VDI 3794 Blatt 1-2010 Determination of deposition fluxes of ambient air pollutants - Determination of the deposition fluxes of fluorides chlorides and sulphur oxides (SOx) by means.pdf

1、ICS 13.040.01 VDI-RICHTLINIEN Oktober 2010October 2010VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Bestimmung von Immissions-Raten Bestimmung der Immissions-Raten atmosphrischer Fluoride, Chloride und Schwefeloxide (SOx) mithilfe des IRMA-Verfahrens Determination of deposition fluxes of ambient air pollutants Determ

2、ination of the deposition fluxes of fluorides, chlorides and sulphur oxides (SOx) by means of the IRMA-method VDI 3794 Blatt 1 / Part 1 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.

3、 Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The draft of this guideline has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette). The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the En

4、glish translation. Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Umweltqualitt VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1a: Maximale Immissions-Werte Frhere Ausgabe: 11.82; 10.08Entwurf, deutschFormer edition: 11/82; 10/08Draft, in German only Vervielfltigung auc

5、h fr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedZu beziehen durch / Available atBeuthVerlagGmbH, 10772 BerlinAlleRechtevorbehalten/ All rights reserved VereinDeutscherIngenieuree.V., Dsseldorf 2010Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung

6、. 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Grundlage des Verfahrens . 4 3 Aufstellung der IRMA . 6 4 Verfahrensvorschriften 7 4.1 Vorbereitung der Trgerkrper 7 4.2 Herstellung der Absorptionslsung 8 4.3 Herstellung der IRMA-Blindproben 9 4.4 Betrieb der IRMA 10 4.5 Aufbereitung der IRMA-Proben und Blindproben .

7、11 4.6 Bestimmung von Fluorid, Chlorid und Sulfat . 13 4.7 Berechnung der Akkumulations- und Immissions-Raten 14 5 Verfahrenskenngren . 15 5.1 Blindwert und Nachweisgrenze . 15 5.2 Relative Standardabweichung 15 Schrifttum 16 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Principle of the method

8、4 3 Setting up the IRMA 6 4 Standard procedure 7 4.1 Preparing the carrier unit 7 4.2 Producing the absorption solution 8 4.3 Producing the IRMA blank samples . 9 4.4 Operating the IRMA . 10 4.5 Processing the IRMA samples and blank samples . 11 4.6 Determination of fluoride, chloride and sulphate 1

9、3 4.7 Calculating the accumulation rate and deposition flux 14 5 Performance characteristics 15 5.1 Blank value and detection limit 15 5.2 Relative standard deviation 15 Bibliography . 16 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 2 VDI 3794 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vor

10、behalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unterBeachtung der Vorgaben und Empfehlungen derRichtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils

11、 auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung derLizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.de), diein den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie

12、 mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieserRichtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/3794. Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the guideline VDI 1000.

13、All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditio

14、ns specified in the VDI notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. A catalogue of all available parts of this guideline can be accessed on the internet at www.vdi.de/3794. Einleitung Bei der Untersuchung und Beurteilung der Einw

15、ir-kungen atmosphrischer Spurenstoffe auf Werk-stoffe besteht die Notwendigkeit, Aussagen berden Zusammenhang zwischen den vorhandenenSpurenstoffen und den daraus resultierenden Wir-kungen zu treffen. Fr das Zustandekommen einerEinwirkung auf Werkstoffe ist wegen des speziel-len Wirkungsmechanismus

16、meist weniger die mo-mentane Spurenstoffkonzentration als vielmehr dievon der Flcheneinheit des Werkstoffs in einerZeiteinheit aufgenommene Stoffmenge von Bedeu-tung. Eine geeignete Messgre fr den Zusam-menhang von atmosphrischem Vorkommen undWirkung eines Stoffs ist daher die Immissions-Rate. Anmer

17、kung: Die Verwendung der Begriffe Immissions-Rate“ und Deposition“ bzw. ihrer englischen bertragungen deposition flux” und deposition” erfolgt in der vorliegenden Richtlinie im Sinn von DIN ISO 4225 und 1; 2; 3. Dieses Begriffsverstndnis ist nicht identisch mit jenen nach 3 BImSchG und TA Luft sowie

18、 VDI 4320 Blatt 1. Die Immissions-Rate ist die in einer Zeiteinheit indie Flcheneinheit eines Akzeptors aus der Luftbergetretene Menge eines Stoffs 1. Neben deratmosphrischen Spurenstoffkonzentration und derAnstrmgeschwindigkeit beeinflussen auch grenz-flchenspezifische Parameter die Immissions-Rate

19、. Sie ist somit eine auf die Eigenschaften des jewei-ligen Akzeptors bezogene Messgre. Die Immissions-Rate wird aus der Akkumulations-Rate, das heit der in einer Zeiteinheit von der Fl-cheneinheit eines Akzeptors durch Aufnahme ausder Luft angesammelten Menge eines Stoffs, abge-leitet. Unter Bercksi

20、chtigung der zum Eintrag einesStoffs an der Akzeptoroberflche verantwortlichenIntroduction When investigating and assessing the impact of atmospheric trace substances on materials, it is necessary to make statements about the link be-tween the trace substances present and the result-ing effects. Due

21、 to the special mechanism of ac-tion, it is mostly less the instantaneous trace sub-stance concentration that is significant for an im-pact on materials to occur, than the amount of sub-stance taken up by a unit area of the material in a unit of time. Deposition flux is, therefore, a suit-able quant

22、ity with which to measure the link be-tween the atmospheric incidence of a substance and its impact. Note: The terms “deposition flux” (“Immissions-Rate” in the German text) and “deposition” are used in this guideline in terms of DIN ISO 4225 and 1; 2; 3. This terminology is not identical with that

23、of Section 3, BImSchG (German Federal Immission Control Act) and TA Luft, and of VDI 4320 Part 1.Deposition flux is the quantity of a substance trans-ferred from the air into a unit area of an acceptor in a unit of time 1. In addition to atmospheric trace substance concentration and inflow velocity,

24、 depo-sition flux is affected also by interface-specific parameters. It is, therefore, a quantity referred to the properties of the particular acceptor. Deposition flux is derived from the accumulation rate, i.e. the quantity of a substance accumulated in a unit of time by a unit area of an acceptor

25、 through intake from the air. Taking into account the proc-esses responsible for the uptake of a substance at the acceptors surface, its accumulation rate is B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 VDI 3

26、794 Blatt 1 / Part 1 3 Prozesse wird seine Akkumulations-Rate dem ber-tritt (Deposition) eines oder mehrerer atmosphri-scher Stoffe zugeordnet und entsprechend als Im-missions-Rate angegeben. Ist es nicht mglich, diespezifische Immissions-Rate eines Spurenstoffs aufeinen Werkstoff zu bestimmen, so b

27、ezieht man sichauf die Immissions-Rate an einer standardisiertenGrenzflche als relative Vergleichsgre. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird dieFlssigkeitsoberflche des Trgerkrpers der Im-missions-Raten-Mess-Apparatur (IRMA) 4; 5 als Standardgrenzflche eingesetzt. Die Verfahrensvor-schrift fr da

28、s IRMA-Verfahren kann, je nachdem,welche atmosphrischen Spurenstoffe bestimmt,welche Absorptionslsung verwendet und welcheAnalysenverfahren angewendet werden sollen, ver-schieden sein. Mit dem vorliegenden Verfahrenwerden die Immissions-Raten atmosphrischer Flu-oride einschlielich Fluorwasserstoff b

29、zw. Flusssu-re, Chloride einschlielich Chlorwasserstoff bzw.Salzsure sowie Schwefeloxide (SOx) einschlielichSchwefelwasserstoff und (leicht) wasserlslicherSulfide an der IRMA-Standardoberflche bestimmt.Die Bestimmung der Immissions-Rate von Ammo-niak und Ammoniumverbindungen wird inVDI 3794 Blatt 2,

30、 die von atmosphrischen Stick-stoffoxiden (NOy) in VDI 3794 Blatt 3 beschrieben.allocated to the transfer (deposition) of one or sev-eral atmospheric substances and stated accordingly as deposition flux. If it is not possible to determine the specific deposition flux of a trace substance on a materi

31、al, one refers to the deposition flux at a standardised interface as a relative comparative quantity. In the method described here, the liquid surface of the carrier unit of the deposition flux measuring apparatus (IRMA, “Immissions-Raten-Mess-Appa-ratur” in the German text) 4; 5 is used as a stan-d

32、ard interface. The IRMA methods standard pro-cedure can vary, depending on which atmospheric trace substances are to be determined, which ab-sorption solution used and which analytical proce-dures applied. The method described here is used to determine the deposition flux of atmospheric fluoride inc

33、luding hydrogen fluoride or hydroflu-oric acid, chloride including hydrogen chloride or hydrochloric acid, and sulphur oxides (SOx) in-cluding hydrogen sulphide and (readily) water-soluble sulphides at the IRMA standard surface. The determination of the deposition flux of ammo-nia and ammonium compo

34、unds is described in VDI 3794 Part 2, that of atmospheric nitrogen oxides (NOy) in VDI 3794 Part 3. 1 Anwendungsbereich Dieses IRMA-Verfahren ist ein Probenahmever-fahren, das erst in Verbindung mit einem nachge-schalteten, definierten Analysenverfahren fr diegewonnenen Proben zu einem vollstndigen

35、Mess-verfahren wird. Immissions-Raten-Bestimmungen mit dem IRMA-Verfahren knnen zu verschiedenen Zwecken ein-gesetzt werden, z. B.: begleitende Untersuchung zur Verursachungvon Korrosion oder Verwitterung durch atmo-sphrische Spurenstoffe bei der Freibewitterungvon Werkstoffen nach VDI 3955 Blatt 1,

36、 Blatt 2 und Blatt 3 Ermittlung atmosphrischer Verursacherstoffevon Materialschdigungen und Feststellung ak-tueller Schadensgefhrdungen an Objektendurch Einwirkung atmosphrischer Stoffe Erfassung rumlicher und lokalklimatischerUnterschiede der nicht schwerkraftbedingtenDeposition atmosphrischer Spur

37、enstoffe sowieder jahreszeitlich oder anderweitig bedingtenSchwankung ihrer Deposition Verwendung im Rahmen eines Wirkungskatas-ters 1 Scope This IRMA method is a sampling procedure, which only in conjunction with a subsequent, defined analytical procedure for the obtained samples be-comes a complet

38、e measurement method. Deposition flux determination with the IRMA method can be used for a variety of purposes, e.g.: associated investigation into the formation of corrosion or weathering by atmospheric trace substances in the natural weathering of materi-als according to VDI 3955 Part 1, Part 2 an

39、d Part 3 identification of atmospheric substances that cause material damage and determination of the current risk of damage to objects through the impact of atmospheric substances recording of spatial and local climatic differ-ences in the non-gravitational deposition of at-mospheric trace substanc

40、es and seasonal or other fluctuations in their deposition as part of an impact mapping of atmospheric trace substances B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 4 VDI 3794 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 2 Grundlage

41、 des Verfahrens Das Prinzip des Verfahrens beruht auf der Deposi-tion atmosphrischer Spurenstoffe in eine geeigne-te Absorptionsflssigkeit. Die Mengen von sich inder Flssigkeit ansammelnden Depositionsproduk-ten werden auf die Flche des Akzeptors und dieDauer der Messperiode bezogen. Die IRMA1)ist e

42、ntsprechend Bild 1 aufgebaut.Eine wssrige Absorptionslsung wird aus einer1000 m fassenden Vorratsflasche (D) durch einePumpe (P) in den Verteilerkopf (C) gefrdert. Vonhier aus dringt sie durch Verteilungsbohrungen undeine Ringnute (B) in den Papierfilz des zylindri-schen Trgerkrpers (A) ein, den sie

43、 gleichmigdurchtrnkt und benetzt. Auf diese Art entsteht ein Flssigkeitsfilm auf dem Trgerkrper, der nahezudessen Oberflchengeometrie entspricht. An dieserflssigen Oberflche als Akzeptor werden Stoffeaus der umgebenden Luft deponiert. Fr Absorp-2 Principle of the method The principle of the method i

44、s based on the deposi-tion of atmospheric trace substances in a suitable absorption liquid. The quantities of deposition products accumulating in the liquid are referred to the area of the acceptor and to the duration of the measurement period. The IRMA device1)is constructed as shown in Figure 1. A

45、n aqueous absorption solution is transported from a 1000 m reservoir bottle (D) by means of a pump (P) into the distribution head (C). From here, it penetrates through drilled holes for distribution and an annular groove (B) into the paper felt of the cylindrical carrier unit (A), which it soaks and

46、 wets uniformly. This creates a liquid film on the carrier unit which closely approximates its surface geometry. Substances from the sur-rounding air are deposited at this liquid surface which acts as an acceptor. Water required forBild 1. Funktionsschema des IRMA-Gerts A Trgerkrper B Ringnute C Ver

47、teilerkopf D Vorratsflasche P Pumpe Figure 1: Schematic diagram of the IRMA device A carrier unit B annular groove C distribution head D reservoir bottle P pump 1)Die IRMA wird zurzeit nicht kommerziell angeboten. Das Gert kann in einer geeigneten Werkstatt leicht selbst hergestellt wer-den. Die fol

48、genden Einrichtungen knnen hierzu technische Ausknfte geben, bei Bedarf Mustergerte ausleihen und so einen Ei-genbau des Anwenders untersttzen: / The IRMA device is not available commercially at this time. It can be constructed in a suitable workshop. The following organisations can provide technica

49、l information, lend sample devices where required and thus assist self-construction by the user: Deutsches Bergbau-Museum Bochum, Fachbereich Denkmalschutz/Materialkunde, Herner Strae 45, 44787 Bochum, Tel. (0234) 968-4031 Humboldt-Universitt zu Berlin, Geographisches Institut, Physisch-Geographisches Labor, Rudower Chaussee 16, 12489 Berlin, Tel. (030) 2093-6820/-6816 Umweltbundesamt, II 1.3, Corrensplatz 1, 14