DIN 33899-1-2014 Workplace exposure - Guide for the use of direct-reading instruments for aerosol monitoring - Part 1 Choice of monitor for specific applications《工作场所暴露 悬浮微粒监测用直读式仪.pdf

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1、Februar 2014DEUTSCHE NORM Normenausschuss Sicherheitstechnische Grundstze (NASG) im DINPreisgruppe 14DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 13.040.30!%*l“2077390ww

2、w.din.deDDIN 33899-1Exposition am Arbeitsplatz Leitfaden fr die Anwendung direkt anzeigender Gerte zurberwachung von Aerosolen Teil 1: Auswahl des Monitors fr besondere AnwendungsflleWorkplace exposure Guide for the use of direct-reading instruments for aerosol monitoring Part 1: Choice of monitor f

3、or specific applicationsExposition au poste de travail Guide dutilisation des instruments lecture directe pour la surveillance des arosols Partie 1: Choix du moniteur pour des applications spcifiquesAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 29 SeitenDIN

4、33899-1:2014-02 2 Inhalt Seite Vorwort . 3 Einleitung 4 1 Anwendungsbereich 6 2 Normative Verweisungen . 6 3 Begriffe 6 4 Abkrzungen . 6 5 Grundstze fr direkt anzeigende Aerosolmonitorverfahren 6 5.1 Allgemeines . 6 5.2 Schwingende Mikrowaage zur Massenbestimmung . 7 5.3 Betastrahlen-Massenmonitore

5、12 5.4 Optische Verfahren zur Messung von Aerosolen . 16 6 Anforderungen an direkt anzeigende Aerosolmonitore fr unterschiedliche Anwendungsflle 26 6.1 Allgemeines . 26 6.2 Untersuchungen im Rahmen von Begehungen 26 6.3 Untersuchung der Prozesse und der Aerosolquellen. 26 6.4 Einsatz mit Videoverfah

6、ren 26 6.5 Bewertung der Leistungsfhigkeit von Staubminderungseinrichtungen . 27 6.6 Alarmgeber bei der berwachung von Niveaus an Arbeitspltzen und zur Absicherung der Wirksamkeit von Staubminderungssystemen 27 6.7 Ersatzweise Bewertung der persnlichen Exposition 27 Literaturhinweise . 28 DIN 33899-

7、1:2014-02 3 Vorwort Diese Norm wurde vom Arbeitskreis Staub” (NA 095-03-01-01 AK) des Arbeitsausschusses Messstrategien und Anforderungen an Messverfahren” des Normenausschusses Sicherheitstechnische Grundstze (NASG) im DIN erarbeitet. Der Norm liegt in modifizierter Fassung die deutsche bersetzung

8、des CEN Technischen Berichts CEN/TR 16013-1:2010 zu Grunde, der unter Beteiligung deutscher Experten vom Technischen Komitee CEN/TC 137 Bewertung der chemischen und biologischen Stoffbelastung am Arbeitsplatz“ (Sekretariat: DIN, Deutschland) erarbeitet wurde. Gegenber CEN/TR 16013-1:2010 wurden insb

9、esondere die tabellarischen Zusammenstellungen vorhandener Photometer (siehe Tabelle 8) und optischer Partikelzhler (siehe Tabelle 10) entsprechend deren Verfgbarkeit zum Verffentlichungszeitpunkt dieser Norm aktualisiert. Auerdem wurden zu Bild 1, Bild 5 und Bild 6 Korrekturen vorgenommen sowie die

10、 sprachliche Verstndlichkeit des Ursprungstextes insgesamt verbessert. Abschnitt 2 und Abschnitt 3 wurden ergnzt. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbe

11、zglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN 33899, Exposition am Arbeitsplatz Leitfaden fr die Anwendung direkt anzeigender Gerte zur berwachung von Aerosolen besteht aus: Teil 1: Auswahl des Monitors fr besondere Anwendungsflle Teil 2: Ermittlung der Konzentration luftgetragener Partikel mit optis

12、chen Partikelzhlern Teil 3: Ermittlung der Konzentration luftgetragener Partikel mit Photometern DIN 33899-1:2014-02 4 Einleitung Die Bewertung von Aerosolen am Arbeitsplatz kann unterschiedliche Ziele verfolgen, einschlielich: a) Abschtzung der mittleren Konzentration gesundheitsrelevanter Aerosolp

13、artikel (siehe DIN EN 481) whrend der Dauer einer Arbeitsschicht (Arbeitsplatzatmosphre oder persnliche Exposition mittels ortsfester oder personenbezogener Probenahme); b) Probenahme fr die Bereitstellung einer Probe luftgetragener Partikel zur spteren Analyse (gravi-metrisch, morphologisch, chemis

14、ch, physikalisch, mineralogisch usw., siehe DIN EN 482); c) Bestimmung annhernder Konzentrationsmomentanwerte, die durch den Gebrauch automatisierter Gerte (Photometer, Abschwchung von Betastrahlen, schwingende Mikrowaage zur Massen-bestimmung) bei verschiedenen Ttigkeiten gewonnen werden; d) Bestim

15、mung annhernder Momentanwerte der Konzentration und Partikelgrenverteilungen (optische Partikelzhler (OPZ), optische Aerosolspektrometer). Diese Norm behandelt die Aufzhlpunkte c) und d), gibt die Grundlagen an und beschreibt ausfhrlich die allgemeinen Bedingungen, die erfllt sein mssen. In der Arbe

16、itshygiene schlgt kein Messverfahren die berwachung der Exposition mittels direkt anzeigender Aerosolmonitore vor. Diese Gerte sollten jedoch dahingehend bercksichtigt werden, dass sie eine ergnzende Herangehensweise zum konventionellen filterbasierten, gravimetrischen Verfahren erlauben. Die unters

17、chiedlichen Arten von Informationen, die erhalten werden, sind in Bild 1 ausgefhrt. Legende a) integrierende Filterprobenahme b) kontinuierliche berwachung Bild 1 Informationen aus einer integrierenden Filterprobenahme gegenber einer kontinuierlichen berwachung Es steht eine groe Auswahl an tragbare

18、n und personenbezogenen, direkt anzeigenden Aerosolmonitoren zur Verfgung. Aktuelle Fortschritte in der modernen Elektronik und der Batterietechnik bedeuten, dass direkt anzeigende Aerosolmonitore kleiner und leichter werden und relativ preiswert sind. Zustzlich zu einer verlsslichen Ein-haltung von

19、 Arbeitsplatzgrenzwerten wird der Akzent jetzt auch auf die Expositionsbewertungs- und Manahmenstrategie (Control-Banding-Ansatz) sowie auf Ratschlge zu passenden Minderungssystemen gesetzt. Das hat zur Bestimmung neuer Funktionen gefhrt, die fr direkt anzeigende Aerosolmonitore darin DIN 33899-1:20

20、14-02 5 bestehen, nachzuweisen, dass die eingesetzten Systeme zur Minderung der Exposition luftgetragener Stube wirklich funktionieren. Einige Arten direkt anzeigender Aerosolmonitore sind geeignet fr die Bewertung des Wirkungsgrades vorbeugender Manahmen und fr die raum- und zeitaufgelste berwachun

21、g der Konzentration. Alle in dieser Norm erwhnten Gerte (siehe insbesondere die Tabellen 2, 4, 6, 8 und 10) stellen Beispiele fr geeignete, handelsbliche Produkte dar. Diese Angaben dienen nur zur Unterrichtung der Anwender dieser Norm und bedeuten keine Anerkennung dieser genannten Produkte durch d

22、as DIN. DIN 33899-1:2014-02 6 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt die Grundstze fest, die der Bewertung einer oder mehrerer Aerosolfraktionen zugrunde liegen, fr die direkt anzeigende Aerosolmonitore eingesetzt werden. Die Norm beschreibt fr eine Reihe von Anwendungsfllen die gegenwrtig vorhandenen

23、Verfahren zur berwachung der Aerosolkonzentration am Arbeitsplatz. Darber hinaus gibt die Norm, bezogen auf das Gebiet der Arbeitshygiene, Einzelheiten zu Anwendungsmglichkeiten und -beschrnkungen an. Diese Norm gilt nicht fr die Probenahme von Aerosolen zur berwachung von Arbeitsplatzgrenzwerten so

24、wie fr die Sammlung von Aerosolpartikeln fr eine nachfolgende Analyse. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Au

25、sgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 33899-2, Exposition am Arbeitsplatz Leitfaden fr die Anwendung direkt anzeigender Gerte zur berwachung von Aerosolen Teil 2: Ermittlung der Konzentration luftgetragener

26、Partikel mit optischen Partikelzhlern DIN EN 1540, Exposition am Arbeitsplatz Terminologie 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach DIN EN 1540. 4 Abkrzungen Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Abkrzungen: DAM direkt anzeigende(r) Aerosolmonitor(e) (en

27、: DRAM, direct-reading aerosol monitor) NG Nachweisgrenze (en: LOD, limit of detection) AGW Arbeitsplatzgrenzwert (en: OEL, occupational exposure limit (value) OPZ optischer Partikelzhler (en: OPC, optical particle counter) PM luftgetragene Partikel (en: particulate matter) TEOM schwingende Mikrowaa

28、ge mit konischem Element (en: tapered element oscillating microbalance) TSP gesamte luftgetragene Partikel (en: total suspended particulate) 5 Grundstze fr direkt anzeigende Aerosolmonitorverfahren 5.1 Allgemeines Es gibt viele Verfahren zur unmittelbaren Messung von Aerosolen, denen unterschiedlich

29、e physikalische Prinzipien zugrunde liegen. Die eingesetzten Gerte werden im Allgemeinen als direkt anzeigende oder kontinuierlich berwachende Messgerte bezeichnet. Abhngig von ihrem Aufbau knnen sie unter bestimmten Voraussetzungen die unmittelbare Konzentration (Momentanwert) oder den Konzentratio

30、nsverlauf anzeigen und in einigen Fllen knnen sie sogar die Partikelgrenverteilung messen. DIN 33899-1:2014-02 7 Eine Momentanwertmessung hat verschiedene Vorteile: a) unverzgliche Kenntnis des Ergebnisses ohne Umweg ber ein Labor und daher die Mglichkeit eines sofortigen Eingreifens (z. B. Anwendun

31、g eines Lftungssystems); b) fortlaufende Messung, berwachung ber groe Entfernungen, Konzentrationsaufzeichnungen ber eine Zeitspanne, Einbeziehung und Berechnung der mittleren Konzentration fr ausgewhlte Zeitspannen, Bestimmung der Mindest- und Hchstwerte, Quellenlokalisierung usw.; c) Messung der K

32、onzentration von Partikeln instabiler Zusammensetzung (z. B. flchtige Stoffe); Je nach angewandten Prinzipien knnen die automatischen Verfahren in verschiedene Hauptgruppen eingestuft werden. Diese Norm beschreibt speziell die folgenden drei Verfahren: Schwingende Mikrowaage zur Massenbestimmung (si

33、ehe 5.2); Abschwchung von Betastrahlen (siehe 5.3); optische Verfahren (siehe 5.4). 5.2 Schwingende Mikrowaage zur Massenbestimmung 5.2.1 Piezoelektrische Massenmonitore 5.2.1.1 Arbeitsprinzip Die in das Gert gesaugten Partikel werden auf der Oberflche eines piezoelektrischen Kristalls gesammelt und

34、 werden Teil eines Schwingkreises, der auf einem Quarzkristall basiert (siehe Bild 2). Legende 1 abgeschiedene Masse 2 piezoelektrischer Kristall Bild 2 Schematische Darstellung eines piezoelektrischen Massenmonitors Die Masse der abgeschiedenen Partikel verursacht eine Verringerung der Schwingfrequ

35、enz f. Die vernderte Frequenz wird mit der zuvor aufgezeichneten Anfangsfrequenz oder der Frequenz eines Vergleichsschwingkreises verglichen. Die Frequenzverringerung verhlt sich direkt proportional zur Partikelmasse (siehe 8). Der Proportionalittsfaktor kfdrckt die Kristallempfindlichkeit im Hinbli

36、ck auf die abgeschiedene Masse aus. Er ist fr jeden Kristall konstant (siehe 7) und sein Wert variiert in den meisten Fllen um etwa 200 Hz/g. Wenn die Frequenznderung whrend der Probenahme fr eine Zeit t gleich f ist, entspricht die Masse des gesammelten Staubes kffund die mittlere Konzentration des

37、 Aerosols kann nach Gleichung (1) berechnet werden: DIN 33899-1:2014-02 8 fsktQfC=(1) Dabei ist C die mittlere Konzentration des Aerosols, in Milligramm je Kubikmeter; f die nderung der Resonanzfrequenz, in Hertz; Q der Probenvolumenstrom, in Litern je Minute; st die Probenahmedauer, in Minuten; fkd

38、ie Masseempfindlichkeit des Kristalls, in Hertz je Mikrogramm. Dieses Verfahren ist sehr empfindlich und gestattet das Messen geringer Konzentrationen in der Gren-ordnung von einigen zehn Mikrogramm je Kubikmeter. Es ist jedoch wegen der geringen mechanischen Krfte zwischen einem Partikel und der Kr

39、istalloberflche auf kleine Partikel begrenzt (im Allgemeinen kleiner als 10 m): wenn dessen Masse gro ist, kann sich das Partikel der Schwingungsfrequenz nicht anpassen. Das stellt auch ein Problem bei groen abgeschiedenen Staubmassen dar, bei denen es keine Koppelung zwischen den uersten Partikelsc

40、hichten und dem Kristall gibt. Das erfordert eine regelmige Suberung des Kristalls und kann die berwachungsdauer begrenzen. 5.2.1.2 Bestimmung der Massenkonzentration gesundheitsrelevanter Fraktionen Die nderung der Kristallfrequenz verhlt sich direkt proportional zur angesammelten Partikelmasse und

41、 ist daher weitgehend unabhngig von den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Partikel. Es besteht deshalb kein Grund, Faktoren einer Vor-Ort-Kalibrierung anzuwenden, vorausgesetzt, dass der Kristall nicht berladen ist. Wegen der Partikelgreneinschrnkungen durch die Partikel-Sensor-Kopplun

42、g (siehe 5.2.1.1) ist nur die Massenkonzentration der alveolengngigen Fraktion messbar. Die Probenahme der alveolengngigen Partikelfraktion lsst sich durch die Nutzung jedes geeigneten Sammlers bestimmen; ein Gert nutzt einen einstufigen Impaktor, bei dem die alveolengngigen Partikel durch elektrost

43、atische Abscheidung auf dem Kristall abgelagert werden. Ein anderes Gert verwendet mehrere Schwingquarze als Trgermaterial fr die Sammlung von nach Gren getrennten Partikeln in einem 10-stufigen Kaskaden-impaktor. 5.2.1.3 Kalibrierung piezoelektrischer Gerte Jeder Kristallsensor hat seine eigene Fre

44、quenzempfindlichkeit und daher wird das den Kristall enthaltende Gert im Werk kalibriert, um die erforderliche Masseempfindlichkeit zu ermitteln. Unter der Voraussetzung, dass der Kristall nicht beschdigt ist, sind keine weiteren Kalibrierungsvorgnge notwendig. 5.2.1.4 Vorteile und Nachteile piezoel

45、ektrischer Gerte Tabelle 1 fhrt Vorteile und Nachteile piezoelektrischer Gerte auf. DIN 33899-1:2014-02 9 Tabelle 1 Vorteile und Nachteile piezoelektrischer Gerte Vorteile Nachteile direkte Messung der Staubmasse keine Vor-Ort-Kalibrierung erforderlich Signal unabhngig von chemischer Zusammensetzung

46、 und Partikelgre (unterhalb 10 m) vergleichsweise einfache Handhabung Gebrauch wird durch die Staubmenge auf dem Kristall begrenzt regelmige Suberung des Kristalls erforderlich nur geeignet fr alveolengngige Partikel 5.2.1.5 Gegenwrtig verfgbare Piezowaagen-Gerte Tabelle 2 enthlt einen berblick ber

47、gegenwrtig verfgbare Piezowaagen-Gerte. Tabelle 2 Gegenwrtig verfgbare Piezowaagen-Gerte Nameatragbar/ personen-getragen Gre Gewicht Gren-auswahl Durch-fluss Ansprechzeit Genauig-keit Messbereich mm kg l/min s mg/m3Kanomax Piezobalance Dust Monitor Modell 3511tragbar 311 170 130 2 alveolen-gngige Fr

48、aktion durch Impaktor 1 0 mg/m3bis 1 mg/m3: 24 s von 1 mg/m3bis 10 mg/m3: 120 s 10 % des Anzeige-werts 0,02 bis 10 California Measurements Inc, PC-2HX QCMEchtzeit- Kaskaden-impaktor tragbar, aber ber Kabel betrieben (batterie-betriebene Variante als Sonder-bestellung) Kaskadenimpaktor: 35 12,5 32 Steuerungseinheit: 18 43 32 5,4 10 10 Stufen (0,1 m bis 14 m) 2 fr eine mittlere Konzentration von 0,05 mg/m3: 30 s nicht angegeben 0,005 bis 1 ANMERKUNG Die Genauigkeit“ (Messunsicherheit“) wird von den Herstellern festgelegt. aKanomax Piezobalance Dust Monitor Modell 3511(Piezowaagen-Aerosol