VDI 3794 Blatt 2-2013 Determination of depositon fluxes of ambient air pollutants - Determination of the deposition flux of ammonia and ammonium compounds by means of the IRMA meth.pdf

1、ICS 13.040.01 VDI-RICHTLINIEN Juli 2013 July 2013 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Bestimmung von Immissions-Raten Bestimmung der Immissions-Rate von Ammoniak und Ammonium-Verbindungen mithilfe des IRMA-Verfahrens Determination of deposition fluxes of ambient air pollutants Determination of the depositio

2、n flux of ammonia and ammonium compounds by means of the IRMA method VDI 3794 Blatt 2 / Part 2 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen. Die deutsche Version dieser Richtlinie i

3、st 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 English translation. Kommission Reinhaltung

4、 der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Umweltqualitt VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1a: Maximale Immissions-Werte Vervielfltigungauchfrinnerbetriebliche Zwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgaben:01.03;09.11 Entwurf,deutschForme

5、reditions:01/03;09/11 Draft,in German onlyZu beziehen durch /Available atBeuth Verlag GmbH,10772 BerlinAlle Rechte vorbehalten /Allrightsreserved Verein DeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2013Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Begriffe 4 3 Grundlage de

6、s Verfahrens . 5 4 Aufstellung der IRMA . 7 5 Verfahrensvorschriften. 9 5.1 Vorbereitung der Trgerkrper 9 5.2 Herstellung der Absorptionslsung 9 5.3 Herstellung der IRMA-Blindproben 11 5.4 Betrieb der IRMA 11 5.5 Aufbereitung der IRMA-Proben und der Blindproben . 12 5.6 Bestimmung der Ammonium-konze

7、ntration 13 5.7 Berechnung der Akkumulations- und Immissions-Rate 14 5.8 Qualittssicherung 14 5.9 Darstellung der erhaltenen Immissions-Raten 15 6 Verfahrenskenngren . 16 Schrifttum 19 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Terms and definitions 4 3 Principle of the method 5 4 Setting up

8、the IRMA 7 5 Standard procedure 9 5.1 Preparing the carrier unit . 9 5.2 Producing the absorption solution . 9 5.3 Producing the IRMA blank samples 11 5.4 Operating the IRMA 11 5.5 Processing the IRMA samples and blank samples 12 5.6 Determination of the ammonium concentration . 13 5.7 Calculating t

9、he accumulation rate and deposition flux . 14 5.8 Quality assurance . 14 5.9 Presentation of the deposition fluxes obtained . 15 6 Performance characteristics . 16 Bibliography 19 B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1029BEST BeuthStandardsCollectio

10、n - Stand 2016-08 2 VDI 3794 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fot

11、okopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mgli

12、ch. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/3794. Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance

13、with the requirements and rec-ommendations of the guideline VDI 1000. 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 inf

14、ringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi.de/ richtlinien). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. A catalogue of all available parts of this series of guidelines can be accessed on the int

15、ernet at www.vdi.de/3794. Einleitung Bei der Untersuchung und Beurteilung der Einwir-kungen atmosphrischer Spurenstoffe auf Werk-stoffe besteht die Notwendigkeit, Aussagen ber den Zusammenhang zwischen den vorhandenen Spurenstoffen und den daraus resultierenden Wir-kungen zu treffen. Fr das Zustande

16、kommen einer Einwirkung auf Werkstoffe ist wegen des speziel-len Wirkungsmechanismus meist weniger die mo-mentane Spurenstoffkonzentration als vielmehr die von der Flcheneinheit des Werkstoffs in einer Zeiteinheit aufgenommene Stoffmenge von Bedeu-tung. Eine geeignete Messgre fr den Zusam-menhang vo

17、n atmosphrischem Vorkommen und Einwirkung eines Stoffs ist daher die Immissions-Rate. Sie ist die in einer Zeiteinheit in die Flchen-einheit eines Akzeptors aus der Luft bergetretene Menge eines Stoffs. Neben der atmosphrischen Spurenstoffkonzentration und der Anstrmge-schwindigkeit beeinflussen auc

18、h grenzflchenspe-zifische Parameter die Immissions-Rate. Sie ist so-mit eine auf die Eigenschaften des jeweiligen Ak-zeptors bezogene Messgre. Anmerkung: Die Verwendung der Begriffe Immissions-Rate“ und Deposition“ bzw. ihrer englischen bertragungen deposition flux” und deposition” erfolgt in der vo

19、rliegenden Richtlinie im Sinne von DIN ISO 4225 und 1; 2; 3. Dieses Begriffsverstndnis ist nicht identisch mit jenen nach 3 BImSchG und TA Luft sowie VDI 4320 Blatt 1. Die Immissions-Rate wird aus der Akkumulations-Rate abgeleitet, das heit aus der in einer Zeitein-heit von der Flcheneinheit eines A

20、kzeptors durch Aufnahme aus der Luft angesammelten Menge eines Stoffs. Unter Bercksichtigung der zum Ein-trag eines Stoffs an der Akzeptoroberflche ver-antwortlichen Prozesse wird seine Akkumulations-Introduction When investigating and assessing the impact of atmospheric trace substances on material

21、s, it is necessary to make statements about the link be-tween the trace substances present and the result-ing effects. Due 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

22、 of sub-stance taken up by a unit area of the material in a unit of time. Deposition flux is, therefore, a suit-able quantity with which to measure the link be-tween the atmospheric incidence of a substance and its impact. It is the quantity of a substance transferred from the air into a unit area o

23、f an ac-ceptor in a unit of time. In addition to atmospheric trace substance concentration and inflow velocity, deposition flux is affected also by interface-specific parameters. It is, therefore, a quantity re-lating to the properties of the particular acceptor. Note: The terms “deposition flux” (“

24、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 of 3, BImSchG (German Federal Immis-sion Control Act) and TA Luft, and of VDI 4320 Part 1. Deposition flux is derived from the accumulati

25、on rate, i.e. the quantity of a substance accumulated in a unit of time by a unit area of an acceptor 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 allocated to the transfer (deposition) of

26、 one or sev-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1029BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 VDI 3794 Blatt 2 / Part 2 3 Rate dem bertritt (Deposition) eines oder mehre-rer at

27、mosphrischer Stoffe zugeordnet und ent-sprechend als Immissions-Rate angegeben. Ist es nicht mglich, die spezifische Immissions-Rate eines Spurenstoffs auf einen Werkstoff zu bestim-men, so bezieht man sich auf die Immissions-Rate an einer standardisierten Grenzflche als relative Vergleichsgre. Bei

28、dem hier beschriebenen Verfahren wird die Flssigkeitsoberflche des Trgerkrpers der Im-missions-Raten-Messapparatur (IRMA) 4; 5 als Standardgrenzflche eingesetzt. Die Verfahrens-vorschrift fr das IRMA-Verfahren kann verschie-den sein, je nachdem, welche atmosphrischen Spurenstoffe bestimmt, welche Ab

29、sorptionslsung verwendet und welche Analysenverfahren ange-wendet werden sollen. Mit dem vorliegenden Ver-fahren wird die Immissions-Rate der Summe von Ammoniak und Ammoniumverbindungen (NHx) an der IRMA-Standardoberflche bestimmt. Die Bestimmung der Immissions-Raten von atmosph-rischen Fluoriden, C

30、hloriden und Schwefeloxiden (SOx) wird in VDI 3794 Blatt 1, die von atmosph-rischen Stickstoffoxiden (NOy) in VDI 3794 Blatt 3 beschrieben. 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

31、 material, 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-Messappa-ratur” in the German text) 4; 5 is used as a

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

33、ammonia and ammonium compounds (NHx) at the IRMA standard surface. The determination of the deposition fluxes of atmospheric fluorides, chlo-rides and sulphur oxides (SOx) is described in VDI 3794 Part 1, that of atmospheric nitrogen oxides (NOy) in VDI 3794 Part 3. 1 Anwendungsbereich Das vorliegen

34、de IRMA-Verfahren wird durch Verbindung der Probenahme mit einem nachge-schalteten, definierten Analysenverfahren fr die gewonnenen Proben zu einem vollstndigen Mess-verfahren. Immissions-Ratenbestimmungen mit dem IRMA-Verfahren knnen zu verschiedenen Zwecken ein-gesetzt werden, z. B. als begleitend

35、e Untersuchung zur Verursachung von Korrosion oder Verwitterung durch atmo-sphrische Spurenstoffe bei der Freibewitterung von Werkstoffen nach VDI 3955 Blatt 1 bis Blatt 3 zur Ermittlung atmosphrischer Verursacher-stoffe von Materialschdigungen und zur Fest-stellung aktueller Schadensgefhrdungen an

36、Objekten durch Einwirkung atmosphrischer Stoffe zur Erfassung rumlicher und lokalklimatischer Unterschiede der nicht schwerkraftbedingten Deposition atmosphrischer Spurenstoffe sowie der jahreszeitlich oder anderweitig bedingten Schwankung ihrer Deposition im Rahmen eines Wirkungskatasters 1 Scope T

37、he IRMA method presented becomes a complete measurement method by combining the sampling with a subsequent defined analytical procedure for the obtained samples. Deposition flux determination with the IRMA method can be used for a variety of purposes, e.g. as associated investigation into the format

38、ion of corrosion or weathering by atmospheric trace substances in the natural weathering of materi-als according to VDI 3955 Part 1, Part 2 and Part 3 for identification of atmospheric substances that cause material damage and determination of the current risk of damage to objects through the impact

39、 of atmospheric substances for recording of spatial and local climatic dif-ferences in the non-gravitational deposition of atmospheric trace substances and seasonal or other fluctuations in their deposition as part of an impact mapping of atmospheric trace substances B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63

40、B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1029BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-08 4 VDI 3794 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 2 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die folgenden Begriffe: Akkumulations-Ra

41、te Die in einer Zeiteinheit von der Flcheneinheit eines Akzeptors durch Aufnahme aus der Luft angesammelte Menge eines Stoffs. Anmerkung: Dieser Stoff auf oder in dem Akzeptor kann auch ein Reaktionsprodukt eines oder mehrerer atmosphri-scher Stoffe sein. Akzeptor Empfngeroberflche an der Grenze zur

42、 Atmo-sphre mit festgelegter Geometrie Beispiel: Boden-, Gewsser-, Pflanzen- oder Gebudeober-flchen Anmerkung: Beim vorliegenden Verfahren wird die Flssig-keitsoberflche des Trgerkrpers der IRMA als Akzeptor verwendet. Deposition bertritt eines atmosphrischen Spurenstoffs aus der Atmosphre in oder a

43、uf einen Akzeptor. in Anlehnung an 2; 3; VDI 3782 Blatt 5 Anmerkung: Die Deposition wird untergliedert in trockene Deposition und nasse Deposition. In Bezug auf den Akze p-tor lassen sich auerdem akzeptorunabhngige Deposition (in Folge von Sedimentation) und akzeptorabhngige Deposition (in Folge von

44、 Impa ktion und Diffusion) unterscheiden. Diffusion Transport eines atmosphrischen Stoffs durch die laminare Grenzschicht am Akzeptor entlang eines Konzentrations- oder Temperaturgeflles. in Anlehnung an 3 Anmerkung: Dieser auf die Akzeptoroberflche gerichtete Transport fhrt zur Deposition des atmos

45、phrischen Stoffs. Die Eigenschaften des Akzeptors (z. B. chemische Oberfl-cheneigenschaften, Strahlungs- und Wrmehaushalt) bestim-men die Konzentrations- oder Temperaturgradienten und damit den Verlauf des Depositionsprozesses. Immissions-Rate (Immissionsstromdichte) Die in einer Zeiteinheit in die

46、Flcheneinheit eines Akzeptors aus der Luft bergetretene Menge eines Stoffs. in Anlehnung an 1; VDI 2310 Blatt 1, DIN ISO 4225 Impaktion Trgheitsbedingte Abscheidung fester oder flssi-ger atmosphrischer Partikel aus bewegter Luft auf einen angestrmten Akzeptor. in Anlehnung an VDI 2119 Anmerkung: Die

47、ser auf die Akzeptoroberflche gerichtete Transport fhrt zur Deposition der atmosphrischen Part i-kel. Die Eigenschaften des Akzeptors (Form und Oberflche) beeinflussen die Luftumstrmung und damit den Verlauf des Depositionsprozesses. 2 Terms and definitions For the purposes of this guideline, the fo

48、llowing terms and definitions apply: Accumulation rate The quantity of a substance accumulated in a unit of time by a unit of area of an acceptor through intake from the air. Note: This substance on or in the acceptor can also be a reaction product of one or more atmospheric substances. Acceptor Rec

49、eptor surface at the atmospheric interface with defined geometry Example: soil, water, plant or building surfaces Note: Regarding the present method, the liquid surface of the carrier unit of IRMA is used as acceptor. Deposition Transfer of an atmospheric trace substance from the atmosphere into or onto an acceptor. adapted from 2; 3; VDI 3782 Part 5 Note: Deposition is differentiated in dry depos