Folie 1 © APC GmbH 2010 Messen faserförmiger Partikel, Bewertungsfragen Überarbeitung VDI 3492

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Messen faserförmiger Partikel, Bewertungsfragen

Überarbeitung VDI 3492


Großer Themenkomplex

Daher können nur einige Punkte z.B. Fragen aus der aktuellen

Diskussionoder allgemeinerer Natur

hier angesprochen werden

Bewertung von Messergebnissen


Messen faserförmiger PartikelThemen:

Faserzählregeln, Bestimmung der FaserartNutzungssimulation bei Luftmessungen

Oberflächenkontamination

Revision VDI 3492derzeitiger Stand


1. ISO (Elektronenmikroskopie, z.B. ISO 14966)

Faserdefinitionen/Zählregeln

Merkmale: Fasern mit Partikeln > 3 µm werden nicht gezählt. Durchmesser=Maximaler Faserdurchmesser. Faseragglomerate werden in einigen Fällen anders (niedriger) gezählt als bei WHO Zählregel.

2. VDI 3492, VDI 3861 Bl.2, BGI 505-46 (WHO-Zählregel)

Merkmale: Fasern mit Partikeln > 3 µm werden gezählt. Durchmesser = mittlerer Faserdurchmesser. In einigen Fällen deutlich höhere Zählergebnisse als im Falle ISO



Die WHO Zählregeln liefern im allgemeinen höhere Zählergebnisse bei

tätigkeitsbezogenenen Messungen (Asbest), kaum Unterschiede bei Freigabemessungen (TRGS 519)

Auf Grund der anderen Durchmesser-bestimmung, ist zu erwarten, dass auch bei splitterförmigen Partikeln mit kleinen L:D Verhältnissen höhere Zählergebnisse

erzielt werden




Bestimmung der FaserartDie Bestimmung der Faserart (Asbest

ja/nein) ist eine der Fragestellungen bei Anwendung der TRGS 517.

Daneben gibt es aber auch bei „routinemäßigen“ Asbestmessungen

(Freigabe/Erfolgskontrolle) Situationen in denen die Vorgehensweise nach VDI

3492/BGI 505-46 nicht zu eindeutigen oder gar falschen Zuordnungen führt.


Bestimmung der Faserart

In diesen Fällen ist eine genauere quantitative Analyse erforderlich. Die Analysenergebnisse können

nach Mattenklott dann einer Faserart zugeordnet werden


Bestimmung der FaserartBeispiel: TRGS 517 unbekannte Faserart

Element [norm. wt.%] Compound [norm. wt.%] Error in %Sauerstoff 41,16 0,00 8,42

Silizium 23,43 SiO2 50,11 1,68Kalzium 6,36 CaO 8,90 0,41

Eisen 20,49 FeO 26,36 1,19Kohlenstoff 0,00 0,00 0,00Magnesium 6,73 MgO 11,17 0,67Aluminium 1,83 Al2O3 3,47 0,22


Bestimmung der Faserart Chemische Zusammensetzung der Partikel Chrysotil nein Anthophyllit nein Tremolit nein Aktinolith ja

Element Masse-% Peakh. Integr. Intensität Kriterium: erfüllt? Kriterium: erfüllt? Kriterium: erfüllt? Kriterium: erfüllt?

Na Si deutlich (17 - 26,5) ja Si deutlich (23 - 32) ja Si deutlich (23 - 31,5) ja Si deutlich (20 - 29,5) ja

Mg Mg deutlich (24 - 33,5) nein Mg deutlich (10 - 25) nein Mg deutlich (11,5 - 19) nein Fe deutlich (5 - 22,5) ja

Al Fe möglich (< 6) nein Fe schwach-deutl. (3 - 17) nein Ca deutlich (5 - 13) ja Ca deutlich (5 - 12,5) ja

Si Al möglich (< 3,5) ja Al möglich (< 3,5) ja Al möglich (< 3,5) ja Mg schwach-deutl. (3 - 15) ja

S Ca möglich (< 3,5) nein Ca möglich (< 3,5) nein Fe möglich (< 6) nein Al möglich (< 3,5) ja

K Na schwach mögl. (< 1,5) - Na schwach mögl. (< 1,5) - Na schwach mögl. (< 2) - Na schwach mögl. (< 2) -

Ca K schwach mögl. (< 1) - K schwach mögl. (< 1,5) - K schwach mögl. (< 1,5) - K schwach mögl. (< 1,5) -

Mn Mn schwach mögl. (< 1) - Mn schwach mögl. (< 1,5) - Mn schwach mögl. (< 1) - Mn schwach mögl. (< 1) -Fe Ti schwach mögl. (< 1,5) - Ti schwach mögl. (< 1,5) - Ti schwach mögl. (< 1,5) - Ti schwach mögl. (< 1,5) -

Ti S in Spuren (< 1) - S in Spuren (< 1) - S in Spuren (< 1) - S in Spuren (< 1) -- Si / Mg (< 1) nein Si / Mg (> 1) ja Si / Mg (> 1) ja Si / Mg (> 2) ja

Oxid Geräteparameter Si / Fe (> 4) nein Si / Al (> 8) ja Si / Ca (> 2,4) ja Si / Ca (> 2,4) jaNa2O Fenster: MOX Si / Al (> 5) ja fehlendes Kriterium: Si / Al (> 5) ja Si / Al (> 5) ja

MgO 11,17 Detektor: Si-Drift fehlendes Kriterium: - fehlendes Kriterium: fehlendes Kriterium:Al2O3 3,47 Raumwinkel [sr]: - (Mg) Klinopyroxene, Fe-Hypersthen - -SiO2 50,11 Spannung [kV]: 15 (Si/Mg) Andere Asbeste, Pyroxene Tschermakit, Fe-Chlorite, Epi./Zoi. (Mg) Hornblenden (außer bas.Hbl.) -SO4

2- Partikel Hornblenden, Talk, Saponit - Augit, Pigeonitaug., Fe-Hypersth. -K2O Länge [m]: 6,5 (Mg) Hornblenden, Pyroxene (außer (Fe>6) Bronzit - -

CaO 8,90 Durchm. [m]: 0,8 Enstatit), Epi./Zoi./Preh./Pump. (Fe>11) Pigeonit - -

MnO Formfaktor: (Si/Fe) Olivin, Chlorite - (Fe) Aktinolith, (Pig.)Augit, Pigeonit, (Fe>18,5) Pigeonitaugit (Fe)

FeO 26,36 L / D: 8,1 (Fe) Pyroxene (außer Enstatit und - einige Orthopyr. u. Chlorite, Nontr. -Fe2O3 0,00 Volumen [m3] - Diopsid-Grp.), Mg-Fe-/Fe-Chlorite - - -

TiO2 Dichte [g/cm3]: 3,3 - - - -(TiO2 = Ti2O3 / 0,9) Masse [pg]: - - (Ca) Klinopyroxene, Aktinolith, - (Al<3,5) Pigeonitaugit / (Fe)

Faser gemäß WHO-Definition (Ca) Hornblenden, einige Pyroxene Tremolit, Epi./Zoi./Preh./Pump. - -Partikel gemäß Konventionen identifiziert als: - - - - Aktinolith - -

Mögliche Minerale - -Standardisierte Analysenwerte Verhältnisse der Element- (Bewertung: Anzahl nicht übereinstimmender Elementgehalte)

gehalte: Zusätzliche Toleranz der Elementgehalte in % relativ: 0 Treffertoleranz berechnen ? a Treffertoleranz: -

Element Anteil Si/Mg 3,48 Olivin 5 Pigeonit (Fe) 2 Pennin 5 Biotit 6

Na Si/Al 12,77 Olivin (Fe) 4 Enstatit 4 Klinochlor 5 Biotit (Fe) 4

Mg 6,73 Si/Ca 3,68 Diopsid 3 Bronzit 4 Grochauit 4 Vermiculit 5Al 1,83 Si/Fe 1,14 Diop. Augit 2 Hypersthen 2 Diabantit 3 Nontronit 4

Si 23,43 Mg/Fe 0,33 Diop. Augit (Al) 2 Fe-Hypersthen 2 Pyknochlorit 3 Montmorillonit 6S Soll auf 100 normiert Ägirinaugit 3 Pargasit 5 Rhipidolith 3 Saponit 5

K werden? (j/n) j Augit 2 Hastingsit 4 Brunsvigit 5 Epidot 5Ca 6,36 Summe der Oxidgehalte Augit (Al) 3 Basalt. Hornbl. 6 Aphrosiderit 4 Zoisit 5

Mn bzw. Peakhöhen, -intens. Pigeonitaugit 3 Kaersutit 5 Talk 4 Prehnit 4

Fe 20,49 vor Normierung: 100 Pigeonitaugit (Fe) 3 Tschermakit 4 Muskovit 5 Pumpellyit 5

Ti (Fe als FeO berechnet) Pigeonit 4 Tschermakit (Fe) 4 Phlogopit 5 Sepiolith 4

Kontrollvergleich Chrysotil 3 Tremolit 2 Amosit 1

FASER-IDENTIFIZIERUNG 1.1, 6/99 - BIA, St. Augustin - mit den Asbestmineralen Anthophyllit 3 Aktinolith x Krokydolith 2


Bestimmung der FaserartQuantitative Analyse dünner Fasern

Abweichungen


Bestimmung der FaserartQuantitative Analyse dünner Fasern

Abweichungen / Beispiel Amosit


Bestimmung der FaserartQuantitative Analyse dünner Fasern Abweichungen / Beispiel Chrysotil


Bestimmung der FaserartQuantitative Analyse von Fasern

Sonderfälle



Sonderfälle



Sonderfälle

Element [norm. wt.%] Compound [norm. wt.%] Error in %Natrium 3,93 Na2O 5,30 0,55

Aluminium 2,20 Al2O3 4,16 0,27Silizium 14,66 SiO2 31,36 1,10Kalzium 4,67 CaO 6,54 0,35

Eisen 39,23 FeO 50,47 2,20Sauerstoff 34,00 0,00 7,49

Magnesium 1,31 MgO 2,18 0,22



Sonderfälle

Chemische Zusammensetzung der Partikel Chrysotil nein Anthophyllit nein Tremolit nein Aktinolith nein

Element Masse-% Peakh. Integr. Intensität Kriterium: erfüllt? Kriterium: erfüllt? Kriterium: erfüllt? Kriterium: erfüllt?

Na Si deutlich (17 - 26,5) nein Si deutlich (23 - 32) nein Si deutlich (23 - 31,5) nein Si deutlich (20 - 29,5) nein

Mg Mg deutlich (24 - 33,5) nein Mg deutlich (10 - 25) nein Mg deutlich (11,5 - 19) nein Fe deutlich (5 - 22,5) nein

Al Fe möglich (< 6) nein Fe schwach-deutl. (3 - 17) nein Ca deutlich (5 - 13) nein Ca deutlich (5 - 12,5) nein

Si Al möglich (< 3,5) ja Al möglich (< 3,5) ja Al möglich (< 3,5) ja Mg schwach-deutl. (3 - 15) nein

S Ca möglich (< 3,5) nein Ca möglich (< 3,5) nein Fe möglich (< 6) nein Al möglich (< 3,5) ja

K Na schwach mögl. (< 1,5) nein Na schwach mögl. (< 1,5) nein Na schwach mögl. (< 2) nein Na schwach mögl. (< 2) nein

Ca K schwach mögl. (< 1) - K schwach mögl. (< 1,5) - K schwach mögl. (< 1,5) - K schwach mögl. (< 1,5) -

Mn Mn schwach mögl. (< 1) - Mn schwach mögl. (< 1,5) - Mn schwach mögl. (< 1) - Mn schwach mögl. (< 1) -Fe Ti schwach mögl. (< 1,5) - Ti schwach mögl. (< 1,5) - Ti schwach mögl. (< 1,5) - Ti schwach mögl. (< 1,5) -

Ti S in Spuren (< 1) - S in Spuren (< 1) - S in Spuren (< 1) - S in Spuren (< 1) -- Si / Mg (< 1) nein Si / Mg (> 1) ja Si / Mg (> 1) ja Si / Mg (> 2) ja

Oxid Geräteparameter Si / Fe (> 4) nein Si / Al (> 8) nein Si / Ca (> 2,4) ja Si / Ca (> 2,4) jaNa2O 5,30 Fenster: MOX Si / Al (> 5) ja fehlendes Kriterium: Si / Al (> 5) ja Si / Al (> 5) ja

MgO 2,40 Detektor: Si-Drift fehlendes Kriterium: - fehlendes Kriterium: fehlendes Kriterium:Al2O3 3,89 Raumwinkel [sr]: - (Mg) Klinopyroxene, Fe-Hypersthen - -SiO2 32,46 Spannung [kV]: 15 (Si/Mg) Andere Asbeste, Pyroxene Tschermakit, Fe-Chlorite, Epi./Zoi. (Mg) Hornblenden (außer bas.Hbl.) (Mg) Olivin, Enst., Bronz., Hypers.SO4

2- Partikel Hornblenden, Talk, Saponit - Augit, Pigeonitaug., Fe-Hypersth. Mg-/Mg-Fe-Chlorite, Talk, Verm.K2O Länge [m]: 25 (Mg) Hornblenden, Pyroxene (außer (Fe>6) Bronzit Ägirinaug., Pig.aug.(Fe), Epi.-Pu. einige Glimmer, Saponit

CaO 6,54 Durchm. [m]: 1,1 Enstatit), Epi./Zoi./Preh./Pump. (Fe>11) Pigeonit Montmorillonit, Nontronit (Fe) Tremolit, Diopsid, Diop.Augit,

MnO Formfaktor: (Si/Fe) Olivin, Chlorite (Si/Al) Hornblenden (Fe) Aktinolith, (Pig.)Augit, Pigeonit, Enstatit, einige Hornbl. u. Chlorite,

FeO 48,27 L / D: 22,7 (Fe) Pyroxene (außer Enstatit und - einige Orthopyr. u. Chlorite, Nontr. Talk, Verm., Mont., Sapo., Epi.-Pu.Fe2O3 Volumen [m3] - Diopsid-Grp.), Mg-Fe-/Fe-Chlorite - (Ca) Anthophyllit, Pigeonit, (Ca) Anthophyllit, Pigeonit,

TiO2 Dichte [g/cm3]: 0,0 - - Chrysotil Chrysotil(TiO2 = Ti2O3 / 0,9) Masse [pg]: - - (Ca) Klinopyroxene, Aktinolith, - (Al<3,5) Pigeonitaugit / (Fe)

Faser gemäß WHO-Definition (Ca) Hornblenden, einige Pyroxene Tremolit, Epi./Zoi./Preh./Pump. - -Partikel gemäß Konventionen identifiziert als: - - - -Keine Identifizierung - -

Mögliche Minerale - -Standardisierte Analysenwerte Verhältnisse der Element- (Bewertung: Anzahl nicht übereinstimmender Elementgehalte)

gehalte: Zusätzliche Toleranz der Elementgehalte in % relativ: 0 Treffertoleranz berechnen ? a Treffertoleranz: -

Element Anteil Si/Mg 10,50 Olivin 6 Pigeonit (Fe) 5 Pennin 6 Biotit 7

Na 3,98 Si/Al 7,36 Olivin (Fe) 5 Enstatit 5 Klinochlor 5 Biotit (Fe) 7

Mg 1,46 Si/Ca 3,25 Diopsid 5 Bronzit 5 Grochauit 5 Vermiculit 6Al 2,09 Si/Fe 0,40 Diop. Augit 5 Hypersthen 5 Diabantit 5 Nontronit 3

Si 15,35 Mg/Fe 0,04 Diop. Augit (Al) 5 Fe-Hypersthen 5 Pyknochlorit 5 Montmorillonit 4S Soll auf 100 normiert Ägirinaugit 3 Pargasit 5 Rhipidolith 5 Saponit 5

K werden? (j/n) j Augit 5 Hastingsit 5 Brunsvigit 3 Epidot 5Ca 4,73 Summe der Oxidgehalte Augit (Al) 6 Basalt. Hornbl. 5 Aphrosiderit 3 Zoisit 5

Mn bzw. Peakhöhen, -intens. Pigeonitaugit 5 Kaersutit 6 Talk 6 Prehnit 5

Fe 37,95 vor Normierung: 98,8598132647187Pigeonitaugit (Fe) 6 Tschermakit 6 Muskovit 7 Pumpellyit 6

Ti (Fe als FeO berechnet) Pigeonit 5 Tschermakit (Fe) 6 Phlogopit 7 Sepiolith 5

Kontrollvergleich Chrysotil 5 Tremolit 5 Amosit 4

FASER-IDENTIFIZIERUNG 1.1, 6/99 - BIA, St. Augustin - mit den Asbestmineralen Anthophyllit 5 Aktinolith 5 Krokydolith 3


Probenahme, Nutzungssimulation

Richtlinie Arten der Nutzungssimulation Zeitpunkt und Dauer

VDI 3492

Anblasen von Oberflächen Luftstrom 4 m/sec. (Diese Art der Simulation ist verbindlich und mindestens durchzuführen) ggf. Erzeugen von stoßartigen Belastungen (Türen schlagen, Gegenstände fallen lassen, etc.)

Unmittelbar vor Beginn der Probenahme Bis spätestens 1 Stunde nach Beginn Angeblasene Oberfläche im Umkreis 3 bis 5 Meter, 5% der Oberflächen mindestens aber 5 m² (einmaliges Anblasen genügt)

ISO 16000-7

Anblasen siehe VDI 3492 (jedoch nicht verbindlich) sondern den anderen Methoden gleichgestellt. Erzeugen von stoßartigen Belastungen und Schwingungen. Abbürsten von Oberflächen

Das Anblasen analog VDI 3492 Jedoch wie bei allen anderen Methoden ist eine Nutzungssimulation über die gesamte Probenahmedauer zulässig. Die Dauer insgesamt soll aber nicht mehr als 10% der Probenahmedauer betragen


Probenahme, NutzungssimulationParameter, die das Messergebnis nachhaltig beeinflussen

Bei den meisten Messungen nach VDI 3492 ist Nutzungssimulation erforderlich

Die Messergebnisse werden durch eine Reihe von Faktoren bestimmt:

•Luftwechselrate•Raumgröße

•Quellstärke = Anzahl der freigesetzten WHO Fasern



Einfluß der Raumgröße / Nutzungssimulation „Anblasen“

Experiment zeigt den Einfluss der Raumgrößeauf die Anzahl der auf dem Messfilter gesammelten

Partikel (Fasern), die durch das Anblasen aufgewirbelt wurden:


Probenahme, NutzungssimulationEinfluß der Raumgröße / Nutzungssimulation „Anblasen“

Zwei Räume : 50 m³ und 5000 m³ RaumvolumenMöglichst gleiche Randbedingungen:

Luftwechselrate in beiden Räumen auf ca. 1*h-1 eingestelltStaub: Gesteinsmehl < 63 µm (Einwaage: 90 mg)

Anblasen mit 4 m/sec (5 Sekunden)Versuch läuft (fast) synchron

Messen der Partikelzahl mit zwei 15 Kanal Laserspektrometernin 1,5 m Höhe über dem Aufblaspunkt

Seitlicher Abstand: 0,5 m



0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

16:33:36 16:40:48 16:48:00 16:55:12 17:02:24 17:09:36 17:16:48 17:24:00 17:31:12 17:38:24

Ko

nze

ntr

ati

on

[P

art

ike

lza

hl/

Lit

er]

Uhrzeit

Verlauf der Partikelanzahlkonzentration / Durchmesser: 2 µm - 5 µm

Raum 50 m³

LW 1*h-1

Grundpegel

Raum 5000m³



Gemessene Partikelzahl (durch Anblasen erzeugt)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

16:33:36 16:40:48 16:48:00 16:55:12 17:02:24 17:09:36 17:16:48 17:24:00 17:31:12 17:38:24 17:45:36

Uhrzeit

An

zah

l

gemessene Partikelzahl Raum 50 m³

gemessene Partikelzahl Raum 5000 m³


Probenahme, NutzungssimulationNutzungssimulation „Anblasen“ / Staubgenerierung

Welche Fasern/Partikel werden durch Anblasen von der Oberfläche abgelöst ?

Diese Frage ist verknüpft mit der Frage der Bewertung von Messergebnissen von auf Oberflächen abgelagerten Faserstäuben




Es muss grundsätzlich unterschieden werden zwischen:

•mehrlagigen Staubschichten und

•„Monolagen“ (d.h. die Faser ist in direktem Kontakt zur Oberfläche






Nutzungssimulation „Anblasen“ / Staubgenerierung


Partikel und damit wahrscheinlich auch Fasern unter 3 µm Durchmesser, die in direktem Kontakt zur einer

einigermaßen ebenen Oberfläche sind, werden durch Anblasen mit 4 m/sec nur in sehr geringem Umfang

abgelöst, da die Haftkräfte erheblich größer sind als die Krafteinwirkung durch das Anblasen




Bei mehrlagigen Staubschichten oder größeren Agglomeraten wird deutlich mehr in die Luft gebracht, da

die Schüttung im allgemeinen „lockerer“ und damit die Kontaktflächen untereinander kleiner sind.



Aus den vorgenannten Gründen ist eine Zuordnung zwischen Kontaktprobenergebnissen und

Luftmessergebnissen schwierig und abhängig von vielen Randbedingungen, beginnend mit der Art der Einwirkung auf die Oberflächen über Raumgrößen, Luftwechselraten und nicht zu vergessen, ob auch auf die wirklich oder nur vermeintlich kontaminierte Fläche zur Staubgenerierung

eingewirkt wird.

Anmerkung: mit meßbar erhöhten Faserkonzentrationen ist vermutlich erst ab dem Befund „Oberfläche deutlich belastet“ nach VDI 3877 Bl. 1 zu rechnen


LuftmessungenRevision VDI 3492

Auch nach Jahren intensiver Verwendung gibt es bei Meßverfahren nicht eindeutig geklärte Fragestellungen und

auch neue Erkenntnisse.



Einige Themen:

•Messungen in großen Räumen mit Nutzungssimulation

•(Nicht/)Auswertbarkeit von Meßfiltern

•Einführung des Begriffes „Analytische Empfindlichkeit“

•Abbruchkriterien zur Faserzählung, wenn z.B. erkennbar zu überwachende Grenzwerte überschritten sind

•Dichtigkeitsprüfung des Probenahmesystems



Weitere Änderungen:

Klarstellung, was bei einer unvermeidlichen Verkürzung der Probenahmedauer zu beachten ist (i.e. Erreichen einer vorgegebenen analytischen Empfindlichkeit)

Anpassung der Anzahl der erforderlichen Meßpunkte anISO/EN/DIN 16000-7

Luftvolumenstrom muß geregelt sein

„soll“ und „kann“ Bedingungen werden -wo immer möglich- durch „ist“ ersetzt.


ZusammenfassungMessergebnisse, Bewertung und Schlussfolgerungen

Die Bewertung von Messergebnissen ist eine wichtige Arbeitsgrundlage u.a. für Gutachter und Planer bei der Sanierung von Produkten mit faserförmigen Inhaltstoffen in technischen Anlagen und Gebäuden und der Beurteilung des damit verbundenen Gefahrenpotentials.

Kenntnisse der in Frage kommenden Messverfahren und der dazugehörigen Bewertungsgrundlagen sind daher unum-gänglich, um kostenintensive Fehleinschätzungen und unnötige Gesundheitsgefahren zu vermeiden.

Auch das die Messungen oder die Analysen ausführende Meßinstitut hat dazu seinen Beitrag zu leisten.


Ende

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