VDI 4257 Blatt 2-2011 Bioaerosols and biological agents - Emission measurement - Sampling of bioaerosols and separation in liquids.pdf

1、ICS 07.100.99, 13.040.20 VDI-RICHTLINIEN September 2011VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Bioaerosole und biologische Agenzien Messen von Emissionen Probenahme von Bioaerosolen und Abscheidung in Flssigkeiten Bioaerosols and biological agents Emission measurement Sampling of bioaerosols and separation in l

2、iquids VDI 4257 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 ist verbindlich. The draft of this guideline has been subject t

3、o 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 der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Umwe

4、ltmesstechnik VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1a: Maximale Immissions-Werte VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 4: Analysen- und Messverfahren I VDI-Handbuch Biotechnologie Vervielfltigung auch fr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not p

5、ermittedFrhere Ausgabe: 08.09Entwurf, deutschFormer edition: 08/09 Draft, inGerman only Zu beziehen durch / Available atBeuthVerlagGmbH, 10772 BerlinAlleRechtevorbehalten/ All rights reserved VereinDeutscherIngenieuree.V., Dsseldorf 2011Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 3 Einleitung . 3 1 An

6、wendungsbereich . 4 2 Begriffe . 5 3 Formelzeichen . 9 4 Grundlage des Verfahrens 11 4.1 Grundlegende Anforderungen an die Probenahme . 11 4.2 Erfassbarer Partikelgrenbereich . 12 5 Theoretische Grundlagen . 13 5.1 Isokinetische Probenahme 14 5.2 Bestimmung von Konzentration und Fracht der Mikroorga

7、nismen 14 6 Gerte und Materialien . 15 6.1 Gerte und Verfahren zur Messung der Abluftparameter fr die Berech-nung des Hauptvolumenstroms 15 6.2 Gerte fr die Bioaerosol-probenahme 16 7 Probenahme 19 7.1 Vorbereitung der Probenahmeaus-rstung . 20 7.2 Isokinetische Probenahme 21 7.3 Durchfhrung der Bio

8、aerosol-probenahme 23 7.4 Transport und Lagerung . 28 8 Analyse 28 9 Auswertung . 28 9.1 bergabe der Ergebnisse durch das analytische Labor . 28 9.2 Teilgasvolumen bei der Probenahme . 29 9.3 Mikroorganismenkonzentration . 31 9.4 Berechnung der Fracht . 32 Preliminary note . 3 Introduction 3 1 Scope

9、 4 2 Terms and definitions 5 3 Symbols 9 4 Principle of method . 11 4.1 Basic requirements for . sampling . 11 4.2 Measurable particle size range . 12 5 Theoretical fundamentals . 13 5.1 Isokinetic sampling 13 5.2 Determination of concentration and load of the microorganisms 14 6 Devices and materia

10、ls . 15 6.1 Devices and methods for measurement of the exhaust air parameters for the calculation of the main volume flow . 15 6.2 Devices for the sampling of bioaerosols 16 7 Sampling 19 7.1 Preparation of the sampling equipment . 20 7.2 Isokinetic sampling 21 7.3 Performing bioaerosol . sampling .

11、 23 7.4 Transport and storage . 28 8 Analysis . 28 9 Evaluation 28 9.1 Transfer of the results by the analytical laboratory . 28 9.2 Sample gas volume during sampling 29 9.3 Microorganism concentration . 31 9.4 Load calculation . 32 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-0

12、4 2 VDI 4257 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 Seite 10 Verfahrenskenngren . 32 10.1 Messunsicherheit 33 10.2 Feldblindwert . 34 11 Wartung und Qualittssicherung 34 12 Sammeleffizienz und Grenzen des Verfahrens . 35 13 Strungen 36 Schrifttum 36

13、 Anhang A Theoretische Grundlagen der isokinetischen Probenahme 38 Anhang B Ausfhrungsbeispiel fr Schimmelpilze und Bakterien . 43 B1 Festlegung der Messpunkte 43 B2 Gerte und Materialien (gem Abschnitt 6) . 43 B3 Durchfhrung der Probenahme (gem Abschnitt 7) . 45 Anhang C Zusammenfassung der Anforde

14、-rungen an die Emissionsmessung . 55 Anhang D Musterprotokoll fr Probenahme und Analyse 55 D1 Probenahme . 57 D2 Analyse 58 Page 10 Performance characteristics 32 10.1 Measurement uncertainty . 33 10.2 Field blank value 34 11 Maintenance and quality assurance 34 12 Sampling efficiency and limits of

15、the method . 35 13 Interferences 36 Bibliography . 36 Annex A Theoretical fundamentals of isokinetic sampling 38 Annex B Practical example for moulds and bacteria 43 B1 Determination of the measurement points 43 B2 Devices and materials (according to Section 6) . 43 B3 Sampling (according to Section

16、 7) . 45 Annex C Summary of the requirements to the emission measurement . 56 Annex D Sample protocol for sampling and analysis 59 D1 Sampling 59 D2 Analysis 60 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 VD

17、I 4257 Blatt 2 / Part 2 3 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig

18、, 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 mitgewirkt haben, sei gedankt

19、. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieserRichtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/4257. Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, inclu

20、ding 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-ditions specified in the VDI Notice

21、s (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 series of guidelines can be accessed on the internet at www.vdi.de/4257. Einleitung Die Messung von Partikeln und gasfrmigen che-mischen Verbindunge

22、n in der Auenluft wird seitvielen Jahren vorgenommen und ist im Bundes-Immissionsschutzgesetz und seinen Verordnungensowie in der TA Luft geregelt. Ziel dieser Messun-gen ist es, Menschen, Tiere und Pflanzen, den Bo-den, das Wasser, die Atmosphre sowie Kultur-und sonstige Sachgter vor schdlichen Umw

23、elt-einwirkungen zu schtzen und soweit es sich umimmissionsschutzrechtlich genehmigungsbedrfti-ge Anlagen handelt dem Entstehen schdlicherUmwelteinwirkungen vorzubeugen. Die gesetzli-chen Vorgaben zur Begrenzung mikrobieller Emis-sionen sind bislang nur allgemein formuliert. Soschreibt die TA Luft f

24、r bestimmte Anlagen vor,die Mglichkeiten, die Emissionen an Keimen undEndotoxinen durch dem Stand der Technik ent-sprechende Manahmen zu vermindern, sind zuprfen“. Ergnzend wurden zahlreiche TechnischeRegeln im Arbeitsschutz (Technische Regeln fr Biologische Arbeitsstoffe (TRBA) und Umwelt-schutz er

25、stellt. Weiterfhrende Informationen fin-den sich in der Schriftenreihe der KommissionReinhaltung der Luft (KRdL) Band 30 1, Band 35 2 und Band 39 3. Der Themenbereich Bioaerosole und biologischeAgenzien“ ist aufgrund seiner Komplexitt in meh-rere Richtlinienreihen unterteilt. Die Richtlinienreihe VD

26、I 4250 beschreibt die Wir-kung mikrobieller Luftverunreinigungen auf denMenschen. Introduction The measurement of particles and gaseous chemical compounds 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 imp

27、lementing ordinances including the Techni-cal Instructions on Air Quality Control (TA Luft). The purpose of these measurements is to protect hu-mans, animals and plants, soil, the atmosphere as well as cultural objects and other material goods from harmful effects on the environment and to the ex-te

28、nt plants subject to licensing are involved to pre-vent the occurrence of any such harmful effects on the environment. The statutory requirements for the limitation of microbial emissions have so far not been detailed and are of a general nature only. The Tech-nical Instructions on Air Quality Contr

29、ol (TA Luft) specifies for certain facilities, that “the possibilities to reduce emissions 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 Biolog

30、ical Agents (TRBA) and environ-mental protection. Further information can be ob-tained from the publication series by Commission on Air Pollution Prevention (Kommission Reinhaltung der Luft (KRdL) Volume 30 1, Volume 35 2 and Volume 39 3. The subject area ”Bioaerosols and biological agents“ is divid

31、ed into several guideline series due to its complexity. The series of guidelines VDI 4250 describes the impact of microbial air pollution on humans. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 4 VDI 4257 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.

32、V., Dsseldorf 2011 Die Richtlinienreihe VDI 4251 legt die Bedingungen fest, die bei der Planung von Immissionsmessungen und bei der Ausbreitungsrechnung mikrobieller Luft-verunreinigungen bercksichtigt werden mssen. In der Richtlinienreihe VDI 4252 werden die ver-schiedenen Verfahren zur Probenahme

33、von Bioae-rosolen beschrieben und die Anforderungen an dieDurchfhrung der Immissionsmessungen festgelegt.Die Richtlinienreihe VDI 4253 legt die Bedingun-gen fr die Anzucht und Detektion von Mikroor-ganismen sowie fr die Analyse von Viren fest undbaut auf der in VDI 4252 und VDI 4257 beschrie-benen P

34、robenahme auf. Die Richtlinienreihe VDI 4254 beschftigt sich mitder Analyse von gasfrmigen Luftverunreinigun-gen mikrobieller Herkunft wie MVOC, Endo-toxinen, Mykotoxinen und Glucanen. Die Richtlinienreihe VDI 4255 stellt die unter-schiedlichen Emissionsquellen mikrobieller Luft-verunreinigungen dar

35、 und beschreibt Verfahren zurMinderung dieser Emissionen. In der Richtlinienreihe VDI 4256 werden die sta-tistischen Kenngren, die fr die Beschreibungund Vergleichbarkeit der Verfahren notwendigsind, festgelegt. Die Richtlinienreihe VDI 4257 beschreibt die Pla-nung, die Durchfhrung und die verschied

36、enenVerfahren der Emissionsmessung von mikrobiellenLuftverunreinigungen. Die Richtlinienreihe VDI 4258 beschreibt die Her-stellung von Prfbioaerosolen zur Validierung vonMessverfahren. Die Anwendung der vorliegenden Richtlinie setztdie Bercksichtigung der oben aufgefhrten Richt-linienreihen voraus,

37、sobald diese verfgbar sind.Eine bersicht der aktuellen Richtlinien ist imInternet unter www.vdi.de/bioaerosole abrufbar. The series of guidelines VDI 4251 defines the con-ditions to be taken into account in ambient air measurement planning and dispersion modelling for the assessment of microbial air

38、 pollutants. In series of guidelines VDI 4252 different bioaero-sol sampling methods are described and the re-quirements for the realization of the ambient air measurement are laid down. The series of guidelines VDI 4253 lays down the conditions for cultivation and detection of bioaero-sols as well

39、as for the analysis of viruses and is based on the sampling method described in VDI 4252 and VDI 4257. The series of guidelines VDI 4254 is concerned with the analysis of gaseous air pollution of micro-bial origin such as MVOC (microbial volatile or-ganic compounds), endotoxins, mycotoxins and gluca

40、nes. The series of guidelines VDI 4255 presents differ-ent sources of emission of microbial air pollution and describes methods for the reduction of these emissions. Series of guidelines VDI 4256 defines the statisti-cal characteristics required for the description and comparability of the methods.

41、Series of guidelines VDI 4257 describes the plan-ning, the procedure and the different methods for emission measurements of microbial air pollutants.Series of guidelines VDI 4258 describes the prepa-ration of test bioaerosols for the validation of measurement methods. The application of this guideli

42、ne presupposes the consideration of the above guideline series to the extent these are already available. An overview of all relevant guidelines can be accessed on the internet at www.vdi.de/bioaerosols. 1 Anwendungsbereich Die vorliegende Richtlinie VDI 4257 Blatt 2 ent-hlt Vorgaben zur aktiven Pro

43、benahme von Bio-aerosolen aus der Abluft, die durch einen definier-ten Querschnitt strmt. Sie legt allgemeine Grund-stze fest, die bei einer Emissionsmessung vonBioaerosolen bercksichtigt werden mssen. DieProbenahme der Bioaerosole erfolgt unter Berck-sichtigung der isokinetischen Probenahme gemVDI

44、2066 Blatt 11)unter Verwendung einesEmissionsimpingers. 1 Scope The present guideline VDI 4257 Part 2 specifies the requirements for active sampling of bioaerosols from exhaust air flowing through a defined cross-section. It defines general principles that have to be taken into account during an emi

45、ssion measure-ment of bioaerosols. Sampling of bioaerosols takes place in consideration of the isokinetic sampling according to VDI 2066 Part 11) under application of an emission impinger. 1)Auf europischer Ebene ist die Norm DIN EN 13284-1 etabliert, VDI 2066 Blatt 1 ergnzt diese Europische Norm hi

46、nsichtlich hherer Staubkonzentrationen und steht in keinem Widerspruch zu dieser Europischen Norm. / The standard DIN EN 13284-1 is established at European level, VDI 2066 Part 1 supplements this European standard in respect of higher dust concentrations and does not contradict to this European stan

47、dard. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 VDI 4257 Blatt 2 / Part 2 5 Die Abscheidung der Mikroorganismen imImpinger ist fr einen Teilvolumenstrom von 1 m3/h bis 1,8 m3/h bzw. 16 /min bis 30 /min aus

48、gelegtund wurde fr verschiedene Mikroorganismen inbreiten Konzentrationsbereichen geprft 4 bis 7. Bei diesem Verfahren handelt es sich um ein Kon-ventionsverfahren zur Ermittlung der Gesamtemis-sion unter Einsatz einer Out-stack-Anordnung gem VDI 2066 Blatt 1. Die Probenahme gem dieser Richtlinie is

49、t dieVoraussetzung zur Gewinnung einer Probe zumnachfolgenden Nachweis von Schimmelpilzengem Richtlinie VDI 4253 Blatt 2, von Bakteriengem VDI 4253 Blatt 3 und gem VDI 4253 Blatt 4 fr die Bestimmung der Gesamtzellzahl. Separation of microorganisms in the impinger de-signed for a sample volume flow of 1 m3/h to 1,8 m3/h, or 16 /min to 30 /min, respectively, and has been tested with regard to various micro