VDI 4255 Blatt 2-2009 Bioaerosols and biological agents - Emission sources and control measures in livestock operations - Overview.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREBioaerosole und biologische AgenzienEmissionsquellen und -minderungsmanahmenin der landwirtschaftlichen NutztierhaltungbersichtBioaerosols and biological agentsEmission sources and control measuresin livestock operationsOverviewVDI 4255Blatt 2 / Part 2Ausg. deutsch/englisch

2、Issue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1a: Maximale Immissions-WerteVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 4: Analysen- und Messverfahren IVDI-Handbuch Biotechnologie, Band 2: Umwelt-BiotechnologieVDI-Handbuch Landwirtschaft/LandtechnikVDI-RICHTLINIENICS 13.040.20, 65.0

3、20.30Dezember 2009 December 2009Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtli

4、nie 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 authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.Frhere Ausgabe:08.0

5、8Entwurf,deutschFormeredition:08/08 Draft, inGermanonlyZu beziehen durch / Available atBeuth VerlagGmbH, 10772 Berlin AlleRechtevorbehalten / Allrights reserved VereinDeutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf2009Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLFachbereich UmweltqualittInh

6、alt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 32Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Abkrzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Emissionen aus der Nutztierhal

7、tung . . . . . 64.1 Haltungsverfahren. . . . . . . . . . . . . . 64.2 Emissionsrelevante Prozesse und Einflussfaktoren. . . . . . . . . . . . . . . 104.3 Stalllftung . . . . . . . . . . . . . . . . . 134.4 Parameter zur Untersuchung von Emissionen . . . . . . . . . . . . . . . . . 134.5 Ergebnisse a

8、usgewhlter Untersuchungen der Stallluft . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Messtechnik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Emissionsminderungsmanahmen in der Tierhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . 166.1 Manahmen zur Beeinflussung der Luftqualitt im Stall. . . . . . . . . . . . . 166.2 A

9、bluftreinigung . . . . . . . . . . . . . . . 197 Hinweise fr den Vollzug . . . . . . . . . . . . 26Anhang A Einordnung von Anlagen zur Tierhaltung. . . . . . . . . . . . . . . 29Anhang B Bioaerosolmessungen zur Abluftreinigung nach Tierstllen . . . 31 Anhang C Untersuchungen an einem Biofilter . . 3

10、7Anhang D Untersuchungen mit dem nichtthermischen Plasmaverfahren . . 40Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11、 32 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 43 Abbreviations. . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Emissions from livestock operations . . . . . 64.1 Production methods. . . . . . . . . . . . . 64.2 Emission-relevant processes and influencing factors . . . . . . . . . . . . . 104.3 Building

12、ventilation. . . . . . . . . . . . . 134.4 Parameters for emission studies . . . . . . 13 4.5 Results of selected indoor air quality studies in livestock buildings . . . . . . . . 135 Measurement technology . . . . . . . . . . . 156 Emission control measures in livestock facilities . . . . . . . . .

13、 . . . . . . 166.1 Measures for air quality control in livestock buildings . . . . . . . . . . . . . 166.2 Exhaust air cleanup . . . . . . . . . . . . . 197 Notes on enforcement . . . . . . . . . . . . . 26Annex A Classification of livestock facilities. . . 29 Annex B Bioaerosol measurements downstr

14、eam of exhaust air cleaning systems at livestock facilities. . . . . . . . . . . . 31Annex C Biofilter studies . . . . . . . . . . . . . 37Annex D Studies on non-thermal plasma technology . . . . . . . . . . . . . . . 40Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42B55EB1B3E14C22109E918E8EA

15、43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2009 2 VDI 4255 Blatt 2 / Part 2VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere das

16、 des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils 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-Merkbltte

17、rn geregelt sind, mglich.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/4255.EinleitungDie Messung von Partikeln und gasfrmigen chemi-schen Verbi

18、ndungen in der Auenluft wird seit vielen Jahren vorgenommen und ist im Bundes-Immissions-schutzgesetz (BImSchG) und seinen Verordnungen sowie in der TA Luft geregelt, um Menschen, Tiere und Pflanzen, den Boden, das Wasser, die Atmos-phre sowie Kultur- und sonstige Sachgter vor schdlichen Umwelteinwi

19、rkungen zu schtzen und soweit es sich um immissionsschutzrechtlich geneh-migungsbedrftige Anlagen handelt dem Entstehen schdlicher Umwelteinwirkungen vorzubeugen. Die Messung von Bioaerosolen und mikrobiellen Luft-verunreinigungen hat demgegenber erst in den letz-ten Jahren an Bedeutung gewonnen. Wh

20、rend gesetz-liche Vorgaben zur Begrenzung mikrobieller Emissi-onen zurzeit nur allgemein formuliert sind, hat der Arbeitsschutz bereits erste Normierungsaktivitten vorgenommen (TRBA 405 bzw. BGIA 9411). Grund-legende Informationen finden sich in der Schriften-reihe der Kommission Reinhaltung der Luf

21、t (KRdL), Band 30 1 und Band 35 2. Der Themenbereich Bioaerosole und biologische Agenzien“ ist aufgrund seiner Komplexitt in meh-rere Richtlinienreihen unterteilt.Die Richtlinienreihe VDI 4250 beschreibt die Wir-kung mikrobieller Luftverunreinigungen auf den Menschen.Die Richtlinienreihe VDI 4251 le

22、gt die Bedingungen fest, die bei der Planung von Immissionsmessungen mikrobieller Luftverunreinigungen bercksichtigt werden mssen.Preliminary noteThe content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are

23、reserved, including those of reprinting, 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 condi-tions specified in t

24、he VDI Notices (www.vdi-richtlin-ien.de).We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.A catalogue of all available parts of this guide-line series can be accessed on the internet at www.vdi.de/4255.IntroductionThe measurement of particles and gaseous chemical comp

25、ounds in ambient air has been carried out for many years and is regulated by the German Federal Immission Control Act (BImSchG) and the associ-ated implementation ordinances including the Tech-nical Instructions for Air Pollution Control (TA Luft) in order to protect humans, animals and plants, the

26、soil, the atmosphere as well as cultural assets and other materials from harmful environmental effects and to the extent facilities subject to permitting under BImSchG are involved to prevent the occurrence of any such harmful effects on the environment. By con-trast, the measurement of bioaerosols

27、including mi-crobial air pollution has only gained significance in recent years. While statutory requirements for the limitation of microbial air emissions have so far not been detailed and are of a general nature only, first standardization activities have already been under-taken in the field of o

28、ccupational health and safety (TRBA 405 and/or BGIA 9411). Basic information can be obtained from the guideline series published by Kommission Reinhaltung der Luft (KRdL), vol-ume 30 1 and volume 35 2.In view of the complexity of the subject matter, “bio-aerosols and biological agents” are dealt wit

29、h in sev-eral guideline series.Guideline series VDI 4250 describes the impact of microbial air pollution on humans. Guideline series VDI 4251 defines the conditions to be taken into account in measurement planning for the determination of ambient air microbial pollutant levels.B55EB1B3E14C22109E918E

30、8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2009 VDI 4255 Blatt 2 / Part 2 3 In der Richtlinienreihe VDI 4252 werden die ver-schiedenen Verfahren zur Probennahme von Bioaero-solen beschrieben und die Anforderungen an die Durchfhrung d

31、er Immissionsmessungen festgelegt.Die Richtlinienreihe VDI 4253 legt die Bedingungen fr die Anzucht und Detektion von Mikroorganismen sowie fr die Analyse von Viren fest und baut auf der in VDI 4252 beschriebenen Probennahme auf.Die Richtlinienreihe VDI 4254 beschftigt sich mit der Analyse von gasfr

32、migen mikrobiellen Luftver-unreinigungen wie MVOC, Endotoxinen, Mykotoxi-nen und Glucanen.Die Richtlinienreihe VDI 4255 stellt die unterschied-lichen Emissionsquellen mikrobieller Luftverunrei-nigungen dar und beschreibt Verfahren zur Minde-rung dieser Emissionen.In der Richtlinienreihe VDI 4256 wer

33、den die statisti-schen Kenngren, die fr die Beschreibung und Ver-gleichbarkeit der Verfahren notwendig sind, festge-legt.Die Richtlinienreihe VDI 4257 beschreibt die Pla-nung, die Durchfhrung und die verschiedenen Ver-fahren der Emissionsmessung von mikrobiellen Luft-verunreinigungen.Die Anwendung d

34、er vorliegenden Richtlinie setzt die Bercksichtigung der oben aufgefhrten Richtlinien-reihen voraus, sofern diese bereits verfgbar sind.1 AnwendungsbereichDiese Richtlinie dient der Beschreibung von Bioaero-solquellen und mglichen Minderungsmanahmen in der Landwirtschaft. Whrend im Pflanzenbau in de

35、r Regel eine flchenbezogene Betrachtung mglicher Emissionen im Vordergrund steht, ist eine quellenbe-zogene Beurteilung bei der landwirtschaftlichen Nutztierhaltung durchaus mglich.Diese Richtlinie bezieht sich insbesondere auf im-missionsschutzrechtlich genehmigungsbedrftige Tierhaltungsanlagen im

36、Sinne der 4. BImSchV (siehe Anhang A, Tabelle A1). Mgliche Bioaerosolquellen werden beschrieben, Minderungsmanahmen darge-stellt und soweit wie mglich bewertet.Die Luft in den Nutztierstllen enthlt eine Vielzahl von Luftverunreinigungen diese lassen sich in fol-gende Gruppen einteilen:gasfrmige Veru

37、nreinigungen hier stehen NH3, CH4und H2S im Vordergrundpartikelfrmige Verunreinigungen anorganischen und organischen Ursprungs, darunter Mikroorga-In guideline series VDI 4252, different bioaerosol sampling methods are described and the require-ments for ambient air measurements defined. Guideline s

38、eries VDI 4253 sets out the conditions for the cultivation and detection of microorganisms as well as for the analysis of viruses and is based on the sampling methods described in VDI 4252.Guideline series VDI 4254 deals with the analysis of gaseous microbial air pollutants such as MVOCs, en-dotoxin

39、s, mycotoxins and glucans. Guideline series VDI 4255 presents different sources of microbial air pollutant emissions and describes methods for their reduction. Guideline series VDI 4256 defines the statistical pa-rameters required for the description and comparabil-ity of the methods. Guideline seri

40、es VDI 4257 describes the planning, implementation and the different methods for the measurement of microbial air pollutant emissions. The application of the present guideline presupposes the consideration of the above guideline series to the extent these are already available.1ScopeThe objective of

41、 this guideline is to describe bioaero-sol sources and available control measures in the ag-ricultural sector. While an area source-related assess-ment of potential emissions is in the foreground in crop production, a point source-related assessment can be applied for livestock operations. This guid

42、eline applies in particular to livestock facil-ities within the meaning of 4. BImSchV that are sub-ject to permitting under the German air pollution con-trol legislation (see Annex A, Table A1). Potential bioaerosol sources are described and control meas-ures presented and assessed to the extent pos

43、sible.The indoor air in livestock buildings contains a wide variety of air pollutants that can be classified into the following categories:gaseous pollutants mainly NH3, CH4and H2S particulate air pollutants of inorganic and organic origin including microorganisms (e. g. bacteria, B55EB1B3E14C22109E

44、918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2009 4 VDI 4255 Blatt 2 / Part 2nismen (z. B. Bakterien, Pilze) sowie deren Be-standteile (z. B. Endotoxine, Mykotoxine). In die-sem Zusammenhang wird von Bioaerosolen ge-sprochen.Di

45、e Luftqualitt in den Stllen der landwirtschaft-lichen Nutztierhaltung kann sowohl bei den Tieren als auch bei den dort arbeitenden Menschen zu Atem-wegserkrankungen fhren. In den letzten Jahren gab es auch Anwohnerbeschwerden im Umfeld von Stal-lungen 3.In immissionsschutzrechtlichen Genehmigungsver

46、-fahren sind das BImSchG sowie die TA Luft zu be-achten. Letztere enthlt bauliche und betriebliche Anforderungen zur Minderung der Geruchsemissio-nen aus Tierhaltungsbetrieben. Zur Vorsorge sollen Mindestabstnde, die sich aus den Tierplatzzahlen ableiten, zur nchsten Wohnbebauung nicht unter-schritt

47、en werden. Immissionsschutzrechtliche Nebenbestimmungen dienen hauptschlich zur Minderung der Ammoniak-, Geruchs-, Staub- und Lrmemission, wirken aber un-ter Umstnden auch mindernd auf die Bioaerosol-emission. Darber hinaus fordert die TA Luft, Mg-lichkeiten zur Minderung der Emissionen an Kei-men“

48、und Endotoxinen nach dem Stand der Technik (BImSchG 3 Nr. 6) zu prfen.2BegriffeFr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die fol-genden Begriffe:BioaerosolLuftgetragene Teilchen biologischer Herkunft. nach DIN EN 13 098.Anmerkung: Bioaerosole im Sinne dieser Richtlinie sind alle im Luftraum befindli

49、chen Ansammlungen von Partikeln, denen Pilze (Sporen, Konidien, Hyphenbruchstcke), Bakterien, Viren oder Pollen sowie deren Zellwandbestandteile und Stoffwechselpro-dukte (z. B. Endotoxine, Mykotoxine) anhaften bzw. diese beinhal-ten oder bilden (VDI 4252 Blatt 2; VDI 4253 Blatt 2).Diffuse QuelleOrtsfeste Emissionsquelle mit nicht eindeutig defi-niertem Austritt (Querschnitt, Abgasvolumenstrom) (VDI 3790 Blatt 2), z. B.: Emissionen aus H