Validierung von Passivsammlern fuer Immissionsmessungen von Kohlenwasserstoffen

Abstract

Die Eignung von Passivsammlern des Typs ORSA 5 der Firma Draeger und Sammelrohre der Firma Perkin Elmer (gefuellt mit Chromosorb 106) fuer Aussenluftmessungen von Benzol, Toluol, Ethylbenzol, o-Xylol und m+p-Xylol (BTEX) wurde in Labor- und Feldexperimenten an mehreren Messorten unterschiedlicher Luftqualitaet untersucht, wobei in allen Faellen standardisierte Messverfahren mit aktiver Probenahme als unabhaengige Vergleichsverfahren herangezogen wurden. Die Praesizion von Probenahme und Analytik wird fuer die Passivsammlerverfahren mithilfe von Standardabweichungen aus 4-fach Bestimmungen beschrieben. Fuer ORSA-Sammler und die Komponenten Benzol und Toluol werden Werte von 4 bis 5% erreicht. In allen Faellen wurde eine Abhaengigkeit der Aufnahmeraten der Sammler von der Stoffdosis (Konzentration - Expositionszeit) beobachtet. Die in Abhaengigkeit von der Dosis von den Sammlern aufgenommenen Stoffmassen lassen sich durch Potenzfunktionen gut beschreiben. Bei den Passivsammlern des Perkin Elmer-Typs mit Chromosorb 106 zeigte sich ferner eine durch Rueckdiffusion bedingte Abhaengigkeit der Aufnahmeraten von der Aussenlufttemperatur, die bei der Konzentrationsberechnung beruecksichtigt wurde. Beim Vergleich der Messungen mit aktiver und passiver Probenahme an den zur Kalibrierung herangezogenen Messstationen wurden Differenzen von maximal 2-3% beobachtet. Den Auswertungen liegt ein sehr umfangreiches Datenmaterial zugrunde, das rund 500 Einzelwerte aus Expositionsperioden von zwei bzw. vier Wochen umfasst, wobei die zeitlich lueckenlose Parallelmessung mit aktiver Probenahme nochmals betont wird. Die Verfahrensstreuungen der passiven Messverfahren liegen bei Verwendung von ORSA-Sammlern fuer Benzol und Toluol bei 13 bis 15%, fuer Ethylbenzol und die Xylole bei etwa 20%. Die Verfahrensstreuungen fuer das Verfahren mithilfe der Perkin Elmer Sammler liegen generell im Bereich von rund 20 bis 25% (vierwoechige Exposition). Da diese Werte auch Streuungsanteile des aktiven Messverfahrens enthalten, sind sie als Obergrenzen der Messunsicherheit anzusehen. Im Rahmen einer Messkampagne im Nahbereich einer Kokerei wurde die Kalibrierung der ORSA-Sammler ueberprueft. Vergleiche mit Messungen mithilfe aktiver Probenahme zeigten eine hervorragende Uebereinstimmung der Werte fuer Benzol. Fuer die anderen Stoffe wurden die Konzentrationen mit den Passivsammlern ueberschaetzt. Dabei liefern die hier abgeleiteten Aufnahmeraten eine wesentlich bessere Uebereinstimmung mit den aktiven Messungen als die Anwendung der Herstellerangaben. Bei der Exposition von Sammlern in verschiedenen Schutzgehaeusen wurden Differenzen von bis zu 4% beobachtet. (orig.)The suitability of diffusive (passive) samplers of the type ORSA (Draeger company) and the tubes of the Perkin Elmer company (filled with Chromosorb 106) for the determination of benzene, toluene, ethylbenzene, and xylenes (BTEX) in ambient air was investigated in laboratory and field studies at several measurement sites of different air quality. Standardized procedures with active sampling were used as an independent method. The precision of sampling and analysis for the passive measurement methods is described in terms of standard deviations of four parallel measurements. Values of 4 to 5 percent were found for benzene and toluene using the ORSA type samplers. In all cases a dependence of the uptake rates on the substance dose (product of concentration and exposure time) was observed. The mass of the analyte sampled in dependency of the dose is well described with potential functions. In addition, the Perkin Elmer tubes with Chromosorb 106 showed an influence of the uptake rates by ambient temperature due to back diffusion which was taken into account calculating concentration values. Differences of up to 2-3 percent were found comparing the concentration values of active and passive sampling for the measurement stations used for the calibration procedure. This evaluation is based on about 55 values of exposure periods of two weeks and four weeks and uninterrupted measurements with the independent, active method. Coefficients of variation for the ORSA measurement method were found to be 13 to 15 percent for benzene and toluene and about 20 percent for ethylbenzene and the xylenes, respectively. For the Perkin Elmer type samplers values of about 20 percent were calculated (exposure time of four weeks). These coefficients of variation can be taken as an upper limit of the measurement uncertainty, because they contain parts of the uncertainty of the active method. The calibration of the ORSA diffusive samplers was checked during a monitoring campaign in the vicinity of a coke plant. The comparison of measurement results from the ORSA method and the independent method with active sampling show remarkable agreement for benzene whilst the concentrations of the other components were overestimated by the diffusive samplers. However, the agreement of the results of active and passive measurements is much better using the uptake rates developed in this study than with application of the data given by the manufacturer. Measurements with various shelters for the exposure of diffusive samplers show differences of up to 4 percent. (orig.)Available from TIB Hannover: RR 5570(46) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman