VDI 2310 Blatt 12-2004 Maximum ambient concentrations referring to human health - Maximum ambient concentrations for nitrogen dioxide.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREMaximale Immissions-Werte zum Schutz des MenschenMaximale Immissions-Konzentrationen fr StickstoffdioxidMaximum ambient concentrations referring to human health Maximum ambient concentrations for nitrogen dioxideVDI 2310Blatt 12 / Part 12Ausg. deutsch/englischIssue German/E

2、nglish Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLFachbereich Umweltqualitt Arbeitsgruppe Wirkung von Stickstoffoxiden auf den Menschen VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1aVDI-Handbuch MedizintechnikVDI-RICHTLINIENZu beziehen durch/Availablefrom BeuthVerlag GmbH,107

3、72BerlinAlle Rechtevorbehalten/All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure,Dsseldorf2004 Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspr

4、uchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. ICS 13.040.20 Dezember 2004December 2004Inhalt SeiteVorbemerkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Allgemeine Angaben . . . . . . . . . . . . . 41.1 Chemische

5、 Bezeichnungen . . . . . . . . 41.2 Umrechnung Volumengehalt Massenkonzentration . . . . . . . . . . . 41.3 Relevante physikalisch-chemische Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . 41.4 Luftchemisches Verhalten der Stickstoffoxide. . . . . . . . . . . . . . . 42 Quellen der Stickstoffoxide und C

6、harakter-isierung der Immissionskonzentration . . . . 62.1 Trends der Stickstoffoxidbelastung . . . . 103 Allgemeiner Wirkungscharakter von Stickstoffoxiden . . . . . . . . . . . . . . . . 103.1 Wirkungssymptome von Stickstoffdioxid (NO2) und Stickstoffmonoxid (NO). . . . 103.2 Toxikokinetik und Wir

7、kungsmechanismus . 124 Wirkungen von Stickstoffoxiden Tierexperimentelle Ergebnisse . . . . . . . . 134.1 Schadwirkungen von Stickstoff-dioxid (NO2). . . . . . . . . . . . . . . . 134.2 Schadwirkungen von Stickstoff-monoxid (NO) . . . . . . . . . . . . . . . 184.3 Bewertung der tierexperimentellen E

8、rgebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . 19Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 General information . . . . . . . . . . . . . . 41.1 Chemical designations . . . . . . . . . . . 41.2 Conversion factors: per cent

9、by volume (mass) concentration . . . . . . . . . . . . 41.3 Relevant physicochemical properties . . . 41.4 Chemical properties of the nitrogen oxides in air . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Sources of nitrogen oxides and characterization of ambient concentrations . 62.1 Trends in nitrogen oxide am

10、bient concentrations . . . . . . . . . . . . . . 103 General effects of nitrogen oxides . . . . . 103.1 Symptoms caused by nitrogen dioxide (NO2) and nitrogen monoxide (NO) . . . 103.2 Toxicokinetics and mechanism of action . 124 Effects of nitrogen oxides Results from animal experiments . . . . . .

11、 134.1 Adverse effects of nitrogen dioxide (NO2) . . . . . . . . . . . . . . 134.2 Adverse effects of nitrogen monoxide (NO). . . . . . . . . . . . . . 184.3 Evaluation of results from animal experiments . . . . . . . . . . . . . . . 19FrhereAusgabe:06.85 und 12.03 EntwurfFormeredition:06/85 and 12/

12、03 draftThe 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.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30

13、F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004 2 VDI 2310 Blatt 12 / Part 12 5 Wirkungen von Stickstoffoxiden Beobachtungen am Menschen . . . . . . . . 215.1 Epidemiologische Untersuchungen . . . . 215.2 Experimentelle Studien . . . . . . . . . .

14、315.3 Bewertung der Studien zu Beobachtungen am Menschen . . . . . . . . . . . . . . . 326 Begrndung und Herleitung der MIK-Werte . 346.1 Stickstoffmonoxid. . . . . . . . . . . . . 346.2 Stickstoffdioxid . . . . . . . . . . . . . . 34Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395 Effects of

15、 nitrogen oxides Results from human studies . . . . . . . . . 215.1 Epidemiological studies . . . . . . . . . . 215.2 Experimental studies. . . . . . . . . . . . 315.3 Evaluation of results from human studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 Justification and derivation of MIC values . . 34

16、6.1 Nitrogen monoxide . . . . . . . . . . . . 346.2 Nitrogen dioxide . . . . . . . . . . . . . . 34Bibliography. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39VorbemerkungIn der Kommission Reinhaltung der Luft im VDI undDIN Normenausschuss KRdL erarbeiten Fach-leute aus Wissenschaft, Industrie und Verwalt

17、ung infreiwilliger Selbstverantwortung VDI-Richtlinienund DIN-Normen zum Umweltschutz. Diese be-schreiben den Stand der Technik bzw. Stand der Wis-senschaft in der Bundesrepublik Deutschland unddienen als Entscheidungshilfen bei der Erarbeitungund Anwendung von Rechts- und Verwaltungsvor-schriften.

18、Die Arbeitsergebnisse der KRdL flieenferner als gemeinsamer deutscher Standpunkt in dieeuropische technische Regelsetzung bei CEN (Euro-pisches Komitee fr Normung) und in die internatio-nale technische Regelsetzung bei ISO (InternationaleOrganisation fr Normung) ein.Folgende Themenschwerpunkte werde

19、n in vier Fach-bereichen behandelt:Fachbereich I Umweltschutztechnik“Produktionsintegrierter Umweltschutz; Verfahrenund Einrichtungen zur Emissionsminderung;ganzheitliche Betrachtung von Emissionsminde-rungsmanahmen unter Bercksichtigung von Luft,Wasser und Boden; Emissionswerte fr Stubeund Gase; an

20、lagenbezogene messtechnische An-leitungen; UmweltschutzkostenrechnungFachbereich II Umweltmeteorologie“Ausbreitung von Luftverunreinigungen in der Atmo-sphre; strfallbedingte Freisetzungen; mikro- undmesoskalige Windfeldmodelle; Wechselwirkungzwischen Atmosphre und Oberflchen; meteoro-logische Messu

21、ngen; angewandte Klimatologie;Lufthygienekarten; human-biometeorologische Be-wertung von Klima und Lufthygiene; bertragungmeteorologischer DatenPreliminary noteIn the Commission on Air Pollution Prevention ofVDI and DIN Standards Committee KRdL expertsfrom science, industry and administration, actin

22、g ontheir own responsibility, establish VDI guidelinesand DIN Standards in the field of environmental pro-tection. These describe the state of the art in scienceand technology in the Federal Republic of Germanyand serve as a decision-making aid in the preparatorystages of legislation and application

23、 of legal regula-tions and ordinances. KRdLs working results arealso considered as the common German point of viewin the establishment of technical rules on the Euro-pean level by CEN (European Committee for Stan-dardization) and on the international level by ISO(International Organization for Stand

24、ardization).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 con

25、sideration 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 dataB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 201

27、2-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004 VDI 2310 Blatt 12 / Part 12 3 Fachbereich III Umweltqualitt“Wirkung von Luftverunreinigungen auf Mensch,Tier, Pflanze, Boden, Werkstoffe und Atmosphre;wirkungsbezogene Mess- und Erhebungsverfah-ren; Erfassung und Wirkung mikrobi

28、eller Luftver-unreinigungen; Olfaktometrie; Umweltsimulation Fachbereich IV Umweltmesstechnik“Emissions- und Immissionsmesstechnik fr anor-ganische und organische Gase sowie fr Partikel;optische Fernmessverfahren; Messen von Innen-raumluftverunreinigungen; Messen von Bodenluft-verunreinigungen; Verf

29、ahren zur Herstellung vonReferenzmaterialien; Prfplne fr Messgerte;Validierungsverfahren; Messplanung; Auswerte-verfahren; QualittssicherungDie Richtlinien und Normen werden zunchst alsEntwurf verffentlicht. Durch Ankndigung im Bun-desanzeiger und in der Fachpresse erhalten alle inte-ressierten Krei

30、se die Mglichkeit, sich an einemffentlichen Einspruchsverfahren zu beteiligen.Durch dieses Verfahren wird sichergestellt, dass un-terschiedliche Meinungen vor Verffentlichung derendgltigen Fassung bercksichtigt werden knnen.Die Richtlinien und Normen sind in den sechs Bn-den des VDI/DIN-Handbuches R

31、einhaltung der Luftzusammengefasst.EinleitungMaximale Immissions-Werte werden auf der Basisder in den Richtlinien VDI 2309 Blatt 1 Ermittlungvon Maximalen Immissions-Werten Grundlagen“und VDI 2310 Blatt 1 Zielsetzung und Bedeutungder Richtlinien Maximale Immissions-Werte“ darge-legten Grundstze ermi

32、ttelt und bercksichtigennicht die technische Realisierbarkeit oder konomi-sche Aspekte. Bei ihrer Einhaltung ist der Schutz desjeweiligen Wirkungsobjektes hier des Menschen nach derzeitigem Wissensstand nach Magabe derdazugehrigen Kriterien gewhrleistet. Darber hinaus stellen sie eine Sachverstndige

33、n-uerung der Kommission Reinhaltung der Luft imVDI und DIN Normenausschuss KRdL dar unddienen gem dem Auftrag der KRdL als Entschei-dungshilfe fr die Ableitung gesetzlicher Normen,ohne einen unmittelbaren Bezug zu immissions-schutzrechtlichen Regelungen zu haben. Subdivision III “Environmental Quali

34、ty”Effects of air pollutants on man, farm animals,vegetation, soil, materials, and the atmosphere;methods for the measurement and evaluation of ef-fects; determination of microbial air pollutants andtheir effects; olfactometry; environmental simula-tionSubdivision IV “Environmental Measurement Techn

35、iques”Techniques for emission 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 forme

36、asurement devices; validation 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 oppor

37、tunity toparticipate 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.IntroductionMax

38、imum ambient concentration values (MIC) aredetermined according to the basic principles outlinedin the guidelines VDI 2309 Part 1 (Determination ofmaximum ambient concentration values Fundamen-tals) and VDI 2310 Part 1 (Aims and significance ofthe guidelines maximum ambient concentration val-ues). T

39、hey do not reflect technical feasibility or as-pects of cost-effectiveness. According to the currentlevel of knowledge and in accordance with the ap-pendant criteria, adhering to these values providesprotection to the corresponding subjects (in this casehumans).In addition, the values represent an e

40、xpert opinion ofthe Commission on Air Pollution Prevention of VDIand DIN Standards Committee KRdL , and servethe purpose of supporting decision-making with re-gard to the derivation of legal standards without hav-ing any direct legislative relevance for air pollutioncontrol. B55EB1B3E14C22109E918E8E

41、A43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004 4 VDI 2310 Blatt 12 / Part 12 1 Allgemeine Angaben1.1 Chemische BezeichnungenStickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO2)1.2 Umrechnung Volumengehalt MassenkonzentrationBerechnet fr 1013 hPa

42、 und 25 C unter der An-nahme idealen Verhaltens: 1.3 Relevante physikalisch-chemische Eigenschaften 1.4 Luftchemisches Verhalten der StickstoffoxideStickstoff in den Oxidationsstufen 1 bis 5 bildet mitSauerstoff zahlreiche Oxide, Ionen der salpetrigen(NO2) und der Salpetersure (NO3) sowie das ge-mis

43、chte Anhydrid NO212, z. B.: Distickstoffoxid (N2O)Stickstoffmonoxid (NO)Stickstoffdioxid (NO2)Distickstoffpentoxid (N2O5)Distickstoffoxid (N2O) besitzt auf Grund seiner lan-gen Verweilzeit in der Atmosphre und seines Ab-sorptionsspektrums Klimarelevanz. Es wird durchmikrobakterielle Prozesse in Bden

44、 wie auch aus an-thropogenen Quellen (z. B. durch katalytische Re-duktion von Stickstoffoxiden) gebildet. Auf Grundseiner chemischen Stabilitt ist es jedoch von derLuftchemie der anderen Stickstoffoxide entkoppeltund besitzt nur geringe luftchemische Bedeutung.Stickstoffmonoxid (NO) macht ber 90 % d

45、er primraus anthropogenen Quellen emittierten StickstoffoxideNO2(Stickstoffdioxid / nitrogen dioxide) Volumengehalt / Concentration by volumein ppm (cm3/m3)mg/m31,0 1,91 0,52 1,00 NO (Stickstoffmonoxid / nitrogen monoxide) Volumengehalt / Concentration by volume in ppm (cm3/m3) mg/m31,0 1,25 0,80 1,

46、00 NO2NO Molare Masse / molar mass (g/mol) 46,01 30,01 Schmelzpunkt / melting point (C, 1013 hPa) 11,20 163,60 Siedepunkt / boiling point (C, 1013 hPa) 21,20 151,80 Wasserlslichkeit / solubility in water (cm3/100 g, 0 C, 1013 hPa) reagiert mit H2O zu HNO2und HNO3/reacts with H2O to form HNO2and HNO3

47、7,341 General information1.1 Chemical designationsNitrogen monoxide (NO), nitrogen dioxide (NO2)1.2 Conversion factors: per cent by volume (mass) concentrationCalculated for 1013 hPa and 25 C, and assumingideal gas behaviour: 1.3 Relevant physicochemical properties 1.4 Chemical properties of the nit

48、rogen oxides in airNitrogen with an oxidation number of 1 to 5 reactswith oxygen to yield various oxides, nitrite (NO2)and nitrate ions (NO3), and the mixed anhydrideNO212. Oxides include:Dinitrogen oxide (N2O)Nitrogen monoxide (NO)Nitrogen dioxide (NO2)Dinitrogen pentoxide (N2O5)Due to its long atm

49、ospheric persistence and its ab-sorption spectrum, dinitrogen oxide (N2O) is of rele-vance to the climate. It originates from microbialprocesses in soils and from anthropogenic sourcessuch as catalytic reduction of nitrogen oxides. How-ever, it is uncoupled from the aerial chemistry ofother nitrogen oxides because of its chemical stabil-ity, and therefore it is of minor importance for airchemistry.Nitrogen monoxide (NO)