1、ICS 13.040.20 VDI-RICHTLINIEN Januar 2017 January 2017 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Messung atmosphrischer Depositionen Bestimmung der Deposition von wasserlslichen Anionen und Kationen Probenahme mit Bulk- und Wet-only-Sammlern Measurement of atmospheric depositions Determination of the deposition o
2、f water-soluble anions and cations Sampling with bulk- and wet-only collectors VDI 4320 Blatt 3 / Part 3 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen. Die deutsche Version dieser Ri
3、chtlinie ist verbindlich. The draft of this standard has been subject to public scrutiny af-ter announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette). The German version of this standard shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. Kommission Re
4、inhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Umweltmesstechnik VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 4: Analysen- und Messverfahren I Vervielfltigungauchfrinnerbetriebliche Zwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgabe:10.15 Entwurf,deu
5、tschFormeredition:10/15Draft,in German onlyZu beziehen durch /Available atBeuth Verlag GmbH,10772 BerlinAlle Rechte vorbehalten / AllrightsreservedVerein DeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2017Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative Verweise 9 3 B
6、egriffe 10 4 Abkrzungen . 11 5 Beschreibung der Probenahmesysteme. 11 5.1 Bulk-Sammler 11 5.2 Wet-only-Sammler . 11 5.3 Anforderungen an die Probenahmesysteme . 12 6 Messplanung . 13 7 Probenahme 13 7.1 Standortanforderungen . 13 7.2 Probenahmeintervalle. 13 7.3 Durchfhrung der Probenahme 14 8 Analy
7、se 19 8.1 Allgemeines . 19 8.2 Bestimmung wasserlslicher Anionen und Kationen 19 8.3 Bestimmung des pH-Werts, der elektrischen Leitfhigkeit und der freien Aciditt/Alkalinitt 19 9 Berechnung der Deposition . 20 10 Verfahrenskenngren . 20 10.1 Einleitung . 20 10.2 Messunsicherheit 21 10.3 Nachweisgren
8、ze . 28 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 4 2 Normative references . 9 3 Terms and definitions 10 4 Abbreviations 11 5 Description of sampling systems 11 5.1 Bulk collector 11 5.2 Wet-only collector . 11 5.3 Requirements for the sampling systems 12 6 Measurement planning . 13 7 Sampling
9、. 13 7.1 Site requirements . 13 7.2 Sampling periods . 13 7.3 Sampling procedure . 14 8 Analysis . 19 8.1 General 19 8.2 Determination of water-soluble anions and cations . 19 8.3 Determination of the pH, the electrical conductivity and the free acidity/alkalinity 19 9 Calculation of deposition . 20
10、 10 Performance characteristics . 20 10.1 Introduction . 20 10.2 Measurement uncertainty . 21 10.3 Detection limit . 28 B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FB2DEE1A29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2017-02 2 VDI 4320 Blatt 3 / Part 3 Alle Rechte vo
11、rbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2017 Inhalt Seite 11 Qualittssicherung . 29 11.1 Qualittssicherungsmanahmen bei Probenahme, Transport und Lagerung . 29 11.2 Qualittssicherungsmanahmen bei der Analyse 30 11.3 berprfung der Verfahrenskenngren . 30 Anhang A Fragenkatalog zur Messp
12、lanung . 31 Anhang B Standardisierte/harmonisierte Messverfahren 33 Anhang C Analyse mit Ionenchromatografie 38 Schrifttum 46 Contents Page 11 Quality assurance . 29 11.1 Quality assurance measures for sampling, transport and storage 29 11.2 Quality assurance measures for analysis . 30 11.3 Verifica
13、tion of performance characteristics 30 Annex A Questionnaire on measurement planning 32 Annex B Standardised/harmonised measurement methods . 36 Annex C Analysis by ion chromatography 38 Bibliography 46 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfeh
14、lungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbe-d
15、ingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/4320. Preliminar
16、y note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and recom-mendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, ei
17、ther of the full text or of extracts. The use of this standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. A catalogue of all
18、 available parts of this series of standards can be accessed on the Internet at www.vdi.de/4320. Einleitung Der Eintrag von Stoffen aus der Atmosphre in ter-restrische und aquatische kosysteme ist ein wich-tiger Teil der Stoffbilanz. Grundstzlich knnen Stoffeintrge aus der Atmosphre durch sedimentie
19、-rende und nicht sedimentierende Partikel sowie aus der Gasphase erfolgen. Die sedimentierenden Parti-kel knnen nass oder trocken sein. Bild 1 stellt die daraus resultierenden Depositionsformen zusam-men. Grundverstndnis und Terminologie zur Be-schreibung atmosphrischer Depositionsvorgnge sind ausfh
20、rlich in VDI 4320 Blatt 1 dargestellt. Introduction The deposition of substances from the atmosphere into terrestrial and aquatic ecosystems is an im-portant aspect of the material balance. Basically, at-mospheric deposition can take the form of sedi-menting and non-sedimenting particles and gases.
21、Sedimenting particles may be wet or dry. Figure 1 illustrates the resulting types of deposition. The basic principles underlying atmospheric deposition processes and the associated terminology are de-scribed in detail in VDI 4320 Part 1. B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65C
22、D15BE74F0686BD19CFC1FB2DEE1A29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2017-02All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2017 VDI 4320 Blatt 3 / Part 3 3 Luftgetragene Stoffe, die wasserlsliche Anionen und Kationen bilden, gelangen auf unterschiedli-chen Wegen in die Auenluft. Sie
23、knnen sowohl anthropogenen als auch maritimen und/oder geoge-nen natrlichen Ursprungs sein. Wesentliche Quel-len fr Ammonium, Nitrat und Sulfat sind atmo-sphrisch-chemische Umwandlungen von Vorlu-fersubstanzen (Ammoniak, Stickstoffoxide, Schwe-feldioxid). Mit dem Seesalz gelangen insbesondere Natriu
24、m und Chlorid, aber auch Sulfat, Kalium und Magnesium in die Atmosphre. Bedeutende Quellen fr Calcium, Magnesium und Kalium knnen die (Re-)Suspension geogenen Ma-terials sein. Fr Natrium und Chlorid ist die Aus-bringung/Resuspension von Streusalz im Winter eine Quelle 2. Holzverbrennung spielt eine
25、Rolle fr die Emission von Kalium 3. Mit den hier beschriebenen Probenahmeverfahren werden die wasserlslichen Anionen und Kationen als Bestandteile der sedimentierenden Deposition (nasse Deposition, Bulk-Deposition) erfasst. Typi-sche Konzentrationen im Niederschlag und Deposi-tionen sind in Tabelle
26、1 dargestellt. In Gebieten mit intensiver landwirtschaftlicher oder industriel-ler Nutzung knnen deutlich hhere Konzentratio-nen und Depositionen von Ionen auftreten. Hhere Depositionen von Ionen knnen ebenfalls in Gebie-ten mit hohen Niederschlagsmengen auftreten, auch wenn die Konzentrationen rela
27、tiv niedrig sind. Air-borne substances forming water-soluble anions and cations enter the ambient air via different path-ways. They may originate from both anthropogenic and maritime and/or geogenic natural sources. Ma-jor sources of ammonium, nitrate and sulphate are chemical conversions of precurs
28、or substances (am-monia, nitrogen oxides, sulphur dioxide) in the at-mosphere. Sea spray releases sodium and chloride, but also sulphate, potassium and magnesium into the atmosphere. (Re)suspension of geogenic material may be a sig-nificant source of calcium, magnesium and potas-sium. The applicatio
29、n/resuspension of road salt in the winter season is a source of sodium and chloride 2. Wood combustion plays a role in potassium emissions 3. The sampling procedures presented in this standard are designed to determine water-soluble anions and cations as components of the sedimenting deposi-tion (we
30、t deposition, bulk deposition). Typical pre-cipitation concentrations and depositions are pre-sented in Table 1. Significantly higher ion concen-trations and depositions may occur in areas domi-nated by intensive agricultural and industrial activi-ties. Elevated ion depositions may also occur in hig
31、h rainfall areas, albeit at relatively low concentrations. Bestandteile der Atmosphre Einteilung Kriterium 1 sedimentierend nicht sedimentierend Kriterium 2 nass trocken kondensiert gasfrmig Bezeichnung der Bestandteile sedimentierende nasse Partikel (Regen, Hagel, Schnee usw.) sedimentierende trock
32、ene Partikel nicht sedimentierende Partikel Gase bertritt aus der Atmosphre in das angrenzende Kompartiment akzeptorunabhngig akzeptorunabhngig akzeptorabhngig akzeptorabhngig Bezeichnung der Deposition nasse Deposition trockene Deposition sedimentierender Partikel trockene und feuchte Deposition ni
33、cht sedimen-tierender Partikel trockene Deposition von Gasen Messprinzip bei Niederschlagsereig-nissen exponierte Sammelflchen wenig gebruchlich mikrometeorologische Flussbestimmungen Messeinrichtung Wet-only-Sammler Bezeichnung der Deposition Bulk-Deposition Messprinzip stndig exponierte Sammelflch
34、en Messeinrichtung Bulk-Sammler Bezeichnung der Deposition atmosphrische Deposition (Gesamtdeposition) Messprinzip experimentell nicht direkt bestimmbar Bild 1. Schematische Darstellung der Depositionsformen und ihrer Bestimmung (gem 1) B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD
35、15BE74F0686BD19CFC1FB2DEE1A29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2017-02 4 VDI 4320 Blatt 3 / Part 3 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2017 atmospheric components classification criterion 1 sedimenting non-sedimenting criterion 2 wet dry condensed gaseous descript
36、ion of components sedimenting wet particles (rain, hail, snow, etc.) sedimenting dry particles non-sedimenting particles gases transfer from the atmosphere to the adjacent compartment acceptor-independent acceptor-independent acceptor-dependent acceptor-dependent description of deposition wet deposi
37、tion dry deposition of sedimenting particles dry and occult deposition of sedimenting particles dry deposition of gases measurement principle collector apertures ex-posed during precipita-tion events not widely used micro-meteorological flux determinations measuring device wet-only collector descrip
38、tion of deposition bulk deposition measurement principle permanently exposed collector apertures measuring device bulk collector description of deposition atmospheric deposition (total deposition) measurement principle cannot be directly determined by experiments Figure 1. Schematic representation o
39、f deposition types and their determination (as per 1) 1 Anwendungsbereich Diese Richtlinie beschreibt die speziellen Anforde-rungen an Verfahren zur Bestimmung der Bulk-De-position und der nassen Deposition von wasserls-lichen Anionen und Kationen. Die allgemeinen Anforderungen zu Art, Ausfh-rung, A
40、ufstellung und Exposition der Probenahme-systeme sind in VDI 4320 Blatt 1 beschrieben. Die Anwendung dieser Richtlinie ermglicht die Bestimmung der Deposition von wasserlslichen Anionen (z. B. Chlorid, Nitrit, Nitrat und Sulfat) und wasserlslichen Kationen (z. B. Ammonium, Nat-rium, Kalium, Calcium
41、und Magnesium). Je nach Aufgabenstellungen knnen auch weitere wasser-lsliche Ionen bestimmt werden. In Abhngigkeit von Standort und Analyt knnen mit den unter-schiedlichen Sammlertypen unterschiedliche Mess-ergebnisse gefunden werden. 1 Scope This standard describes the specific requirements for met
42、hods of determining the bulk deposition and the wet deposition of water-soluble anions and cati-ons. The general requirements for the type, design, siting and exposure of sampling systems are covered by VDI 4320 Part 1. This standard can be used to determine the deposi-tion of water-soluble anions (
43、e.g. chloride, nitrite, nitrate and sulphate) and water-soluble cations (e.g. ammonium, sodium, potassium, calcium and mag-nesium). Where required by the measurement ob-jective, it also allows the determination of further water-soluble ions. Depending on the site and the analyte, the measurement res
44、ults obtained may vary with the type of collector employed. B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FB2DEE1A29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2017-02All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2017 VDI 4320 Blatt 3 / Part 3 5 Tabell
45、e 1. bersicht ber typische Konzentrationen und Depositionen wasserlslicher Anionen und Kationen (Konzentrationen basierend auf 25%- und 75%-Perzentilen) Parameter Typ der Messstation Typischer Konzentrations- bereich Einheit Typischer Depositions- bereich Einheit Niederschlag lndlicher Hintergrund (
46、Flachland) 500.750 /(m2a) lndlicher Hintergrund (Mittelgebirge) 1200.1700 lndlicher Hintergrund (Kste) 600.800 stdtischer Hintergrund 600.1000 verkehrsnaher Bereich Chlorid lndlicher Hintergrund (Flachland) 0,2.1,0 mg/ 200.580 mg/(m2a) lndlicher Hintergrund (Mittelgebirge) 0,1.0,4 350.550 lndlicher
47、Hintergrund (Kste) 0,9.6,2 1000.7000 stdtischer Hintergrund 0,3.1,4 170.580 verkehrsnaher Bereich 0,6.2,1 330.1030 Nitrita)lndlicher Hintergrund (Flachland) 0,02.0,1 mg/ 17.54 mg/(m2a) lndlicher Hintergrund (Mittelgebirge) lndlicher Hintergrund (Kste) stdtischer Hintergrund 0,02.0,2 15.150 verkehrsn
48、aher Bereich 0,01.0,16 20.80 Nitrat lndlicher Hintergrund (Flachland) 1,4.3,9 mg/ 1000.1900 mg/(m2a) lndlicher Hintergrund (Mittelgebirge) 1,1.2,4 1900.2400 lndlicher Hintergrund (Kste) 1,3.3,0 1100.1400 stdtischer Hintergrund 1,4.4,0 910.3000 verkehrsnaher Bereich 2,2.4,1 1200.2190 Sulfat lndlicher
49、 Hintergrund (Flachland) 0,8.2,4 mg/ 600.1200 mg/(m2a) lndlicher Hintergrund (Mittelgebirge) 0,6.1,5 1000.1400 lndlicher Hintergrund (Kste) 1,1.2,4 820.1820 stdtischer Hintergrund 0,6.2,3 500.1500 verkehrsnaher Bereich 1,9.3,2 1010.1630 Phosphatb)lndlicher Hintergrund (Flachland) 0.0,3 mg/ 13.160 mg/(m2a) lndlicher Hintergrund (Mittelgebirge) lndlicher Hint
