Damit besteht im Hinblick auf die Luftreinhaltung die Notwendigkeit, die Reduzierung der Emissionsgrenzwerte fortzuschreiben. Hierbei rückt die Emission von Partikeln zunehmend in den Fokus der Öffentlichkeit. In Ballungsräumen werden die zulässigen Grenzwerte oftmals überschritten. Insbesondere die ultrafeinen Partikel geraten aufgrund der Gesundheitsgefahren immer mehr in den Blickpunkt.

Vor diesen Hintergründen haben die Gesetzgeber weltweit die Abgasgrenzwerte für Verbrennungsmotoren (Otto- und Dieselmotoren) verschärft. Die zulässigen Emissionswerte für Partikel wurden in den letzten Jahren bereits zusehends verschärft und werden in den kommenden Jahren auf sämtliche Kraftfahrzeugtypen  (PKW, LKW, Busse, Motorräder, Kleinkrafträder usw.) ausgeweitet.

Die Überprüfung der strengen Emissionsgrenzwerte stellt in der Abgasanalyse eine technologische Herausforderung dar. Mit den verminderten Emissionswerten nehmen Quereinflüsse und damit potenzielle Messfehler zu. Es sind Wägeprozesse erforderlich, die eine hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit aufweisen und zugleich das hohe Filteraufkommen in der Praxis bewältigen können.

Partikelanalyse per Gravimetrie

Die Gravimetrie ist ein Prozess, der für die Typenzulassung von Verbrennungsmotoren vorgeschrieben ist und für die Partikelrückstandsmessung angewendet wird. Hierbei werden unter streng kontrollierten Umgebungsbedingungen die Gewichte der unbeladenen und anschließend mit Rußpartikeln beladenen Filterproben bestimmt. Die Rußpartikel werden in definierten Prüfzyklen über die Filterproben abgeschieden. Die Filterproben müssen rückführbar zu jedem Testzyklus erfasst und gelagert werden.

Für die Partikelrückstandsmessung kommen genaueste Waagen – sogenannte Ultramikrowaagen – mit einer Auflösung von 0,1 µg - zum Einsatz. Nach aktueller Gesetzeslage ist eine Wiederholgenauigkeit von 0,5µg, sowie eine Langzeitstabilität von 5µg/30Tage bei Referenzmessungen einzuhalten (maximale Drift).

Um den Wägewert in die wahre Masse umrechnen zu können, benötigt man den Wert der Luftdichte. Diese kann im Laufe eines Tages um durchschnittlich ± 0,05 mg/cm3 bezogen auf die Normdichte von 1,2 mg/cm3 variieren. Daher muss die Luftdichte für Massebestimmungen mit einer relativen Messunsicherheit kleiner 5*10-4 aktuell bestimmt werden, und eine Auftriebskorrektur durchgeführt werden.

Der Effekt einer Dichteänderung ist bekannt: in Wasser erscheint ein Körper leichter als in Luft. Das Archimedische Prinzip besagt, dass ein Körper im Schwerefeld der Erde und in einem ihn umgebenden Medium soviel Gewicht verliert, wie die von ihm verdrängte Menge des umgebenden Mediums wiegt.

Auch Filtersubstrate und Rußpartikel unterliegen diesen Effekten. Wegen der geringen Nachweisgrenzen für Rußpartikel ist eine Auftriebskorrektur durch den Gesetzgeber vorgeschrieben um Messfehler zu minimieren.

Einflussfaktoren

Bei der Gravimetrie gilt es Einflussfaktoren auf die Messunsicherheit bei de Wägung so gering zu halten.

Wesentliche Einflussfaktoren sind: