Messtechnik
Die Luftqualität wird, je nach Aufgabenstellung und Schadstoff, entweder mit automatisierten und/oder mit laborbasierten Messverfahren überwacht. In der EU-Luftqualitätsrichtlinie ist geregelt, welche Messverfahren anzuwenden sind (Referenzverfahren). Da sich diese nicht überall anwenden lassen, sind andere vergleichbare Messungen zulässig, wenn die Gleichwertigkeit mit dem Referenzverfahren nachgewiesen ist (Äquivalenzverfahren). Um die Gleichwertigkeit laufend zu überwachen, misst das LANUV an einigen Messorten parallel mit Referenz- und Äquivalenzverfahren und vergleicht die Ergebnisse. Ein Beispiel für ein Äquivalenzverfahren sind die Messungen mit Stickstoffdioxid-Passivsammlern. Für Feinstaub (PM10 und PM2,5) werden zur aktuellen Information der Bevölkerung auch eignungsgeprüfte automatisierte Messgeräte nach DIN EN 16450 eingesetzt, deren Gleichwertigkeit ist durch Vergleich mit dem gravimetrischen Referenzverfahren nachgewiesen.
Das LANUV ist für alle Stoffe, für die in der EU Luftqualitätsrichtlinie Grenz- und Zielwerte festgelegt sind, durch die DAkkS nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditiert. Die Akkreditierung gilt nur für die in den Urkundenanlagen (D-PL-14200-01-00) aufgeführten Akkreditierungsumfang (Link zur Urkunde). Das heißt, die Qualität der Messungen wird regelmäßig extern überprüft.
Automatisierte Messverfahren sind in einem Container aufgestellte Messgeräte, die automatisiert und kontinuierlich die aktuellen Daten zur Luftqualität an das LANUV übermitteln. Somit sind zeitnahe Informationen über die Luftqualität verfügbar.
Folgende Stoffe werden automatisiert gemessen:
- Stickstoffdioxid (NO2) [Referenzverfahren, DIN EN 14211]
- Schwefeldioxid (SO2) [Referenzverfahren, DIN EN 14212]
- Ozon (O3) [Referenzverfahren, DIN EN 14625]
- Feinstaub (PM10, PM2,5) [Äquivalenzverfahren, DIN EN 16450]
Laborbasierte Messverfahren liefern zusammengefasste Messwerte für einen längeren Zeitraum. Sie werden für Stoffe eingesetzt, für die Analysen im Labor erforderlich sind – beispielsweise für die Inhaltsstoffe im Feinstaub. In anderen Fällen, wie bei den Stickstoffdioxid-Passivsammlern, liegt der Vorteil im geringen Platzbedarf. So sind mit dieser Methode auch Messungen in engen Straßenschluchten möglich. Über einen festgelegten Zeitraum werden Luftschadstoffe in einem Probenröhrchen (Passivsammler) oder mithilfe eines Messgerätes gesammelt. Anschließend wird die Probe entnommen und im Labor analysiert.
Folgende Stoffe werden laborbasiert gemessen:
- Stickstoffdioxid – Monatsproben [Äquivalenzverfahren, DIN EN 16339]
- Benzol – Monats- und Mehrtagesproben [Referenzverfahren, DIN EN 14662, Teil 2 und 5]
- Feinstaub (PM10 und PM2,5) – Tagesproben [Referenzverfahren, DIN EN 12341]
- Bestimmung von Inhaltsstoffen in PM10:
- Metalle [Referenzverfahren, DIN EN 14902]
- Benzo(a)pyren [Referenzverfahren, DIN EN 15549 (BaP)]
- Ruß in Form von elementaren (EC) und organischen (OC) Kohlenstoff [Referenzverfahren, DIN EN 16909]
- Levoglucosan [Referenzverfahren, CEN/TS 18044]
Polychlorierte Biphenyle (PCB), Dioxine (PCDD) und Furane (PCDF) [Außenluft: Hausverfahren in Anlehnung an DIN EN 1948 und VDI 3498; Deposition: VDI 4320 Blatt 5]
Staubniederschlag/Deposition ist die Ablagerung von Stoffen, die als trockener Staub zusammen mit Regenwasser oder als gasförmige Bestandteile aus der Luft auf Oberflächen wie Boden, Pflanzen, Gebäude und Gewässer gelangen. Da Staubniederschlag entweder an Regentropfen gebunden ist oder aus grobkörnigem Material besteht, wird er nur zu geringen Anteilen eingeatmet und beeinflusst nicht direkt die Gesundheit.
Staubniederschlag wird mit Hilfe von einfachen, oben offenen Gefäßen, den sogenannten Bergerhoff-Sammelgefäßen gesammelt (VDI-Richtlinie 4320 Blatt 2). Diese Gefäße werden in ausgewählten Gebieten in 1 bis 1,5 Meter Höhe über dem Boden aufgestellt. Nach einer Standzeit von etwa einem Monat werden die Gefäße ausgetauscht und der Inhalt der Sammelgefäße im Labor getrocknet und gewogen.
In den monatlichen Proben werden auch Inhaltsstoffe wie z. B. Arsen, Blei, Kadmium und Nickel bestimmt. Aus der Masse der Proben wird die Staubniederschlagsmenge in Gramm pro m² und Tag (g/(m²*d)) berechnet. In einigen Fällen werden die Monatsproben zu Jahressammelproben zusammengefasst, aus denen dann die Analytik erfolgt.
Sollen nicht die Metalle sondern organische Komponenten (z.B. BaP, PCDD/F, PCB) bestimmt werden, müssen sowohl Probenahme als auch die Aufarbeitung modifiziert werden.
Die Analyseverfahren der Inhaltsstoffe im Staubniederschlag ist bei den laborbasierten Messungen beschrieben.
Mit dieser Sammelmethode werden vor allem Staubpartikel mit einer Größe von 50 bis 200 µm Korndurchmesser erfasst. Diese Stäube sinken verhältnismäßig schnell zu Boden, so dass sie in der Luft nur wenige hundert Meter weit transportiert werden.
In der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) sind in den Ziffern 4.3.1.1 und 4.5.1 Immissionswerte für Staubniederschlag (Schutz vor erheblichen Belästigungen oder erheblichen Nachteilen) und für die Inhaltsstoffe des Staubniederschlags (Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Schadstoffdeposition) festgelegt.
Die Messstationen dienen primär zur Überwachung der Luftqualität. An ausgewählten Messstationen werden auch meteorologische Parameter erfasst, diese Parameter sind zusätzliche Informationen. Die Anforderungen an meteorologische Messungen nach WMO oder nach VDI-Richtlinie 3783 Blatt 21, werden nicht an allen Messtationen erfüllt. Dies sollte bei Verwendung der meteorologischen Messdaten beachtet werden.
Besondere Messprogramme
Das LANUV misst mehr gesundheitsrelevante Stoffe, als es die aktuelle Luftqualitätsrichtlinie vorsieht. Dazu gehören beispielsweise Ruß und Ammoniak. Für weitere Stoffe, wie ultrafeine Partikel, erprobt es Messtechniken und führt Sondermessungen durch. Damit liefert das LANUV wichtige Grundlagen für die Weiterentwicklung der Luftqualitätsüberwachung sowie für die gesundheitliche Bewertung dieser Stoffe.
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