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Erprobte und von den Berufsgenossenschaften anerkannte, diskontinuierliche Verfahren zur Bestimmung von Kohlenstoff im Feinstaub - anwendbar für partikelförmige Dieselmotor-Emissionen in Arbeitsbereichen.

Es sind ortsfeste Probenahmen für Messungen zur Beurteilung von Arbeitsbereichen möglich, personenbezogene Probenahme: siehe Abschnitt 6 "Bemerkungen".

1. Probenahme mit Pumpe, Abscheidung auf einem Partikelfilter und coulometrische Bestimmung des Gesamtkohlenstoffs im Feinstaub.
"Dieselmotor-Emissionen - 1".
(Verfahren Nr. 1).
(Ausgabe: Juni 1995).

2. Probenahme mit Pumpe, Abscheidung auf einem Partikelfilter und getrennte coulometrische Bestimmung des organisch gebundenen und des elementaren Kohlenstoffs im Feinstaub.
"Dieselmotor-Emissionen - 2".
(Verfahren Nr. 2).
(Ausgabe: Juni 1995).

Vorbemerkung

Dieselmotor-Emissionen (DME) stellen ein außerordentlich komplexes Substanzgemisch dar, das überwiegend aus gasförmigen, aber auch aus partikelförmigen Anteilen besteht. Chemisch charakterisiert sind u.a. Kohlendioxid CO₂, Kohlenmonoxid CO, Stickstoffoxide NO_X, Kohlenwasserstoffe, vor allem aliphatischer Art, Schwefelverbindungen, z.B. SO₂, Oxidationsprodukte der unvollständigen Verbrennung, z.B. Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und Ester, polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH), Nitrierungsprodukte der PAH und überwiegend aus Kohlenstoff bestehende Partikel [ 1]. Aufgrund dieser Gegebenheiten ist eine vollständige Bestimmung der Konzentrationen aller Einzelbestandteile nicht oder nur mit einem äußerst hohen Zeit- und Kostenaufwand möglich.

Die Situation am Arbeitsplatz wird durch die hohe Variationsbreite der emittierten Verbindungen in Abhängigkeit vom eingesetzten Motortyp und insbesondere von der Betriebsweise (Lastzustand, Wartungszustand, Fahrverhalten u.a.) zusätzlich kompliziert. Für die Festlegung der zu treffenden Schutzmaßnahmen am Arbeitsplatz sind jedoch Beurteilungsgrundlagen erforderlich, die in der Praxis mit vertretbarem Aufwand anwendbar sind.

Aufgrund der bisher gewonnenen Erkenntnisse ist für die kanzerogene Wirkung von Dieselmotor-Emissionen die Partikelphase (Ruß und adsorbierte organische Verbindungen) von entscheidender Bedeutung [ 2]. Da die Partikelgrößen zum überwiegenden Teil unter 1 µm liegen [ 3], erreicht man durch eine Feinstaubprobenahme eine Differenzierung von gröberen Partikeln anderer Herkunft.

Durch die analytische Bestimmung des Kohlenstoffanteils nach Verfahren 1 gehen zwangsläufig alle organischen Feinstäube, die in der Arbeitsplatzluft vorliegen, in das Ergebnis mit ein. Nach Verfahren 2 ist eine Auftrennung zwischen flüchtigen und thermisch abbaubaren organischen Komponenten einerseits und Rußkohlenstoff andererseits prinzipiell möglich [ 11]. Mögliche Querempfindlichkeiten sind daher vor der Anwendung der beschriebenen Verfahren in der Praxis zu ermitteln und - wenn dies vom Aufwand her vertretbar und analytisch machbar ist - bei der Ergebnisermittlung zu berücksichtigen.

Von besonderer Bedeutung sind daher die Vorinformationen, die im Rahmen der Arbeitsbereichsanalysen [ 4] zu erheben sind. Hierbei sind die Arbeitsverfahren und betrieblichen Bedingungen hinsichtlich möglicher Querempfindlichkeiten und Störungen zu prüfen.

Verfahren Nr. 1 - Probenahme mit Pumpe, Abscheidung auf einem Partikelfilter und coulometrische Bestimmung des Gesamtkohlenstoffs im Feinstaub

Kurzfassung

Mit diesem Verfahren wird die über die Probenahmedauer gemittelte Konzentration desjenigen Kohlenstoffs im Feinstaub bestimmt, der sich im Sauerstoffstrom zu Kohlendioxid oxidieren lässt. Es sind ortsfeste Probenahmen im Arbeitsbereich möglich, personenbezogene Probenahme: siehe Abschnitt 6 "Bemerkungen".

Messprinzip: Mit Hilfe einer Pumpe wird ein definiertes Luftvolumen durch ein Quarzglasfaserfilter gesaugt. Die Probenahme erfasst Feinstäube entsprechend DIN EN 481 [ 13], [ 14]. Von den beladenen Filtern wird die Summe aus organischem und elementarem Kohlenstoff durch Verbrennung zu Kohlendioxid im Sauerstoffstrom und anschließender coulometrischer Titration bestimmt.

Technische Daten

Bestimmungsgrenze: Die ermittelten absoluten und relativen Bestimmungsgrenzen betragen bei einer Probenahmedauer von 8 Stunden wie aus der Tabelle ersichtlich:

Selektivität: Es werden im Feinstaub vorhandener Kohlenstoff und seine Verbindungen, sofern sie unter den Analysenbedingungen Kohlendioxid liefern, bestimmt.