT) der Bayrischen Landesanstalt für Landwirtschaft koordiniert ein Verbundprojekt, in dem Tierhaltungsverfahren hinsichtlich des Tierschutzes, der Umweltverträglichkeit und der Wettbewerbsfähigkeit analysiert und Erkenntnisse zu deren Verbesserung gewonnen werden.

In dem Verbundprojekt werden aktuelle Stallgebäudelösungen und Verfahren für die landwirtschaftliche Nutztierhaltung untersucht, der Wissensstand zusammengetragen und daraus beispielhafte Stallsysteme entwickelt. Wesentliche Grundlage des Verbundprojektes bilden sogenannte landwirtschaftliche Pilotbetriebe, für die unter Einbeziehung der örtlichen Beratung eine koordinierte wissenschaftliche Begleitforschung in den Jahren 2003 bis 2005 erfolgt.

Im Projekt „beispielhafte artgerechte Tierhaltung“ wurden in zwölf ausgewählten Ställen, die sich über ganz Bayern verteilen, Messungen bezüglich Aerosolpartikel, Ammoniakgehalt und Endotoxingehalt durchgeführt. Die Untersuchungen in den verschiedenen Ställen erfolgten im Sommer 2004, im Winter 2004/2005 und Frühjahr 2005. Sie wurden in Zusammenarbeit mit der Land- und forstwirtschaftlichen Berufsgenossenschaft Niederbayern/Oberpfalz und Schwaben und dem Institut für Arbeits- und Umweltmedizin der LMU in München durchgeführt. In diesem Projekt sollen Fragen der Arbeitsmedizin und der Tierhygiene mit Aspekten der Umweltwirkung verknüpft werden.

Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung langfristig tragfähiger Konzepte zur Umsetzung des geltenden europäischen und deutschen Rechts im Spannungsfeld artgerechter, innovativer Tierhaltungsverfahren und Immissionsschutz. Grundlage hierzu ist die umfassende Quantifizierung belastbarer Emissionsdaten für die Gase NH3, CH4, N2O, CO2, Geruch und Staub sowie die Quantifizierung der Immissionen von Ammoniak, Geruch und Staub für unterschiedliche Tierarten und Haltungssysteme.

Die landwirtschaftliche Tierhaltung wird in zunehmendem Maß als Quelle von klimarelevanten und ökologisch bedeutsamen Emissionen erkannt. Diese Emissionen entstehen während des gesamten Prozesses beginnend mit der Futterproduktion über die eigentliche Tierhaltung bis hin zur Verwertung von Gülle und Festmist als Wirtschaftsdünger. In dieser Diplomarbeit werden ausschließlich luftgetragene Emissionen behandelt, die unmittelbar durch die Tierhaltung bedingt sind. Die Emissionen entstehen durch die Tiere selbst, die Fütterung und das Haltungssystem und können in drei Gruppen eingeteilt werden. Schauberger (1999) teilt diese Emissionen wie folgt ein: Eine Gruppe bilden klimarelevante Gase, zu denen CO2, CH4 und N2O gehören. Sie sind im Hinblick auf die globale Erwärmung von Bedeutung.

Als zweite Gruppe sind die ökologisch relevanten Emissionen zu nennen. Hier spielt Ammoniak, der zu 51 % aus der landwirtschaftlichen Tierhaltung stammt, eine große Rolle. Die dritte Gruppe von Emissionen ist im Nahbereich des Emittenten von Bedeutung. Darunter fallen Geruch, Keime und Staub.

In dieser Arbeit werden Staub bzw. Partikelemissionen aus der Tierhaltung näher untersucht.

Bei den verschiedenen Arbeitsabläufen und Prozessen in der Landwirtschaft und Tierhaltung wird Staub gebildet und freigesetzt. Staub beeinflusst die Tiergesundheit, die Qualität des Arbeitsplatzes, wirkt auf die Gesundheit des Menschen und die Umwelt. Daher ist von Interesse warum und wie viel Staubpartikel entstehen. Wesentliche Parameter für die Partikelbildung und Partikelfreisetzung bei der Tierhaltung sind: Haltungssysteme, Arbeitsabläufe, Fütterung, Lüftung, Stallklima, Tierart sowie Anzahl und Alter der Tiere.

Aus dem Verbundprojekt liegen für zwölf Ställe mit unterschiedlichen Haltungsverfahren (Schweinemast, Mastbullen, Milchvieh, Legehennen und Mastputen) detaillierte Staubmessungen vor.

Für die Emissionsmessungen wurden im Rahmen des Verbundprojektes zwei Messkonzepte kombiniert. Zum einen wurde in den Ställen mit einer hohen zeitlichen Auflösung von einer Minute kontinuierlich über die Dauer von 24 Stunden gemessen. Mit einer eigens gebauten transportablen, thermostatierten Messbox wurden zeitgleich die Staubkonzentration, der Ammoniakgehalt, Temperatur, relative Feuchte und Windgeschwindigkeit gemessen. In einem weiteren Schritt wurden zusätzlich zu jenen Tagesmessungen kürzere ereignisbezogene Messungen eingebunden. Hierzu wurden gravimetrisch die Konzentrationen der einatembaren und alveolengängigen Staubfraktionen ermittelt, Filter für die Endotoxinbestimmung exponiert und stichprobenartig die Anzahl luftgetragener Keime bestimmt. Diese diskontinuierlichen Messungen sollen nicht Inhalt dieser Diplomarbeit sein.

Detaillierte Informationen zu den Sammel- und Messverfahren und Ergebnissen sind im DGS Magazin „Es liegt was in der Luft – Arbeitsschutz und Emissionen“ und im VDI-MEG Tagungsband „Untersuchung und Bewertung von Staub, Endotoxin, Ammoniak und Keimen in ausgewählten Stallsystemen mit überwiegend freier Lüftung“ veröffentlicht.

In dieser Arbeit werden die umfangreichen Messergebnisse sinnvoll zusammengefasst und graphisch dargestellt. Ziel der Arbeit ist es dann, mit den bereits vorhandenen Messreihen mit Hilfe geeigneter Modellrechnungen die gemessenen Staubkonzentrationen und Partikelgrößenverteilungen zu parametrisieren.

Aus aktuellem Anlass, möchte ich zudem auf die „aviäre Influenza - Vogelgrippe“ eingehen. Nach einer kurzen Erläuterung was H5N1 ist, möchte ich vor allem auf die Übertragung, Verbreitung und Ansteckungsgefahren eingehen. Des Weiteren werde ich mögliche Schutzmaßnahmen diskutieren.

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