DIN ISO 12884-2000 Ambient air - Determination of total (gas and particle phase) polycyclic aromatic hydrocarbons - Collection on sorbent-backed filters with gas chromatographic ma.pdf

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1、DEUTSCHE NORMISO 12884 DIN 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.Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinICS 13.040.20Ambient air Determination of to

2、tal (gas and particle-phase) polycyclicaromatic hydrocarbons Collection on sorbent-backed filters with gaschromatographic/mass spectrometric analysis (ISO 12884:2000)Air ambiant Dtermination des hydrocarbures aromatiques poly-cycliques totales (phase gazeuse et particulaire) Prlvement sur filtres so

3、rption et analyses par chromatographie en phase gazeuse/spectro-mtrie en masse (ISO 12884:2000)Die Internationale Norm ISO 12884:2000 Ambient air Determination of total(gas and particle-phase) polycyclic aromatic hydrocarbons Collection on sorbent-backedfilters with gas chromatographic/mass spectrom

4、etric analysis“ ist unverndert indiese Deutsche Norm bernommen worden.Nationales VorwortDie Internationale Norm ISO 12884 wurde vom Unterkomitee SC 3 Auenluft“ des Technischen KomiteesISO/TC 146 Luftbeschaffenheit“ erarbeitet. An der Erstellung dieser Norm war die Arbeitsgruppe Messenvon polycyclisc

5、hen aromatischen Kohlenwasserstoffen (Immission)“ im Fachbereich IV Umweltmesstechnik“der Kommission Reinhaltung der Luft (KRdL) im VDI und DIN beteiligt.Fr die im Inhalt zitierten Internationalen Normen wird im Folgenden auf die entsprechenden DeutschenNormen hingewiesen:ISO 6879 siehe DIN ISO 6879

6、ISO 9169 siehe DIN ISO 9169ISO/TR 4227 keine Deutsche NormNationaler Anhang NA(informativ)LiteraturhinweiseDIN ISO 6879, Luftbeschaffenheit Verfahrenskenngren und verwandte Begriffe fr Messverfahren zurMessung der Luftbeschaffenheit (ISO 6879:1995).DIN ISO 9169, Luftbeschaffenheit Bestimmung von Ver

7、fahrenskenngren von Messverfahren(ISO 9169:1994).VDI 3875 Blatt 1, Messen von Immissionen Messen von Innenraumluftverunreinigungen Messen vonpolycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAH) Gaschromatographische Analyse.Entwurf Dezember 2000Fortsetzung Seite 2 bis 25Kommission Reinhaltung der L

8、uft (KRdL) im VDI und DIN NormenausschussAuenluftBestimmung der Summe gasfrmiger und partikelgebundenerpolycyclischer aromatischer KohlenwasserstoffeProbenahme auf Filtern mit nachgeschalteten Sorbenzien und anschlieendergaschromatographischer/massenspektrometrischer Analyse (ISO 12884:2000)Ref. Nr.

9、 DIN ISO 12884:2000-12Preisgr. 13 Vertr.-Nr. 2213Diese Norm ist Bestandteil des VDI/DIN-Handbuches Reinhaltung der Luft, Band 5Seite 2DIN ISO 12884:2000-12Deutsche bersetzungAuenluftBestimmung der Summe gasfrmiger und partikelgebundenerpolycyclischer aromatischer KohlenwasserstoffeProbenahme auf Fil

10、tern mit nachgeschalteten Sorbenzien und anschlieendergaschromatographischer/massenspektrometrischer AnalyseInhaltSeiteVorwort 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Norma

11、tive Verweisungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Begriffe 44 Grundlage des Verfahrens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Einschrnkungen und Strungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Sicherheitsmanahmen . 57 Gerte. 68 Reagenzien und Materialie

12、n 99 Vorbereitung der Materialien fr die Probenahme . . . . . . . . . . . . . 910 Probenahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1011 Probenaufbereitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1312 Probenanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13、. . . . . . . . . . 1513 Auswertung . 1714 Qualittssicherung 1815 Nachweisgrenze, Unsicherheit und Przision des Verfahrens . . . . . 19Anhang A (normativ)if Verfahrenskenngren . . . . . . . . . . . . . . . . 19Anhang B (informativ) Physikalische Eigenschaften ausgewhlter PAH . . 20Anhang C (informat

14、iv) Beispiel eines Protokollblattes zur Anwendungim Feld . 21Anhang D (informativ) Beispiel fr ein typisches PAH-Chromatogramm . . 22Anhang E (informativ) Charakteristische Ionen fr die GC/MS-Detektionausgewhlter PAH 23Literaturhinweise . 24VorwortDie ISO (Internationale Organisation fr Normung) ist

15、 die weltweite Vereinigung nationaler Normungsinstitute(ISO-Mitgliedskrperschaften). Die Erarbeitung Internationaler Normen obliegt den Technischen Komiteesder ISO. Jede Mitgliedskrperschaft, die sich fr ein Thema interessiert, fr das ein Technisches Komiteeeingesetzt wurde, ist berechtigt, in diese

16、m Komitee mitzuarbeiten. Internationale (staatliche und nichtstaat-liche) Organisationen, die mit der ISO in Verbindung stehen, sind an den Arbeiten ebenfalls beteiligt. DieISO arbeitet bei allen Angelegenheiten der elektrotechnischen Normung eng mit der Internationalen Elektro-technischen Kommissio

17、n (IEC) zusammen.Die von den Technischen Komitees verabschiedeten internationalen Norm-Entwrfe werden den Mitglieds-krperschaften zur Abstimmung vorgelegt. Die Verffentlichung als Internationale Norm erfordert Zustimmungvon mindestens 75 % der abstimmenden Mitgliedskrperschaften.Seite 3DIN ISO 12884

18、:2000-12Die Internationale Norm ISO 12884 wurde von der Arbeitsgruppe 17 Polycyclische Aromatische Kohlenwasser-stoffe“ im Unterkomitee 3 Auenluft“ des Technischen Komitees ISO/TC 146 Luftbeschaffenheit“ erarbeitet.Anhang A dieser Internationalen Norm ist normativ. Die Anhnge B, C, D, und E dieser I

19、nternationalen Normsind informativ.EinleitungDiese Internationale Norm lsst sich auf polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH) anwenden, dieaus zwei oder mehreren kondensierten aromatischen Ringen zusammengesetzt sind. Sie ist nicht anwendbarauf Polyphenyle oder andere Verbindungen, bei den

20、en die aromatischen Ringe ber Einzelbindungenmiteinander verkettet sind. Verschiedene PAH stehen im Verdacht, beim Menschen Krebs auszulsen. PAHwerden hauptschlich durch Verbrennung von fossilen Brennstoffen und Holz an die Atmosphre abgegeben.Zwei- oder Dreiring-PAH sind in der Stadtluft typischerw

21、eise in Konzentrationen von zehn bis zu einigenhundert Nanogramm je Kubikmeter (ng/m3) vorhanden; solche mit vier und mehr Ringen werden gewhnlichbei Konzentrationen von einigen ng/m3oder darunter gefunden. PAH haben bei 25 C Sttigungsdampfdrckeim Bereich von 102kPa bis weniger als 1013kPa. Solche m

22、it Dampfdrcken oberhalb 108kPa knnen inAbhngigkeit von der Umgebungstemperatur, der Feuchte, der Art und den Konzentrationen der PAH und derFeststoffpartikel sowie der Verweilzeit in der Atmosphre grundstzlich in verschiedenen Aggregatzustndenvorliegen. PAH, insbesondere solche mit Dampfdrcken oberh

23、alb 108kPa, haben die Tendenz, whrend derProbenahme von den Partikelfiltern zu verdampfen. Aus diesem Grund wird dem Filter eine Sorptions-kartusche nachgeschaltet, um eine wirksame Probenahme sicherzustellen. Mit Ausnahme der PAH mit Dampf-drcken unter 109kPa geben getrennte Analysen des Filters un

24、d des Sorbens wegen der Verflchtigung derVerbindungen vom Filter nicht die ursprngliche Verteilung der Phasen in der Atmosphre bei blichenUmgebungstemperaturen wieder.1 AnwendungsbereichDiese Internationale Norm legt die Probenahme, die Probenreinigung und die analytischen Verfahrensweisenfr die Bes

25、timmung von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAH) in der Auenluft fest. Das inder Norm beschriebene Verfahren dient dazu, die PAH in der Gasphase und in der Partikelphase zu sammelnund sie gemeinsam zu bestimmen. Die Probenahme wird bei groen Volumenstrmen (100 l/min bis250 l/min) du

26、rchgefhrt, so dass PAH-Konzentrationen von 0,05 ng/m3und darunter bei Probenvolumina bishinauf zu 350 m3nachgewiesen werden knnen. Die Methode wurde fr eine Probenahmedauer bis zu24 Stunden erprobt.Unter normalen Bedingungen kann fr das Verfahren eine Przision von 25 % oder besser und eine Mess-unsi

27、cherheit von 50 % oder besser erwartet werden (siehe Anhang A, Tabelle A.1).Diese Internationale Norm beschreibt ein Probenahme- und Analysenverfahren fr PAH, bei dem die Luftprobedurch eine Sammelvorrichtung, bestehend aus einem Feinstaubfilter und einem Absorbens, geleitet undanschlieend mittels G

28、aschromatographie/Massenspektrometrie (GC/MS) analysiert wird.2 Normative VerweisungenDie folgenden normativen Dokumente enthalten Festlegungen, die durch Verweisungen in diesem TextBestandteil dieser Internationalen Norm sind. Bei datierten Verweisungen gelten sptere nderungen oderberarbeitungen di

29、eser Publikationen nicht. Anwender dieser Internationalen Norm werden jedoch gebeten,die Mglichkeit zu prfen, die jeweils neuesten Ausgaben der nachstehend angegebenen normativenDokumente anzuwenden. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenennormativen Dokuments. Mi

30、tglieder von ISO und IEC fhren Verzeichnisse der gltigen Internationalen Normen.ISO 6879:1995, Air Quality Performance characteristics and related concepts for air quality measuringmethods.ISO 9169:1994, Air Quality Determination of the performance characteristics of measuring methods.ISO/TR 4227:19

31、89, Planning of ambient air quality monitoring.Seite 4DIN ISO 12884:2000-123 BegriffeFr die Anwendung dieser Internationalen Norm gelten die folgenden Begriffe:3.1SammeleffizienzEsFhigkeit des Sammelsystems, PAH einzufangen und zurckzuhaltenANMERKUNG Der Term % Esist der Prozentsatz des gesuchten An

32、alyten, der vom Sammelmaterial aufgenommen undzurckgehalten wird, wenn eine bekannte Menge des Analyten in die Probenahmevorrichtung fr Luftproben eingebrachtund diese unter normalen Bedingungen ber eine Zeitspanne in Betrieb ist, die gleich oder grer der Zeitspanne ist,welche fr die vorgesehene Anw

33、endung bentigt wird.3.2dynamische RckhalteeffizienzErFhigkeit des Sammelmaterials, einen bestimmten polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoff, der ineiner Aufstocklsung der Sorptionskartusche zugegeben wurde, zurckzuhalten, wenn durch die Probe-nahmevorrichtung unter normalen Bedingungen Luft ge

34、saugt wird, und zwar ber eine Zeitspanne, die gleichoder grer der Zeitspanne ist, welche fr die vorgesehene Anwendung bentigt wird 4 Grundlage des Verfahrens4.1 ProbenahmeDie Luftprobe wird der Auenluft direkt entnommen. Dabei wird Luft bei einem maximalen Volumenstrom von225 l/min (16 m3/h) durch e

35、in Feinstaubfilter sowie eine nachgeschaltete Sorptionskartusche, die Polyurethan-schaum (PUF) oder ein Polymerharz aus Styrol und Divinylbenzol (XAD-2) enthlt, gesaugt. Je nachMessaufgabe und geforderter Nachweisgrenze kann die Probenahmedauer gendert werden. Das Gesamt-volumen der Probenluft darf

36、350 m3nicht berschreiten, sofern dem PUF- oder dem XAD-2-Sorbens nicht vorder Probenahme ein geeigneter deuterierter PAH oder andere geeignete Standards als interne Standardszugegeben wurden, um die Rckhalteeffizienz zu belegen.4.2 AnalyseNach der Probenahme eines genau festgelegten Luftvolumens wer

37、den das Partikelfilter und die Sorptions-kartusche gemeinsam in einem Soxhlet-Extraktor extrahiert. Der Probenextrakt wird mittels eines Konzentratorsnach Kuderna-Danish (oder nach einer anderen validierten Methode) eingeengt und, sofern erforderlich, untereinem Stickstoffstrom weiter eingeengt. Ein

38、 Aliquot wird mit Hilfe der Gaschromatographie/Massenspektro-metrie analysiert. Die daraus gewonnenen Ergebnisse stellen fr jeden untersuchten PAH dessen Gesamt-konzentration in Luft fr die gasfrmige und partikelgebundene Phase dar.5 Einschrnkungen und Strungen5.1 EinschrnkungenDie PAH berspannen ei

39、nen weiten Bereich von Dampfdrcken (z. B. von 1,1 102kPa fr Naphthalin bis2 1013kPa fr Coronen bei 25 C). Die Tabelle B.1 im Anhang B enthlt eine Auflistung einiger PAH, diehufig in der Auenluft zu finden sind. Solche mit Dampfdrcken oberhalb 108kPa sind in der Auenluft aufdie Gas- und die Partikelp

40、hase verteilt. Die hier beschriebene Methode ermglicht die Probenahme beiderPhasen. Jedoch knnen partikelgebundene PAH whrend der Probenahme durch Desorption oder Verflchti-gung vom Partikelfilter verloren gehen 1 bis 8. In den Sommermonaten kann, besonders in wrmerenKlimazonen, fr PAH mit Dampfdrck

41、en oberhalb 106kPa, die Verflchtigung vom Filter mehr als 90 %betragen 3 bis 8. Bei Auentemperaturen von 30 C und darber wurden 20 % von Benzoapyren undPerylen (Dampfdruck = 7 1010kPa) im Absorber gefunden 1. Daher gibt eine gesonderte Analyse desFilters nicht die Konzentration von ursprnglich an Pa

42、rtikel gebundenen PAH wieder, ebenso ergibt eineAnalyse des Absorbers kein genaues Messergebnis fr den gasfrmigen Anteil. Demzufolge macht die hierbeschriebene Methode eine gemeinsame Extraktion von Filter und Absorber erforderlich, um zu einemzuverlssigen Messergebnis der Gesamtkonzentrationen von

43、PAH in der Luft zu gelangen.Seite 5DIN ISO 12884:2000-12ANMERKUNG Nach dieser Methode werden alle luftgetragenen Partikel mit Durchmessern bis hinauf zu 40 mm erfasst.Partikelgebundene PAH sind in der Atmosphre in der Fraktion der kleinen Partikel angereichert. Daher ist zu erwarten,dass die Verwend

44、ung eines fraktionierenden Probeneinlasses (zum Beispiel PM10 oder PM2,5), falls erforderlich, nur einegeringe Auswirkung auf die Summenbestimmung der PAH hat.Diese Methode wurde fr die im Anhang B aufgefhrten PAH berprft. Andere PAH knnen nach dieserMethode ebenfalls bestimmt werden, jedoch muss de

45、r Anwender nachweisen, dass die Sammeleffizienz unddie Analysenleistung ausreichend sind. Naphthalin und Acenaphthen haben relativ hohe Dampfdrcke undwerden mit dieser Methode mglicherweise nicht hinreichend erfasst. Die Sammeleffizienz wurde fr Naphthalinbei Verwendung von PUF zu etwa 35 % und bei

46、XAD-2 zu etwa 60 % bestimmt 9. Der Anwender kann dieSammeleffizienz fr die interessierende PAH berprfen, indem er die dynamische Rckhalteeffizienz desSorbens ermittelt. Die % Erliegt im Allgemeinen nahe bei der % Es.5.2 StrungenVerfahrensbedingte Strungen knnen durch Verunreinigungen in den Lsemitte

47、ln, den Reagenzien, an denGlasteilen oder anderen Gertschaften zur Probenaufbereitung verursacht werden und sich im Auftreteneinzelner Artefakte und/oder durch eine Erhhung der Basislinie der Detektorsignale bemerkbar machen.Glasteile mssen gewissenhaft gereinigt werden (z. B. durch Waschen mit Sure

48、, gefolgt von Ausheizen bis450 C in einem Muffelofen und Splen mit Lsemittel unmittelbar vor dem Gebrauch). Fr alle Lsemittel undandere verwendete Materialien mssen im Labor laufend Blindwertbestimmungen durchgefhrt werden, um zudokumentieren, dass diese unter den Bedingungen der Analyse keine Strun

49、gen verursachen.Von der Probenmatrix herrhrende Strungen knnen durch Verunreinigungen hervorgerufen werden, die beider Extraktion der Probe mit herausgelst werden. Daher muss notwendigerweise eine zustzliche Reinigungdes Extraktes mittels Sulenchromatographie durchgefhrt werden. Der Umfang der Strungen, die bei der Anwendung gaschromatographisch