🏭 Flüchtige organische Verbindungen in Emissionen

Umwelt PN-EN 13649

Übersicht

STATUS DES DOKUMENTS — EINE SACHE VON ERSTER BEDEUTUNG FÜR DAS LABOR. PN-EN 13649:2005 ist vom polnischen Normungskomitee ZURÜCKGEZOGEN; die Katalogkarte trägt die Überschrift „Wycofana" (zurückgezogen) und die Zeile „Data wycofania" (Datum der Zurückziehung): 08-08-2018. Die Karte nennt KEINE ersetzende Norm, und eine Katalogsuche nach der Zeichenfolge „13649" liefert allein diese eine, zurückgezogene Ausgabe — im polnischen Normenwerk gibt es heute keinen Nachfolger dieses Dokuments. Dennoch bleibt die Norm eines der am häufigsten zitierten Dokumente in polnischen Akkreditierungsumfängen (über dreihundert Positionen). Ein Labor, das sie im Umfang führt, beruft sich auf ein seit acht Jahren zurückgezogenes Dokument: das macht die Prüfung nicht ungültig, verlangt aber eine bewusste, mit dem Kunden abgestimmte Entscheidung statt eines Versehens bei der Überprüfung des Umfangs. Auf europäischer Ebene wird das Verfahren durch die Technische Spezifikation CEN/TS 13649:2014 fortgeschrieben, die nicht in das polnische Normenwerk übernommen wurde.

Flüchtige organische Verbindungen (VOC), die aus stationären Quellen (Schornsteine, Emitter) emittiert werden, stellen ein ernstes Umweltproblem dar — sie sind Vorläufer von troposphärischem Ozon und photochemischem Smog, und viele von ihnen zeigen krebserregende Wirkungen (Benzol, Formaldehyd, Vinylchlorid). Die VOC-Emissionskontrolle ist durch die IED-Richtlinie 2010/75/EU, die Verordnung des Umweltministeriums über Emissionsstandards und integrierte Genehmigungen vorgeschrieben.

Norm PN-EN 13649 beschreibt die Methode der Probenahme von aus stationären Quellen emittierten Gasen auf Sorptionsröhrchen gefüllt mit Aktivkohle oder anderen Sorbentien, gefolgt von Lösemitteldesorption (Schwefelkohlenstoff CS₂) oder thermischer Desorption und chromatographischer GC-FID- oder GC-MS-Analyse. Version CEN/TS 13649:2014 erweiterte die Norm um die Option der thermischen Desorption auf TD-Röhrchen, wodurch die Notwendigkeit der Verwendung von giftigem CS₂ entfällt.

Die Methode wird von akkreditierten Messlaboren verwendet, die Emissionsmessungen im Auftrag von Industrieanlagen durchführen (Druckereien, Lackierwerkstätten, chemische, petrochemische, pharmazeutische Industrie). Ergebnisse werden als Massenkonzentration einzelner Verbindungen in mg/m³ unter Normalbedingungen ausgedrückt, bezogen auf trockenes Gas und konventionellen O₂-Gehalt.

Die ordnungsgemäße Probenahme erfordert isokinetische oder proportionale Probenahme aus dem Emitterkanal unter Verwendung einer beheizten Sonde und Transportleitung, um Kondensation zu verhindern.

Prinzip der Methode

Abgas wird aus dem Emitterkanal mit einer beheizten Sonde entnommen und durch Sorptionsröhrchen geleitet, die mit Aktivkohle (SKC, Anasorb) oder polymeren Sorbentien (Tenax TA, Chromosorb) gefüllt sind. VOCs adsorbieren an der Sorbentoberfläche. Nach der Probenahme werden Fasern desorbiert: (1) durch Lösemittelmethode — Waschen mit CS₂ und Analyse der Lösung auf GC-FID, oder (2) durch thermische Methode — Erhitzen des TD-Röhrchens im Thermaldesorber (z.B. 300°C) und Transport der desorbierten Analyten mit Trägergas (He/N₂) auf GC-Säule mit FID- oder MS-Detektion. Identifizierung basierend auf Retentionszeiten (FID) oder Massenspektren (MS), Quantifizierung mit Kalibrierkurven.

Anwendungen

• VOC-Emissionsmessungen aus Industrieanlagen (IPPC-integrierte Genehmigungen)
• Kontrolle der Einhaltung von Emissionsstandards (Gesetzblatt 2019, Pos. 1705)
• Emissionsmessungen von Druckereien, Lackierwerkstätten, Chemiebetrieben
• Überwachung von Verbrennungs- und Gasreinigungsprozessen (RTO, Adsorption)
• Umweltverträglichkeitsprüfungen (UVP-Berichte)
• Emissionen aus petrochemischer, Raffinerie-, pharmazeutischer Industrie
• Prüfung der Wirksamkeit von Reinigungsgeräten (Filter, Adsorber)

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-EN 13649:2005

Titel (PL)

Emisja ze źródeł stacjonarnych — Oznaczanie stężenia masowego indywidualnych gazowych związków organicznych — Metoda z zastosowaniem węgla aktywnego i desorpcji rozpuszczalnikiem

Title (EN)

Stationary source emissions — Determination of the mass concentration of individual gaseous organic compounds — Activated carbon and solvent desorption method

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Feldgerätevorbereitung

   Pumpen- und Sondendichtheit prüfen. Sorptionsröhrchen (Aktivkohle oder TD) vorbereiten. Rotameter/Gasmessgerät kalibrieren.

   ⏱ Zeit: 30 min

2. Sondenmontage im Emitter

   Beheizte Sonde durch Messöffnungen in Emitterkanal einführen. Beheizte Leitung (≥120°C) an Sorptionsröhrchen anschließen.

   ⏱ Zeit: 20 min • 🌡 Temperatur: ≥120°C

3. Gasparametermessung

   Temperatur, Druck, Gasgeschwindigkeit im Kanal, Luftfeuchtigkeit messen. Normalbedingungen bestimmen (273 K, 101,3 kPa, trockenes Gas).

   ⏱ Zeit: 15 min

4. Probenahme auf Sorptionsröhrchen

   Pumpe starten — Durchfluss 0,1–1,0 L/min. 30 min – 4 h proben. 2 Röhrchen in Serie verwenden (Haupt + Kontrolle).

   ⏱ Zeit: 30 min – 4 h

5. Probensicherung

   Röhrchen mit PTFE-Stopfen verschließen. In versiegelten Behältern, Transportkühlern platzieren. Transport zum Labor innerhalb <24 h.

   ⏱ Zeit: 10 min

6. Lösemitteldesorption (CS₂)

   Im Labor Röhrchen brechen, Sorbens in Vial überführen. 1–2 mL CS₂ zugeben. 30 min schütteln. Zentrifugieren.

   ⏱ Zeit: 45 min

7. Alternative: thermische Desorption (TD)

   TD-Röhrchen in Thermaldesorber platzieren. Programm: 300°C/10 min, Focus-Trap -10°C → 300°C, Transfer auf GC.

   ⏱ Zeit: 20 min • 🌡 Temperatur: 300°C

8. GC-FID- oder GC-MS-Analyse

   1 µL injizieren (CS₂) oder von TD transferieren. Temperaturprogramm: 40°C/3 min → 10°C/min → 250°C. Identifizierung und Quantifizierung.

   ⏱ Zeit: 30–45 min

9. Kalibrierung und Berechnungen

   Konzentrationen aus Kalibrierkurven bestimmen. Auf Normalbedingungen umrechnen (273 K, 101,3 kPa, trockenes Gas, konventionelles O₂).

   ⏱ Zeit: 15 min

10. Qualitätskontrolle

    Analyse von Blindprobe (sauberes Röhrchen), Duplikat, Kontrollprobe mit Standard. Wiederfindung Kontrollröhrchen <5% Hauptröhrchen.

    ⏱ Zeit: 30 min

Erforderliche Geräte und Apparatur

Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien

Arbeitsschutz und Sicherheit

• CS₂ — extrem entflammbar (Tfl = -30°C), giftig, neurotoxisch! Arbeit nur im Abzug mit Belüftung
• Abgase können giftige Verbindungen enthalten (Benzol, chloriert) — Maske mit ABE-Filter bei Probenahme
• Arbeit in der Höhe (Kaminplattformen) — Gurte, Schulung, Erste-Hilfe-Kasten
• Gasflaschen — Schutz vor Umkippen, geprüfte Druckminderer, Leckdetektor
• GC-FID — brennbare Gase (H₂, Luft) — Wasserstoffdetektor im Labor, Zwangslüftung

Häufige Fragen