VDI 4320 Blatt 1-2010 Measurement of atmospheric depositions - Sampling with bulk- and wet only collectors - General principles.pdf

1、ICS 13.040.01 VDI-RICHTLINIEN Januar 2010VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Messung atmosphrischer Depositionen Probenahme mit Bulk- und Wet-only-Sammlern Grundlagen Measurement of atmospheric depositions Sampling with bulk and wet only collectors General principles VDI 4320 Blatt 1 / Part 1 Ausg. deutsch/

2、englisch Issue German/English Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundesanzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen. Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The draft of this guideline has been subject to public scrutinity after announcement in the Bu

3、ndesanzeiger (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 Umweltmesstechnik VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der

4、 Luft, Band 4: Analysen- und Messverfahren I Vervielfltigung auch fr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedFrhere Ausgaben: 10.08Entwurf, deutschundVDI 2119 Blatt 1:1972-06 Zu beziehen durch / Available atBeuthVerlagGmbH, 10772 BerlinAlleRechtevor

5、behalten/ All rights reserved VereinDeutscherIngenieuree.V., Dsseldorf 2010 Former editions: 10/08Draft, inGerman only and VDI 2119 Part 1:1972-06Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung. 2 1 Anwendungsbereich. 3 2 Begriffe 3 3 Atmosphrische Deposition 4 4 Probenahmesysteme 6 4.1 Bulk-

6、Sammler 6 4.2 Wet-only-Sammler. 6 5 Konstruktion und Aufstellung der Sammler.6 5.1 Messhhe und berstrmungsprobleme 7 5.2 Abscheidung von Gasen und nicht sedimentierenden Partikeln 7 5.3 Vernderungen der Zusammensetzung der Proben whrend der Exposition . 8 5.4 Anforderungen an die Sammeleinheit 8 5.5

7、 Standortanforderungen. 9 6 Messplanung. 9 6.1 Aufgabenstellung . 9 6.2 Auswertung vorhandener Informationen .9 6.3 Anforderungen an die Ergebnisse 10 6.4 Probenahmeintervalle. 10 6.5 Auswahl der Messorte 10 6.6 Festlegung der Qualittssicherungsmanahmen. 11 7 Datenerfassung, Auswertung, Dokumentatio

8、n und Berichterstattung .11 8 Angabe der Ergebnisse 12 9 Verfahrenskenngren. 12 9.1 Messunsicherheit 12 9.2 Weitere Verfahrenskenngren . 14 10 Unsicherheit durch eingeschrnkte rumliche und zeitliche Reprsentativitt .14 11 Qualittssicherungsmanahmen 14 Anhang Fragenkatalog 16 Schrifttum 18 Preliminar

9、y note .2 Introduction 2 1 Scope .3 2 Terms and definitions.3 3 Atmospheric deposition .4 4 Sampling systems.6 4.1 Bulk collector .6 4.2 Wet only collector 6 5 Design and location of collectors6 5.1 Measurement height and flow problems 7 5.2 Deposition of gases and non-sedimenting particles7 5.3 Cha

10、nges to the composition of samples during exposure 8 5.4 Requirements for sample collectors .8 5.5 Site requirements9 6 Measurement planning .9 6.1 Defining the objective 9 6.2 Evaluation of existing information.9 6.3 Requirements for the results.10 6.4 Sampling period .10 6.5 Selection of sampling

11、sites.10 6.6 Specification of the quality assurance measures.11 7 Data acquisition, evaluation, documentation and reporting 11 8 Presentation of the results .12 9 Performance characteristics 12 9.1 Measurement uncertainty .12 9.2 Additional performance characteristics .14 10 Uncertainty due to limit

12、ed spatial and temporal representativeness .14 11 Quality assurance measures14 Annex Questionnaire .17 Bibliography.18 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 2 VDI 4320 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 Vorbemerkun

13、g 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 auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser

14、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. Preliminary note The content of this

15、guideline has been developed in strict accordance 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

16、of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. Einleitung Der Eintrag von Stoffen aus de

17、r Atmosphre interrestrische und aquatische kosysteme ist einwichtiger Teil der Stoffbilanz. Vernderungen derEintrge knnen den funktionalen Zusammenhang dieser Systeme beeinflussen. In den vergangenen Jahrzehnten wurden Bden,Vegetation, Gewsser und Werkstoffe durch er-hhte Stoffeintrge aus der Atmosp

18、hre belastet,insbesondere durch Eintrge von Surebildnern(Versauerung), Stickstoff (Eutrophierung) und dieAkkumulation von persistenten Stoffen. Fr wirk-same Gegenmanahmen ist die zuverlssigeKenntnis ber die Wirkung der atmosphrischenDeposition auf Schutzgter unerlsslich. Somitliegt das Ziel der atmo

19、sphrischen Depositions-bestimmung in der qualitativen und quantitativenErmittlung atmosphrischer Stoffeintrge. Fr die Bestimmung der atmosphrischen Deposi-tion werden Standardverfahren zur Probenahmeund Analyse bentigt. Abhngig von der zu unter-suchenden Messaufgabe sind unterschiedliche Probenahme-

20、 und Analysenverfahren anzuwenden. Dazu ist es notwendig, Depositionsvorgnge nachdem aktuellen Stand des Wissens zu beschreibenund eine einheitliche Terminologie einzufhren. Grundverstndnis und Terminologie bereits beste-hender VDI-Richtlinien zu Depositionsmessungen knnen hiervon abweichen und soll

21、en unter Be-rcksichtigung der in dieser Richtlinie beschriebe-nen Grundlagen berprft werden. Die vorliegende Richtlinie beschreibt die allge-meinen Grundlagen der Probenahme sowie dieallgemeinen Anforderungen an Art, Ausfhrung,Aufstellung und Exposition von Probenahme-systemen. Die Folgebltter der R

22、ichtlinienreiheVDI 4320 gehen auf spezielle Messaufgaben ein. In dieser Richtlinie werden deponierte Spezies,Stoffe oder Stoffgruppen als Depositen bezeichnet.Introduction The deposition of substances from the atmosphere into terrestrial and aquatic ecosystems is an impor-tant aspect of matter flow.

23、 Changes in the amounts of the deposition loads are likely to affect the func-tional relations between these systems. In recent decades soils, vegetation, surface waters and materials have become contaminated by in-creased loads of pollutants transferred from the atmosphere, particularly acidifying

24、substances (acidification), nitrogen (eutrophication) and per-sistent substances (accumulation). Reliable scien-tific understanding of the effects of atmospheric deposition on natural resources is essential to en-able effective countermeasures to be taken. The aim of determining atmospheric depositi

25、on is therefore the qualitative and quantitative analysis of deposition loads. Standardised sampling and analysis methods are needed to determine atmospheric deposition. De-pending on the measurement objective, different sampling and analysis techniques are to be used. It is essential to describe de

26、position processes on the basis of the current state-of-the-art and to introduce standardised terminology. The basic assumptions and terminology used in existing VDI guidelines on deposition measure-ments may deviate from those described here and should be reviewed in consideration of the general pr

27、inciples described in this guideline. This Guideline describes the general principles of sampling and the general requirements for type, design, siting and exposure of sampling systems. Subsequent parts of the VDI 4320 guidelines series will focus on specific measurement objectives. This guideline d

28、escribes deposited chemical spe-cies, substances or substance groups as deposits. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 VDI 4320 Blatt 1 / Part 1 3 1 Anwendungsbereich In der vorliegenden Grundlagenric

29、htlinie werdenKriterien zu Art, Ausfhrung, Aufstellung undExposition von Probenahmesystemen zur Ermitt-lung der Bulk- und der nassen Deposition be-schrieben. Aus diesen Kriterien ergeben sich dieMglichkeiten und Grenzen der Anwendbarkeit der Probenahmeverfahren. Verfahren zur Ermittlung der trockene

30、n Deposition nicht sedimentierender Atmosphrenbestandteile sowie der feuchten Deposition werden nicht be-trachtet. Die vorliegende Richtlinie ersetzt die RichtlinieVDI 2119 Blatt 1 aus dem Jahr 1972. 1 Scope This general guideline describes the criteria for type, design, siting and exposure of sampl

31、ing sys-tems for determining bulk and wet deposition. On the basis of these criteria the capabilities and limi-tations of the various sampling methods will be-come apparent. Methods to determine dry deposition of non-sedimenting atmospheric components and occult deposition will not be considered her

32、e. This guideline replaces the guideline VDI 2119 Part 1 issued in 1972. 2 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten diefolgenden Begriffe: Atmosphrische Deposition Summe der Depositionen von Gasen, nicht sedi-mentierenden und sedimentierenden Partikeln. 1 Bulk-Deposition Summe der Depositi

33、onen sedimentierender nas-ser und trockener Partikel. Die Bulk-Deposition istein Teil der atmosphrischen Deposition. 1 Bulk-Sammler Stndig offener Sammler zur nherungsweisen Erfassung der Bulk-Deposition. Anmerkung: In der Praxis erfasst ein Bulk-Sammler dieDeposition der sedimentierenden Partikel n

34、icht vollstndig.Andererseits werden auch Anteile der Deposition von Gasen und nicht sedimentierenden Partikeln erfasst. Der Bulk-Samm-ler kann ebenso sedimentierende Partikel erfassen, welchevom umgebenden Boden aufgewirbelt worden sind. Deposit Spezies, Stoff oder Stoffgruppe, die bzw. derdeponiert

35、 wird. Deposition Massenstrom (auf Zeit bezogene Masse) oder Mas-senstromdichte (auf Flche und Zeit bezogene Mas-se), die den Eintrag (bergang) von Depositenaus der Atmosphre in angrenzende Kompartimentekennzeichnet. Feuchte Deposition Deposition, die aus nicht sedimentierenden Par-tikeln (Tropfen)

36、zustande kommt. Hllflche Gedachte Grenzflche zwischen der Atmosphre und dem jeweiligen Kompartiment (Akzeptor), wiez. B. Erdboden, Vegetation, Gewsser, Gebude-oberflchen, durch deren Hllflche Luftinhalts-stoffe auf den Akzeptor treffen. 2 Terms and definitions For the purposes of this guideline, the

37、 following terms and definitions apply: Atmospheric deposition Sum of depositions consisting of gases, non-sedimenting and sedimenting particles. 1 Bulk deposition Sum of depositions consisting of wet and dry sedimenting particles. Bulk deposition is a compo-nent of the atmospheric deposition. 1 Bul

38、k collector A collector which is continually exposed to the atmosphere for approximately determining bulk deposition. Note: In practice, a bulk collector does not completely collect the deposition of sedimenting particles. However, it does collect fractions of depositions of gases and non-sedimentin

39、g particles. Bulk collectors may also collect sedimenting parti-cles raised up from the surrounding ground. Deposit Chemical species, substance or group of sub-stances which is deposited. Deposition Mass flow (time-related mass) or mass flow den-sity (area- and time-related mass), which character-is

40、es the input (transfer) of deposits from the atmosphere into adjacent compartments. Occult deposition Deposition generated by non-sedimenting wet particles (droplets). Interface Imaginary boundary between the atmosphere and the respective compartment (acceptor), e.g. soil, vegetation, surface waters

41、, building surfaces. Air pollutants hit the acceptor via these interfaces. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 4 VDI 4320 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 Nasse Deposition Summe der Depositionen sedimentierende

42、r nasserPartikel. Die nassen Partikel umfassen Regen,Schnee, Graupel und Hagel (Niederschlag). Dienasse Deposition ist ein Teil der atmosphri-schen Deposition. Spezies Die Erscheinungsform eines chemischen Elements als Isotop, in einer elektronischen Anregung oderOxidationsstufe oder in einer chemis

43、chen Umge-bung (Molekl, Komplex, Kristall etc.). 2 Trockene Deposition Summe der Depositionen sedimentierender tro-ckener Partikel, nicht sedimentierender Partikel undvon Gasen. Die trockene Deposition ist ein Teil deratmosphrischen Deposition. Wet-only-Sammler (Nass-Sammler) Nur bei Niederschlagser

44、eignissen geffneter Samm-ler zur nherungsweisen Erfassung der nassen Deposition. Anmerkung: In der Praxis erfasst ein Wet-only-Sammler dieDeposition der nassen sedimentierenden Partikel nicht voll-stndig. Andererseits werden auch Anteile der Deposition vontrockenen sedimentierenden Partikeln, Gasen

45、und nicht sedi-mentierenden Partikeln erfasst. Wet deposition Sum of depositions consisting of sedimenting wet particles. Wet particles include rain, snow, sleet and hail (precipitation). Wet deposition is a component of atmospheric deposition. Chemical species Specific form of a chemical element de

46、fined as to isotopic composition, electronic or oxidation state and/or complex or molecular structure (molecule, complex, crystal, etc.). 2 Dry deposition Sum of depositions consisting of sedimenting dry particles, non-sedimenting particles and gases. Dry deposition is a component of atmospheric dep

47、osition. Wet only collector A collector which opens only during precipitation events for the approximate assessment of wet deposition. Note: In practice, a wet-only collector does not completely collect the deposition of wet sedimenting particles. However, fractions of depositions of dry sedimenting

48、 particles, gases and non-sedimenting particles are also collected. 3 Atmosphrische Deposition Stoffeintrge aus der Atmosphre knnen mit se-dimentierenden und nicht sedimentierenden Parti-keln sowie aus der Gasphase erfolgen. Die sedi-3 Atmospheric deposition Deposition loads from the atmosphere can

49、take the form of sedimenting and non-sedimenting parti-cles, and gases. Sedimenting particles may be wetBestandteile der Atmosphre Einteilung Kriterium 1 sedimentierend nicht sedimentierend Kriterium 2 nass trocken kondensiert gasfrmig Bezeichnung der Bestandteile sedimentierende nasse Partikel (Regen, Hagel, Schnee etc.) sedimentierende trockene Partikel nicht sedimentierende Partikel Gase bertritt aus der Atmosphre in d