🌿 Einatembare Fraktion des Aerosols (Staubs) an Arbeitsplätzen — gravimetrisches Verfahren

Umwelt PN-Z-04507

Übersicht

Die einatembare Fraktion ist — nach der Verordnung über die NDS- und NDN-Werte — die durch Nase und Mund eindringende Fraktion des Aerosols, die nach der Ablagerung in den Atemwegen eine Gefahr für die Gesundheit darstellt, bestimmt nach der Norm PN-EN 481. Die Norm EN 481 legt die Probenahmekonventionen für die einatembare, die thorakale und die alveolengängige Fraktion als Beziehungen zwischen dem aerodynamischen Durchmesser der Teilchen und dem zu sammelnden Massenanteil fest; für die einatembare Fraktion beträgt der Anteil EI = 50·(1 + exp(−0,06·D)) %, wobei D der aerodynamische Durchmesser in µm ist (für D = 10 µm etwa 77 %, für 100 µm etwa 50 %), und die Konvention wird auf Teilchen oberhalb von 100 µm nicht angewendet.

Die Norm PN-Z-04507:2022-05 (mit der Berichtigung Ap1:2022-08) gibt das Verfahren zur Bestimmung der einatembaren Fraktion des Aerosols in der Luft an Arbeitsplätzen mit dem gravimetrischen Verfahren an; sie wird bei der Überwachung der sanitär-hygienischen Bedingungen angewendet. Sie ersetzte die früher angewendete Norm PN-91/Z-04030/05 über den „Gesamtstaub". Die kleinste bestimmbare Konzentration hängt von der Art des Probenahmekopfes, von der Dauer der Probenahme, von der Art des Filters und vom Ziffernschritt der Waage ab. Die Arbeitsplatzgrenzwerte (NDS) für Stäube (für die einatembare und für die alveolengängige Fraktion) enthält die Anlage zur Verordnung über die NDS- und NDN-Werte; die Grundsätze der Probenahme in der Arbeitsumgebung und der Auswertung der Ergebnisse legt PN-Z-04008-7 fest, die Messstrategie PN-EN 689.

Prinzip der Methode

Das gravimetrische Verfahren beruht auf der Bestimmung der Masse der Aerosolteilchen, die in einer Volumeneinheit der Luft enthalten sind (mg/m³). Die untersuchte Luft wird mit einem bekannten Volumenstrom über eine festgelegte Zeit durch einen Probenahmekopf mit einer Filtrationsschicht (Filter) geleitet, sodass die einatembare Fraktion des Aerosols zurückgehalten wird. Die Masse des zurückgehaltenen Aerosols wird als Differenz der Masse des nach der Probenahme und der vor der Probenahme gewogenen Filters ermittelt; sieht die Dokumentation des Herstellers des Probenahmekopfes die Wägung des Filters zusammen mit der Kassette vor, so wird der Filter mit der Kassette gewogen. Die Konzentration wird als Verhältnis der auf dem Filter zurückgehaltenen Aerosolmasse zum Volumen der durch den Filter geleiteten Luft berechnet: X = (m2 − m1 − B)/V, wobei m2, m1 — die Masse des Filters (oder des Filters mit der Kassette) nach und vor der Probenahme [mg], B — die mittlere Massenänderung der Blindproben [mg], V — das Volumen der entnommenen Luft [dm³].

Anwendungen

• Messungen der Staubkonzentrationen an Arbeitsplätzen, die die Verordnung des Gesundheitsministers über die Untersuchungen und die Messungen schädlicher Faktoren fordert — Vergleich des Expositionsindexes mit dem Arbeitsplatzgrenzwert (NDS)
• Betriebe mit Staubemission: Holz-, Lebensmittelindustrie (Mehlstäube), Mineral-, Hütten- und chemische Industrie, Landwirtschaft
• Beurteilung der Exposition gegenüber Staubfaktoren in der personenbezogenen Dosimetrie (Probenahmekopf im Atembereich) und bei ortsfesten Messungen
• Grundlage der Beurteilung des Berufsrisikos: geringes Risiko (W ≤ 0,5 NDS), mittleres (0,5 NDS < W ≤ NDS), hohes (W > NDS)
• Probenahme für weitere chemische Bestimmungen (z. B. der Metalle) im Staub der einatembaren Fraktion

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-Z-04507:2022-05 + Ap1:2022-08

Titel (PL)

Ochrona czystości powietrza — Oznaczanie frakcji wdychalnej aerozolu na stanowiskach pracy metodą grawimetryczną

Title (EN)

Air purity protection — Determination of the inhalable aerosol fraction at workplaces by the gravimetric method

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Vorbereitung der Filter

   Konditioniere die Filter (oder die Filter mit den Kassetten, wenn der Hersteller des Probenahmekopfes es so vorsieht) im Exsikkator und wiege sie vor der Probenahme (m1). Bereite die Blindproben vor — Filter, die den gesamten Weg ohne Luftentnahme durchlaufen — zur Ermittlung der mittleren Massenänderung B. Schalte die Waage mit dem vom Hersteller empfohlenen Vorlauf ein und prüfe sie mit dem Massennormal; wiege jeden Filter zweimal und mittle die Werte.

2. Aufbau des Probenahmekopfes

   Setze den Filter in den Probenahmekopf für die einatembare Fraktion ein, schließe die Pumpe an, stelle den für den jeweiligen Probenahmekopf geforderten Volumenstrom ein und miss ihn. Notiere die Temperatur und den Druck.

3. Probenahme

   Bringe den Probenahmekopf in der personenbezogenen Dosimetrie im Atembereich des Beschäftigten an; bei der ortsfesten Messung — an dem festgelegten Punkt des Arbeitsplatzes. Nimm über die durch die Messstrategie festgelegte Zeit (PN-Z-04008-7, PN-EN 689) Proben, sodass die Staubmasse auf dem Filter die Bestimmungsgrenze überschreitet. Miss nach dem Abschluss den Volumenstrom erneut.

4. Transport und Aufbewahrung

   Befördere und bewahre die Filter in geschlossenen Kassetten auf die in der Norm festgelegte Weise auf und schütze sie vor Staubverlust; konditioniere sie vor der Wägung erneut unter denselben Bedingungen wie vor der Probenahme.

5. Wägung und Berechnung

   Wiege den Filter nach der Probenahme (m2), berechne V aus dem gemittelten Volumenstrom und der Dauer der Probenahme sowie X = (m2 − m1 − B)/V in mg/m³.

6. Beurteilung der Exposition

   Ermittle den auf die Arbeitsschicht bezogenen Expositionsindex und vergleiche ihn mit dem Arbeitsplatzgrenzwert (NDS) aus der Verordnung; die Bedingungen sind sicher, wenn der Index den Grenzwert nicht überschreitet, und schädlich, wenn er größer ist. Bei einer Überschreitung hat der Arbeitgeber unverzüglich Abhilfemaßnahmen zu ergreifen.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Die Stäube mancher Werkstoffe (Hartholz, kristallines Siliciumdioxid) sind krebserzeugende Faktoren — verwende bei der Probenahme und bei der Behandlung der Filter Atemschutz und vermeide ein erneutes Aufwirbeln des Staubs
• Behandle die Filter nach der Probenahme als Proben, die möglicherweise schädliche Stoffe enthalten; öffne die Kassetten nicht außerhalb des Laboratoriums
• Befestige die personenbezogenen Pumpen so, dass sie weder die Bewegungen des Beschäftigten einschränken noch die Gefahr des Hängenbleibens an Maschinen schaffen

Häufige Fragen