🌿 Metalle (As, Cd, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Tl, V) im Abgas — manuelles Verfahren
Kurz gefasst
Isokinetische Probenahme eines bekannten Gasvolumens (nach EN 13284-1) auf einen Filter und durch eine Reihe von Waschflaschen mit Absorptionslösung, Aufschluss des Filters in einem geschlossenen PTFE-Gefäß, Analyse mittels AAS oder ICP und Angabe des Ergebnisses als Gesamt-Massenkonzentration jedes Elements (feste und gasförmige Phase zusammen) im Bereich 0,005–0,5 mg/m³. Die Prüfung erfolgt nach PN-EN 14385:2025-05; Bereich: 0,005–0,5 mg/m³ für jedes Element. Das Verfahren umfasst 6 Schritte; eingesetzt wird sie unter anderem für: Periodische Messungen der Schwermetallemissionen aus Verbrennungsanlagen für Siedlungsabfälle und gefährliche Abfälle (Richtlinie 2010/75/EU — Summe aus Sb, As, Pb, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, V sowie Cd + Tl), Mitverbrennungsanlagen, Zementwerke, Hütten und andere Quellen mit einer Gaszusammensetzung im Bereich der Tabelle 1 der Norm (nach Validierung), Kalibrierung und Kontrolle automatischer Messsysteme für Metalle (sofern eingesetzt) sowie Emissionsberichterstattung.
Auf einen Blick
- Norm: PN-EN 14385:2025-05
- Kategorie: Umwelt
- Verfahrensschritte: 6
- Bereich: 0,005–0,5 mg/m³ für jedes Element
- Bezugsbedingungen: trockenes Gas, 273 K, 101,3 kPa, 11 Vol.-% O₂
- Gasmatrix (Tab. 1): Staub 0–20, HCl 0–20, HF 0–2, SO₂ 0–100, CO 0–250, NOx 0–500 mg/m³; CO₂ 3–15 %, H₂O 10–35 %, O₂ 3–17 %; 60–200 °C
Übersicht
Hinweis zu den Ausgaben: Die nachstehende Beschreibung entspricht dem Inhalt der EN 14385:2004, die in der Vorschau verfügbar war.
EN 14385 legt ein manuelles Referenzverfahren zur Bestimmung der Massenkonzentration bestimmter Elemente — Antimon, Arsen, Cadmium, Chrom, Cobalt, Kupfer, Blei, Mangan, Nickel, Thallium und Vanadium — im Abgas von Verbrennungsanlagen für gefährliche und für Siedlungsabfälle fest, und zwar im Bereich 0,005–0,5 mg/m³ für jedes Element; die Konzentrationen werden für trockenes Gas bei 273 K und 101,3 kPa sowie 11 Vol.-% Sauerstoff angegeben. Es wird auch für andere Quellen mit einer Gaszusammensetzung angewendet, die der Tabelle 1 der Norm nahekommt (Staub 0–20 mg/m³, HCl 0–20, HF 0–2, SO₂ 0–100, CO 0–250, NOx 0–500 mg/m³, CO₂ 3–15 %, H₂O 10–35 %, O₂ 3–17 %, Temperatur 60–200 °C); die für Verbrennungsanlagen ermittelten Leistungskenngrößen lassen sich jedoch ohne Validierung nicht auf andere Matrices übertragen. Feldversuche haben gezeigt, dass sich die gasförmige Phase der meisten Elemente in den Absorptionslösungen nicht quantitativ bestimmen lässt; deshalb wird das Ergebnis als Gesamtkonzentration des Elements (Summe aus gasförmiger, in Tröpfchen gelöster, fester und an Partikeln adsorbierter Phase) ohne Unterscheidung der Fraktionen angegeben; Akzeptanzkriterium für das Ergebnis ist die Masse in der letzten Waschflasche als Mindestprozentsatz der Gesamtmasse. Quecksilber kann in einem Nebenstrom desselben Systems beprobt werden (EN 13211). Die Norm wurde mit den beschriebenen Materialien, Geräten und dem beschriebenen Aufschluss sowie mit der Analyse mittels AAS und ICP validiert. Im Mai 2025 führte das PKN die neue Ausgabe PN-EN 14385:2025-05 (englische Fassung) ein, die PN-EN 14385:2005 ersetzte — die nachstehende Beschreibung entspricht dem Inhalt der EN 14385:2004. In Polen verweist die Verordnung über die Durchführung von Emissionsmessungen für Metalle im Abgas auf PN-EN 14385.
Prinzip der Methode
Ein bekanntes Gasvolumen wird isokinetisch und repräsentativ aus dem Kanal oder dem Schornstein über eine festgelegte Zeit mit geregeltem Volumenstrom nach EN 13284-1 entnommen; der Staub wird auf einem Filter gesammelt (Planfilter aus Quarz, Glasfaser oder PTFE mit einem Abscheidegrad ≥ 99,5 % für ein Aerosol von 0,3 µm, aus einer Charge, mit einem Blindwert < 1 µg/m³ für jedes Element), und das Gas wird durch eine Reihe von Waschflaschen mit Absorptionslösungen geleitet, in denen die den Filter passierenden Fraktionen gesammelt werden. Filter, Absorptionslösungen und Spüllösungen werden für die Analyse zurückgewonnen: Der Filter wird in einem geschlossenen PTFE-Gefäß aufgeschlossen (Heizplatte oder Mikrowellengerät; Flusssäure etwa 40 %, Salpetersäure etwa 65 %, Wasserstoffperoxid etwa 30 %), die Absorptions- und Spüllösungen werden für die Analyse vorbereitet, und die Proben werden analysiert (AAS, ICP). Das Ergebnis wird als Gesamt-Massenkonzentration jedes Elements angegeben. Alle Teile, die mit der Probe in Berührung kommen, bestehen aus Borosilicatglas, Quarz, PTFE oder Titan (handelsübliches Titan kann die zu bestimmenden Elemente enthalten); die Länge der Verbindungen von der Sonde bis zu den Waschflaschen beträgt < 1 m, die Fläche der Silikonschläuche ist begrenzt (< 0,0033 m²/(m³/h)). Reagenzien der Qualität „supra pure" mit einem Blindwert < 1,0 µg/l für jedes Element; Blindproben: chemische Blindprobe, Filterblindprobe und Feldblindprobe (mindestens eine je Messkampagne an jedem Schornstein).
Anwendungen
- Periodische Messungen der Schwermetallemissionen aus Verbrennungsanlagen für Siedlungsabfälle und gefährliche Abfälle (Richtlinie 2010/75/EU — Summe aus Sb, As, Pb, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, V sowie Cd + Tl)
- Mitverbrennungsanlagen, Zementwerke, Hütten und andere Quellen mit einer Gaszusammensetzung im Bereich der Tabelle 1 der Norm (nach Validierung)
- Kalibrierung und Kontrolle automatischer Messsysteme für Metalle (sofern eingesetzt) sowie Emissionsberichterstattung
- Parallele Probenahme von Quecksilber im Nebenstrom (EN 13211) und von Staub (EN 13284-1)
- Beurteilung der Wirksamkeit der Entstaubung und der Sorption bei der Abgasreinigung
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Bereich | 0,005–0,5 mg/m³ für jedes Element |
| Bezugsbedingungen | trockenes Gas, 273 K, 101,3 kPa, 11 Vol.-% O₂ |
| Gasmatrix (Tab. 1) | Staub 0–20, HCl 0–20, HF 0–2, SO₂ 0–100, CO 0–250, NOx 0–500 mg/m³; CO₂ 3–15 %, H₂O 10–35 %, O₂ 3–17 %; 60–200 °C |
| Filter | aus Quarz, Glas oder PTFE; Abscheidegrad ≥ 99,5 % (0,3 µm) oder ≥ 99,9 % (0,6 µm); Blindwert < 1 µg/m³ je Element |
| Gaszähler | Unsicherheit ≤ 2 % des Volumens; Temperatur ≤ 2,5 K; Druck ≤ 1 kPa; bei einem trockenen Gaszähler Trocknung auf < 10 g/m³ |
| Reagenzien | Qualität supra pure, Blindwert < 1,0 µg/l je Element; HF ≈ 40 % (ρ 1,16), HNO₃ ≈ 65 % (ρ 1,40), H₂O₂ ≈ 30 % (ρ 1,11) |
| Stromteilung | bei einem Nebenstrang muss das Stromverhältnis konstant ± 10 % sein; Verbindungen Sonde–Waschflaschen < 1 m |
Norm
- Normnummer
- PN-EN 14385:2025-05
- Titel (PL)
- Emisja ze źródeł stacjonarnych — Oznaczanie ogólnej emisji As, Cd, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Tl i V
- Title (EN)
- Stationary source emissions — Determination of the total emission of As, Cd, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Tl and V
Schritt-für-Schritt-Verfahren
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Planung und Blindproben
Plane die isokinetische Probenahme nach EN 13284-1 (Rasterpunkte, Düse, Volumenstrom); bereite die chemische Blindprobe (aus derselben Säurencharge — sie dient auch zum Verdünnen der Standards), die Filterblindprobe (unbenutzter Filter derselben Charge) und die Feldblindprobe (Filter, Absorptions- und Spüllösungen, die ohne Gasprobenahme zum Messort gebracht wurden) vor — mindestens eine je Kampagne an jedem Schornstein.
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Aufbau des Systems
Baue die Düse, die Sonde mit geregelter Temperatur, das Filtergehäuse, die Waschflaschen mit Absorptionslösung (Hauptsystem oder System mit Stromteilung — Verhältnis konstant ± 10 %), die Saugeinheit und den Gaszähler zusammen; die Verbindungen von der Sonde zu den Waschflaschen kürzer als 1 m, ein Minimum an Silikonschläuchen. Prüfe die Dichtheit.
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Probenahme
Entnimm isokinetisch ein bekanntes Gasvolumen in den Rasterpunkten und überwache dabei Volumenstrom, Temperatur und Druck am Gaszähler; bei einem trockenen Gaszähler trockne das Gas auf < 10 g/m³. Quecksilber — wahlweise im Nebenstrom nach EN 13211.
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Rückgewinnung der Proben
Nimm den Filter heraus, gieße die Absorptionslösungen jeder Waschflasche einzeln in PE-Flaschen um, spüle die Teile vor den Waschflaschen aus und füge die Spüllösungen hinzu; prüfe das Massenkriterium für die letzte Waschflasche.
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Aufschluss und Analyse
Schließe den Filter in einem geschlossenen PTFE-Gefäß auf (HF, HNO₃, H₂O₂) — auf der Heizplatte oder im Mikrowellengerät; bereite die Absorptions- und Spüllösungen für die Analyse vor; bestimme die Elemente mittels AAS oder ICP gegen Standards, die mit der chemischen Blindprobe verdünnt wurden, mit CRM-Kontrolle.
-
Berechnungen und Prüfbericht
Addiere die Massen jedes Elements aus dem Filter (nach Abzug des Filterblindwerts), den Absorptionslösungen und den Spüllösungen; dividiere durch das Volumen des trockenen Gases unter Normbedingungen und rechne auf 11 % O₂ um; gib das Ergebnis als Gesamtkonzentration ohne Unterscheidung der Fraktionen an, mit der Unsicherheit nach Abschnitt 9 der Norm.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Düse und Sonde mit geregelter Temperatur, Filtergehäuse mit Filterträger | nach EN 13284-1 und EN 13211; Borosilicatglas, Quarz, PTFE oder Titan | — |
| Fritten-Waschflaschen oder Impinger | Beispiele in Anhang A; im Hauptsystem begrenzt eine Kühlung unter 30 °C das Verdampfen aus der ersten Waschflasche | — |
| Saugeinheit (eine oder zwei), Regel- und Bypassventile, Absperrventile | gasdicht, korrosionsbeständig; Durchflussmesser (Schwebekörperdurchflussmesser, Blende) mit einer Unsicherheit < 5 % | — |
| Gaszähler mit Temperatur- und Druckmessung | Verfahren I (Volumenstrommessung) oder II (Volumenmessung) nach EN 13284-1; trocken mit Kondensator/Trockner oder nass | — |
| PE-Flaschen mit Verschlüssen aus PTFE/PFA/FEP/PP/PE | für die Absorptionslösungen vor und nach der Probenahme | — |
| PTFE-Druckgefäße (100–200 ml) und Aufschlussgerät | Heizplatte oder Mikrowellenofen; Messkolben und Pipetten aus Borosilicatglas, Quarz oder PE | — |
| AAS- oder ICP-Spektrometer | die Validierung der Norm wurde mit AAS und ICP durchgeführt; andere Techniken sind nach dem Nachweis der Gleichwertigkeit zulässig | — |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| Flusssäure ≈ 40 % (ρ = 1,16 kg/l), supra pure | — | Aufschluss des Filters |
| Salpetersäure ≈ 65 % (ρ = 1,40 kg/l), supra pure | — | Aufschluss des Filters und Absorptionslösungen |
| Wasserstoffperoxid ≈ 30 % (ρ = 1,11 kg/l) | — | Aufschluss und Absorptionslösungen |
| Zertifizierte Referenzmaterialien (CRM) und Elementstandards | — | Kalibrierung von AAS/ICP und Kontrolle der Wiederfindung |
| Filter aus Quarz, Glas oder PTFE aus einer Charge | — | Sammeln der festen Phase; der Filterblindwert wird an einem unbenutzten Filter derselben Charge bestimmt |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Flusssäure — sehr stark ätzend und über die Haut giftig; eigene Anweisung für das sichere Arbeiten, HF-beständige Handschuhe, Calciumgluconat in der Hausapotheke, Aufschluss unter dem Abzug
- Aufschluss in geschlossenen Gefäßen unter Druck — nur in dafür bestimmten Geräten, mit Temperatur- und Drucküberwachung
- Cadmium, Thallium, Arsen, Chrom(VI) und ihre Verbindungen sind krebserzeugend oder stark giftig — vermeide Staubentwicklung von den Filtern, gib saure metallhaltige Abfälle zur Entsorgung
Häufige Fragen
Welche Norm beschreibt diese Prüfung?
Die Prüfung erfolgt nach PN-EN 14385:2025-05 — „Stationary source emissions — Determination of the total emission of As, Cd, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Tl and V“.
Wie funktioniert diese Methode?
Ein bekanntes Gasvolumen wird isokinetisch und repräsentativ aus dem Kanal oder dem Schornstein über eine festgelegte Zeit mit geregeltem Volumenstrom nach EN 13284-1 entnommen; der Staub wird auf einem Filter gesammelt (Planfilter aus Quarz, Glasfaser oder PTFE mit einem Abscheidegrad ≥ 99,5 % für ein Aerosol von 0,3 µm, aus einer Charge, mit einem Blindwert < 1 µg/m³ für jedes Element), und das Gas wird durch eine Reihe von Waschflaschen mit Absorptionslösungen geleitet, in denen die den Filter passierenden Fraktionen gesammelt werden. Filter, Absorptionslösungen und Spüllösungen werden für die Analyse zurückgewonnen: Der Filter wird in einem geschlossenen PTFE-Gefäß aufgeschlossen (Heizplatte oder Mikrowellengerät; Flusssäure etwa 40 %, Salpetersäure etwa 65 %, Wasserstoffperoxid etwa 30 %), die Absorptions- und Spüllösungen werden für die Analyse vorbereitet, und die Proben werden analysiert (AAS, ICP).
Wie groß sind Messbereich und Genauigkeit?
Bereich: 0,005–0,5 mg/m³ für jedes Element; Bezugsbedingungen: trockenes Gas, 273 K, 101,3 kPa, 11 Vol.-% O₂; Gasmatrix (Tab. 1): Staub 0–20, HCl 0–20, HF 0–2, SO₂ 0–100, CO 0–250, NOx 0–500 mg/m³; CO₂ 3–15 %, H₂O 10–35 %, O₂ 3–17 %; 60–200 °C; Filter: aus Quarz, Glas oder PTFE; Abscheidegrad ≥ 99,5 % (0,3 µm) oder ≥ 99,9 % (0,6 µm); Blindwert < 1 µg/m³ je Element.
Wie lange dauert die Prüfung?
Das Verfahren umfasst 6 Schritte. Die Norm gibt nicht für jeden Schritt eine Dauer an — maßgeblich ist das Verfahren des Labors.
Welche Geräte werden benötigt?
Düse und Sonde mit geregelter Temperatur, Filtergehäuse mit Filterträger, Fritten-Waschflaschen oder Impinger, Saugeinheit (eine oder zwei), Regel- und Bypassventile, Absperrventile, Gaszähler mit Temperatur- und Druckmessung, PE-Flaschen mit Verschlüssen aus PTFE/PFA/FEP/PP/PE, PTFE-Druckgefäße (100–200 ml) und Aufschlussgerät, AAS- oder ICP-Spektrometer.
Wo wird diese Prüfung eingesetzt?
Periodische Messungen der Schwermetallemissionen aus Verbrennungsanlagen für Siedlungsabfälle und gefährliche Abfälle (Richtlinie 2010/75/EU — Summe aus Sb, As, Pb, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, V sowie Cd + Tl); Mitverbrennungsanlagen, Zementwerke, Hütten und andere Quellen mit einer Gaszusammensetzung im Bereich der Tabelle 1 der Norm (nach Validierung); Kalibrierung und Kontrolle automatischer Messsysteme für Metalle (sofern eingesetzt) sowie Emissionsberichterstattung; Parallele Probenahme von Quecksilber im Nebenstrom (EN 13211) und von Staub (EN 13284-1); Beurteilung der Wirksamkeit der Entstaubung und der Sorption bei der Abgasreinigung.
Welche Sicherheitsmaßnahmen gelten?
Flusssäure — sehr stark ätzend und über die Haut giftig; eigene Anweisung für das sichere Arbeiten, HF-beständige Handschuhe, Calciumgluconat in der Hausapotheke, Aufschluss unter dem Abzug; Aufschluss in geschlossenen Gefäßen unter Druck — nur in dafür bestimmten Geräten, mit Temperatur- und Drucküberwachung; Cadmium, Thallium, Arsen, Chrom(VI) und ihre Verbindungen sind krebserzeugend oder stark giftig — vermeide Staubentwicklung von den Filtern, gib saure metallhaltige Abfälle zur Entsorgung.
Welches Labor führt diese Prüfung durch?
Die Prüfung führen nach ISO/IEC 17025 akkreditierte Labore durch. Auf LabCoda finden Sie sie über die Normnummer PN-EN 14385.