Photoionisationsdetektor (PID): Unterschied zwischen den Versionen

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In Deutschland erfolgen die für die Einhaltung des [[Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) für Dämpfe und Aerosole bei der Heißverarbeitung von Destillations- und Air-Rectified-Bitumen|Arbeitsplatzgrenzwertes (AGW)]] maßgebenden Arbeitsplatzmessungen mit dem [[IFA-Messverfahren]] (Institut für Arbeitsschutz). Bei diesem Verfahren ist eine Messung von mindestens 2 Std. [[IFA-Arbeitsmappe 6305-1 (Mineralölstandard)|(Mineralölstandard)]] bzw. 5 Std. [[IFA-Arbeitsmappe 6305-2 (Bitumenkondensat-Standard)|(Bitumenkondensat-Standard)]] sowie eine nachträgliche Analyse im Labor erforderlich. Dabei ist jedoch keine Darstellung der Emissionsverläufe möglich, welches die Identifizierung von Messpitzen und deren Ursachen erschwert. <ref>Breuer, D. (2008). Bitumen (Dämpfe und Aerosole, Mineralöl-Standard) – IFA-Arbeitsmappe 6305/1, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, 2008</ref><ref>Breuer, D. (2008). Bitumen (Dämpfe und Aerosole, Bitumenkondensat-Standard) – IFA-Arbeitsmappe 6305/2, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, 2008</ref>
  
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In Deutschland erfolgen die für die Einhaltung des Arbeitsplatzgrenzwertes (AGW) maßgebenden Arbeitsplatzmessungen mit dem IFA-Messverfahren (Institut für Arbeitsschutz). Bei diesem Verfahren ist eine Messung von mindestens 2 Std. (Mineralölstandard) bzw. 5 Std. (Bitumenkondensat-Standard) sowie eine nachträgliche Analyse im Labor erforderlich. Zudem ist eine Darstellung der Emissionsverläufe nicht möglich, welches die Identifizierung von Messpitzen und deren Ursachen erschwert. <ref>vgl. Breuer D. (2008). Bitumen (Dämpfe und Aerosole, Mineralöl-Standard) – IFA-Arbeitsmappe 6305/1, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, 2008</ref><ref>vgl. Breuer D. (2008). Bitumen (Dämpfe und Aerosole, Bitumenkondensat-Standard) – IFA-Arbeitsmappe 6305/2, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, 2008</ref>
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Die Forschungsgruppe Verkehrswesen (FgV) der FH Münster führt u. a. aus diesen Gründen seit Anfang 2020 Emissionsmessungen mit Photoionisationsdetektoren (PID) an Asphaltbaustellen durch. <ref>Weßelborg, H.-H.; Schönauer, T.; Hülsbömer, M.: Wissenschaftliche Begleitung des Einsatzes von Warmmix-Asphalt (WMA) auf ländlichen Wegen, Münster, 2020</ref><ref>Weßelborg, H.-H.; Schönauer, T.; Hülsbömer, M.: Ergänzungsbericht - Wissenschaftliche Begleitung des Einsatzes von Warmmix-Asphalt (WMA) auf ländlichen Wegen, Münster, 2021</ref><ref>Weßelborg, H.-H.; Schönauer, T.: Durchführung von PID-Messungen beim Einbau von Gussasphalt, Münster, 2022</ref><ref>Weßelborg, H.-H.; Schönauer, T.: Durchführung von PID-Messungen beim Einbau von Walzasphalt, Münster, 2024</ref> Das PID-Messverfahren wird z. B. für Kontroll- oder Übersichtsmessungen an Arbeitsplätzen, für Bodenluftmessungen, bei Feuerwehreinsätzen o. ä. eingesetzt.<ref name=":0">Analytical Control Instruments GmbH (ACI) (Hrsg.) (2016): Portable PID (PPID) - Bedienungsanleitung - Ab Firmware Revision: 1.00.013, Version 2.01, Berlin, URL: https://aci-berlin.de/images/stories/products/ppid/PPID%20-%20User%20Manual%20(de)%20-%202.01.pdf, Zugriff: 23.07.2024</ref> Das Potenzial der PID-Messungen liegt dabei in der Darstellung von Emissionsverläufen und ermöglicht somit die Auswertung potenzieller Einflüsse auf die Messergebnisse. Mit einem PID lässt sich keine Aussage über die Einhaltung des [[Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) für Dämpfe und Aerosole bei der Heißverarbeitung von Destillations- und Air-Rectified-Bitumen|AGW]] treffen, dennoch zeigte sich, dass Einflüsse, welche im PID-Messwertverlauf erkennbar waren, auch einen Einfluss auf die maßgebenden Arbeitsplatzmessungen mit dem [[IFA-Messverfahren]] haben können.<ref>Schönauer, T.; Schünemann, M.; Simnofske, D.; Weßelborg, H.-H.: Untersuchung des Einflusses verschiedener Trennmittel auf Emissionsmessungen mit dem IFA-Verfahren und der PID-Messmethode, Münster, 2023</ref>
  
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Die Forschungsgruppe Verkehrswesen (FgV) der FH Münster führt u. a. aus diesen Gründen seit Anfang 2020 Emissionsmessungen mit Photoionisationsdetektoren (PID) an Asphaltbaustellen durch. <ref>vgl. Weßelborg, H.-H.; Schönauer, T.; Hülsbömer, M.: Wissenschaftliche Begleitung des Einsatzes von Warmmix-Asphalt (WMA) auf ländlichen Wegen, Münster, 2020</ref><ref>vgl. Weßelborg, H.-H.; Schönauer, T.; Hülsbömer, M.: Ergänzungsbericht - Wissenschaftliche Begleitung des Einsatzes von Warmmix-Asphalt (WMA) auf ländlichen Wegen, Münster, 2021</ref><ref>vgl. Weßelborg, H.-H.; Schönauer, T.: Durchführung von PID-Messungen beim Einbau von Gussasphalt, Münster, 2022</ref><ref>vgl. Weßelborg, H.-H.; Schönauer, T.: Durchführung von PID-Messungen beim Einbau von Walzasphalt, Münster, 2024</ref> Das PID-Messverfahren wird z. B. für Kontroll- oder Übersichtsmessungen an Arbeitsplätzen, für Bodenluftmessungen, bei Feuerwehreinsätzen o. ä. eingesetzt.<ref name=":0">vgl. Analytical Control Instruments GmbH (ACI) (Hrsg.) (2016): Portable PID (PPID) - Bedienungsanleitung - Ab Firmware Revision: 1.00.013, Version 2.01, Berlin, URL: <nowiki>https://www.aci-berlin.com/images/stories/products/ppid/PPID</nowiki> - User Manual (de) - 2.01.pdf, Zugriff: 23.07.2024</ref> Das Potenzial der PID-Messungen liegt dabei in der Darstellung von Emissionsverläufen und ermöglicht somit die Auswertung potenziell negativer Einflüsse auf die Messergebnisse. Zwar lässt sich mit einem PID keine Aussage über die Einhaltung des AGW treffen, dennoch zeigte sich, dass negative Einflüsse, welche im PID-Messwertverlauf erkennbar waren, auch einen Einfluss auf die maßgebenden Arbeitsplatzmessungen mit dem IFA-Messverfahren haben können.<ref>vgl. Schönauer, T.; Schünemann, M.; Simnofske, D.; Weßelborg, H.-H.: Untersuchung des Einflusses verschiedener Trennmittel auf Emissionsmessungen mit dem IFA-Verfahren und der PID-Messmethode, Münster, 2023</ref>  
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Ähnlich wie bei der [[IFA-Messverfahren|IFA-Methode]] wird bei den Emissionsmessungen mit Photoionisationsdetektoren (PID) die Umgebungsluft mit einer Pumpe angesaugt. Der in diesem Projekt verwendete Portable PID (PPID) der Analytical Control Instruments GmbH (ACI) besitzt hierfür eine Membranpumpe mit einer Leistung von 300 [ml/min].<ref name=":0" /> Die angesaugte Luft wird dabei direkt an einer Entladungsröhre, im Allgemeinen eine UV-Lampe mit einem Ionisierungspotential von 10,6 eV, vorbeigeführt. Liegt die Energie des eingestrahlten Lichts über dem Ionisierungspotential der zu bestimmenden Stoffe, so werden diese ionisiert, woraus der PID schließlich ein Summensignal erzeugt.<ref name=":1">Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) (Hrsg.) (2009): Analytische Methoden zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe, Band 1: Luftanalysen, 16. Lieferung, 2009, URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/3527600418.ammobildevd0016, Zugriff: 23.07.2024</ref>
  
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'''Funktionsweise'''
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Zu beachten ist, dass mit den PID-Messungen keine Aussage über die Kanzerogenität getroffen werden kann, da lediglich ein Summensignal aus allen ionisierbaren Stoffen erzeugt wird.
  
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Ähnlich wie bei der IFA-Methode wird bei den Emissionsmessungen mit Photoionisationsdetektoren (PID) die Umgebungsluft mit einer Pumpe angesaugt. Der in diesem Projekt verwendete Portable PID (PPID) der Analytical Control Instruments GmbH (ACI) hat hierzu eine Membranpumpe mit einer Leistung von 300 [ml/min] integriert.<ref name=":0" /> Die angesaugte Luft wird dabei direkt an einer Entladungsröhre, im Allgemeinen eine UV-Lampe mit einem Ionisierungspotential von 10,6 eV, vorbeigeführt. Liegt die Energie des eingestrahlten Lichts über dem Ionisierungspotential der zu bestimmenden Stoffe, so werden diese Ionisiert, woraus der PID schließlich ein Summensignal erzeugt.<ref name=":1">vgl. Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) (Hrsg.) (2009): Analytische Methoden zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe, Band 1: Luftanalysen, 16. Lieferung, 2009, URL: <nowiki>https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/3527600418.ammobildevd0016</nowiki>, Zugriff: 23.07.2024</ref>
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In der folgenden Abbildung (Schematische Funktionsweise eines PID) ist die schematische Funktionsweise eines PID als Animation dargestellt.
  
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Zu beachten ist, dass mit den PID-Messungen keine Aussage über die Kanzerogenität getroffen werden kann, da lediglich ein Summensignal aus allen ionisierbaren Stoffen erzeugt wird.
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[[Datei:Schematische Funktionsweise eines PID (GIF).gif|alternativtext=|zentriert|Schematische Funktionsweise eines Photoionisationsdetektors (PID) <ref>Schönauer, T.: Neuer Messansatz bei der Expositionsmessung beim Asphalteinbau (Präsentation), In: Deutscher Asphaltverband (DAV) e.V., Asphalt-Seminar 2022, Willingen</ref> <sup>in Anlehnung an</sup> <ref name=":0" />|gerahmt]]
  
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In der folgenden Abbildung (Schematische Funktionsweise eines PID) ist die schematische Funktionsweise eines PID als Animation dargestellt.
 
  
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[[Datei:Schematische Funktionsweise eines PID (GIF).gif|alternativtext=|zentriert|Schematische Funktionsweise eines Photoionisationsdetektors (PID) <ref>vgl. Schönauer, T.: Neuer Messansatz bei der Expositionsmessung beim Asphalteinbau (Präsentation), In: Deutscher Asphaltverband (DAV) e.V., Asphalt-Seminar 2022, Willingen</ref> <sup>in Anlehnung an</sup> <ref name=":0" />|gerahmt]]
 
  
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==== Kalibrierung ====
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Die Kalibrierung des PID erfolgt i. d. R. mit dem Standardkalibriergas Isobuten, welches nicht der Kalibrierung aus den [[IFA-Messverfahren|IFA-Messungen]] ([[IFA-Arbeitsmappe 6305-1 (Mineralölstandard)|Mineralölstandard]] bzw. [[IFA-Arbeitsmappe 6305-2 (Bitumenkondensat-Standard)|Bitumenkondensat-Standard]]) entspricht. Zusätzlich besteht die Möglichkeit der Nutzung von Responsefaktoren bzw. Benutzer-Gasen.<ref name=":0" />
  
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==== Lampentypen und ihre Anwendung ====
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Wie auch beim PPID der Analytical Control Instruments GmbH (ACI) werden standardmäßig Lampen mit einem Ionisationspotential von 10,6 eV (gefüllt mit Krypton) eingesetzt, um eine Vielzahl an Stoffen zu erfassen. Darüber hinaus können Lampen mit 11,7 eV (gefüllt mit Argon) eingesetzt werden, welche die Detektion von weiteren spezifischen Stoffen wie Benzol, Toluol, Ethanol, Aceton und Methanol ermöglichen. Lampen mit 9,5 eV (gefüllt mit Xenon) werden hingegen hauptsächlich für Benzol und Toluol verwendet. <ref name=":1" />
  
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'''Kalibrierung'''
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==== Literaturverzeichnis ====
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Die Kalibrierung des PID erfolgt i. d. R. mit dem Standardkalibriergas Isobuten, welches nicht der Kalibrierung aus den IFA-Messungen (Mineralölstandard bzw. Bitumenkondensat-Standard) entspricht. Zusätzliche besteht die Möglichkeit der Nutzung von Responsefaktoren bzw. Benutzer-Gasen.<ref name=":0" />
 
  
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'''Lampentypen und ihre Anwendung'''
 
  
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Wie auch beim PPID der Analytical Control Instruments GmbH (ACI) werden standardmäßig Lampen mit einem Ionisationspotential von 10,6 eV (gefüllt mit Krypton) eingesetzt, um eine breite Palette an Stoffen zu erfassen. Des Weiteren können Lampen mit 11,7 eV (gefüllt mit Argon) eingesetzt werden, welche die Detektion von weiteren spezifischen Stoffen wie Benzol, Toluol, Ethanol, Aceton und Methanol ermöglichen. Lampen mit 9,5 eV (gefüllt mit Xenon) werden hingegen hauptsächlich für Benzol und Toluol verwendet. <ref name=":1" />
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Autor*innen: Hans-Hermann Weßelborg, Thomas Schönauer
  
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Stand: September 2024
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[[Category:Projekt]]
 
[[Category:Theorie]]
 
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Aktuelle Version vom 28. Oktober 2024, 14:46 Uhr

Hintergrund

In Deutschland erfolgen die für die Einhaltung des Arbeitsplatzgrenzwertes (AGW) maßgebenden Arbeitsplatzmessungen mit dem IFA-Messverfahren (Institut für Arbeitsschutz). Bei diesem Verfahren ist eine Messung von mindestens 2 Std. (Mineralölstandard) bzw. 5 Std. (Bitumenkondensat-Standard) sowie eine nachträgliche Analyse im Labor erforderlich. Dabei ist jedoch keine Darstellung der Emissionsverläufe möglich, welches die Identifizierung von Messpitzen und deren Ursachen erschwert. [1][2]

Die Forschungsgruppe Verkehrswesen (FgV) der FH Münster führt u. a. aus diesen Gründen seit Anfang 2020 Emissionsmessungen mit Photoionisationsdetektoren (PID) an Asphaltbaustellen durch. [3][4][5][6] Das PID-Messverfahren wird z. B. für Kontroll- oder Übersichtsmessungen an Arbeitsplätzen, für Bodenluftmessungen, bei Feuerwehreinsätzen o. ä. eingesetzt.[7] Das Potenzial der PID-Messungen liegt dabei in der Darstellung von Emissionsverläufen und ermöglicht somit die Auswertung potenzieller Einflüsse auf die Messergebnisse. Mit einem PID lässt sich keine Aussage über die Einhaltung des AGW treffen, dennoch zeigte sich, dass Einflüsse, welche im PID-Messwertverlauf erkennbar waren, auch einen Einfluss auf die maßgebenden Arbeitsplatzmessungen mit dem IFA-Messverfahren haben können.[8]

Funktionsweise

Ähnlich wie bei der IFA-Methode wird bei den Emissionsmessungen mit Photoionisationsdetektoren (PID) die Umgebungsluft mit einer Pumpe angesaugt. Der in diesem Projekt verwendete Portable PID (PPID) der Analytical Control Instruments GmbH (ACI) besitzt hierfür eine Membranpumpe mit einer Leistung von 300 [ml/min].[7] Die angesaugte Luft wird dabei direkt an einer Entladungsröhre, im Allgemeinen eine UV-Lampe mit einem Ionisierungspotential von 10,6 eV, vorbeigeführt. Liegt die Energie des eingestrahlten Lichts über dem Ionisierungspotential der zu bestimmenden Stoffe, so werden diese ionisiert, woraus der PID schließlich ein Summensignal erzeugt.[9]

Zu beachten ist, dass mit den PID-Messungen keine Aussage über die Kanzerogenität getroffen werden kann, da lediglich ein Summensignal aus allen ionisierbaren Stoffen erzeugt wird.

In der folgenden Abbildung (Schematische Funktionsweise eines PID) ist die schematische Funktionsweise eines PID als Animation dargestellt.

Schematische Funktionsweise eines Photoionisationsdetektors (PID) [10] in Anlehnung an [7]


Kalibrierung

Die Kalibrierung des PID erfolgt i. d. R. mit dem Standardkalibriergas Isobuten, welches nicht der Kalibrierung aus den IFA-Messungen (Mineralölstandard bzw. Bitumenkondensat-Standard) entspricht. Zusätzlich besteht die Möglichkeit der Nutzung von Responsefaktoren bzw. Benutzer-Gasen.[7]

Lampentypen und ihre Anwendung

Wie auch beim PPID der Analytical Control Instruments GmbH (ACI) werden standardmäßig Lampen mit einem Ionisationspotential von 10,6 eV (gefüllt mit Krypton) eingesetzt, um eine Vielzahl an Stoffen zu erfassen. Darüber hinaus können Lampen mit 11,7 eV (gefüllt mit Argon) eingesetzt werden, welche die Detektion von weiteren spezifischen Stoffen wie Benzol, Toluol, Ethanol, Aceton und Methanol ermöglichen. Lampen mit 9,5 eV (gefüllt mit Xenon) werden hingegen hauptsächlich für Benzol und Toluol verwendet. [9]

Literaturverzeichnis

  1. ↑ Breuer, D. (2008). Bitumen (Dämpfe und Aerosole, Mineralöl-Standard) – IFA-Arbeitsmappe 6305/1, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, 2008
  2. ↑ Breuer, D. (2008). Bitumen (Dämpfe und Aerosole, Bitumenkondensat-Standard) – IFA-Arbeitsmappe 6305/2, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, 2008
  3. ↑ Weßelborg, H.-H.; Schönauer, T.; Hülsbömer, M.: Wissenschaftliche Begleitung des Einsatzes von Warmmix-Asphalt (WMA) auf ländlichen Wegen, Münster, 2020
  4. ↑ Weßelborg, H.-H.; Schönauer, T.; Hülsbömer, M.: Ergänzungsbericht - Wissenschaftliche Begleitung des Einsatzes von Warmmix-Asphalt (WMA) auf ländlichen Wegen, Münster, 2021
  5. ↑ Weßelborg, H.-H.; Schönauer, T.: Durchführung von PID-Messungen beim Einbau von Gussasphalt, Münster, 2022
  6. ↑ Weßelborg, H.-H.; Schönauer, T.: Durchführung von PID-Messungen beim Einbau von Walzasphalt, Münster, 2024
  7. ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 Analytical Control Instruments GmbH (ACI) (Hrsg.) (2016): Portable PID (PPID) - Bedienungsanleitung - Ab Firmware Revision: 1.00.013, Version 2.01, Berlin, URL: https://aci-berlin.de/images/stories/products/ppid/PPID%20-%20User%20Manual%20(de)%20-%202.01.pdf, Zugriff: 23.07.2024
  8. ↑ Schönauer, T.; Schünemann, M.; Simnofske, D.; Weßelborg, H.-H.: Untersuchung des Einflusses verschiedener Trennmittel auf Emissionsmessungen mit dem IFA-Verfahren und der PID-Messmethode, Münster, 2023
  9. ↑ 9,0 9,1 Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) (Hrsg.) (2009): Analytische Methoden zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe, Band 1: Luftanalysen, 16. Lieferung, 2009, URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/3527600418.ammobildevd0016, Zugriff: 23.07.2024
  10. ↑ Schönauer, T.: Neuer Messansatz bei der Expositionsmessung beim Asphalteinbau (Präsentation), In: Deutscher Asphaltverband (DAV) e.V., Asphalt-Seminar 2022, Willingen


Autor*innen: Hans-Hermann Weßelborg, Thomas Schönauer

Stand: September 2024

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