VDI 4251 Blatt 3-2015 Measurement of airborne microorganisms and viruses in ambient air - Plant-related dispersion modelling for bioaerosols.pdf

1、ICS 13.040.20 VDI-RICHTLINIEN August 2015 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Erfassen luftgetragener Mikroorganismen und Viren in der Auenluft Anlagenbezogene Ausbreitungsmodellierung von Bioaerosolen Measurement of airborne microorganisms and viruses in ambient air Plant-related dispersion modelling for b

2、ioaerosols VDI 4251 Blatt 3 / Part 3 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 ist verbindlich. The draft of this standard has been subjec

3、t to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette). The German version of this standard shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Um

4、weltqualitt VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 4: Analysen- und Messverfahren I VDI-Handbuch Biotechnologie VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1a: Maximale Immissions-Werte Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrh

5、ereAusgabe:07.13Entwurf,deutschFormeredition:07/13Draft,inGerman onlyZu beziehen durch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten/All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2015Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 4 2 Begri

6、ffe 5 3 Charakteristika von Bioaerosolen, ihrer Freisetzung und Ausbreitung 9 3.1 Physikalische Eigenschaften 11 3.2 Grenspektrum von Bioaerosolen 11 3.3 Kenngre 13 3.4 Freisetzungsbedingungen . 15 3.5 Atmosphrischer Transport 15 3.6 Immission . 17 3.7 Umweltmedizinische Bewertung . 17 4 Verfahren z

7、ur Ausbreitungsrechnung von Bioaerosolen 18 4.1 Ausbreitungsrechnung . 19 4.2 Ergebnis der Ausbreitungsrechnung 23 4.3 Qualittssicherung 23 Anhang A Absterberaten von Bioaerosolen 24 Anhang B Beispiel Ausbreitungsrechnung . 26 Schrifttum 29 Benennungsindex englischdeutsch . 32 Preliminary note . 2 I

8、ntroduction 2 1 Scope . 4 2 Terms and definitions 5 3 Characteristics of bioaerosols, their release and dispersion . 9 3.1 Physical properties . 11 3.2 Bioaerosol size range . 11 3.3 Characteristic value . 13 3.4 Release conditions . 15 3.5 Atmospheric transport . 15 3.6 Immission 17 3.7 Environment

9、al health assessment 17 4 Method for calculating the dispersion of bioaerosols . 18 4.1 Dispersion calculation . 19 4.2 Result of the dispersion calculation . 23 4.3 Quality assurance . 23 Annex A Bioaerosol die-off rates 24 Annex B Sample Dispersion calculation 26 Bibliography 29 Term index English

10、German . 32 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08 2 VDI 4251 Blatt 3 / Part 3 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie

11、VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Li-zenzbedingungen (www.vdi.de/r

12、ichtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/4251. Preliminary note The content of

13、this standard has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard 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

14、or of extracts. The use of this standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. A catalogue of all available parts of th

15、is series of standards can be accessed on the Internet at www.vdi.de/4251. Einleitung Die Ermittlung und Bewertung der Emissionen und Immissionen von Partikeln und gasfrmigen Stof-fen sind im Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) und seinen Verordnungen sowie in der TA Luft geregelt. Ziel dieser R

16、egelungen ist es, Menschen, Tiere und Pflanzen, den Boden, das Wasser, die Atmosphre sowie Kultur- und sonsti-ge Sachgter vor schdlichen Umwelteinwirkun-gen zu schtzen und dem Entstehen schdlicher Umwelteinwirkungen vorzubeugen. Die gesetzlichen Vorgaben zur Begrenzung mikro-bieller Emissionen sind

17、bislang nur allgemein for-muliert. So schreibt die TA Luft fr bestimmte Anlagen vor: die Mglichkeiten, die Emissionen an Keimen und Endotoxinen durch dem Stand der Technik entsprechende Manahmen zu vermin-dern, sind zu prfen“. Ergnzend wurden zahlreiche technische Regeln im Arbeitsschutz (Technische

18、 Regeln fr Biologi-sche Arbeitsstoffe TRBA) und Umweltschutz erstellt. Weiterfhrende Informationen finden sich in der Schriftenreihe der Kommission Reinhaltung der Luft (KRdL) Band 30 1, Band 35 2, Band 39 3, Band 44 4 und Band 48 5. Der Themenbereich Bioaerosole und biologische Agenzien“ ist aufgru

19、nd seiner Komplexitt in meh-rere Richtlinienreihen unterteilt. Die Richtlinienreihe VDI 4250 beschreibt die Wir-kung mikrobieller Luftverunreinigungen auf den Menschen. Introduction The measurement and assessment of particles and gaseous chemical compounds in emissions and ambient air is regulated b

20、y the German Federal Immission Control Act (BImSchG) and the associ-ated implementing ordinances including the Tech-nical Instructions on Air Quality Control (TA Luft). The purpose of these regulations is to protect humans, animals and plants, soil, water, the atmosphere as well as cultural objects

21、and other material goods from harmful effects on the envi-ronment and to prevent the occurrence of any such harmful effects on the environment. The legal requirements for the limitation of micro-bial emissions have so far not been detailed and are of a general nature only. The TA Luft specifies for

22、certain facilities: “the possibilities to reduce emis-sions of germs and endotoxins by state of the art techniques shall be examined”. Additionally numerous technical rules have been established in the field of occupational health and safety (Technical Rules for Biological Agents TRBA) and environme

23、ntal protection. Further information can be obtained from the publication series by the Commission on Air Pollution Preven-tion (KRdL) Volume 30 1, Volume 35 2, Vol-ume 39 3, Volume 44 4 and Volume 48 5. The subject area “bioaerosols and biological agents” is divided into several series of standards

24、 due to its complexity. The series of standards VDI 4250 describes the impact of microbial air pollutants on humans. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 VDI 4251 Blatt 3 / Part 3 3 Die Richtlinienrei

25、he VDI 4251 legt die Bedingun-gen fest, die bei der Planung von Immissionsmes-sungen mikrobieller Luftverunreinigungen und bei der Ausbreitungsmodellierung bercksichtigt wer-den mssen. In der Richtlinienreihe VDI 4252 werden die ver-schiedenen Verfahren zur Probenahme von Bioae-rosolen beschrieben u

26、nd die Anforderungen an die Durchfhrung der Immissionsmessungen festge-legt. Die Richtlinienreihe VDI 4253 legt die Bedingun-gen fr die Anzucht und Detektion von Mikroor-ganismen sowie fr die Analyse von Viren fest und baut auf der in VDI 4252 und VDI 4257 beschrie-benen Probenahme auf. Die Richtlin

27、ienreihe VDI 4254 wird sich mit der Analyse von gasfrmigen Luftverunreinigungen mikrobieller Herkunft, wie MVOC (microbial volatile organic compounds), Endotoxinen, Myko-toxinen und Glucanen, beschftigen. Die Richtlinienreihe VDI 4255 stellt die unter-schiedlichen Quellen mikrobieller Luftverunreini

28、-gungen dar, beschreibt Verfahren zur Minderung dieser Emissionen und legt Konventionswerte fr Emissionsfaktoren fr ausgewhlte Mikroorganis-men fest. In der Richtlinienreihe VDI 4256 werden die sta-tistischen Kenngren, die fr die Beschreibung und Vergleichbarkeit der Verfahren notwendig sind, festge

29、legt. Die Richtlinienreihe VDI 4257 beschreibt die Pla-nung, die Durchfhrung und die verschiedenen Verfahren der Emissionsmessung von mikrobiellen Luftverunreinigungen. Die Richtlinienreihe VDI 4258 beschreibt die Her-stellung von Prfbioaerosolen zur Validierung von Messverfahren. Die Immission von

30、Bioaerosolen kann, etwa in Ergnzung zu Messungen, auch mithilfe von Aus-breitungsrechnungen abgeschtzt werden. Ausbrei-tungsrechnungen sind vor allem fr lngere Be-trachtungszeitrume und Prognosen ein wichtiges Hilfsmittel. Diese Richtlinie beschreibt ein Stan-dardverfahren zur praktischen Durchfhrun

31、g von Ausbreitungsrechnungen fr Bioaerosole, das sich an den im Anhang 3 der TA Luft formulierten Standards orientiert. Eine bersicht der aktuellen VDI-Richtlinien zum Themenbereich Bioaerosole und biologische Agen-zien“ ist im Internet unter www.vdi.de/bioaerosole 32 abrufbar. The series of standar

32、ds VDI 4251 defines the con-ditions to be taken into account in ambient air measurement planning and dispersion modelling for microbial air pollutants. In series of standards VDI 4252, different bioaero-sol sampling methods are described and the re-quirements for the realization of the ambient air m

33、easurement are laid down. The series of standards VDI 4253 lays down the conditions for cultivation and detection of micro-organisms as well as for the analysis of viruses and is based on the sampling method described in VDI 4252 and VDI 4257. The series of standards VDI 4254 will deal with the anal

34、ysis of gaseous air pollutants, cell wall components and metabolites of microbial origin such as microbial volatile organic compound (MVOC), endotoxins, mycotoxins and glucanes. The series of standards VDI 4255 presents the different emission sources of microbial air pollu-tants, describes methods f

35、or reduction of such emissions and lays down conventional values for emission factors of selected microorganisms. The series of standards VDI 4256 defines the sta-tistical characteristics required for the description and comparability of the methods. The series of standards VDI 4257 describes the pl

36、anning, the procedure and the different methods for emission measurements of microbial air pollu-tants. The series of standards VDI 4258 describes the preparation of test bioaerosols for validation of measurement methods. The immission of bioaerosols can be estimated with the aid of dispersion calcu

37、lations, for instance in addition to measurements. Dispersion calcula-tions are an important aid particularly for longer investigation periods and forecasts. This standard describes a standardised process for the practical performance of dispersion calculations for bioaero-sols based on the standard

38、s presented in Annex 3 of TA Luft. An overview of the current standards on the subject area “bioaerosols and biological agents” is obtaina-ble on the internet at www.vdi.de/bioaerosole 32.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08 4 VDI 4251 Blatt 3 / Part 3 Alle Rechte vor

39、behalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 1 Anwendungsbereich Die Richtlinie dient der Immissionsberechnung von Bioaerosolen in der Auenluft, die von einer oder mehreren vorgegebenen Emissionsquellen einer Anlage freigesetzt werden. Die Bestimmung erfolgt mithilfe einer numerischen A

40、usbreitungs-rechnung mit einem lagrangeschen Partikelmodell nach Richtlinie VDI 3945 Blatt 3. Gasfrmige Ge-ruchsstoffe, die von Bakterien oder Schimmelpil-zen gebildet werden, wie MVOC, sind nicht Ge-genstand dieser Richtlinie. Die Richtlinie ist ein standardisiertes, praxisorien-tiertes Werkzeug zu

41、r Ermittlung der Immission von Bioaerosolen (Konzentration und Deposition) fr anschlieende Bewertungen und Wirkungsana-lysen. Die Richtlinie kann im Rahmen von Ge-nehmigungsverfahren, Messplanungen und fr andere fachliche Fragestellungen zur Ausbreitung von Bioaerosolen eingesetzt werden. Bewertunge

42、n und Wirkungsanalysen selbst sind nicht Gegenstand der Richtlinie. In Bezug auf die Art der hierfr heranzuziehenden Immissionsgr-en liegen zum Zeitpunkt der Erstellung der Richt-linie keine Regelungen vor (insbesondere hinsicht-lich Mittelungszeit und Betrachtungszeitraum). Deshalb wird in allgemei

43、nerer Form angegeben, welche Immissionskenngren mit dem beschrie-benen Verfahren bestimmt werden knnen. In einer Ausbreitungsrechnung zu Bioaerosolen knnen mehr Details bercksichtigt werden als blicherweise im Rahmen der Eingangsdaten zur Verfgung stehen. Das gilt insbesondere fr die Korngrenverteil

44、ung der Emission und biologi-sche Umsetzungsraten in der Auenluft. Um eine Ausbreitungsrechnung durchfhren zu knnen, mssen daher Nherungen und Konventionen vor-genommen werden. Die in der Richtlinie verwen-deten Anstze hierzu wurden so gewhlt, dass sie eher zu einer bewussten berschtzung als zu ei-n

45、er ungewollten Unterschtzung der Konzentration fhren (konservative Abschtzung der Konzentra-tion). Mit zunehmendem Kenntnisstand in den kommenden Jahren wird es mglich sein, die N-herungen und Konventionen weiter zu verfeinern. Die Richtlinie sttzt sich in wesentlichen Teilen auf Vorgaben von Anhang

46、 3 der TA Luft (Ausbrei-tungsrechnungen fr den anlagenbezogenen Immis-sionsschutz) und auf die Empfehlungen zur Durch-fhrung und Qualittssicherung von Ausbreitungs-rechnungen in Richtlinie VDI 3783 Blatt 13. Als Referenzmodell dient das Referenzmodell der TA Luft 6. Bei besonderen Ausbreitungssituat

47、io-nen (z. B. Kaltluftabflsse) knnen Einzelfallbe-trachtungen erforderlich sein, die ber den Rahmen der TA Luft und der Richtlinie hinausgehen. 1 Scope This standard is devoted to the calculation of the immission of bioaerosols released by one or more of a plants specified emission sources. The immi

48、s-sion is determined with the aid of a numerical dis-persion calculation using a Lagrangian particle model in accordance with standard VDI 3945 Part 3. Gaseous odorants formed by bacteria or moulds, such as MVOC, are not the subject of this standard. This standard is a standardised, practical tool f

49、or determining bioaerosol immission (concentration and deposition) for subsequent assessments and impact analyses. The standard can be employed in connection with licensing procedures, measure-ment planning and other technical issues relating to the dispersion of bioaerosols. Assessments and impact analyses themselves are not the subject of this standard. At the time of the drafting of this standard, no provisions (particular-ly