DIN EN 16897-2017 Workplace exposure - Characterization of ultrafine aerosols nanoaerosols - Determination of number concentration using condensation particle counters German versi.pdf

1、September 2017DEUTSCHE NORM Preisgruppe 13DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 13.040.30!%w-“2598410www.din.deDIN EN 16897Exposition am Arbeitsplatz Charakterisi

2、erung ultrafeiner Aerosole/Nanoaerosole Bestimmung der Anzahlkonzentration mit Kondensationspartikelzhlern;Deutsche Fassung EN 16897:2017Workplace exposure Characterization of ultrafine aerosols/nanoaerosols Determination of number concentration using condensation particle counters;German version EN

3、 16897:2017Exposition sur les lieux de travail Caractrisation des arosols ultrafins/nanoarosols Dtermination de la concentration en nombre laide de compteurs de particules condensation;Version allemande EN 16897:2017Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumf

4、ang 27 SeitenDDIN-Normenausschuss Sicherheitstechnische Grundstze (NASG)DIN EN 16897:2017-09 2 Nationales Vorwort Das Dokument (EN 16897:2017) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 137 Bewertung der chemischen und biologischen Stoffbelastung am Arbeitsplatz“ erarbeitet, dessen Sekretariat von DIN (De

5、utschland) gehalten wird. Das zustndige deutsche Gremium ist der Arbeitskreis NA 095-03-01-01 AK Staub“ des Arbeitsausschusses NA 095-03-01 AA Messstrategien und Anforderungen an Messverfahren“ im DIN-Normenausschusses Sicherheitstechnische Grundstze (NASG). Die Erstellung der vorliegenden Norm erfo

6、lgte im Rahmen des an CEN, CENELEC und ETSI erteilten Normungsauftrags M/461 fr Normungsaktivitten hinsichtlich Nanotechnologie und Nanomaterialien. Eine Liste von Herstellern von Kondensationspartikelzhlern ist, ohne Anspruch auf Vollstndigkeit, auf Anfrage seitens der NASG-Geschftsstelle (nasgdin.

7、de) erhltlich. Fr die im Abschnitt Literaturhinweise“ zitierten Internationalen Dokumente ISO/TR 27628 und ISO 27891 existieren keine nationalen Entsprechungen. Der als Referenz 22 zitierte CEN/TR 16013-3 liegt national in modifizierter Form als DIN 33899-3 vor. DIN EN 16897:2017-09 3 Nationaler Anh

8、ang NA (informativ) Literaturhinweise DIN 33899-3, Exposition am Arbeitsplatz Leitfaden fr die Anwendung direkt anzeigender Gerte zur berwachung von Aerosolen Teil 3: Ermittlung der Konzentration luftgetragener Partikel mit Photometern DIN EN 16897:2017-09 4 Leerseite EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDA

9、RD NORME EUROPENNE EN 16897 Juni 2017 ICS 13.040.30 Deutsche Fassung Exposition am Arbeitsplatz Charakterisierung ultrafeiner Aerosole/Nanoaerosole Bestimmung der Anzahlkonzentration mit Kondensationspartikelzhlern Workplace exposure Characterization of ultrafine aerosols/nanoaerosols Determination

10、of number concentration using condensation particle counters Exposition sur les lieux de travail Caractrisation des arosols ultrafins/nanoarosols Dtermination de la concentration en nombre laide de compteurs de particules condensation Diese Europische Norm wurde vom CEN am 10. April 2017 angenommen.

11、 Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibl

12、iographischen Angaben sind beim CEN-CENELEC-Management-Zentrum oder bei jedem CEN-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung du

13、rch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Management-Zentrum mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, der ehemaligen jugoslawischen Republik Mazedonien,

14、 Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, Serbien, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, der Trkei, Ungarn, dem

15、Vereinigten Knigreich und Zypern. EUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISATION CEN-CENELEC Management-Zentrum: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2017 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit d

16、en nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten. Ref. Nr. EN 16897:2017 DEN 16897:2017 (D) 2 Inhalt Seite Europisches Vorwort 3 Einleitung 4 1 Anwendungsbereich . 5 2 Normative Verweisungen . 5 3 Begriffe 5 4 Abkrzungen . 6 5 Kurzbeschreibung . 7 6 Messmethoden 8 6.1 Allgemeines . 8 6.2 Expositionsmes

17、sung . 9 6.3 Emissionsmessung 9 6.4 Hintergrundmessung . 9 7 Messverfahren 10 7.1 Auswahl des geeigneten Messgerts 10 7.2 Vorbereitung . 10 7.3 berwachung 10 7.4 Probenahmeleitung 10 7.5 Anwendung eines Verdnners . 11 8 Darstellung und Auswertung der Daten . 11 9 berprfung der CPC-Leistung . 12 10 P

18、robleme und Unsicherheiten 12 10.1 CPC-Zhlwirkungsgrad 12 10.2 Verluste bei der Probenahme . 14 10.2.1 Allgemeines . 14 10.2.2 Diffusionsverluste in einem Probenahmeschlauch 14 10.2.3 Interne CPC-Verluste 15 10.3 Unsicherheiten . 16 10.4 Wartung 16 (informativ) Ergebnisse der prnormativen Forschung

19、Laborvergleiche von CPCs 17 Anhang A(informativ) Liste von CPC-Messgerten 18 Anhang BLiteraturhinweise . 22 DIN EN 16897:2017-09 EN 16897:2017 (D) 3 Europisches Vorwort Dieses Dokument (EN 16897:2017) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 137 Bewertung der chemischen und biologischen Stoffbelastung a

20、m Arbeitsplatz“ erarbeitet, dessen Sekretariat von DIN gehalten wird. Diese Europische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Verffentlichung eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis Dezember 2017, und etwaige entgegenstehende nationale Normen mssen bis Dezemb

21、er 2017 zurckgezogen werden. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CEN ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Dieses Dokument wurde im Rahmen eines Normungsauftrages erarbeitet

22、, den die Europische Kommission und die Europische Freihandelszone dem CEN erteilt haben. Entsprechend der CEN-CENELEC-Geschftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Lnder gehalten, diese Europische Norm zu bernehmen: Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, die ehemalige jugos

23、lawische Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, Schweiz, Serbien, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Trkei, Ungar

24、n, Vereinigtes Knigreich und Zypern. DIN EN 16897:2017-09 EN 16897:2017 (D) 4 Einleitung Im Rahmen der Arbeitshygiene wurden Aerosolkonzentrationen traditionell in Form von Massenkonzen-trationen gemessen. Fr ultrafeine Aerosole und Nanoaerosole knnten zur Vorhersage von gesundheit-lichen Auswirkung

25、en bei einigen Aerosolen andere Expositionsmetriken, wie die Anzahl und die Oberflchenkonzentrationen, abhngig von deren chemischen und physikalischen Eigenschaften, wichtig werden. Diese Europische Norm kann von Arbeitshygienikern und Forschern zur Messung der Konzen-tration luftgetragener Partikel

26、 an Arbeitspltzen angewendet werden, selbst wenn die tatschlichen berufsbedingten Expositionsmetriken nicht festgelegt worden sind. Empfehlungen, wie eine Bewertung der Inhalationsexposition gegenber Nanoobjekten und deren Agglo-meraten und Aggregaten (NOAA) durchzufhren ist, darunter die zu bernehm

27、ende Messstrategie, werden in prEN 17058:2016 16 vorgelegt werden. DIN EN 16897:2017-09 EN 16897:2017 (D) 5 1 Anwendungsbereich Diese Europische Norm gibt Leitlinien zur Messung der Feinpartikelfraktion des Aerosols, insbesondere fr die Bestimmung der Anzahlkonzentration von ultrafeinen Aerosolen un

28、d Nanoaerosolen am Arbeitsplatz unter Verwendung von Kondensationspartikelzhlern (CPC, en: condensation particle counters). Diese Europische Norm behandelt die Grundlagen der Bedienung von CPCs, Probleme der Probenahme im Umfeld des Arbeitsplatzes, Aspekte fr die Auswahl eines geeigneten Messgerts,

29、Anwendungsgrenzen, die Verwendung von unterschiedlichen Arbeitsflssigkeiten und Technologien, Kalibrierung, Wartung des Gerts, Messunsicherheit und Angabe der Messergebnisse. Beschrieben werden potentielle Probleme und Einschrnkungen, die von Bedeutung sind, wenn Messungen am Arbeitsplatz durchgefhr

30、t werden. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe d

31、es in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). EN 1540, Exposition am Arbeitsplatz Terminologie 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach EN 1540 und die folgenden Begriffe. 3.1 Hintergrund(partikel)messung Messung der Partikelkonzentration an einem Ort

32、 oder zu einer Zeit, der/die nicht von der Ttigkeit/dem untersuchten Prozess betroffen ist 3.2 Emissions(partikel)messung Messung der Partikelkonzentration in unmittelbarer Nhe eines Prozesses oder einer Maschine 3.3 (quivalenter) (elektrischer) (Partikel-)Mobilittsdurchmesser Durchmesser einer Kuge

33、l, die eine elektrische Elementarladung trgt, mit der gleichen elektrischen Mobilitt wie das betreffende Partikel 3.4 Expositions(partikel)messung Messung der Partikelkonzentration in der Nhe eines Arbeiters, vorzugsweise im Atembereich eines Arbeiters Anmerkung 1 zum Begriff: Messungen auerhalb des

34、 Atembereichs ergeben nur einen ungefhren Expositionswert. 3.5 Nanoaerosol Aerosol, das aus Nanoobjekten und nanostrukturierten Partikeln besteht QUELLE: ISO/TR 27628:2007, 2.11 17 DIN EN 16897:2017-09 EN 16897:2017 (D) 6 3.6 Nanoobjekt Material mit einem, zwei oder drei Auenma(en) im Nanomastab unt

35、er 100 nm Anmerkung 1 zum Begriff: Dies ist ein generischer Begriff fr alle einzelnen nanoskaligen Objekte. QUELLE: CEN ISO/TS 80004-1:2015, 2.5 18 3.7 Partikelanzahlkonzentration CNAnzahl der Partikel bezogen auf die Volumeneinheit des Trgergases Anmerkung 1 zum Begriff: Fr die genaue Angabe der Pa

36、rtikelanzahlkonzentration ist eine Information ber den Gaszustand (Temperatur und Druck) notwendig. Das kann einen Vergleich der gemessenen Anzahlkonzentration mit dem Prfzertifikat eines CPC oder eine Korrektur des Nenndurchflusses mit dem tatschlichen Volumenstrom einschlieen. Dringend empfohlen w

37、ird eine hufige Kontrolle des Messgerts einschlielich dessen Luftdurchsatz und Ansprechverhalten. Anmerkung 2 zum Begriff: In vielen Fllen, je nach Hersteller und Modell, gibt der CPC die Partikelanzahlkonzen-tration basierend auf der Annahme aus, dass die Luftdurchflussrate der Nennluftdurchflussra

38、te entspricht, die unter einer spezifischen Prfbedingung bestimmt wurde. Anmerkung 3 zum Begriff: Die Partikelanzahlkonzentration wird als Anzahl je Kubikzentimeter angegeben cm3. 3.8 ultrafeines Partikel Partikel mit einem Nenndurchmesser (wie beispielsweise geometrischer, aerodynamischer, Mobilitt

39、s-durchmesser, projizierte Flche oder anderweitig) von 100 nm oder weniger Anmerkung 1 zum Begriff: Der Begriff wird oft im Zusammenhang mit als Nebenprodukt erzeugten Partikeln eines Verfahrens verwendet (beilufig auftretende Partikel), wie beispielsweise Schweirauch und Verbrennungsrauch. QUELLE:

40、ISO/TR 27628:2007, 2.21 4 Abkrzungen Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Abkrzungen. CMMD Anzahlmedian des Mobilittsdurchmessers einer Partikelgrenverteilung (en: Count Median Mobility Diameter of a particle size distribution) CNC Kondensationskernzhler (en: Condensation Nuclei Co

41、unter) CPC Kondensationspartikelzhler (en: Condensation Particle Counter) DIN EN 16897:2017-09 EN 16897:2017 (D) 7 5 Kurzbeschreibung Die gemeinsame Grundlage aller verschiedenen CPC-Typen ist die Kondensation von bersttigten Dmpfen auf Partikeln. Die Partikel wachsen zu Trpfchen von Gren an, die op

42、tisch 1 erfasst werden knnen. Das Auszhlen der Trpfchen erfolgt ber optische Lichtstreuung. Ein CPC misst in Echtzeit luftgetragene Partikel von wenigen nm bis zu mehreren m Gre in einem begrenzten Konzentrationsbereich, aber unterscheidet nicht zwischen Partikeln unterschiedlicher Gre und Herkunft.

43、 Die Aerosolpartikel werden am Einlass in das Messgert eingesaugt. Um groe Partikel zu vermeiden, die andernfalls in den Aerosoltransferleitungen des Messgerts eingeschlossen werden knnten, kann eine Vortrennung angewendet werden. Ein Teil oder der gesamte Luftstrom wird in einen aufgeheizten Sttige

44、r eingeleitet. Im Handel erhltliche CPCs verwenden unterschiedliche Arbeitsflssigkeiten, um den Dampf zu erzeugen, z. B. Butanol, Isopropanol oder Wasser. Auerdem werden verschiedene Prinzipien angewendet, um die notwendige bersttigung in der Probenluft zu erzielen. Die meisten CPCs wenden eine lami

45、nare Strmung und Diffusionswrmebertragung an. Die Diffusionskonstante und der Sttigungsdampfdruck der Arbeitsflssigkeit bestimmen die notwendigen Heiz- oder Khlschritte, um eine Kondensation einzuleiten, und somit den prinzipiellen Aufbau einer laminaren Strmung im CPC. Das Gemisch aus Partikeln und

46、 bersttigtem Dampf erreicht die Kondensationszone, und der Dampf kondensiert auf den Partikeln. Die Gre der Trpfchen erreicht in der Kondensationszone Durchmesser bis zu einigen Mikrometern. Das Trpfchen durchluft eine Detektionszone, in der es von einem fokussierten Lichtstrahl beleuchtet und ein T

47、eil des gestreuten Lichts von einem Photodetektor erfasst wird. Die Hufigkeit dieses Vorgangs fhrt bei dem bekannten Volumen der angesaugten Luft zur Partikelanzahlkonzentration. Bei niedrigen Konzen-trationen zhlt der CPC einzelne Partikel und ermglicht eine direkte Bestimmung der Partikel-anzahlko

48、nzentration (Einzelpartikelzhlmodus). Bei hheren Konzentrationen schlieen einige Messgerte eine Bewertung der gesamten Streulichtintensitt ohne Einzelpartikelzhlung ein und schtzen so die Anzahlkonzentration, die auf Annahmen der endgltigen Partikelgre und optischen Eigenschaften beruht (photometris

49、cher Modus). ANMERKUNG Der CPC wird auch Kondensationskernzhler (CNC, en: condensation nuclei counter) genannt. Bild 1 zeigt eine schematische Darstellung des wahrscheinlich hufigsten CPC-Typs mit Laminarstrmung durch einen aufgeheizten Sttiger und eine gekhlte Kondensationseinheit. DIN EN 16897:2017-09 EN 16897:2017 (D) 8 Legende 1