VDI 2267 Blatt 1-2012 Determination of suspended matter in ambient air - Measurement of the element concentration after sampling on filters - Determination of Al As Ba Ca Cd Co Cr y gr.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREStoffbestimmung an Partikeln in der AuenluftMessen der Elementkonzentration nach FilterprobenahmeBestimmung von AI, As, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, TI, V und Zn mithilfe von Grafitrohr-Atomabsorbtionsspektrometrie (GF-AAS), optischer Emiss

2、ionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) und induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS)Determination of suspended matter in ambient airMeasurement of the element concentration after sampling on filtersDetermination of Al, As, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na

3、, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, Tl, V and Zn by graphite furnace atomic absorption spectrometry (GF-AAS), by optical emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-OES) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)VDI 2267Blatt 1 / Part 1Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DI

4、N-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 4: Analysen- und Messverfahren IInhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 32 Gerte und Chemikalien . . . . . . . . . . . . 72.1 Gerte fr

5、 die Probenahme . . . . . . . . . 7 2.2 Gerte fr die Analyse . . . . . . . . . . . 8 2.3 Chemikalien und Gase . . . . . . . . . . . 93 Sicherheitshinweise . . . . . . . . . . . . . . 114 Probenahme und Probenaufschluss . . . . . 124.1 Probenahme . . . . . . . . . . . . . . . . . 124.2 Probenvorberei

6、tung . . . . . . . . . . . . . 124.3 Aufschluss des Probenfilters . . . . . . . . 134.4 Reinigung der Aufschlussgefe . . . . . . 155 Kalibrieren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155.1 Wahl des Kalibrierverfahrens . . . . . . . . 155.2 Standard-Kalibrierverfahren . . . . . . . . 165.3 Kalibrier

7、verfahren mit internem Standard . 175.4 Additionsverfahren . . . . . . . . . . . . . 186 Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196.1 GF-AAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196.2 ICP-OES . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216.3 ICP-MS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 Auswer

8、tung und Berechnung des Ergebnisses . . . . . . . . . . . . . . . . 297.1 Auswertung nach dem Standard- Kalibrierverfahren und dem Kalibrier- verfahren mit internem Standard . . . . . . 29Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . .

9、. . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Equipment and chemicals . . . . . . . . . . . 72.1 Sampling equipment . . . . . . . . . . . . 7 2.2 Equipment required for analysis . . . . . . 8 2.3 Chemicals and gases . . . . . . . . . . . . 93 Safety instructions . . . . . . . . . .

10、 . . . . . 114 Sampling and sample digestion. . . . . . . . 124.1 Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124.2 Sample preparation . . . . . . . . . . . . . 124.3 Digestion of the sample filter. . . . . . . . 134.4 Cleaning of the digestion vessels . . . . . . 155 Calibration . . . . . . . . .

11、. . . . . . . . . . 155.1 Selection of the calibration method. . . . . 155.2 Standard calibration method . . . . . . . . 165.3 Calibration method with an internal standard 175.4 Standard addition method . . . . . . . . . 186 Analysis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196.1 GF-AAS . . . . . .

12、. . . . . . . . . . . . 196.2 ICP-OES . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216.3 ICP-MS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 Analysis and calculation of the result . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297.1 Analysis using the standard calibration method and the calibration method with an intern

13、al standard . . . . . . . . . . 29Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.The draft of this guideline has been subject to public scrutiny after announcement in the B

14、undesanzeiger (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. VDI-RICHTLINIENZubeziehen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights reserved Verein Deu

15、tscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2012Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedICS 13.040.20 Oktober 2012 October 2012Frhere Ausgabe: 04.99; 07.11, Entwurf, deutsch Formeredition: 07/11Draft, in German onlyKommission Reinhaltung der

16、 Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLFachbereich UmweltmesstechnikB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EE8ED9NormCD - Stand 2012-10Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e. V., Dsseldorf 2012 2 VDI 2267 Blatt 1 / Part 1Seite7.2 Auswertung nach dem Additionsverfahren. 29 7.3 Berec

17、hnung des Ergebnisses . . . . . . . . 308 Verfahrenskenngren. . . . . . . . . . . . . 318.1 Nachweisgrenzen . . . . . . . . . . . . . . 318.2 Abschtzung der Messunsicherheit. . . . . 319 Qualittssicherung . . . . . . . . . . . . . . . 389.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . 389.2 berprfun

18、g der Kalibrierung . . . . . . . 399.3 Qualittskontrolllsungen . . . . . . . . . 399.4 berprfung der Elementewiederfindung . 399.5 Homogenittsprfung von Teilproben aus bestaubten Filtern . . . . . . . . . . . . . . 419.6 Qualittssicherung bei Probenahme, Transport und Lagerung . . . . . . . . . . 42

19、Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweil

20、s auszugsweise oder vollstndig, sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlini

21、e mitgewirkt haben, sei gedankt.Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/2267.EinleitungMetalle, Halbmetalle und ihre Verbindungen gelan-gen u. a. aus Feuerungsanlagen (l, Kohle, Abfall) sowie bei ihrer Herstellung (Verhttung) und Ver

22、ar-beitung in die Auenluft. Durch chemische Reaktio-nen, Anlagerung oder Kondensation wird dabei der berwiegende Teil als anorganische Verbindung in die Partikelform berfhrt oder an Staubpartikeln an-gelagert. Je nach Partikelgre werden sie als Be-standteile des Schwebstaubs oder als Staubnieder-sch

23、lag erfasst, wobei als Schwebstaub in erster Nhe-rung atmosphrische Aerosole mit aerodynamischen Durchmessern 5 50Antimon Sb 2 0,1 100Arsen As 2 0,1 100Barium Ba 1 5Blei Pb 1 0,5 50Cadmium Cd 0,1 0,1 10Calcium Ca 50 50Chrom Cr 0,5 0,5 10Eisen Fe 10 20Kalium K 50 50Kobalt Co 1 0,1 10Kupfer Cu 0,5 0,5

24、 10Magnesium Mg 10 50Mangan Mn 0,5 0,5 10Natrium Na 10 50Nickel Ni 1 1 10Selen Se 0,1 100Thalium Tl 2 0,1Vanadium V 2 0,2 10Zink Zn 1 10Zinn Sn 2 5 50Typical lower limits of the working ranges for the elements in the sample solutionElement GF-AASin g/lICP-MSin g/lICP-OESin g/lAluminium Al 5 50Antimo

25、ny Sb 2 0,1 100Arsenic As 2 0,1 100Barium Ba 1 5Lead Pb 1 0,5 50Cadmium Cd 0,1 0,1 10Calcium Ca 50 50Chromium Cr 0,5 0,5 10Iron Fe 10 20Potassium K 50 50Cobalt Co 1 0,1 10Copper Cu 0,5 0,5 10Magnesium Mg 10 50Manganese Mn 0,5 0,5 10Sodium Na 10 50Nickel Ni 1 1 10Selenium Se 0,1 100Thalium Tl 2 0,1Va

26、nadium V 2 0,2 10Zinc Zn 1 10Tin Sn 2 5 50B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EE8ED9NormCD - Stand 2012-10Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e. V., Dsseldorf 2012 6 VDI 2267 Blatt 1 / Part 1und 7 (mit Flusssure und bei hohen Temperaturen) erreicht wird.Zur Ermittlung der relativ

27、en Wiederfindungen der Elemente wurden PM10-Schwebstaubfilter mit den verschiedenen Aufschlussvarianten aufgeschlossen und die partikelgebundenen Elementkonzentrationen bestimmt. Als Sollwerte wurden die Mittelwerte der mit den Aufschlussvarianten 6 und 7 bestimmten Ele-mentkonzentrationen zugrunde

28、gelegt.drofluoric acid and at high temperatures). The relative element recoveries were determined through digestion of PM10 airborne dust filters using the different digestion variants and the rough deter-mination of the concentrations of elements bound to particles. The mean values of the element c

29、oncentra-tions obtained with digestion variants 6 and 7 were used as the nominal values.Tabelle 3. Vergleich der Elementewiederfindungen bei der Bestimmung von Elementen im zertifizierten Referenz-material SRM NIST 1648a mit unterschiedlichen Aufschlussvarianten / Table 3. Comparison of recoveries u

30、sing different digestion variants for the determination of elements in the certified reference material, SRM NIST 1648aa) Aufschlussvarianten:1 offener Aufschluss mit HNO3/HF/H2O22 offener Aufschluss mit HNO3/HF/HClO43 Aufschluss mit HNO3/HCl unter Rckfluss 4 Mikrowellendruckaufschluss mit HNO3/H2O2

31、 bei 220 C gem DIN EN 149025 Mikrowellendruckaufschluss mit HNO3/H2O2 bei 200 C 6 Mikrowellendruckaufschluss mit HNO3/HF/H2O2 bei 200 C7 thermischer Druckaufschluss mit HNO3/HF/H2O2a) Digestion variants:1 open digestion using HNO3/HF/H2O22 open digestion using HNO3/HF/HClO43 digestion using HNO3/HCl

32、 under reflux4 microwave-assisted pressure digestion using HNO3/H2O2 at 200 C pursuant to DIN EN 149025 microwave-assisted pressure digestion using HNO3/H2O2 at 200 C6 microwave-assisted pressure digestion using HNO3/HF/H2O2 at 200 C7 thermal pressure digestion using HNO3/HF/H2O2Wiederfindungen in S

33、RM NIST 1648a / Recoveries in SRM NIST 1648aAufschlussvariantena) / Digestion variantsa)Element 1 2 3 4 5 6 7 Min. Max.Aluminium Al 85 % 40 % 56 % 54 % 95 % 94 % 40 % 95 %Antimon / Antimony Sb 80 % 94 % 92 % 51 % 61 % 94 % 94 % 51 % 94 %Arsen / Arsenic As 97 % 100 % 93 % 97 % 99 % 100 % 104 % 93 % 1

34、04 %Blei / Lead Pb 97 % 90 % 93 % 88 % 94 % 95 % 96 % 88 % 97 %Cadmium Cd 95 % 92 % 96 % 95 % 95 % 95 % 95 % 92 % 96 %Calcium Ca 96 % 94 % 96 % 96 % 99 % 94 % 94 % 99 %Chrom / Chromium Cr 26 % 51 % 21 % 42 % 37 % 92 % 89 % 21 % 92 %Eisen / Iron Fe 93 % 80 % 87 % 88 % 96 % 96 % 80 % 96 %Kalium / Pota

35、ssium K 91 % 42 % 51 % 54 % 93 % 90 % 42 % 93 %Kobalt / Cobalt Co 92 % 79 % 77 % 78 % 84 % 94 % 93 % 77 % 94 %Kupfer / Copper Cu 97 % 96 % 92 % 89 % 90 % 94 % 95 % 89 % 97 %Magnesium Mg 82 % 92 % 91 % 83 % 94 % 91 % 82 % 94 %Mangan / Manganese Mn 99 % 98 % 93 % 92 % 94 % 97 % 98 % 92 % 99 %Natrium /

36、 Sodium Na 97 % 57 % 52 % 49 % 99 % 95 % 49 % 99 %Nickel Ni 94 % 94 % 84 % 88 % 91 % 99 % 100 % 84 % 100 %Selen / Selenium Se 87 % 93 % 76 % 101 % 96 % 91 % 97 % 76 % 101 %Vanadium V 96 % 106 % 85 % 82 % 86 % 98 % 101 % 82 % 106 %Zink / Zinc Zn 96 % 87 % 93 % 89 % 94 % 96 % 87 % 96 %B55EB1B3E14C2210

37、9E918E8EA43EDB30F09DCCB7EE8ED9NormCD - Stand 2012-10All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e. V., Dsseldorf 2012 VDI 2267 Blatt 1 / Part 1 7 2 Gerte und Chemikalien2.1 Gerte fr die ProbenahmeProbenahmevorrichtungDie Probenahme der PM10-Schwebstaubfraktion er-folgt mit Staubsammlern, die die

38、 Anforderungen an quivalenzsammler nach DIN EN 12341 erfllen. Der vorgeschaltete grenselektierende Lufteinlass weist eine Abscheidewirksamkeit von 50 % fr Parti-kel mit einem aerodynamischen Durchmesser von 10 m auf (PM10-Einlass). Zur Bestimmung von Ele-menten in anderen Schwebstaubfraktionen (z. B

39、. 2 Equipment and chemicals2.1 Sampling equipmentSampling deviceDust collectors that are equivalent to nominated ref-erence samplers pursuant to DIN EN 12341 are used to sample the PM10 airborne dust fraction. The up-stream size-selective air inlet has a 50 % efficiency cut-off for particles with an

40、 aerodynamic diameter of 10 m (PM10 inlet). Sampling devices designed for the purpose shall be used for the determination of el-ements in other airborne dust fractions (e. g., PM2,5Tabelle 4. Vergleich der Wiederfindung von Elementen bei der Bestimmung im Schwebstaub (PM10) mit unter-schiedlichen Au

41、fschlussvarianten / Table 4. Comparison of element recoveries using different digestion variants for the determination in airborne dust (PM10) Element wurde nicht bestimmt oder die Daten waren inkonsistent. a) Aufschlussvarianten:1 offener Aufschluss mit HNO3/HF/H2O22 offener Aufschluss mit HNO3/HF/

42、HClO43 Aufschluss mit HNO3/HCl unter Rckfluss4 Mikrowellendruckaufschluss mit HNO3/H2O2 bei 220 C gem DIN EN 149025 Mikrowellendruckaufschluss mit HNO3/H2O2 bei 200 C 6 Mikrowellendruckaufschluss mit HNO3/HF/H2O2 bei 200 C 7 thermischer Druckaufschluss mit HNO3/HF/H2O2 element not determined or inco

43、nsistent data a) Digestion variants:1 open digestion using HNO3/HF/H2O22 open digestion using HNO3/HF/HClO43 digestion using HNO3/HCl under reflux4 microwave-assisted pressure digestion using HNO3/H2O2 at 220 C pursuant to DIN EN 149025 microwave-assisted pressure digestion using HNO3/H2O2 at 200 C

44、6 microwave-assisted pressure digestion using HNO3/HF/H2O2 at 200 C7 thermal pressure digestion using HNO3/HF/H2O2Wiederfindung von Elementen in PM10 / Recoveries of elements in PM10Aufschlussvariantena) / Digestion variantsa)Element 1 2 3 4 5 6 7 Min. Max.Aluminium Al 103 % 80 % 57 % 72 % 87 % 105

45、% 89 % 57 % 105 %Antimon / Antimony Sb 100 % 95 % 91 % 84 % 75 % 99 % 102 % 75 % 102 %Arsen / Arsenic As 100 % 100 % 101 % 87 % 94 % 100 % 100 % 87 % 101 %Barium Ba 101 % 88 % 93 % 89 % 96 % 101 % 97 % 88 % 101 %Blei / Lead Pb 102 % 107 % 92 % 95 % 98 % 99 % 102 % 92 % 107 %Cadmium Cd 100 % 102 % 10

46、1 % 97 % 99 % 98 % 106 % 97 % 106 %Calcium Ca 98 % 90 % 99 % 94 % 105 % 100 % 100 % 90 % 105 %Chrom / Chromium Cr 68 % 101 % 62 % 84 % 87 % 101 % 101 % 62 % 101 %Eisen / Iron Fe 99 % 100 % 97 % 91 % 96 % 100 % 100 % 91 % 100 %Kalium / Potassium K 102 % 75 % 107 % 106 % 102 % 95 % 75 % 107 %Kobalt /

47、Cobalt Co 100 % 97 % 97 % 97 % 96 % 95 % 102 % 95 % 102 %Kupfer / Copper Cu 99 % 95 % 96 % 93 % 94 % 100 % 98 % 93 % 100 %Magnesium Mg 99 % 106 % 92 % 94 % 102 % 101 % 98 % 92 % 106 %Mangan / Manganese Mn 98 % 97 % 95 % 90 % 95 % 100 % 101 % 90 % 101 %Natrium / Sodium Na 107 % 76 % 90 % 96 % 99 % 10

48、2 % 76 % 107 %Nickel Ni 100 % 94 % 99 % 95 % 100 % 99 % 94 % 100 %Selen / Selenium Se 100 % 110 % 77 % 82 % 61 % 99 % 102 % 61 % 110 %Thallium Tl 100 % 107 % 106 % 101 % 93 % 99 % 103 % 93 % 107 %Vanadium V 100 % 101 % 97 % 95 % 99 % 102 % 95 % 102 %Zink / Zinc Zn 101 % 95 % 102 % 96 % 99 % 102 % 95

49、 % 102 %Zinn / Tin Sn 100 % 99 % 109 % 100 % 100 % 99 % 109 %B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EE8ED9NormCD - Stand 2012-10Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e. V., Dsseldorf 2012 8 VDI 2267 Blatt 1 / Part 1PM2,5 gem DIN EN 14907) sind entsprechend ge-eignete Probenahmegerte einzusetzen.Werden Teilproben der bestaubten Filter untersucht, ist die Homogenitt der Schwebstaubbelegung auf den Filtern nachzuweisen. Die Vo