VDI 4202 Blatt 2-2004 Minimum requirements for suitability tests of ambient air quality measuring systems - Optical remote sensing systems for the measurement of gaseous pollutants.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREMindestanforderungen an automatische Immissions-messeinrichtungen bei der EignungsprfungOptische Fernmesseinrichtungen zur Messungvon gasfrmigen ImmissionenMinimum requirements for suitability tests of ambient air quality measuring systemsOptical remote sensing systems for

2、the measurement of gaseous pollutantsVDI 4202Blatt 2 / Part 2Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 5VDI-RICHTLINIENZu beziehendurch/ Available fromBeuth VerlagGmbH,10772BerlinAlle Rechtevorbehalten/ All rightsreservedVereinDeutscherIngenieure,Dsseldorf

3、2004Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 13.

4、040.20Juli 2004July 2004The draft of this guideline has been subject to public scrutinyafter announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.Inhalt SeiteVorb

5、emerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . 42 Begriffe und Definitionen . . . . . . . . . . 43 Symbole und Abkrzungen . . . . . . . . . 104 Bauartanforderungen. . . . . . . . . . . . . 114.1 Allgeme

6、ine Anforderungen . . . . . . . . 114.2 Anforderungen an optische Fernmess-einrichtungen fr den mobilen Einsatz . . 125 Leistungsanforderungen . . . . . . . . . . . 125.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . 125.2 Anforderungen an optische Fernmess-einrichtungen . . . . . . . . . . . . . .135

7、.3 Anforderungen an Mehrkomponenten-messeinrichtungen . . . . . . . . . . . . 166 Prfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176.1 Durchfhrung der Prfung . . . . . . . . 176.2 Prfinstitute . . . . . . . . . . . . . . . . 176.3 Prfplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 Bekanntgabe eignungsg

8、eprfter Messeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . 17Anhang A Immissionsgrenzwerte und Bezugswerte . . . . . . . . . . . . . 18Anhang B Anforderungen an die Datenqualitt. 20Anhang C Beispiele zur Abschtzung der erweiterten Messunsicherheit bei der Eignungsprfung. . . . . . . 22Schrifttum . . . .

9、. . . . . . . . . . . . . . . 29Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . 43 Symbols and abbreviations . . . . . . . . . 104 Re

10、quirements on the instrument design . . 114.1 General requirements . . . . . . . . . . . 114.2 Requirements on optical remote sensingsystems for mobile application . . . . . . 125 Performance requirements . . . . . . . . . 125.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125.2 Requirements on optic

11、al remote sensing systems . . . . . . . . . . . . . . 135.3 Requirements on multiple-component measuring systems . . . . . . . . . . . . 166 Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176.1 Performing the test . . . . . . . . . . . . 176.2 Test institutes . . . . . . . . . . . . . . . 176.3 Tes

12、t design . . . . . . . . . . . . . . . . 177 Declaration of suitability-tested measuring systems . . . . . . . . . . . . . 17Annex A Ambient air quality limit valuesand reference values . . . . . . . . . 18Annex B Data quality objectives . . . . . . . . 20Annex C Examples of estimation of the expand

13、ed uncertainty in suitability tests . . . . . . . . . . . . 22Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLArbeitsgruppe Mindestanforderungen (Immission)Ausschuss Messtechnische SonderfragenFrhereAusgabe:02.03 EntwurfFormered

14、ition:02/03 draft,inGermanonlyB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004 2 VDI 4202 Blatt 2/ Part 2VorbemerkungIn der Kommission Reinhaltung der Luft im VDI undDIN Normenausschuss KRdL erarbeiten Fach-leute aus

15、Wissenschaft, Industrie und Verwaltung infreiwilliger Selbstverantwortung VDI-Richtlinienund DIN-Normen zum Umweltschutz. Diese be-schreiben den Stand der Technik bzw. den Stand derWissenschaft in der Bundesrepublik Deutschlandund dienen als Entscheidungshilfen bei der Erarbei-tung und Anwendung von

16、 Rechts- und Verwaltungs-vorschriften. Die Arbeitsergebnisse der KRdL flie-en ferner als gemeinsamer deutscher Standpunkt indie europische technische Regelsetzung bei CEN(Europisches Komitee fr Normung) und in dieinternationale technische Regelsetzung bei ISO(Internationale Organisation fr Normung)

17、ein.Folgende Themenschwerpunkte werden in vier Fach-bereichen behandelt:Fachbereich I Umweltschutztechnik“Produktionsintegrierter Umweltschutz; Verfahrenund Einrichtungen zur Emissionsminderung;ganzheitliche Betrachtung von Emissionsminde-rungsmanahmen unter Bercksichtigung vonLuft, Wasser und Boden

18、; Emissionswerte frStube und Gase; anlagenbezogene messtechni-sche Anleitungen; UmweltschutzkostenrechnungFachbereich II Umweltmeteorologie“Ausbreitung von Luftverunreinigungen in derAtmosphre; strfallbedingte Freisetzungen;mikro- und mesoskalige Windfeldmodelle; Wech-selwirkung zwischen Atmosphre u

19、nd Oberfl-chen; meteorologische Messungen; angewandteKlimatologie; Lufthygienekarten; human-bio-meteorologische Bewertung von Klima und Luft-hygiene; bertragung meteorologischer DatenFachbereich III Umweltqualitt“Wirkung von Luftverunreinigungen auf Mensch,Tier, Pflanze, Boden, Werkstoffe und Atmosp

20、hre;wirkungsbezogene Mess- und Erhebungsverfah-ren; Erfassung und Wirkung mikrobieller Luftver-unreinigungen; Olfaktometrie; UmweltsimulationFachbereich IVUmweltmesstechnik“Emissions- und Immissionsmesstechnik fr anor-ganische und organische Gase sowie fr Partikel;optische Fernmessverfahren; Messen

21、von Innen-raumluftverunreinigungen; Messen von Boden-luftverunreinigungen; Verfahren zur Herstellungvon Referenzmaterialien; Prfplne fr Mess-Preliminary noteIn the Commission on Air Pollution Prevention ofVDI and DIN Standards Committee KRdL ex-perts from science, industry and administration, act-in

22、g on their own responsibility, establish VDI guide-lines and DIN standards in the field of environmentalprotection. These describe the state of the art in sci-ence and technology in the Federal Republic of Ger-many and serve as a decision-making aid in the pre-paratory stages of legislation and appl

23、ication of legalregulations and ordinances. KRdLs working resultsare also considered as the common German point ofview in the establishment of technical rules on theEuropean level by CEN (European Committee forStandardization) and on the international level byISO (International Organization for Stan

24、dardization).The following topics are dealt with in four subdivi-sions: Subdivision I ”Environmental Protection Techniques“Integrated pollution prevention and control for in-stallations; procedures and installations for emis-sion control; overall consideration of measures foremission control with co

25、nsideration given to theair, water and soil; emission limits for dusts andgases; plant-related measurement instructions; en-vironmental industrial cost accountingSubdivision II ”Environmental Meteorology“Dispersion of pollutants in the atmosphere; emis-sions from accidental releases; micro- and meso

26、-scale wind field models; interaction between theatmosphere and surfaces; meteorological measure-ments; applied climatology; air pollution maps;human-biometeorological evaluation of climateand air hygiene; transfer of meteorological dataSubdivision III ”Environmental Quality“Effects of air pollutant

27、s on man, farm animals, veg-etation, soil, materials, and the atmosphere; meth-ods for the measurement and evaluation of effects;determination of microbial air pollutants and theireffects; olfactometry; environmental simulation Subdivision IV”Environmental Measurement Techniques“Techniques for emiss

28、ion and ambient air measure-ments of inorganic and organic gases as well asparticulate matter; optical open-path measurementmethods; measurement of indoor air pollutants,measurement of soil air pollutants; procedures forestablishing reference material; test procedures forB55EB1B3E14C22109E918E8EA43E

29、DB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004 VDI 4202 Blatt 2 / Part 2 3 gerte; Validierungsverfahren; Messplanung; Aus-werteverfahren; QualittssicherungDie Richtlinien und Normen werden zunchst alsEntwurf verffentlicht. Durch Ankndigung

30、 im Bun-desanzeiger und in der Fachpresse erhalten alle inte-ressierten Kreise die Mglichkeit, sich an einemffentlichen Einspruchsverfahren zu beteiligen.Durch dieses Verfahren wird sichergestellt, dassunterschiedliche Meinungen vor Verffentlichung derendgltigen Fassung bercksichtigt werden knnen.Di

31、e Richtlinien und Normen sind in den sechs Bn-den des VDI/DIN-Handbuches Reinhaltung der Luftzusammengefasst.EinleitungDas Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG)G1 ist das magebende Gesetz zur Luftreinhaltungin der Bundesrepublik Deutschland. Die berwa-chung und Beurteilung der Luftqualitt wird in

32、nach-geordneten Rechtsverordnungen und Verwaltungs-vorschriften G2; G3 konkretisiert. Die Richtlinien des Rates der Europischen Unionzur Luftqualitt setzen neue und strengere Mastbefr die berwachung und Beurteilung der Luftquali-tt. Die EU-Rahmenrichtlinie zur Luftqualitt G8erweitert die Liste der z

33、u bercksichtigenden Luft-schadstoffe. Ergnzend zu den Stoffen (Schwefeldio-xid, Stickstoffdioxid, Schwebestaub, Blei, Ozon), frdie bereits Richtlinien bestehen G4 bis G7, werdenfolgende Luftschadstoffe einbezogen: Feinpartikel(insbesondere PM10), Benzol, Kohlenmonoxid, poly-zyklische aromatische Koh

34、lenwasserstoffe, Kad-mium, Arsen, Nickel und Quecksilber. Viele optischeFernmessverfahren sind Multikomponentenverfah-ren. Mit ihnen knnen daher auch weitere Luftschad-stoffe, z.B. Toluol und Xylole, bestimmt werden, die auch im Sinne der Vorsorge in die Eignungspr-fung einbezogen werden knnen.Die E

35、U-Tochterrichtlinien zur Luftqualitt G9 bisG11 setzen zum Teil deutlich strengere Immissions-grenzwerte fest, so dass die Anforderungen an auto-matische Immissionsmesseinrichtungen steigen. Sowerden beispielsweise erstmals Anforderungen andie Datenqualitt gestellt, die eine bestimmte Genau-igkeit de

36、r messtechnisch ermittelten Kenngren imBereich der Immissionsgrenzwerte fordern.Deshalb war es notwendig, die bisher geltenden Min-destanforderungen G12 zu berarbeiten und zu er-gnzen. Dies ist auch fr den Einsatz neuerer Mess-prinzipien, wie beispielsweise der optischen Fern-measurement devices; va

37、lidation procedures;measurement planning; evaluation methods; qual-ity assuranceThe guidelines and standards are first published asdrafts. These are announced in the Bundesanzeiger(Federal Gazette) and in professional publications inorder to give all interested parties the opportunity toparticipate

38、in an official objection procedure. Thisprocedure ensures that differing opinions can be con-sidered before the final version is published.The guidelines and standards are published in the six-volume VDI/DIN Reinhaltung der Luft (Air Pollu-tion Prevention) manual.IntroductionThe German Federal Immis

39、sion Control Act(BImSchG) G1 is the authoritative law on air pollu-tion control in the Federal Republic of Germany. Theair quality control and assessment is specified in theOrdinances and General Administrative Provisionsunderlying the German Federal Immission ControlAct G2; G3. The directives of th

40、e European Union on air qualityset new and more stringent measures on air qualitycontrol and assessment. The European Frame Direc-tive on air quality G8 extends the list of air pollut-ants to be considered. In addition to the pollutants(sulphur dioxide, nitrogen dioxide, suspended matter,lead, and o

41、zone) already covered by existing direc-tives G4 to G7, the following air pollutants are in-cluded: particulate matter (especially PM10), ben-zene, carbon monoxide, polycyclic aromatichydrocarbons, cadmium, arsenic, nickel and mercury.Many optical remote sensing methods are multiple-component measur

42、ing systems. Such measuring sys-tems cab measure additional air pollutions, e.g. tolu-ene and xylene, which can be included in the per-formance testing as a precaution. The EU Daughter Directives on air quality G9 toG11 set in some cases more stringent ambient airquality limit values, which lead to

43、increased require-ments on automated ambient air quality measuringsystems. The directives set for example for the firsttime requirements on the data quality, which require aspecific accuracy of the characteristics determined bythe measurements in the range of the ambient airquality limit values. Thu

44、s it was necessary to revise and amend the mini-mum requirements valid up to now G12. This wasalso necessary for the application of new measure-ment methods such as optical remote sensing 1 to 6,B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher

45、Ingenieure, Dsseldorf 2004 4 VDI 4202 Blatt 2/ Part 2messverfahren 1 bis 6 erforderlich, die das Poten-zial der klassischen punktbezogenen Messeinrichtun-gen ergnzen.Die Mindestanforderungen sind die Grundlage undder Mastab fr Eignungsprfungen. In der Eig-nungsprfung wird festgestellt, ob eine Messe

46、inrich-tung fr eine bestimmte Messaufgabe geeignet ist.Die in einem Labor- und Feldtest ermitteltenVerfahrenskenngren 7 werden mit Hilfe der Min-destanforderungen beurteilt.Das bewhrte Instrument von Mindestanforderungenund Eignungsprfungen ist ein wesentliches Elementeiner umfassenden Qualittssiche

47、rung, die weitereBausteine umfasst. Dazu zhlen beispielsweise:aufgabenorientierte Messplanungregelmige Kalibrierung und Funktionskontrolleregelmige WartungBetreuung durch qualifiziertes PersonalNachweis der Leistungsfhigkeit in Ringver-suchen und Vergleichsmessungeneinheitliche Auswertung und Darste

48、llung derMessergebnisseDiese Bausteine sind nicht Gegenstand dieser Richt-linie. Sie werden zum Teil in anderen Richtlinien undNormen behandelt T10; T17; T18.1 AnwendungsbereichDie Richtlinienreihe VDI 4202 legt Mindestanforde-rungen an automatische Immissionsmesseinrichtun-gen fest. Die Richtlinie

49、VDI 4202 Blatt 2 legt dieMindestanforderungen fr die Eignungsprfung opti-scher Fernmesseinrichtungen mit aktiver Lichtquellefest, die fr linienfrmige Messungen beispielsweiseim lndlichen und urbanen Hintergrund eingesetztwerden. Unter besonderen Randbedingungen sindauch andere Einsatzflle wie beispielsweise die Un-tersuchung von Straenschluchten und Tunneln mg-lich. Diese Richtlinie gilt nicht fr Messeinrichtung