🌿 Bestimmung polycyclischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAK) in der Gasphase und in Partikeln in Abgasen stationärer Quellen — Soxhlet-Extraktion von Filtern und Sorbenzien (10 % Diethylether in n-Hexan, etwa 20 h) mit 2- oder 6-Methylchrysen als Wiederfindungsstandard, Extraktion des Kondensats mit n-Hexan, Einengen, Reinigung an einer Kieselgelsäule und Bestimmung mittels HPLC an Umkehrphase mit Fluoreszenz- und UV-Detektion bei 229 nm oder mittels GC-MS, ISO 11338-2

Umwelt ISO 11338-2

Übersicht

WAS DIE NORM BESCHREIBT. Anwendungsbereich aus dem Text von ISO 11338-2:2003 (Abschnitt 1), in unserer Übersetzung, vollständig: „Dieser Teil von ISO 11338 legt Verfahren für Probenvorbereitung, Reinigung und Analyse zur Bestimmung polycyclischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAK) in der Gasphase und in Partikeln in Abgasen und Abluft fest. Die Analysenverfahren ermöglichen den Nachweis von PAK-Konzentrationen unter einem Mikrogramm je Kubikmeter Probe, abhängig von der Art der PAK und dem entnommenen Abgasvolumen. Die in diesem Teil von ISO 11338 beschriebenen Verfahren beruhen entweder auf Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC) oder auf Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS). ANMERKUNG — ISO 11338-1 beschreibt drei Verfahren und legt Mindestanforderungen an die Probenahme von PAK in Abgasen und Abluft fest“. Den Normtext lesen wir in der Leseprobe von ISO 11338-2:2003 (erste Ausgabe, 2003-06-01) vom Deckblatt über Inhaltsverzeichnis, Vorwort, Einleitung und Abschnitte 1–5 bis einschließlich 6.1.5.2 (erste Sätze der HPLC-Kalibrierung). Außerhalb der Leseprobe bleiben der Rest der Kalibrierung und Berechnung des HPLC-Verfahrens, das gesamte GC-MS-Verfahren (6.2), Grenzen und Störungen (7) sowie die Anhänge A–E, einschließlich des normativen Anhangs E mit den Leistungsmerkmalen des HPLC-Verfahrens.

NACH DEM TEXT VON ISO 11338-2:2003 (Vorwort, Einleitung, Abschnitte 1–6.1.5.2). Die Norm wurde von ISO/TC 146 „Luftbeschaffenheit“, Unterkomitee SC 1 „Emissionen aus stationären Quellen“, erarbeitet; ISO 11338 hat zwei Teile: 1 — Probenahme, 2 — Probenvorbereitung, Reinigung und Bestimmung. Einleitung: PAK gelangen hauptsächlich bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe und von Holz in die Atmosphäre und gelten als wichtige Klasse von Umweltkarzinogenen; in Abgasen hängt die Verteilung der PAK zwischen Gas- und Partikelphase von Temperatur, Masse und Größe der emittierten Partikel, Feuchte sowie Art und Konzentration der PAK ab; bei Probenahme, Lagerung und Vorbereitung können PAK-Verluste auftreten, die eine quantitative Analyse verhindern — durch die Flüchtigkeit von Zwei- und Dreiring-PAK und die Instabilität der PAK in Gegenwart von Licht, O3, NOx, SO2, HCl und bestimmten Schwermetallen. Verweisung (2): ISO 4225 (Begriffe der Luftbeschaffenheit). Begriffe (3): PAK — Verbindung mit zwei oder mehr kondensierten aromatischen Ringen aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen; Emission aus stationärer Quelle — von einer stationären Anlage oder einem Prozess emittiertes und zu einem Schornstein geführtes Gas; ASE — Gerät, das die Extraktion durch Lösemittel bei erhöhter Temperatur beschleunigt (unter Druck, damit das Lösemittel flüssig bleibt). Prinzip (4): die Probe wird isokinetisch entnommen, die Partikelphase auf einem Filter und die Gasphase durch Kondensation auf einem Adsorbens gesammelt (z. B. Styrol-Divinylbenzol-Harz XAD-2, Polyurethanschaum oder ein anderes mit vergleichbarer Wirksamkeit); mit der Probe in Berührung gekommene Teile der Probenahmeeinrichtung werden mit Lösemittel gespült, die Spüllösungen mit Filtern und Adsorbens vereinigt und in einer Soxhlet-Apparatur (oder mit einem anderen validierten Verfahren, z. B. ASE) extrahiert; der Extrakt wird am Rotationsverdampfer und bei Bedarf unter Stickstoff eingeengt und bei Bedarf gereinigt; ein Aliquot wird mittels HPLC an Umkehrphase oder GC-MS analysiert; die Konzentration jedes PAK wird aus der PAK-Masse (Partikel- und Gasphase) und dem auf Bezugsbedingungen umgerechneten Gasvolumen berechnet. Sicherheit (5): alle PAK sind als potenzielle Karzinogene zu behandeln; Körperkontakt mit PAK in fester Form, Extrakt oder Lösung ist zu verhindern; PAK können mit dem Lösemittel codestillieren und sich außen an Glasgeräten mit Schliffstopfen festsetzen; das eigene Ansetzen von Standardlösungen ist nicht ratsam — handelsübliche Standardlösungen (Beispiel aus der Fußnote: NIST SRM 1647, zertifizierte Lösung von 16 PAK in Acetonitril) verringern das Expositionsrisiko; Glasgeräte mit PAK-Lösungen sind mit lösemittelbeständigen Handschuhen zu handhaben; Kontaminationen lassen sich unter UV-Licht durch Fluoreszenz erkennen; PAK in fester Form sind am gefährlichsten, da sie sich elektrostatisch aufladen, daher werden sie in einer Handschuhbox gewogen; nicht verwendete Proben und kontaminierte Geräte, Glaswaren und Kleidung sind vorschriftsgemäß zu entsorgen. HPLC-Verfahren — Reagenzien (6.1.2): Acetonitril, n-Hexan, Methanol und Pentan in HPLC-Qualität; Diethylether, mit 2 % Ethanol stabilisiert; hochreines Kieselgel Typ 60, „70 mesh to 23 mesh“ (so im Text); wasserfreies Natriumsulfat, mindestens 4 h bei 300 °C erhitzt; Wiederfindungsstandard — 2-Methylchrysen oder 6-Methylchrysen mit einer Reinheit von mindestens 98 %; Helium zum Entgasen der mobilen Phase und Stickstoff zum Einengen; Aluminiumfolie; Glaswolle. Geräte (6.1.3): Soxhlet-Apparatur 100–200 ml; Glasfaserfilter, 3 h bei 200 °C oder bis zu einem annehmbaren Blindwert vorgereinigt; Rundkolben; Rotationsverdampfer (Vakuum bis 0,1 MPa, Bad bis 50 °C); Kuderna-Danish-Konzentratoren 500 ml mit Snyder-Kolonne; Stickstoff-Abblasvorrichtung mit Durchflussregelung und Wasserbad; Scheidetrichter 100 und 250 ml; Glas-Chromatographiesäule; Spitzröhrchen 10 ml; mit Methanol vorextrahierte Extraktionshülsen; Kühlschrank unter 4 °C oder Gefriergerät unter −15 °C; Ofen bis 500 °C; HPLC-System mit Gradientenpumpen, Injektor bis 20 µl, Säulenthermostat im Bereich 29–40 °C ± 1 °C, Fluoreszenzdetektor mit programmierbaren Anregungs- und Emissionswellenlängen und UV-Detektor bei 229 nm; Säule aus Glas oder Edelstahl 20–250 mm, Innendurchmesser 3–4,6 mm, C18-Phase mit 3–5 µm Korngröße; Vorsäule (immer empfohlen, da Verunreinigungen von Probe und Eluent den Druck erhöhen und die Selektivität verändern); Entgasen der Eluenten mit Helium (um Fluoreszenzlöschung zu vermeiden); Spritzen 10–1000 µl. Lagerung (6.1.4.1): Probenteile in dicht verschlossenen Behältern, lichtgeschützt, bei 0–4 °C (Extraktion innerhalb einer Woche nach Ende der Probenahme) oder bei −15 °C oder darunter (Extraktion innerhalb eines Monats); das Kondensat wird mit Salzsäure auf pH ≈ 2 angesäuert und kann bis zu 14 Tage gelagert werden. Extraktion von Filtern und Sorbenzien (6.1.4.2): Filter und Sorbens in der Soxhlet-Hülse; unmittelbar vor der Extraktion werden 500 µl Wiederfindungsstandard in Acetonitril (etwa 1 µg/ml) zugegeben — bei getrennter Analyse von Sorbens und Filter zu beiden; Extraktion mit 10 % Diethylether in n-Hexan etwa 20 h bei 4 Zyklen je Stunde; der Wiederfindungsstandard wird allen Proben zugegeben, auch Feld- und Verfahrensblindwerten; andere Extraktionstechniken (z. B. ASE) und Lösemittel — nach Validierung durch den Anwender. Extraktion des Kondensats (6.1.4.3): Kondensat und n-Hexan-Spülungen der Waschflaschen werden im Scheidetrichter mindestens 5 min geschüttelt, die Extraktion wird wiederholt, die n-Hexan-Fraktionen werden vereinigt und über Natriumsulfat getrocknet; das n-Hexan-Volumen jeder der beiden Extraktionen — mindestens 20 % des Kondensatvolumens. Einengen (6.1.4.4): die vereinigten Extrakte werden durch ein vorgereinigtes Glasfaserfilter filtriert, am Verdampfer auf etwa 2 ml eingeengt, mit n-Hexan in ein 10-ml-Röhrchen überführt, 1 ml Acetonitril zugegeben und im Wasserbad bei 25 °C unter einem schwachen Stickstoffstrom das Hexan und ein kleiner Teil des Acetonitrils abgedampft, danach mit Acetonitril auf 1,0 ml aufgefüllt; der Extrakt wird in dicht verschlossenen braunen Fläschchen unter 4 °C lichtgeschützt gelagert und innerhalb von 30 Tagen analysiert; Verdampfer — bei etwa 0,1 MPa und einem Bad nicht wärmer als 45 °C; wurde der Extrakt zur Trockne eingeengt, können erhebliche PAK-Verluste auftreten, und die Probe sollte verworfen werden (Anmerkung 1 — Einengen auf 1 ml ist je nach angestrebter Nachweisgrenze, Detektorempfindlichkeit und entnommenem Gasvolumen ggf. nicht nötig; Anmerkung 2 — das abschließende Einengen unter Stickstoff ist der kritischste Schritt: Verluste flüchtiger Zwei- bis Vierring-PAK erreichen 10 % mit n-Hexan als Extraktionsmittel und 10–40 % mit Toluol). Reinigung (6.1.4.5): bei relativ sauberen Matrices ggf. nicht nötig, bei komplexen beseitigt sie Störungen durch polare und unpolare Verbindungen; ein Extrakt in Dichlormethan wird vor der Reinigung in n-Hexan umgelöst; das Kieselgel wird 6 h mit Dichlormethan in der Soxhlet-Apparatur extrahiert und 16 h bei 450 °C aktiviert; eine 15–25-ml-Säule (z. B. 160 mm × 11,5 mm) wird mit 10 g Gel in Pentan und 1 g Natriumsulfat gefüllt; nach Vorelution mit 40 ml Pentan werden 1 ml Extrakt in n-Hexan und 2 ml n-Hexan aufgegeben, 25 ml Pentan eluiert (die Fraktion kann verworfen werden; sie enthält aliphatische Kohlenwasserstoffe), und die PAK — mit 25 ml Dichlormethan in Pentan (4:6) bei 2 ml/min; das Eluat wird eingeengt, in Acetonitril umgelöst und auf 1,0 ml aufgefüllt; handelsübliche Reinigungssäulen — nach Validierung (Anmerkung — eine zusätzliche Elution mit 25 ml Methanol eluiert polare Verbindungen, z. B. sauerstoff-, nitro- und sulfonsubstituierte PAK). HPLC-Analyse (6.1.5.1): typische Parameter — Säule 200 mm × 4,6 mm, C18, 5 µm; mobile Phase A — Acetonitril/Wasser (Volumenanteil 50 %), B — Acetonitril; linearer Gradient von 100 % A bis 100 % B; Durchfluss 0,8 ml/min; Injektion 20 µl; Säulentemperatur (29 ± 1) °C; Fluoreszenzdetektor mit programmierbaren Wellenlängen für höhere Selektivität in komplexen Matrices (Beispiel in Anhang A); Acenaphthylen wird mit dem UV-Detektor bei 229 nm bestimmt, da es nicht fluoresziert; wünschenswert ist eine Säulenlänge von mindestens 20 cm; zu vermeiden sind Injektionsvolumina von 100 µl oder mehr, Säulen von 15 cm oder kürzer und Gradienten von 25 min oder kürzer — typisch sind 40–60 min (Anmerkung 2 — Diodenarray-Detektoren verbessern die Selektivität und helfen, falsch positive Befunde zu erkennen). Kalibrierung (6.1.5.2): Standards einzelner PAK auf mindestens fünf Konzentrationsstufen, die niedrigste nahe der Bestimmungsgrenze.

STATUS (Stand 03.10.2026). Die Norm wurde nicht als PN übernommen: die PKN-Suche mit den Begriffen „ISO 11338-2“, „PN-EN ISO 11338-2“ und „11338“ (03.10.2026) liefert keine Karte. Internationales Dokument: ISO 11338-2:2003 (veröffentlicht 11-06-2003) hat im iTeh-Katalog den Status „Published“, Stufe 90.93 — Norm bestätigt (Überprüfung vom 18-03-2026, abgeschlossen 29-08-2026); die slowenische SIST ISO 11338-2:2004 — „Published“ (gelesen 03.10.2026).

WIE VIELE LABORATORIEN UND IN WELCHER SCHREIBWEISE (Kopie der Datenbank der Akkreditierungsumfänge, Datenstand bis 17.09.2026, gelesen 03.10.2026). Die Nummer 11338-2 steht in 15 Datensätzen bei 6 Laboratorien in Polen: AB 213, AB 300, AB 412, AB 550, AB 746, AB 886. In den aktuellen Umfängen auf der PCA-Website (gelesen 03.10.2026, Ausgaben vom 12.02.2026 bis 22.09.2026) geben fünf Laboratorien „ISO 11338-2:2003“ an und AB 412 — „ISO 11338-2“ ohne Jahr, zusammen mit dem Verfahren WKJ-4/IB/129, im flexiblen Akkreditierungsumfang (Zeichen E). AB 746 und AB 886 haben auch die Probenahme nach ISO 11338-1:2003 (AB 886 — Verfahren B). Beide Positionen von AB 746 mit dieser Norm sind im PCA-Dokument fett kursiv mit Sternchen gesetzt — Akkreditierung auf Antrag des Laboratoriums vom 17.04.2026 bis 16.10.2026 ausgesetzt; die Positionen der übrigen fünf Laboratorien sind nicht ausgesetzt. Der Reiter „Laboratorien“ („ISO 11338-2“) zeigt 9 Laboratorien — 6 aus Polen und 3 aus Tschechien (CZ 1012, CZ 1163, CZ 1350); geprüft mit der Abfrage des Reiters auf dem Produktionsserver labcoda.pl am 03.10.2026.

WAS DIE LABORATORIEN PRÜFEN (Positionen in PCA-Umfängen). „Gehalt“ oder „Konzentration/Gehalt“ an PAK in Abgasproben, gesammelt auf Filtern und Sorbensröhrchen (AB 213, AB 412, AB 550), auf Filter und Adsorber (AB 300), auf Filter, Sorbens und in Absorptionslösung (AB 746) sowie in Abgasen (AB 886); AB 746 auch PAK-Konzentration in Abgasreinigungsanlagen und Wirkungsgrad der PAK-Minderung (berechnet). Technik: HPLC mit Fluoreszenzdetektion (AB 213, AB 412, AB 746), HPLC-FLD und HPLC mit UV-Detektion (AB 300, AB 886), UHPLC mit Fluoreszenzdetektion (AB 550); kein Laboratorium gibt GC-MS an. Bereiche: (0,050–5,0) µg je Probe für 15 PAK (AB 213), (0,4–4,0) µg je Probe für 15 PAK (AB 300), (0,000005–0,005) mg je Probe für 5 PAK — Benzo(a)pyren, Benzo(b)- und Benzo(k)fluoranthen, Indeno(1,2,3-cd)pyren und Fluoranthen (AB 550), (0,00005–1) mg/m³ und (0,050–5,0) µg je Probe (AB 746), für einzelne PAK getrennt auf Filtern und Röhrchen (0,00001–1,000) bis (0,00003–1,000) mg/m³ und von (0,01–22) bis (0,03–27) µg je Probe (AB 886). Die PAK-Summe (berechnet) geben AB 213, AB 550, AB 746 und AB 886 an, die PAK-Emission (berechnet) — AB 746 und AB 886. Die Probenahme nach ISO 11338-1 hat einen eigenen Eintrag in der Wissensdatenbank.

WO EIN SCHEINBAR RICHTIGES ERGEBNIS LEICHT ENTSTEHT. Acenaphthylen: es wird mit dem UV-Detektor bei 229 nm bestimmt, da es nicht fluoresziert (6.1.5.1) — ein Acenaphthylen-Ergebnis allein aus dem Fluoreszenzdetektor folgt nicht aus dieser Norm; HPLC-UV neben Fluoreszenzdetektion geben in PCA-Umfängen AB 300 und AB 886 an. Säule: die Norm nennt Säulen von 20–250 mm mit 3–5 µm Korngröße und empfiehlt, Säulen von 15 cm oder kürzer, Gradienten von 25 min oder kürzer und Injektionen von 100 µl oder mehr zu vermeiden (6.1.3.15, 6.1.5.1) — UHPLC-Bedingungen (AB 550) beschreibt die Leseprobe nicht. Lagerung: Proben bei 0–4 °C sind innerhalb einer Woche, bei −15 °C oder darunter innerhalb eines Monats zu extrahieren, angesäuertes Kondensat innerhalb von 14 Tagen, und Extrakte sind innerhalb von 30 Tagen zu analysieren (6.1.4.1, 6.1.4.4). Einengen: der Extrakt darf nicht zur Trockne eingeengt werden — eine solche Probe wird verworfen; das abschließende Einengen unter Stickstoff verursacht Verluste flüchtiger Zwei- bis Vierring-PAK bis 10 % mit n-Hexan und 10–40 % mit Toluol (6.1.4.4, Anmerkung 2). Wiederfindung: der Wiederfindungsstandard (2- oder 6-Methylchrysen) wird jeder Probe, auch den Blindproben, unmittelbar vor der Extraktion zugegeben und bei getrennter Analyse — Filter und Sorbens (6.1.4.2). Phasen: die Konzentration wird aus der Summe der PAK-Masse in Partikel- und Gasphase (Filter, Sorbens, Kondensat und Spüllösungen) und dem auf Bezugsbedingungen umgerechneten Gasvolumen berechnet (4.2) — ein Ergebnis allein vom Filter oder allein vom Sorbens ist keine Konzentration im Abgas. Kalibrierung: mindestens fünf Stufen, die niedrigste nahe der Bestimmungsgrenze (6.1.5.2). Reagenzien: ein anderes Lösemittel oder eine andere Extraktionstechnik als 10 % Diethylether in n-Hexan in der Soxhlet-Apparatur muss validiert werden (6.1.4.2).

WAS WIR NICHT ANGEBEN. Wir haben den Rest von 6.1.5.2 und die Berechnung des HPLC-Verfahrens, das GC-MS-Verfahren (6.2), Grenzen und Störungen (7) sowie die Anhänge A–E nicht — wir geben daher keine Anregungs- und Emissionswellenlängen, charakteristischen Ionen und inneren Standards für GC-MS, Nachweis- und Bestimmungsgrenzen und keine Leistungsmerkmale des HPLC-Verfahrens aus Anhang E an.

Prinzip der Methode

Filter und Sorbens einer Abgasprobe werden nach Zugabe eines Wiederfindungsstandards in einer Soxhlet-Apparatur extrahiert, das Kondensat mit n-Hexan; die vereinigten Extrakte werden eingeengt, bei Bedarf an einer Kieselgelsäule gereinigt und in Acetonitril überführt; die PAK werden mittels HPLC an Umkehrphase getrennt und mit einem Fluoreszenzdetektor (Acenaphthylen — UV 229 nm) erfasst oder mittels GC-MS bestimmt, und die Konzentration im Gas wird aus der Summe der Massen in Partikel- und Gasphase und dem entnommenen Gasvolumen berechnet.

Anwendungen

• Abgase und Abluft stationärer Quellen — PAK in der Gasphase und in Partikeln, Proben von Filtern, Sorbenzien und Kondensat, entnommen nach ISO 11338-1; 6 Laboratorien in PCA-Umfängen in Polen
• Abgasreinigungsanlagen — PAK-Konzentration und Wirkungsgrad der PAK-Minderung (berechnet) — im PCA-Umfang eines Laboratoriums (Position auf Antrag bis 16.10.2026 ausgesetzt)
• PAK-Summe und PAK-Emission (berechnet) zusammen mit der Probenahme nach ISO 11338-1

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

ISO 11338-2:2003

Titel (PL)

Emisja ze źródeł stacjonarnych — Oznaczanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w fazie gazowej i w cząstkach — Część 2: Przygotowanie próbek, oczyszczanie i oznaczanie (tłumaczenie tytułu nasze; normy nie wprowadzono do PN)

Title (EN)

Stationary source emissions — Determination of gas and particle-phase polycyclic aromatic hydrocarbons — Part 2: Sample preparation, clean-up and determination

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Lagerung

   Probenteile dicht verschlossen, dunkel, bei 0–4 °C (Extraktion innerhalb einer Woche) oder ≤ −15 °C (innerhalb eines Monats); Kondensat mit HCl auf pH ≈ 2 ansäuern. ISO 11338-2:2003 gültig (bestätigt 29-08-2026, iTeh; nicht als PN übernommen).

2. Extraktion von Filter und Sorbens

   500 µl Wiederfindungsstandard (2- oder 6-Methylchrysen) zugeben und in der Soxhlet-Apparatur mit 10 % Diethylether in n-Hexan etwa 20 h, 4 Zyklen/h, extrahieren.

3. Extraktion des Kondensats

   Zweimal mit n-Hexan schütteln (≥ 20 % des Kondensatvolumens, ≥ 5 min), Fraktionen vereinigen und über Natriumsulfat trocknen.

4. Einengen

   Extrakte vereinigen und filtrieren, am Verdampfer auf etwa 2 ml einengen, 1 ml Acetonitril zugeben, Hexan unter Stickstoff bei 25 °C entfernen und auf 1,0 ml auffüllen; nicht zur Trockne einengen.

5. Reinigung

   Bei komplexen Matrices — Säule mit 10 g Kieselgel: 40 ml Pentan, Extrakt, 25 ml Pentan, PAK mit 25 ml CH2Cl2/Pentan 4:6; einengen und in 1,0 ml Acetonitril überführen.

6. Bestimmung

   HPLC C18 mit Acetonitril/Wasser-Gradient, Fluoreszenzdetektor (Acenaphthylen — UV 229 nm), Kalibrierung auf ≥ 5 Stufen; oder GC-MS (6.2, außerhalb der Leseprobe).

7. Ergebnis

   Konzentration jedes PAK aus der Summe der Massen in Partikel- und Gasphase und dem auf Bezugsbedingungen umgerechneten Gasvolumen.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Alle PAK sind als potenzielle Karzinogene zu behandeln; Körperkontakt mit PAK in fester Form, Extrakt oder Lösung ist zu verhindern, Glasgeräte mit Lösungen sind mit lösemittelbeständigen Handschuhen zu handhaben (5)
• Statt Standardlösungen aus festen PAK (die sich elektrostatisch aufladen) selbst anzusetzen, werden handelsübliche Lösungen empfohlen; feste PAK werden in einer Handschuhbox gewogen, Kontamination wird unter UV-Licht erkannt (5)
• Nicht verwendete Proben sowie kontaminierte Geräte, Glaswaren und Kleidung werden vorschriftsgemäß entsorgt (5)

Häufige Fragen