Bestimmung von bromierten Flammschutzmitteln in festen Abfallstoffen Methodenanpassung und Validierung

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1 Bestimmung von bromierten Flammschutzmitteln in festen Abfallstoffen Methodenanpassung und Validierung (LFP-Projekt LAGA-L1.9) Roland Becker Andreas Buchholz Christian Jung Bam Bundesanstalt für Materialforschung und Prüfung Dezember 2

2 Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung/Summary Einleitung Methodenanpassung Vorbemerkung Extraktion Clean-up Instrumentelle Analytik 2.5 Beispiel-Chromatogramme 2.6 Änderungen gegenüber der Norm ISO Ringversuchsproben Ausgangsmaterialien Aufbereitung der Materialien, Homogenisierung und Konfektionierung Cryo-Mahlung und Siebung Konfektionierung der Proben mittels Cross-Riffling-Verfahren Behandlung der einzelnen Materialien Analytgehalte in den Ringversuchsproben Ringversuch Auswahl der Teilnehmer Zeitplan und Organisation Ringversuchsergebnisse Messergebnisse und Kenndaten des Ringversuches Methodenbeschreibungen Zusammenfassung und Ausblick Literatur.. 3 Anhang 1 Organisation des Ringversuches Anhang 2 Ringversuchsergebnisse Anhang 3 Normentwurf (Stand September 2)

3 Zusammenfassung Die Anpassung der spurenanalytischen Bestimmung bromierter Diphenylether (BDE) in festen Abfällen erfolgte auf Basis der Norm ISO 2232 Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden.. Extraktion, Clean-up und die Parameter für die instrumentelle Analytik mittels GC/MS (EI) unter Verwendung 13 C-markierter Isotopenstandards wurden mit Hilfe von fünf für diesen Zweck entwickelten Referenzmaterialien für kunststoffhaltige Abfälle beschrieben. Diese aus Abfallproben hergestellten Referenzmaterialien waren auch die Basis für die Validierung der Methode im Rahmen eines internationalen Ringversuches. Dabei wurden für die einzelnen teilbromierten BDE Vergleichbarkeiten zwischen 2 und 6 % im Gehaltsbereich von,1 bis 7 mg/kg und von 6 bis 8% für BDE 29 im Gehaltsbereich von bis 33 mg/kg beobachtet. Ein speziell für Analytik von kunststoffhaltigen Abfallproben modifizierter Normentwurf Characterisation of waste Determination of polybrominated diphenylethers (PBDE) in waste Method using extraction and gas chromatography/mass spectrometry (CEN/TC 292 WG 5 WI 29263: 9-2) wurde in die zuständigen Gremien eingebracht. Abstract The trace analytical determination of brominated diphenyl ethers (BDE) in solid wastes was described on basis of the standard procedure ISO 2232 Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden.. Extraction, clean-up and instrumental parameters were adequately modified for the application to plastic containing materials using reference materials prepared from waste samples. These materials were also used for the validation of the method in the course of an interlaboratory comparison. The reproducibilities for the lower brominated BDE were between 2 and 6% in the concentration range of between.1 and 7 mg/kg and between 6 and 8% for BDE 29 in the concentration range between and 33 mg/kg. A standard draft for the determination Characterisation of waste Determination of polybrominated diphenylethers (PBDE) in waste Method using extraction and gas chromatography/mass spectrometry (CEN/TC 292 WG 5 WI 29263: 9-2) was submitted to the respective standardization bodies. 1. Einleitung 3

4 Ziel des Projektes war die Beschreibung und Validierung eines Verfahrens zur Quantifizierung ausgewählter bromierter Flammschutzmittel in festen Abfällen als Grundlage für eine Weiterentwicklung der internationalen Normung. Zu Beginn des Projektes wurde mit dem Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (LANUV) Nordrhein-Westfalen folgende Vorgehensweise vereinbart: Die Möglichkeit einer gleichzeitigen Analytik der bromierten Diphenylether BDE 47, 99,, 153, 154, 183 und 29 sowie von Decabromdiphenylethan (DBDPE), Hexabromcyclododecan (HBCD) und Tetrabrombisphenol A (TBPPA) sollte geprüft werden Das Verfahren sollte an repräsentativen Abfallmaterialien getestet werden, die die relevanten Abfallströme wiederspiegeln, in denen mit diesen Analyten zu rechnen ist Die Quantifizierung sollte mittels GC/MS unter Verwendung von 13 C-markierten Isotopenstandards erfolgen Aus geeigneten Abfallproben sollten Referenzmaterialien für die Methodenentwicklung und einen Validierungsringversuch hergestellt werden Formulierung eines Normentwurfes als Grundlage für den Validierungsringversuch und Weiterentwicklung unter Berücksichtigung von Anmerkungen der working group CEN/TC 292 WG 5 und der Ringerversuchsteilnehmer Durchführung und Auswertung eines Validierungsringversuches mit den hergestellten Referenzmaterialien zur Validierung des Normentwurfes Zunächst wurde eine Erweiterung der Norm DIN EN ISO 2232:29-7 Wasserbeschaffenheit - Bestimmung ausgewählter polybromierter Diphenylether in Sediment und Klärschlamm - Verfahren mittels Extraktion und Gaschromatographie/ Massenspektrometrie (ISO 2232:26) in Betracht gezogen. Dabei sollte geprüft werden, ob die bestehende Norm um die zusätzlichen Analyte erweitert werden kann und welche Anpassungen insbesondere hinsichtlich Extraktion und Clean-up notwendig sind, um kunststoffhaltige Abfallmatrices analysieren zu können. Im Folgenden werden die entscheidenden Aspekte der Methodenanpassung hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Normentwurf sowie die Herstellung der Referenzmaterialien für den Validierungsringversuch zusammengefasst. Dazu wurden zwei Schredderleichtfraktionen, ein Filterstaub, ein Klärschlamm sowie zwei Elektronikschrottproben verwendet. Schließlich folgt eine Beschreibung des Validierungsringversuches. 4

5 Wiederfindung (%) Wiederfindung (%) 2. Methodenanpassung 2.1 Vorbemerkung Tetrabrombisphenol A (TBBPA) unterscheidet sich von den übrigen Analyten durch seine phenolischen HO-Gruppen. Dies hat zur Folge, dass in den Vorversuchen mit reinen TBPPA-Standardlösungen beim Clean-up sowohl mit basischem als auch neutralem Aluminiumoxid geringe Wiederfindungsraten beobachtet wurden. Daher wird TBBPA für die Gaschromatographie in der Regel derivatisiert [1]. Dies würde eine vollständige Umstellung des Analysenverfahrens bedeuten und den Rahmen einer Methodenanpassung übersteigen. Daher wurde TBBPA bei den weiteren Untersuchungen nicht berücksichtigt. Im Folgenden werden die Ergebnisse in der Reihenfolge eines Analysenganges (Extraktion, Clean-up, instrumentelle Analytik) zusammengefasst. Da jedoch ohne ein relativ aufwendiges Clean-up keine auswertbaren Chromatogramme erhalten wurden (s. 2.5), erfolgte zunächst die Entwicklung des Clean-up an Hand von Extrakten, die mit der beschleunigten Lösungsmittelextraktion (ASE) erhalten worden waren (2.3). Dann erfolgte der Vergleich der Extraktionsverfahren unter Verwendung dieses Clean-up-Verfahrens (2.2). 2.2 Extraktion Die Wahl des bevorzugten Lösungsmittels fiel auf Toluol, da alle zu untersuchenden Analyte gut in Toluol löslich sind. Das gilt auch für das generell recht schwerlösliche DBDPE, für das Toluol das beste Lösungsmittel ist. Außerdem ist bekannt, dass einige der in ISO 2232 genannten alternativen Lösungsmittel wie Dichlormethan oder Aceton größere Anteile von Kunststoffmatrices herauslösen bzw. bestimmte Kunststoffe vollständig auflösen und daher als nicht geeignet erscheinen. Um dies zu vermeiden und die Koextraktion von potentiellen Störkomponenten zu verringern, wurde Toluol im Normentwurf empfohlen. Hier liegt ein wesentlicher Unterschied zwischen Klärschlammen und Sedimenten einerseits und (teilweise) kunststoffhaltigen Abfällen andererseits. Bei den Extraktionsverfahren wurden mit dem Soxhlet-Verfahren, der ultraschallunterstützten Extraktion und der beschleunigte Lösungsmittelextraktion die drei gängigen Varianten untersucht. Signifikante Unterschiede wurden nach den Erfahrungen mit PCBs in Kabelummantelungsabfällen auf Kunststoffbasis [2,3] nicht erwartet und auch im vorliegenden Projekt nicht beobachtet. Sample 1, Filterstaub Sample 5, Eletronikschrott Soxhlet ASE Ultraschall BDE 47 BDE 99 BDE 29 BDE 47 BDE 99 BDE 29 Abb. 2-1: Relative Wiederfindung ausgewählter BDE am Beispiel zweier Materialien im Vergleich zur Soxhletextraktion (n=3) 5

6 Die Bedingungen für die Extraktionsverfahren lassen sich wie folgt zusammenfassen. Für die Soxhlet-Extraktion wird eine Einwaage von 1 g - 3 g des gemahlenen Probenmaterials empfohlen. Zwischen 2 µl und 8 µl einer Lösung der internen Standards wird abhängig von der erwarteten Analytkonzentration auf die Probe gegeben. Zur Extraktion sollen ml Toluol verwendet werden, die Extraktionsdauer soll 16 h betragen. Danach soll das Extraktvolumen auf unter 5 ml eingeengt und auf ml aufgefüllt werden. Für die ultraschallunterstützte Extraktion werden 1 g - 3 g des gemahlenen Probenmaterials in einem verschließbarem Glasgefäß (5 ml) mit 2 µl bis 8 µl der Lösung der internen Standards und darauf mit 2 ml Toluol versetzt. Die Extraktionsdauer im Ultraschallbad soll drei Stunden betragen. Die Lösung wird vom festen Material getrennt und die Extraktion mit weiteren 2 ml Toluol wiederholt. Die vereinigten Toluolextrakte werden auf 5 ml aufgefüllt. Für die beschleunigte Lösungsmittelextraktion ( accelerated solvent extraction, ASE) werden 1 g - 3 g des gemahlenen Probenmaterials in eine Extraktionszelle gegeben und mit 2 µl bis 8 µl der Lösung der internen Standards versetzt. Das Totvolumen wird mit Seesand oder Feinkies aufgefüllt. Bei kunststoffhaltigen Materialien kann es bei der beschleunigten Lösungsmittelextraktion zu Verstopfungen der Metallfritte kommen [2]. Dem kann durch Vermischen des Probenmaterials mit Feinkies vor Befüllen der Extraktionszelle begegnet werden. Folgende Bedingungen erwiesen sich für einen Zyklus als erfolgreich: Lösungsmittel: Toluol; Heizperiode: 5 min bei C und 14 bar; statische Heizperiode: 5 min. Es sollten zwei Zyklen durchgeführt werden. Die vereinigten Extrakte von insgesamt 4 ml werden auf 5 ml aufgefüllt. Die Parameter für alle drei Verfahren sind detailliert im Normentwurf (Anhang 3) beschrieben. Empfehlungen für die Konzentrationen der internen Standards können dort Tabelle 4 entnommen werden. Entscheidend für die Wiederholbarkeit der Spurenanalytik an derart heterogenen Materialien ist es, eine möglichst repräsentative Teilprobe zu erhalten, die es zulässt, bei einer handhabbaren Einwaage für eine Einzelbestimmung akzeptable Wiederholstreuungen zu erreichen. Dies gelingt durch Reduktion der Partikelgröße des zu extrahierenden Probenmaterials. So wurde mit zunehmender Partikelgröße eine deutliche Verringerung der Wiederfindung von PCB aus den genannten Kabelummantelungen beobachtet [2] und auf eine zunehmende Bedeutung der Diffusion der Analyte an die Oberfläche der Partikel mit steigendem Partikelvolumen zurückgeführt. Daher wurden im vorliegenden Projekt diese Erfahrungen aufgegriffen und die Ausgangsmaterialien einer Cryo-Mahlung unterworfen, sodass die Partikelgröße der untersuchten Proben deutlich unter 5 µm lag (s. Kapitel 3.2.3). Hinsichtlich der Homogenität der Referenzmaterialien für die Methodenanpassung und den Validierungsringversuch wurden somit ein Effekt erreicht, der unter Bedingungen, die auch im Routinebereich technisch durchführbar sind, nicht weiter gesteigert werden kann. 2.3 Clean-up Für das Clean-up der Extrakte wurde die modulare Vorgehensweise der ISO 2232 übernommen und für die Anwendung an den im Rahmen dieses Projektes verwendeten Abfallmaterialien mit Kunststoffanteilen geprüft. Eine Reihenfolge oder die zwingende Anwendung aller drei Verfahren (Aluminiumoxidsäule; Gelpermeationschromatographie, 6

7 GPC; Multilayer-Kieselgelsäule, Einzelheiten s. Anhang, dort A1-A3) wurde nicht vorgegeben. Im Rahmen der Untersuchungen zur Methodenanpassung wurde jedoch folgende Reihenfolge eingehalten: 1. Basisches Aluminiumoxid dient im Wesentlichen zur Abtrennung unpolarer Anteile, die in Form von Kohlenwasserstoffen, Ölen oder löslichen Polymeranteilen in Abfällen vorkommen. Sie sollte in jedem Fall eingesetzt werden. Bei Modelllösungen vom HBCD in Toluol wurde eine stark schwankende und tendenziell sehr geringe Wiederfindungsrate mit basischem Aluminiumoxid beobachtet. Hier liegt die Vermutung nahe, dass es zu einer Eliminierung von HBr kommen kann. Neutrales Aluminiumoxid zeigte gute Wiederfindungsraten für HBCD (>9%). 2. GPC dient zur Abtrennung von hochmolekularen Anteilen, die zuerst eluiert werden. Die Analyte folgen dann im zweiten Elutionsschritt. Im Fall des Filterstaubs, der Schredderleichtfraktionen und des Elektronikschrotts konnte im durchführenden Labor auf die Verwendung der GPC nicht verzichtet werden. Andernfalls wurden schlecht auswertbare Chromatogramme erhalten (s. Abb. 2-3 bis 2-8). Dies scheint auf nicht ausreichend abgetrennte polymere Anteile zurückzuführen sein. Der Einsatz der GPC erscheint zunächst mit einem relativ großen Aufwand verbunden zu sein, allerdings sei darauf hingewiesen, dass die GPC-Säule im Gegensatz zu den beiden anderen beschriebenen clean-up Säulen wiederverwendet werden kann. Das ermöglicht eine Automatisierung (s. Abb. 2-2) und damit unter Routinebedingungen eine relative kostengünstige Variante. Abb. 2-1: Gelpermeationschromatographie Abb. 2-2: Gelpermeationschromatographie (links: automatisiert, rechts: manuell) 7

8 3. Die Silica Gel Multilayersäule soll aus den Extrakten von Klärschlämmen und Sedimenten z.b. schwefelhaltige und aromatische sowie saure und basische niedermolekulare Verbindungen entfernen. Da mit derartigen Verbindungen auch in diversen festen Abfällen zu rechnen ist, wurde dieses Clean-up-Verfahren ebenfalls übernommen. Da die Silicagelsäule als letzte eingesetzt wurde, erschien das in der ISO 2232 empfohlene Volumen unnötig groß. Die Reduzierung auf ein Zehntel des Volumens mit dem entsprechenden Aliquot des GPCgereinigten Extraktes ergab ausreichende Mengen für eine Mehrfachinjektion und sparte Kosten. Insbesondere bei einer Durchführung im Routinebereich dürfte dies interessant werden. Bei den hier untersuchten Abfallmaterialien ergab das zusätzliche Clean-up mit der Kieselgelsäule allerdings keine weitere Verbesserung. Dies legt ebenfalls die gewählte Reihenfolge der drei Clean-up-Verfahren nahe. Die Aluminiumoxidsäule erscheint unbedingt notwendig, während die GPC zumindest in vielen Fällen dringend empfohlenen werden kann. Die Silicagelsäule ist eine Option, für besonders stark belastete Extrakte. Die Tabellen 2-1 und 2-2 stellen am Beispiel eines ASE-Extraktes des Filterstaubs und der Schredderleichtfraktion 877 und die Ergebnisse des Clean-up unter Verwendung von basischem und neutralem Aluminiumoxid, manueller und automatischer GPC gegenüber. Wesentliche Unterschiede sind nicht zu beobachten. Ein entsprechendes Fazit lässt sich aus dem Vergleich vom automatischer und manueller GPC am Beispiel der Schredderleichtfraktion 82 ziehen (Tabelle 2-3). 8

9 Tabelle 2-1: Vergleich von Clean-up-Varianten an einem Toluolextrakt (ASE) des Filterstaubs 323 (n=3) Basisches Al 2 O 3 / GPC / Multilayer Kieselgel Neutrales Al 2 O 3 / automatische GPC Automatische GPC Manuelle GPC m (µg/kg) s (µg/kg) s-rel. (%) m (µg/kg) s (µg/kg) s-rel. (%) m (µg/kg) s (µg/kg) s-rel. (%) BDE ,67,5 BDE ,55 5, BDE , 2,4 BDE ,7 1,79 6,3 BDE ,16 2,6 HBCD n.b BDE ,94,2 BDE ,3 DBDPE n.b. m: Mittelwert; s: Standardabweichung; s-rel: relative Standardabweichung; n.b.: nicht bestimmbar Tabelle 2-2: Vergleich von Clean-up-Varianten an einem Toluolextrakt (ASE) der Schredderleichtfraktion 877 (n=3) Basisches Al 2 O 3 / GPC / Multilayer Kieselgel Neutrales Al 2 O 3 / automatische GPC Automatische GPC Manuelle GPC Automatische GPC m (µg/kg) s (µg/kg) s-rel. (%) m (µg/kg) s (µg/kg) s-rel. (%) m (µg/kg) s (µg/kg) s-rel. (%) BDE ,88,2 BDE ,22 5, BDE ,31,9 BDE ,2 15 BDE ,79,7 HBCD n.b. n.b BDE ,7 7,5 BDE ,4 DBDPE ,3 m: Mittelwert; s: Standardabweichung; s-rel: relative Standardabweichung; n.b.: nicht bestimmbar 9

10 Tabelle 2-3: Vergleich von Clean-up-Varianten an einem Toluolextrakt (ASE) der Schredderleichtfraktion 82 (n=3) Neutrales Al 2 O 3 / automatische GPC/ Multilayer Kieselgel Basisches Al 2 O 3 / manuelle GPC / Multilayer Kieselgel m (µg/kg) s (µg/kg) s-rel. (%) m (µg/kg) s (µg/kg) s-rel. (%) BDE BDE BDE BDE BDE HBCD n.b. BDE BDE DBDPE m: Mittelwert; s: Standardabweichung; s-rel: relative Standardabweichung; n.b.: nicht bestimmbar 2.4 Instrumentelle Analytik Die Quantifizierung der Analyte sollte wie in der ISO 2232 mittels GC-MS nach Electron Impact Ionisation (EI) erfolgen. Ein Temperaturprogramm ähnlich dem in der ISWO 2232 empfohlenen erlaubt unter zusätzlicher Verwendung der kommerziell erhältlichen nativen Standards und 13 C-Isotopenstandards für HBCD und DBDPE neben denen für die BDE eine Trennung aller relevanter Analyte(s. Abb. 2-3 bis 2-8 in Kapitel 2.5). Neben einer für BDE29 und DBDPE geeigneten Hochtemperatursäule (15 m) ist ein massenselektiver Detektor zu verwenden, der einen Massenbereich bis m/z= abdeckt. BDE29 und DBDPE wiesen einen nicht-linearen Response am MS auf, daher sind auch aus diesem Grund in beiden Fällen den entsprechenden 13 C-Isotopenstandards zu verwenden. Im Falle der sehr ähnlichen Kongenere BDE153 und 154 kann dagegen einer der beiden 13 C-Isotopenstandards erfolgreich für beide Analyte verwendet werden. Ein weiterer Aspekt, der beiden bei festen Probenmaterialien grundsätzlich beachtenswert erscheint, ist der Zeitpunkt der Zugabe der internen Standards. Grundsätzlich gilt natürlich die Regel, dass der Zusatz der internen Standards vor der Extraktion erfolgen sollte, um eventuelle Analytverluste während des gesamten Analysenganges aufzufangen. Allerdings ist dieses Konzept bei festen Materialien, wie zum Beispiel Kunststoffpartikeln hinfällig, da die größte Quelle für Unterbefunde, eine unvollständige Extraktion der Analyte aus der kompakten Matrix nicht erfasst wird. Da die internen Standards nur in einer Lösung auf die Partikel aufgetragen werden, nicht jedoch wie die nativen Analyte fest in dieselbe eingebunden sind, ist deren Wiederfindungsrate nicht einfach auf die zu bestimmenden nativen Analyte zu übertragen. Die alternative Zugabe der internen Standards nach der Extraktion, jedoch zu einem Aliqout des Extraktes vor dem Clean-up führt zu einem deutlich geringeren Verbrauch. Da bedeutet insbesondere bei Verwendung einer größeren Anzahl an 13 C-Isotopenstandards und einer Anwendung in der Routineanalytik, die bei Normung zumindest eine Option ist, deutlich geringere Kosten in der praktischen Anwendung. Daher wurde diese Variante als Option in den Normentwurf für den Validierungsringversuch aufgenommen.

11 Im Falle des HBCD ist die Häufigkeit der Fragmente of m/z = 561 und 41 insbesondere in Extrakten aus Realproben zu gering für eine Quantifizierung. Daher musste auf die Fragmente m/z = 239 und 316 zurückgegriffen werden. In den aufgereinigten Extrakten ließen sich für diese Massen keine reproduzierbaren Verhältnisse beobachten (Tabelle 2-4). Daher wurde für Quantifizierungen auf Chromatogramme zurückgegriffen, in denen die Verhältnisse denen der Kalibrierlösungen nahekamen. Dennoch ist die schlechte Reproduzierbarkeit nicht zufriedenstellend und dürfte die Richtigkeit von Quantifizierungsergebnissen beeinflussen. Eine Grund könnte darin liegen, dass die relativ niedrigen Massen, die zur Quantifizierung verwendet werden müssen, nicht ausreichend spezifisch für HBCD sind und teilweise auch in nicht vollständig abtrennbaren Matrixbestandteile vorkommen. Tabelle 2-4: Isotopenverhältnisse von nativem und markierten HBCD in Elektronikschrottextrakten nach Clean-up (Aluminiumoxid, GPC, Kieselgel) dotierte Probe Standardlösung dotierte Menge HBCD (ng) dotierte Menge C -HBCD (ng) Isotopenverhältnis / 319. (nativ) Isotopenverhältnis / 331. ( 13 C -HBCD) Isotopenverhältnis / 319. (nativ) Isotopenverhältnis / 331. ( 13 C -HBCD) 5 / 5.14 / 5 /.78 / / / 1.75 / 4. 5 /.2 / 1.54 / / / 1.79 / / 1.74 / / / / 1.76 / / 7.52 / / / Beispiel-Chromatogramme Abb. 2-3: Chromatogramm des Filterstaubs 323 (Sample 1) ohne Clean-up mittels GPC

12 Abb. 2-4: Chromatogramm des Filterstaubs 323 (Sample 1) nach Clean-up mittels GPC

13 Abb. 2-5: Chromatogramm der Schredderleichtfraktion 877 (Sample 3) nach GPC-Clean-up Abb. 2-6: Chromatogramm der Schredderleichtfraktion 82 (Sample 2) nach GPC-Clean-up Abb. 2-7: Chromatogramm des Elektronikschrotts 2172 nach Clean-up mittels GPC 13

14 Abb. 2-8: Chromatogramm des Elektronikschrotts 2199 nach Clean-up mittels GPC 2.6 Änderungen gegenüber der Norm ISO 2232 Die Änderungen gegenüber der ISO 2232 waren so gravierend, dass nach Rücksprache mit dem LANUV NRW entschieden wurde, einen separaten Normentwurf ausschließlich für feste Abfälle Characterisation of waste Determination of polybrominated diphenylethers (PBDE) in waste Method using extraction and gas chromatography/mass spectrometry zu formulieren. Die wesentlichen Änderungen in letzten Version (CEN/TC 292 WG 5 WI 29263: 9-2, s. Anhang 3) gegenüber der ISO 2232 sind in folgenden aufgelistet - Auf die analytschonende Mahlung des Ausgangsmaterials wird hingewiesen - Die unterschiedlichen Extraktionsverfahren wurden detailliert hinsichtlich der Anwendung an kunststoffhaltigen Materialien beschrieben und Toluol als Lösungsmittel ausdrücklich empfohlen - Die alternative Zugabe der internen Standards nach Extraktion und vor dem Clean-up wurde als Option aufgenommen. Die Bereiche für die Kalibrierkonzentrationen wurden angepasst, ebenso wie die Verhältnisse von Qualifier- und Quantifierion, die in der ISO 2232 sehr eng gesetzt waren - Neutrales Aluminiumoxid wurde als Alternative zu basischem Aluminiumoxid im Entwurf für den Validierungsringversuch genannt - Es wurde darauf hingewiesen, dass der Extrakt im Zuge der Clean-up-Schritte niemals bis zu Trockne eingedampft werden sollte, um Probleme mit der vollständigen Wiederaufnahme der Analyte durch polymere Anteile im Extrakt zu vermeiden - Die Massenfragmente für die Quantifizierung von DBDPE und HBCD wurden beschrieben - Die Lagertemperatur der Standardlösungen wurde modifiziert, um Probleme durch geringe Löslichkeiten bei tiefen Temperaturen zu vermeiden 14

15 - Die Beschreibung der Silicagel-Multilayersäule (Annex A2 im Normentwurf) wurde durch die Option einer Reduzierung des Volumens modifiziert. Abb. 2-8 enthält eine graphische Übersicht über die einzelnen Clean-up-Schritte. Abb. 2-8: Schrittweise Reinigung der Extrakte mit Option eines zusätzlichen Clean-up mittels GPC und einer Multilayer-Kieselgelsäule Im abschließenden Entwurf wurde auch die Reihenfolge der Schichtung gegenüber der Angabe in der ISO 2232 geändert. Diese ist nun von unten nach oben: Kieselgel - Kieselgel/AgNO 3 Kieselgel - Kieselgel/NaOH - Kieselgel - Kieselgel/H 2 SO 4 - Kieselgel Na 2 SO 4. In der ISO 2232 ist die Reihenfolge dieser Schichtung umgekehrt empfohlen. Die modifizierte Variante entfernt zunächst Säuren und Basen, bevor der Extrakt mit dem Silbernitrat in Berührung kommt. 15

16 3. Ringversuchsproben 3.1 Ausgangsmaterialien Nach Rücksprache mit dem LANUV NRW wurden die in Tabelle 3-1 aufgeführten Abfallmaterialien aus den Beständen des LANUV NRW für Methodenentwicklung und Validierungsringversuch verwendet. Tabelle 3-1: Verwendete Ausgangsmaterialien Probe Matrix Verwendung (Originalbezeichnung) Filterstaub Sample 1 (FS-323) 2682 Schredderleichtfraktion Sample 2 (SLF-82) Schredderleichtfraktion Sample 3 (SLF-877) Klärschlamm LANUV Klärschlamm Sample 4 (KS) Elektroschrott Elektroschrott Sample 5 (ES) Neben zwei Schredderleichtfraktionen und einem Filterstaub standen zwei Elektronikschrottfraktionen zur Verfügung. Insgesamt ergab sich damit eine Auswahl an Materialien, die einen repräsentativen Querschnitt der Abfallströme, in denen mit bromierten Flammschutzmittel in größerem Umfang zu rechnen ist, abbildet. Der Klärschlamm repräsentiert einen weiteren bedeutenden Abfallstrom und sollte insbesondere dazu dienen, die Möglichkeit einer Erweiterung der bestehenden Norm ISO 2232 auf kunststoffhaltige Abfallmaterialien durch Modifizierung einzelnen Kapitel zu prüfen. Die Voruntersuchungen am LANUV NRW bestätigten für den geplanten Einsatzzweck interessante Gehalte an BDE; Messungen an der BAM wiesen zusätzlich auf deutliche Gehalte an DBDPE neben geringen Gehalten an HBCD hin. 3.2 Aufbereitung der Materialien, Homogenisierung und Konfektionierung Cryo-Mahlung und Siebung Die Schredderleichtfraktionen und die beiden Elektronikschrottproben wurden einer Cryo- Mahlung mit einer Utrazentrifugalmühle ZM der Fa. Retsch unterworfen. Hierbei wurde den Erfahrungen mit Kunststoffgranulaten aus dem Kabelrecycling [2] und synthetischen Referenzmaterialien auf Basis von Polyethylen und Polypropylen gefolgt. In diesen Materialien war jeweils eine Abnahme des ursprünglichen Gehaltes an PCB [2] bzw. BDE [5] durch den Mahlvorgang zu vermeidenden. Die Ausgangsmaterialien wurden dazu in flüssigem Stickstoff versprödet und dann portionsweise in die mit flüssigem Stickstoff vorgekühlte Mühle gegeben. Entscheidend ist hierbei, dass die Zugabe in solchen Portionen erfolgt, die nicht zu einer teilweisen Zersetzung der Matrix und damit auch der Analyte führt. Hinweise auf eine problematische Beladung der Mühle sind eine deutliche Verringerung der Rotationsgeschwindigkeit und eine zumindest bei farblosen Materialien sichtbare Verfärbung des Mahlgutes. Dieser Umstand sollte auch bei der Vorbereitung von Abfallproben für die Routineanalytik beachtet werden, insbesondere durch mineralische oder metallische Bestandteile kann es leicht zu erhöhter Reibung in der Mühle und damit selbst bei Verwendung von flüssigem Stickstoff zu teilweiser Zersetzung der Proben kommen. Einzelheiten zur Mahlung der unterschiedlichen Ausgangsmaterialien sind in Abschnitt zusammengefasst. 16

17 Der Klärschlamm lag bereits getrocknet und im Wesentlichen pulverförmig vor und wurde daher zur Entfernung gröberer Anteile gesiebt Konfektionierung der Proben mittels Cross-Riffling-Verfahren Nach Mahlung bzw. Siebung und Homogenisierung durch Überkopfschütteln erfolgte die konfektionierung der Ringversuchsmaterialien S1 S5 mit Hilfe des sogenannten Crossriffling-Verfahrens [4] in 5 ml Braunglasflaschen. Diese Vorgehensweise wird bei festen und ausreichend rieselfähigen Referenzmaterialien und Ringversuchsproben der BAM häufig eingesetzt. Abb. 3-1 verdeutlicht das Prinzip am Beispiel der Materialien S1 S4, die in je 4 Einzelproben konfektioniert wurden. Das bereits homogenisierte Material wird dabei mit einem rotierenden Probenteiler mit acht Fallrohren zunächst in acht Teilproben (1-8) aufgeteilt. Die zweite Teilung ergibt jeweils acht weitere Teilproben, die wie gezeigt zurückvermischt werden. Dadurch ergibt sich eine zusätzliche Homogenisierung. Die abschließende dritte Teilung ergibt bei Vereinigung von je 2 der rückvermischten Teilproben A H unter Verwendung eines Probenteilers mit zehn Fallrohren 4 Proben. Diese wurden im Dunkeln bei Raumtemperatur gelagert. Im Falle des Elektroschrotts (S5) wurden alle Teilungen mit zehn Fallrohren durchgeführt und damit 5 Proben erhalten. Abb. 3-1: Cross-riffling-Verfahren zur statischen Homogenisierung und Konfektionierung der Ringversuchsproben 17

18 3.2.3 Behandlung der einzelnen Materialien Die nach Rücksprache mit dem LUA NRW ausgewählten Ausgangsmaterialien unterschieden sich deutlich hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, Partikel- bzw. Teilchengröße, form und Dichte. Entsprechend unterschiedlich war die Rieselfähigkeit ausgeprägt. Diese beeinflusst maßgeblich die Möglichkeit zur Homogenisierung. Daher wurde für jedes Ausgangsmaterial diejenige Strategie gewählt, die nach den Erfahrungen mit ähnlichen Matrices zur bestmöglichen Homogenität der konfektionierten Proben führen sollte. Dabei wurde berücksichtigt, dass die unternommenen Schritte möglichst auch in einem Routinelaboratorium an vergleichbaren Auftragsproben durchgeführt werden kann. Im Einzelnen erfolgten die nachstehend beschrieben Schritte gefolgt jeweils von der Konfektionierung in die Einzelgebinde. Die Schredderleichtfraktion 82 bestand aus relativ großen Partikeln unterschiedlicher Herkunft (Gummi, Kunststoffe) und dürfte in dieser Form für analytische Zwecke nicht hinreichend homogen gewesen sein. Es schien keine größeren metallischen oder mineralischen Anteile zu enthalten, die zu Problemen bei einer Mahlung hätten führen können. Das Material wurde daher einer Cryomahlung unterworfen. Der Filterstaub 323 bestand aus relativ feinen, teils faserartigen Partikeln, die zur Agglomeration neigten und ein sehr schlechtes Rieselverhalten zeigten. Eine Mahlung erschien auf Grund der bereits recht geringen Partikelgröße nicht sinnvoll. Daher wurde erschöpfend gesiebt, d. h. die sich auf der Vibrationssiebmaschine bildenden knäuelartigen Agglomerate wurden abgetrennt. Der größte Teil des Materials erwies sich danach als deutlich besser rieselfähig und ließ eine für diese Typ Matrix erreichbare Homogenität erwarten. Die Schredderleichtfraktion 877 war sehr heterogen zusammengesetzt und enthielt Anteile, die zu Agglomeratbildung neigte. Daher wurde das Material zunächst mit einer Vibrationssiebmaschine gesiebt und die knäuelartigen Agglomorate entfernt. Der verbliebene Anteil, der mindestens ein 1 mm Sieb passiert hatte, wurde dann einer Cryomahlung unterworfen. Der Klärschlamm enthielt Haare und andere Anteile in der ansonsten für die Verwendung als Referenzmaterial geeigneten feinen Korngrößenverteilung. Entsprechend ergab die schrittweise Siebung ein Material, das ein 5 µm Sieb passiert hatte und weitgehend frei von gröberen Anteil war. Haare ließen sich durch auch durch wiederholte Siebung nicht vollständig abtrennen. Der Elektronikschrott 199 enthielt neben größeren Kunststoff- und Gummianteilen auch Metallstücke (Schrauben, Platinenstücke, Kupferdrähte, Silikatglas, etc.), die zum Schutz der Mühle weitestgehend manuell entfernt werden mussten, bevor eine Cryomahlung erfolgen konnte. Der Elektronikschrott 2172 erwies sich als weitgehend frei von metallischen Anteilen, die bei einer Mahlung zu Problemen hätten führen können und wurde daher direkt einer Cryomahlung unterworfen. Die jeweils verarbeiteten Mengen und eingesetzten Verfahren sind in Tabelle 3-2 beschrieben. 18

19 Tabelle 3-2: Einzelheiten zur Behandlung der Ausgangsmaterialien und Konfektionierung der Ringversuchsproben Schredderleichtfraktion SLF-82 Material Ausgangsmasse Mahlung Verbliebene Masse Homogenisierung Konfektionierung Anzahl Proben Filterstaub FS-323 Material Ausgangsmasse Schredderleichtfraktion 8,6 g Cryomahlung (ZM ), 1 mm Sieb 774,3 g Überkopfschütteln in 2 L Braunglasflasche, insges. 26:2 h Cross-Riffling, 8er-Teiler und er Teiler 4 Proben à (19,2 ±,6) g in 5 ml Braunglasflaschen Filterstaub/-schlamm 551,2 g 1. Siebung Siebmaschine (AS 3), 5 µm Sieb Verbliebene Massen < 5 µm: 52,3 g, diese zur 2. Siebung; > 5 µm: 31,4 g 2. Siebung Siebmaschine (AS 3), 25 µm Sieb Verbliebene Masse < 25 mm: 56,5 g Homogenisierung Überkopfschütteln in 2 L Braunglasflasche, insges. 28:25 h Konfektionierung Cross-Riffling, 8er-Teiler und er Teiler Anzahl Proben 4 Proben à (,62 ±,49) g in 5 ml Braunglasflaschen Schredderleichtfraktion SLF-877 Material Ausgangsmasse Schredderleichtfraktion 434,2 g 1. Siebung Siebmaschine (AS 2), µm bzw. 5 µm Sieb Verbliebene Massen > 1mm: 33,2 g;,5 1 mm: 6, g; <,5 mm: 282,9 g 2. Mahlung Entfernen von,7 g Konglomerat aus der Fraktion > 1mm, Cryomahlung (ZM ) der Anteile > 1 mm (1 mm Sieb) Verbliebene Masse < 1mm: 425,5 g (2. Mahlung und <,5 mm aus 1. Mahlung) Homogenisierung Überkopfschütteln in 2 L Braunglasflasche, insges. 54: h Konfektionierung Cross-Riffling, 8er-Teiler und er Teiler Anzahl Proben 4 Proben à (,5 ±,37) g in 5 ml Braunglasflaschen Klärschlamm Material Ausgangsmasse Klärschlamm, Pulver ca. 19 g 1. Siebung Siebmaschine (AS 3), µm Sieb Verbliebene Massen > 1mm: 274,8 g; < 1 mm: 163,9 g (zur 2. Siebung) 2. Siebung Siebmaschine (AS 3), 5 µm Sieb Verbliebene Masse <,5 mm: 9,1 g Homogenisierung Überkopfschütteln in 3 L PE-Fass, insges. 15: h 19

20 Konfektionierung Anzahl Proben Cross-Riffling, 8er-Teiler und er Teiler 4 Proben à (31,97 ±,47) g in 5 ml Braunglasflaschen Tabelle 3-2 (Fortsetzung) Elektronikschrott ES-2172 und Elektronikschrott ES 2199 Material ES-2172 Elektronikschrott, grob Ausgangsmasse ca. 5 g 1. Mahlung Cryomahlung mit Schneidmühle, 4 mm Sieb 2. Mahlung Cryomahlung mit Schneidmühle, 2 mm Sieb 3. Mahlung Cryomahlung (ZM ), 1 mm Sieb Verbliebene Masse 456,8 g Material ES-2199 Ausgangsmasse 1. Mahlung Cryomahlung mit Schneidmühle, 4 mm Sieb 2. Mahlung Cryomahlung mit Schneidmühle, 2 mm Sieb Elektronikschrott, grob (enthielt Matallstücke und drähte, etc.) 586,1 g (nach Entfernung der Metallanteile) 3. Mahlung Cryomahlung (ZM ), 1 mm Sieb Verbliebene Masse 536,3 g Vereinigung Homogenisierung Konfektionierung Anzahl Proben Die beiden Teilproben wurden vereinigt und homogenisiert Überkopfschütteln in 3 L PE-Fass, insges. 25:25 h Cross-Riffling, 8er-Teiler und er Teiler 5 Proben à (19,14 ±,45) g in 5 ml Braunglasflaschen 2

21 3.2.4 Analytgehalte in den Ringversuchsproben Nach Konfektionierung der fünf Ringversuchsmaterialien (Samples 1-5) und abschießender Formulierung des empfohlenen Analysenverfahrens (Einwaage: 1g, Extraktion: Toluol, Clean-up: neutrales Al 2 O 3, GPC, Multilayer-Kieselgelsäule) wurde aus je einer Probe eine Vierfachbestimmung und aus sechs Proben jeweils eine Einfachbestimmung durchgeführt. In Tabelle 3-3 sind die Ergebnisse zusammengefasst. Tabelle 3-3: Analytgehalte in der Ringversuchsproben Sample 1 (FS-323) Sample 2 (SLF-82) Sample 3 (SLF-877) m (mg/kg) s i (n=4) (%) s z (n=6) (%) m (mg/kg) s i (n=4) (%) s z (n=6) (%) m (mg/kg) s i (n=4) (%) BDE,17 14, 16 14, BDE 153,23 7 9, , BDE 154,9 5 7, 14, BDE 183,55 9, , BDE 29 16, , , BDE 47,75 8 9, , BDE99 1, , , DBDPE 13,6 14 5, ,9 5 6 Sample 4 (KS) Sample 5 (ES) m (mg/kg) s i (n=4) (%) s z (n=6) (%) m (mg/kg) s i (n=4) (%) s z (n=6) (%) BDE,5,43 BDE 153,3 9 6,77 9 BDE 154, ,2 15 BDE 183,4 9 36,6 13 BDE 29, BDE 47, ,9 14 BDE99, ,7 DBDPE, ,6 m: Mittelwert s i : relative Standardabweichung innerhalb der Proben s z : relative Standardabweichung innerhalb der Proben s z (n=6) (%) 21

22 4. Ringversuch 4.1 Auswahl der Teilnehmer Die potentiellen Teilnehmer am Validierungsringversuch wurden mit Hilfe des LANUV NRW ermittelt. Es handelt sich dabei um Laboratorien aus verschiedenen Europäischen Ländern, die über Erfahrung mit der Analytik von bromierten Diphenylethern in diversen Matrices, einschließlich kunststoffhaltiger Proben und teilweise über Erfahrung mit Normungsarbeiten verfügen. Tabelle 4-1 enthält die zur Teilnahme eingeladenen Laboratorien in alphabetischer Reihenfolge. Diese ist nicht identisch mit der Nummerierung der Ergebnisse. Tabelle 4-1: Teilnehmer am Validierungsringversuch Institut/Firma Adresse Teilnahme bestätigt BAM Bundesanstalt für Richard-Willstätter-Strasse Materialforschung und -prüfung 489 Berlin, Deutschland ja CESI Via Nino Bixio , Piacenza, Italien ja Chemcon GmbH Zirkusgasse 23 Techn. Büro für techn. Chemie 2 Wien, Österreich ja CTC Environment 4, Rue Hermann Frenkel Lyon, Frankreich ja INERIS Parc Technologique Alata -BP Verneuil-en-Halatte, Frankreich ja IPH Bulevar despota Stefana 54a Institute of Public Health 1 Belgrad, Serbien ja LAB Control S.r.l. Via Ca' Dona' San Martino, Italien ja LANUV NRW Auf dem Draap Düsseldorf, Deutschland ja PICA GmbH Rudower Chaussee 29 Prüfinstitut Chemische Analytik 489 Berlin, Deutschland ja RAGN-SELLS Högbytorp Ragn-Sells Avfallbehandling AB Bro, Schweden nein Ramboll Analytics Ltd. Niemenkatu 73c ja ÚKZÚZ Central Institute for Supervising and Testing in Agriculture Umweltbundesamt GmbH Spittelauer Lände 5 9 Wien, Österreich VITO Boeretang 2 Milieuanalyse en techniek 24 Mol, Belgien Ergebnisse berichtet ja ja ja ja ja ja nein ja ja nein 1514 Lahti, Finnland Hroznová Brno, Tschechien ja ja ja ja ja ja ja Die Laboratorien wurden im Rahmen dieser Einladung auf den Umfang des Ringversuches hinsichtlich der Analyte, der Anzahl und Art der Proben informiert sowie auf den Einsatz der GC-IDMS als einzusetzendes Analysenverfahren hingewiesen. Zu diesem Zeitpunkt erhielten die Laboratorien den aktuellen Stand des Normentwurfes mit der Aufforderung Unklarheiten und offenen Fragen zu kommentieren. Einige Laboratorien nutzen diese Gelegenheit und der Normentwurf wurde daraufhin an einigen Stellen modifiziert. 22

23 4.2 Zeitplan und Organisation Der Probenversand erfolgte am 3. März 2, sodass die Proben zum angekündigten Termin am 7. März 2 in den Laboratorien vorlagen. Der Erhalt war per zu bestätigen. Abgabetermin für die Ergebnisse war der 13. April 2. Der Umfang und die Bezeichnung der Proben gehen aus Tabelle 4-2 hervor. Tabelle 4-2: Ringversuchsproben Sample 1: Filter Dust 323 [mass per bottle: (.6 ±.5) g] (low content of HBCD) Sample 2: Shredder Light Fraction 82 [mass per bottle: (19.2 ±.6) g] (low content of HBCD) Sample 3: Shredder Light Fraction 877 [mass per bottle: (.5 ±.4) g] (low content of HBCD) Sample 4: Sewage Sludge Sample 5: [mass per bottle: (32 ±.5) g] (low content of HBCD and DBDPE) Electronic Waste [mass per bottle: (19.2 ±.5) g] (low content of HBCD; high content of DBDPE) Neben den Proben erhielten die teilnehmenden Laboratorien eine Ergebnisdatei zur elektronischen Dokumentation der Ergebnisse sowie der eingesetzten Methodenvarianten und ein detailliertes Begleitschreiben mit den Terminen und Hinweisen zu den genannten Dateien und zum Ansprechpartner bei Rückfragen. Außerdem wurde ein weiteres Mal der den Laboratorien bereits bekannte aktuelle Stand des Normentwurfes übersandt. Begleitschreiben und Ergebnisdatei befinden sich in der Anlage Ringversuchsergebnisse Die Ergebnisse wurden aus den erhaltenen Ergebnisdateien in das Programm Prolab 2 der Firma quo data, Dresden, eingelesen. Einige der Laboratorien konnten die Ergebnisse erst einige Wochen nach dem avisierten Termin übermitteln. Die Auswertung erfolgte nach ISO 5725 Teil 2, wie in diesem Programm implementiert. Von den insgesamt 14 Laboratorien, die eine zunächst Teilnahme zugesagt hatten, berichteten Laboratorien Ergebnisse. Am 26. Juli 2 wurde die abschließende Ergebnisauswertung an die Teilnehmer versandt. Neben der zusammenfassenden Darstellung der Ergebnisse (4.3.1) und der eingesetzten Methoden (4.3.2) erhielten die Teilnehmer auch die tabellarischen und graphischen Darstellungen der Ergebnisse aller Einzelparameter (Anhang 2). Alle Ergebnisübermittelungen erfolgten grundsätzlich anonym, d.h. jedes Laboratorium kennt nur die eigene Teilnehmernummer. Diese sind nicht identisch mit der Reihenfolge der alphabetischen Liste der Teilnehmer in Tabelle Messergebnisse und Kenndaten des Ringversuches Tabelle 4-3 enthält als Zusammenfassung die Kenndaten für alle Analyte und Proben. Zunächst fällt auf, dass alle Teilnehmer Ergebnisse zu den meisten BDEs in allen Proben 23

24 Tabelle 4-3: Zusammenfassende Darstellung der Ringversuchsergebnisse Probe Analyt l n a x s r CV r S R CV R (mg/kg) (mg/kg) (%) (mg/kg) (%) S1 BDE-47 2,925,67 7,27,355 38,44 S1 BDE- 2,176,18,44,83 46,92 S1 BDE ,329,142,68,488 36,69 S1 BDE-154 1,5,,45,38 33,27 S1 BDE-153 2,277,19 8,54,64 28,35 S1 BDE-183 3,59,58 9,89,25 42,33 S1 BDE ,215 1,1 5,26,849 56,46 S1 DBDPE 4 1, S1 HBCD S2 BDE-47-1,74,297 27,65,477 44,43 S2 BDE- 9 -,157,29 18,8,78 49,58 S2 BDE-99-1,572,444 28,26,726 46,16 S2 BDE-154 2,4,32 25,97,42 33,74 S2 BDE-153 1,41,1 27,66,16 39,89 S2 BDE ,173,51 43,51,627 53,49 S2 BDE ,373 3,87 28,47 8,41 62,82 S2 DBDPE 4 1 1, S2 HBCD S3 BDE ,548,142 5,58,95 37,29 S3 BDE- 2,228,18 7,81,135 59, S3 BDE ,337,449 13,44 1,167 34,98 S3 BDE-154 -,362,69 21,,253 77,41 S3 BDE-153-1,2,257 25,21,56 49,59 S3 BDE ,9 1,4 32,9 1,74 54,46 S3 BDE ,16,522 19,26 39,147 6,21 S3 DBDPE 4-2, S3 HBCD S4 BDE-47 1,23,2 7,77, 5,41 S4 BDE- 8 1,5,1,2,1 24,49 S4 BDE-99 3,33,3 7,83,13 41 S4 BDE ,1,13,55,1 78,61 S4 BDE ,3,28 9,45,2 7,6 S4 BDE ,4,52 13,2 6,1 S4 BDE ,227,65 28,68,171 75,34 S4 DBDPE 3 1, S4 HBCD S5 BDE ,32,84 2,82 2,53 5,93 S5 BDE- 2,413,38 9,22,214 51,85 S5 BDE ,441,772 14,18 2,665 48,97 S5 BDE ,34,2 16,15,281 21,59 S5 BDE ,599,69 9,8 4,43 53,2 S5 BDE ,423 3,946 8,69 22,978 5,59 S5 BDE ,561 52,87 15,6 281,47 83,14 S5 DBDPE 4-37, S5 HBCD l Anzahl der Laboratorien n a Anzahl der Laboratorien, deren Ergebnisse als Ausreißer eliminiert wurden x Gesamtmittelwert nach ISO s R Wiederholstandardabweichung CV r Relative Wiederholstandardabweichung s R Vergleichsstandardabweichung CV R Relative Wiederholstandardabweichun 24

25 berichteten, allerdings lag der Ergebnisrücklauf bei einigen Kongeneren darunter. Dagegen lieferten jedoch nur vier Laboratorien Werte zu DBDPE und sogar nur ein Laboratorium Werte zu HBCD. Hier zeigt die Tatsache, dass sowohl DBDPE und insbesondere auch HBCD in Abfallmatrices nicht regelmäßig bestimmt werden und wenig Erfahrung vorliegt. Daher ließen sich für HBCD und DBDPE auf Grund der geringen Teilnehmerzahlen keine bzw. keine sinnvollen Kenndaten ermitteln. Zunächst ergibt sich mit den vier Abfallproben eine Abschätzung über die tatsächlichen Gehalte der hier interessierenden bromierten Flammschutzmitteln in kunststoffhaltigen Abfallströmen. Grundsätzlich überwiegt BDE 29 gegenüber den übrigen BDE-Kongeneren; DBDPE wurde in allen Proben beobachtet; im Elektroschrott sogar in recht hohen Mengen wie auch HBCD. Dies spiegelt den zunehmenden Ersatz der penta- und octa-bde-mischungen durch BDE 29 und DBDPE und in geringerem Maße durch HBCD wieder. Trotz der höheren Gehalte an BDE 29 werden in diesem Fall ungünstigere Vergleichbarkeiten zwischen den Laboratorien beobachtet. Einer der Gründe hierfür könnte der nicht-linearen Response von BDE 29 am massenselektiven Detektor sein. Wenn nicht markiertes BDE 29 als interner Standard verwendet wird oder die in der Regel konstante Konzentration des internen Standards von der tatsächlichen Messkonzentration stärker abweicht, kann es zu Abweichungen bei der Quantifizierung kommen. Außerdem ist BDE 29 besondere photolabil. Ein Vergleich der im Validierungsringversuch beobachteten Kenndaten mit denen des bisher einzigen Ringversuches (CCQM-P4, s. Tabelle 4-3), der mit einem vergleichbaren Material durchgeführt wurde, erlaubt eine Abschätzung, welche Vergleichbarkeiten unter idealisierten Bedingungen erreicht werden können. Teilnehmer an diesem Ringversuch, der auch zur Zertifizierung der BDE-Gehalte im dem Material genutzt wurde, waren metrologische Staatsinstitute, die die Ringversuchsproben mit einem besonderen Aufwand bearbeitet haben, da die Ergebnisse für jedes teilnehmende Institut veröffentlicht wurden [5]. Tabelle 4-4: Zusammenfassung des Ringversuches der Staatsinstitute (CCQM-P4) 25

26 Es handelte sich um synthetische Proben (reines PE) und nicht wie im vorliegenden Projekt um undefinierte real-world Mischungen. Insbesondere waren keine Komponenten enthalten, die den Einsatz der GPC für das clean-up nahegelegt hätten. Während das BAM-Labor im vorliegenden Projekt bei allen Proben mit Ausnahme des Klärschlammmes nicht ohne die GPC auskam, konnte es die BDEs im CCQM-Material völlig ohne Clean-up aus den mittels beschleunigter Lösungsmittelextraktion mit Toloul erhaltenen Extrakte korrekt quantifizieren. Bedenkt man zudem noch die höheren Gehalte im CCQM-Material, so erscheinen die Vergleichbarkeiten des Validierungsringversuches als der gegenwärtig erreichbare Stand der Technik Methodenbeschreibungen Die von den Ringversuchsteilnehmern in dem Formular für die Methodenbeschreibungen gemachten Angaben wurden in Tabelle 4-5 zusammengefasst. Einige Punkte, die zunächst nicht beantwortet worden waren, wurden jeweils nachgefragt und ebenfalls in der Tabelle dokumentiert. Zunächst fällt auf, dass alle im Normentwurf genannten Extraktionsvarianten durchgeführt wurden, überwiegend der Empfehlung folgend unter Verwendung von Toluol. Beim Clean-up wurde überwiegend auf die Verwendung der GPC (A3) verzichtet, während Alumiumoxidsäule (A1) und/oder Silicagelsäule (A2), teilweise in abweichenden Varianten, von allen Teilnehmern eingesetzt wurden. Soweit von den Teilnehmern berichtet, erfolgte die Zugabe des internen Standards etwa gleich häufig vor der Extraktion oder aber alternativ nach der Extraktion und vor dem nachfolgenden Clean-up des Extraktes. Diejenigen Laboratorien, die auf die Bestimmung von BDE 29 verzichteten, schienen die dafür notwendigen Hochtemperatursäulen nicht zu verwenden. Große Unterschiede zeigen sich hinsichtlich der Verwendung der internen Standards. Insgesamt vier Laboratorien setzten abweichend von der Vorgabe des Normentwurfes PCB 29, BDE 77 bzw. [ 13 C ]- BDE 183 als jeweils einzigen internen Standard ein. Drei dieser vier Laboratorien berichteten besonders häufig abweichende, in der Regel zu hohe Werte (s. Anhang 2). Keines der Laboratorien schien sich routinemäßig mit dem hier betrachteten analytischen Problem befasst zu haben; lediglich zwei Laboratorien konnten auf Erfahrung mit Matrix- Referenzmaterialien, deren BDE-Gehalte zertifiziert sind, verweisen. Eine Korrelation zwischen abweichenden Ergebnissen und im Einzelfall außerhalb des Kalibrierbereiches liegenden Messkonzentrationen ließ sich nicht herstellen. Zusammenfassend lässt sich konstatieren, dass die Vergleichbarkeit zwischen den Laboratorien bei den traditionell bearbeiteten niedrig bromierten BDE überwiegend dem unter den möglichen Bedingungen realistisch erreichbaren Stand entsprechen und für BDE 29 und insbesondere DBDPE die Erfahrung in den Laboratorien noch nicht ausreicht. 26

27 Tabelle 4-5: Zusammenstellung der von den teilnehmern eingesetzten Methoden No Extraction method Solvent GC Clean-up Calibration points 1 Sonication Toluene GC-HRMS IS; Extr; GPC, then combined acid, basic silica gel clean-up Analytes determined Internal standards? 5 all [ 13 C ]-BDE 47-99; 153, 183, 29; [ 13 C ]-HBCD; [ 13 C ]-DBDPE 2 ASE Toluene GC-MS(EI) Extr; IS; A2 5 (DBDPE:4) BDE 47-29; DBDPE [ 13 C ]-BDE 47-29; [ 13 C ]-DBDPE 4 ASE Toluene GC-MS(EI) A2 5 BDE [ 13 C ]-BDE 183 Quantifier, qualifier given? yes yes 5 ASE Toluene GC-HRMS Extr; IS; H 2 SO 4 /Celite; A2 (without AgNO 3 ); A1 6 BDE 47-29; BDDPE [ 13 C ]-BDE 47-29; [ 13 C ]-HBCD; [ 13 C ]-DBDPE 6 Soxhlet Toluene GC-MS(EI) IS; Extr., A2; A1 (basic) 5 BDE [ 13 C ]-BDE yes 7 ASE Toluene GC-MS(EI) Extr; IS; A1; A3; A2 BDE 47-29; BDDPE [ 13 C ]-BDE , 183, 29 yes 8 Soxhlet Toluene GC-MS(EI) Extr; A1; IS; A2 3 BDE PCB 29 yes 9 Soxlhet Toluene GC-MS(EI) Extr; A1 6 BDE [ 13 C ]-BDE yes Sonication Toluene GC-MS(EI) IS; Extr; Alox neutral; 7 BDE 47; PCB 29 no Silica gel ASE Dichloromethane GC-MS/MS A2; A1 5 BDE [ 13 C ]-BDE yes 13 Sonication Dichloromethane GC-MS(EI) IS; Extr; A1 7 BDE 47,99; [ 13 C ]-BDE 47,99; only quantifier 14 Soxtherm Toluene GC-MS(EI) A2 5 BDE BDE 77 yes no 27

28 Tabelle 4-5 (Fortsetzung) No Quantifier/ qualifier ratio given? 1 yes no none Experience Additional questions per Answer received? Answers/Remarks/Observations 2 yes no Clean-up? MC outside calibration curve? yes All analytes within the calibration range Qualifier ratios? 4 yes no Clean-up? MC outside calibration range? Qualifier? yes Some analytes outside calibration range: BDE 29 (S1, S2, S3, S5); BDE 183 S2, S3 5 no no none Sample intake sludge only 1 g 6 no no none BDE 29 in case of E-waste outside calibration range 7 yes yes (ERM EC59/591 certification; CCQM) none 8 yes no Clean-up? MC outside calibration range? No. yes of calibration points? 9 yes no Clean-up? MC outside calibration curve? Qualifier? yes We are outside of range for the BDE29 in sample S3 (with a factor two). no no information given Silica multilayer column? MC outside calibration range? yes Sample intake sludge only 1 g; BDE 183 outside calibration range in case of S5 yes yes (SRM 2585, dust) Clean-up? MC outside calibration curve? yes Qualifier ratios? 13 no no Clean-up? MC outside calibration curve? Qualifier ratios? no Peak height for quantification; "difficulties" with implementation of draft method 14 yes no Clean-up? MC outside the calibration range? yes BDE 47 in case of S4 (slightly above calibrated range); BDE 153 and 183 above the range in case of S5 MC: Measurement concentration (concentration in the injected sample) 28

29 5. Zusammenfassung und Ausblick Hinsichtlich der teilbromierten BDE wurde eine für derartige komplizierte Matrix/Analyt-Kombinationen zufriedenstelle Vergleichbarkeit zwischen den beteiligten Laboratorien Stand erreicht und das Prinzip des modular aufgebauten Clean-up nach Toluolextraktion und die Verwendung von 13 C-markierten Isotopenstandards sollte für alle BDE und wohl auch für DBDPE die technische Grundlage für eine Quantifizierung in Abfallmaterialien mit unterschiedlichen Kunststoffanteilen darstellen. Die im Falle von BDE 29 erreichte Vergleichbarkeit sollte sich in der Zukunft noch verbessern lassen. Darauf deutet das Ergebnis des CCQM-Ringversuches der Staatsinstitute hin (4.3.1). Mit der Entwicklung entsprechender Hochtemperatursäulen ist erst seit relativ kurzer Zeit die technische Grundlage für die gaschromatographische Analytik von BDE 29 und DBDPE gegeben. Außerdem lag bisher der Schwerpunkt in vielen Laboratorien offenbar auf den seit längerem verbotenen niedrig bromierten BDE. Dies dürfte sich mit der Weiterentwicklung der Europäischen Richtlinie zukünftig ändern [6], da nun alle BDE mit Grenzwerten z.b. in Elektroprodukten belegt werden. Mit zunehmender Erfahrung in den Laboratorien mit der Analytik von BDE 29 ist für eine zukünftige Validierung eine deutlich verbesserte Vergleichbarkeit zu erwarten. Für DBDPE sollte dies technisch ebenfalls möglich sein, da sowohl nativer wie Isotopenstandard kommerziell erhältlich sind und die Trennung von den BDE auf den für letztere entwickelten Hochtemperatursäulen gelingt (s. Kapitel 2) und sich im Rahmen der Methodenentwicklung eine zufriedenstellende Wiederholbarkeit innerhalb eines Laboratoriums gezeigt hat. Allerdings dürfte sich erst dann eine ausreichende Anzahl an Laboratorien mit der DBDPE-Analytik beschäftigen, wenn diese kommerziell nachgefragt wird. Auslöser dafür dürfte eine Regulierung von DBDPE sein, die gegenwärtig nicht in Sicht ist. Eine Regulierung der Verwendung von HBCD in Elektroprodukten wird gegenwärtig diskutiert. Inwieweit mit dem hier entwickelten gaschromatographischen Verfahren neben den BDE und DBDPE auch HBCD in Abfallmaterialien, wie den hier untersuchten, quantifiziert werden kann, muss vorläufig offen bleiben. Die niedrigen Massen, die unter Verwendung der EI zu Quantifizierung herangezogen werden müssen, erwiesen sich bisher als nachteilig bei der eindeutigen Unterscheidung der HBCD-Signale von Matrix- Bestandteilen zumindest im unteren ppm-bereich. Als Alternative könnte zukünftig eine Quantifizierung von HBCD in Abfallmaterialien mittels HPLC-MS/MS geprüft werden. Der vorteil liegt in den Analyt-spezifischen MS/MS-Übergängen vom Molpeak zum Tochterpeak. Erfahrungen mit der Spurenanalytik von HBCD in biologischen Proben liegen vor allem im akademischen Bereich mit biologischen Matrices vor. Nachteil dieser Vorgehensweise ist die zusätzliche Notwendigkeit einer getrennten und technisch aufwendigen Analytik für diesen einen Analyten. Tetrabrombisphenol A ist nicht reguliert und hat offenbar ein geringes Potential zur Anreicherung in biologischen Systemen. Sollte die Analytik in Abfallproben genormt werden, ist eine HPLC-MS/MS-Methode gemeinsam mit HBCD denkbar [7,8]. Andernfalls müsste eine Derivatisierung erfolgen, da TBPPA als phenolische Substanz andernfalls beim Cleanup verloren gehen würde. 29

30 6. Literatur [1] Kuch, B., Körner, W., Hagemeier, H. Abschlussbericht FZKA BWPLUS. Monitoring von bromierten Flammschutzmitteln in Fliessgewässern, Abwässern und Klärschlammen in Baden-Württemberg (BWB 99). Institut für Organisiche Chemie, Universität Tübingen (Mai 21). [2] Becker, R. Koch, M., Buge, H.-G. Nehls, I. Entwicklung eines Referenzverfahrens zur Quantifizierung von polychlorierten Biphenylen (PCB) in Kunststoffgranulaten. BAM- Forschungsbericht 27, Berlin 25, ISBN [3] Becker, R. Koch, M., Lehnik-Habrink, P., Nehls, I. Quantification of polychlorinated biphenyls in plastic granulates from the recycling of cables Reference materials and interlaboratory comparison. Chemosphere 65 (26) [4] A.M.H. van der Veen, D.A.G. Nater; Sample preparation from bulk samples an overview: Fuel Processing Technology 36 (1993) 1 7. [5] Zeleny R., Voorspoels, S., Ricci, M., & R. Becker, Jung, C., Bremser, W., Sittidech, M., Panyawathanakit, N., Wong, W.F., Choi, S.M., Lo, K.C., Yeung, W.Y., Kim, D.H., Han, J., Ryu, J., Mingwu, S., Chao, W., Schantz, M.M., Lippa, K.A., Matsuyama, S. Evaluation of the state-of-the-art measurement capabilities for selected PBDEs and decabb in plastic by the international intercomparison CCQM-P4. Anal Bioanal Chem 396 (2) [6] Richtlinie 2/65/EU des Europäischen Parlaments und des Rates vom 8. Juni 2 zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten. [7] Shaogang Chu, S., Haffner, DG, Letcher, RJ. Simultaneous determination of tetrabromobisphenol A, tetrachlorobisphenol A, bisphenol A and other halogenated analogues in sediment and sludge by high performance liquid chromatographyelectrospray tandem mass spectrometry. Journal of Chromatography A, 97 (25) [8] Analytical and environmental aspects of the flame retardant tetrabromobisphenol-a and its derivatives. Covaci A, Voorspoels S, Abdallah MAE, et al. Journal of Chromatography A, 16 (29)

31 Anhang 1 Organisation des Ringversuches A.1.1. Begleitschreiben zum Ringversuch CEN/TC 292 WG 5 WI Interlaboratory Comparison Brominated Flame Retardants in Waste Instructions for Analyses Dear Participants, Determine the contents of the PBDE 47, 99,, 153, 154, 183, 29, and DBDPE. Samples may also contain HBCD which is why we ask to determine HBCD as well. Use the procedure as outlined in CEN/TC 292 WG 5 WI 29263:2-2. This draft will be circulated by . Perform four complete determinations (extraction, clean-up and quantification) on each sample 1-5. Sample intake for each determination: Use 1 g in case of samples 1, 2, 3, and 5. Use 5 g in case of sample 4 (sewage sludge). The water content is negligible and remains constant under normal laboratory conditions. Refer the results on the weight of sample and refrain from determination of the water content. Sample 1: Filter Dust 323 [mass per bottle: (.6 ±.5) g] (low content of HBCD) Sample 2: Shredder Light Fraction 82 [mass per bottle: (19.2 ±.6) g] (low content of HBCD) Sample 3: Shredder Light Fraction 877 [mass per bottle: (.5 ±.4) g] (low content of HBCD) Sample 4: Sample 5: Sewage Sludge [mass per bottle: (32 ±.5) g] (low content of HBCD and DBDPE) Electronic Waste [mass per bottle: (19.2 ±.5) g] (low content of HBCD; high content of DBDPE) Anhang 1, Seite 1

32 Report your analytical results in mg/kg with at least 3 significant figures. Please use commas as decimal separators. For submission of your results please use the Excel file <BFR in Waste Results.xls>. It will be circulated by . Give the results of your measurements in the work sheet Results. Be aware of the sequence of the requested analytes in this form. All results will be treated strictly confidential and only presented anonymously. Please provide information concerning the conditions of your analyses using the same Excel file in the work sheet Method Description. Specifically, describe your choices of options regarding extraction and clean-up. Please fill in the address of your laboratory in Method Description in the form you wish to have it printed on your certificate of participation. Use the work sheet Comments to elaborate observations if appropriate. The completed file <BFR in Waste Results.xls> must be submitted by to roland.becker@bam.de not later than 13 April 2. Additionally, please prepare signed print-outs of these two work sheets and one representative gas chromatogram of each sample extract and one gas chromatogram of a standard mixture. Please identify the analyte peaks in the chromatograms and display the retention times. Send the print-outs and chromatograms to: BAM Federal Institute for Materials Research and Testing Division 1.2 / attn. Dr. Roland Becker Richard-Willstaetter-Str. 489 Berlin Germany Please refrain from sending them per fax. Sincerely, Roland Becker Anhang 1, Seite 2

33 A.1.2. Ergebnisdatei, Eingabemaske für Messergebenisse Sample Analyte Dimension GH1 GH2 GH3 GH4 S1: Filter Dust 323 BDE 47 mg/kg S1: Filter Dust 323 BDE mg/kg S1: Filter Dust 323 BDE 99 mg/kg S1: Filter Dust 323 BDE 154 mg/kg S1: Filter Dust 323 BDE 153 mg/kg S1: Filter Dust 323 BDE 183 mg/kg S1: Filter Dust 323 BDE 29 mg/kg S1: Filter Dust 323 HBCD mg/kg S1: Filter Dust 323 DBDPE mg/kg S2: SLF 82 BDE 47 mg/kg S2: SLF 82 BDE mg/kg S2: SLF 82 BDE 99 mg/kg S2: SLF 82 BDE 154 mg/kg S2: SLF 82 BDE 153 mg/kg S2: SLF 82 BDE 183 mg/kg S2: SLF 82 BDE 29 mg/kg S2: SLF 82 HBCD mg/kg S2: SLF 82 DBDPE mg/kg S3: SLF 877 BDE 47 mg/kg S3: SLF 877 BDE mg/kg S3: SLF 877 BDE 99 mg/kg S3: SLF 877 BDE 154 mg/kg S3: SLF 877 BDE 153 mg/kg S3: SLF 877 BDE 183 mg/kg S3: SLF 877 BDE 29 mg/kg S3: SLF 877 HBCD mg/kg S3: SLF 877 DBDPE mg/kg S4: Sewage Sludge BDE 47 mg/kg S4: Sewage Sludge BDE mg/kg S4: Sewage Sludge BDE 99 mg/kg S4: Sewage Sludge BDE 154 mg/kg S4: Sewage Sludge BDE 153 mg/kg S4: Sewage Sludge BDE 183 mg/kg S4: Sewage Sludge BDE 29 mg/kg S4: Sewage Sludge HBCD mg/kg S4: Sewage Sludge DBDPE mg/kg S5: Electronic Waste BDE 47 mg/kg S5: Electronic Waste BDE mg/kg S5: Electronic Waste BDE 99 mg/kg S5: Electronic Waste BDE 154 mg/kg S5: Electronic Waste BDE 153 mg/kg S5: Electronic Waste BDE 183 mg/kg S5: Electronic Waste BDE 29 mg/kg S5: Electronic Waste HBCD mg/kg S5: Electronic Waste DBDPE mg/kg Anhang 1, Seite 3

34 A.1.3. Ergebnisdatei, Eingabemaske für Methodenbeschreibungen Laboratory: Please report your measurement conditions and add chromatograms of your calibration standard and of each sample extract. 1. Sample preparation Extraction method: Extraction period: Extraction temperature ( C): (in case of Soxhlet senseless) Extraction solvent: Volume (ml): Sample intake for the 4 extractions (g): Material Intake (g) Intake (g) Intake (g) Intake (g) Sample1: Filter Dust 323 Sample 2: SLF 82 Sample 3: SLF 877 Sample 4: Sewage Sludge Sample 5: Electronic Waste Soxhlet extraction performed? yes no If yes: Volume of the extraction chamber [ml] : Number of extraction cycles (estimated): Clean-up performed according to the working draft CEN/TC 292 WG 5 WI Please describe details. When were labeled compounds (IS) added; which clean-up options were performed and in which order. Examples: "Addition of IS; Extraction; A1; A3" or "Extraction, addition of I.S.; A1; A2; A3" 2. Analysis Determination method: GC-MS (EI) GC-MS/MS other If other, please specify: Standard: internal IDMS Describe the employed reference standards: Provider of the standards: Please describe dilution steps: 5 Point calibration performed? yes if not, please report number of calibration points Anhang 1, Seite 4

35 On which internal standard was the quantification based? BDE 47 on [ 13 C] -BDE 47 yes if not, on which one? BDE 99 on [ 13 C] -BDE 99 yes if not, on which one? BDE on [ 13 C] -BDE yes if not, on which one? BDE 153 on [ 13 C] -BDE 153 yes if not, on which one? BDE 154 on [ 13 C] -BDE 154 yes if not, on which one? BDE 183 on [ 13 C] -BDE 183 yes if not, on which one? BDE 29 on [ 13 C] -BDE 29 yes if not, on which one? HBCD on [ 13 C] -HBCD yes if not, on which one? DBDPE on [ 13 C] 14 -DBDPE yes if not, on which one? 3. GC parameters Apparatus : Column type/length/id/film thickness: Carrier gas/flow: Injection method: Injection volume: µl Oven program: Quantification: Peak area Peak height Quantifier; qualifier Ratio* BDE 47 BDE 47 BDE 99 BDE 99 BDE BDE BDE 153 BDE 153 BDE 154 BDE 154 BDE 183 BDE 183 BDE 29 BDE 29 HBCD HBCD DBDPE DBDPE * quantifier/qualifier 4. Quality control (QC) for the determination of BFR: Have (certified) reference materials been analysed for the internal QC? yes no If yes, which? Type of matrix (Waste, plastic, sludge, sediment etc.)? BFR analytes contained in the reference material: Date: Signature: Anhang 1, Seite 5

36 Anhang 2 Ringversuchsergebnisse Die nachfolgenden Graphiken enthalten die Darstellungen der Ergebnisse zu den einzelnen Analyten für alle fünf Materialien und die entsprechenden Kenndaten nach ISO Anhang 2, Seite 1

37 LFP2 Sample: S1: Filter Dust 323 Measurand: BDE Mean:,176 mg/kg Rel. repeatability s.d.:,44% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 46,92% No. of laboratories: 8 No. of outlier values: 8,4 C,3 C mg/kg,2 Mean, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,192,14,185,177,199,27 2,253,24,254,224,283, ,5,3,1,5,5,9 5,156,95,193,167,2,242 6,255,32,218,281,282,239 7,176,16,196,161,181,166 8,213,,213,213 9,152,17,15,17,13,16,18,,199,173,174, ,34,61,231,375,284,325 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 2

38 LFP2 Sample: S1: Filter Dust 323 Measurand: BDE 153 Mean:,23 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 9,2% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 46,89% No. of laboratories: No. of outlier values: 8,6 C,5,4 C mg/kg,3 Mean,2, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,251,9,253,237,259,253 2,322,,331,328,321,36 3 4,222,3,2,237,253,185 5,191,6,224,228,23,29 6,267,21,239,263,277,287 7,215,19,239,199,222,199 8,278,22,294,263 9,198,26,2,22,16,2,2,18,81,4,2,99,22,8,231,2,215,221 13,,,,,, 14,473,81,4,586,475,419 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 3

39 LFP2 Sample: S1: Filter Dust 323 Measurand: BDE 154 Mean:,3 mg/kg Rel. repeatability s.d.:,3% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 5,33% No. of laboratories: No. of outlier values: 4,3,2 mg/kg C Mean, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,7,,98,1,98, 2,14,14,139,,149,15 3 4,3,8,,8,,6 5,84,5,1,91,13,13 6,6,,99,2,,4 7,89,4,93,86,92,86 8,1,,94,8 9,68,13,7,8,5,7,194,22,162,198,29,26,98,5,5,96,93,98 13,,,,,, 14 <,25 <,25 <,25 <,25 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 4

40 LFP2 Sample: S1: Filter Dust 323 Measurand: BDE 183 Mean:,59 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 9,89% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 42,33% No. of laboratories: 9 No. of outlier values: 6 B 5 4 mg/kg 3 2 C 1 C Mean Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,55,37,595,522,566,519 2,638,52,69,57,628, ,533,77,425,547,69,552 5,488,362,516,451,51,935 6,67,87,577,635,686,781 7,541,56,68,524,557, ,9,71 5,14 5,4 9,49,32,5,52,45,48,214,8,2,224,25,215,529,13,5,539,533, ,145,94 1,26 1,15 1,3 1, ,278,175 1,5 1,45 1,37 1,24 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 5

41 LFP2 Sample: S1: Filter Dust 323 Measurand: BDE 29 Mean: 19,215 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 5,26% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 56,46% No. of laboratories: 7 No. of outlier values: 7 45 C mg/kg 25 2 C Mean Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M ,5,216 18,2 18,5 18,7 18,6 2 35,5,9 35, 35, 35,2 34, ,6 7,15 28,5 3,7 41,6 5,348 5,526 14,2 9,89 2,7 14,6 6 23,45 1,57 22,9 23,2 25,6 22, 7 16,15 1,79 17,3 15, 16,8 15,5 8 9,172 1,722,3,2 8,99 13,2 2,357,538 1,75 2,16 2,5 3, ,825,624 28,2 26,9 28, 28,2 14 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 6

42 LFP2 Sample: S1: Filter Dust 323 Measurand: BDE 47 Mean:,925 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 7,27% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 38,44% No. of laboratories: No. of outlier values: 8 2 1,8 1,6 1,4 C mg/kg 1,2 1 C Mean,8,6,4, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,866,49,847,88,92,89 2,921,59,931,84,982, ,568,5,748,558,485,481 5,67,49,685,597,76 1,7 6,825,53,797,83,897,775 7,746,57,85,68,779,718 8,752,15,762,741 9,738,24,72,77,72,74 1,16,192,732 1,16 1,9 1,8,726,39,78,699,695, ,735,87 1,83 1,74 1,75 1, ,285,7 1,2 1,25 1,37 1,3 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 7

43 LFP2 Sample: S1: Filter Dust 323 Measurand: BDE 99 Mean: 1,329 mg/kg Rel. repeatability s.d.:,68% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 36,69% No. of laboratories: No. of outlier values: 4 2,75 2,5 2,25 2 mg/kg 1,75 1,5 1,25 C Mean 1,75,5, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1 1,272,97 1,23 1,16 1,38 1,32 2 1,36,1 1,4 1,23 1,49 1,32 3 4,561,256,226,51,792,726 5,983,694 1,1,95,5 1,8 6 1,277,87 1,22 1,28 1,4 1,2 7 1,145,87 1,25 1,6 1,18 1,9 8 1,54,14 1,55 1,53 9 1,13,57 1,9 1,2 1,9 1,13 1,38,258 1,7 1,67 1,2 1,29 1,83,5 1,15 1,4 1,5 1,9 13 2,473,178 2,72 2,4 2,46 2,3 14 1,58,45 1,52 1,6 1,57 1,62 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 8

44 LFP2 Sample: S1: Filter Dust 323 Measurand: DBDPE Mean:,941 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 16,3% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 69,9% No. of laboratories: 3 No. of outlier values: 4 16 C 14 mg/kg Mean 5 1 Laboratory 2 7 ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,954,46,949,933,914 1,2 2 1,578,222 1,6 1,3 1,56 1, ,29,139,42,17,17, ,725 1,839 14,6, 15, 14, BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 9

45 LFP2 Sample: S1: Filter Dust 323 Measurand: HBCD Mean:,198 mg/kg Rel. repeatability s.d.: not available Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: No. of laboratories: 1 No. of outlier values:,21,2 Mean mg/kg,19,18 1 Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,198,8,19,195,29, BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite

46 LFP2 Sample: S2: SLF 82 Measurand: BDE Mean:,157 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 18,8% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 49,58% No. of laboratories: 9 No. of outlier values:,4,3 mg/kg,2 Mean, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,176,9,163,183,178,179 2,221,38,29,194,23, ,13,,3,26,19,6 5,146,49,18,136,186,8 6,148,39,169,93,182,15 7,8,33,151,141,94,85 8,284,22,277,261,284,314 9,163,26,18,14,14,19,142,1,142,143,142, <,25 <,25 <,25 <,25 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite

47 LFP2 Sample: S2: SLF 82 Measurand: BDE 153 Mean:,365 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 29,1% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 53,28% No. of laboratories: No. of outlier values: 4 1,6 1,4 C 1,2 1 mg/kg,8,6 Mean,4, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,869,45,499 1,5,624,844 2,446,7,329,378,458, ,613,143,751,722,52,478 5,286,3,451,269,22,26 6,431,68,415,348,59,454 7,365,197,629,398,237,194 8,353,,364,352,34,354 9,475,139,37,68,42,43,154,77,178,87,,253,363,8,366,373,358,357 13,,,,,, 14,523,69,442,589,571,489 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite

48 LFP2 Sample: S2: SLF 82 Measurand: BDE 154 Mean:,1 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 27,38% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 49,91% No. of laboratories: No. of outlier values: 8,9 C,8,7 C,6,5 mg/kg,4,3,2 Mean, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,179,32,142,213,166,197 2,133,37,7,2,4, ,164,52,192,223,3,9 5,91,34,1,84,2,45 6,8,27,2,91,155,6 7,,46,159,5,67,6 8,13,7,8,14,8,3 9,,14,8,1,,1,545,348,876,222,268,815,98,2,97,,,97 13,,,,,, 14,517,1,4,628,575,456 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 13

49 LFP2 Sample: S2: SLF 82 Measurand: BDE 183 Mean: 1,173 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 43,51% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 53,49% No. of laboratories: No. of outlier values: 8 B mg/kg 5 C Mean Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1 2,647 1,891 1,73 5,42 1,23 2,2 2 1,48,43,687,747 1,23 1, ,22,939 2,932,78 2,296 2,151 5,565,313,867,739,156, ,135,35,988,792 1,48 1,28 7,917,371 1,33 1,,689,53 8 9,895,589,3,5 9,4 9,38 9 1,367,582,96 2,2 1,34,97,763,797 1,95,324,494,284,863,29,92,867,835, ,73,53 1,47 2,45 1,36 1, ,346,59 1,281 1,375 1,315 1,4 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 14

50 LFP2 Sample: S2: SLF 82 Measurand: BDE 29 Mean: 13,373 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 28,47% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 62,82% No. of laboratories: 7 No. of outlier values: C 5 C 4 mg/kg 3 2 Mean Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,24 1,744 9,84,7 8,58 9, , 4,588 31, 2,4 25,6 22, ,733 3,889 19, 19,9 26,2 5 7,975 1,878 8,66,2 5,84 7,2 6 14,725 3,925 16,, 19,7,2 7 13,488 6,447 14, 9,3 22,4 8, ,85 14,939 22,8 38,8,5 45,3 2,539 1,44 3,6 1,85,897 3, ,25 21,17 26,9 23,4,6 61,2 14 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 15

51 LFP2 Sample: S2: SLF 82 Measurand: BDE 47 Mean: 1,74 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 27,65% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 44,43% No. of laboratories: No. of outlier values: 2,4 2,2 2 1,8 1,6 mg/kg 1,4 1,2 Mean 1,8,6,4, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1 1,6,399 1, 1,88 1,72 1,79 2 1,81,291,867,947 1, 1,5 3 4,53,142,526,564,299,625 5,749,186,852,732,918, ,41, 1,,874 1,15 1,4 7,888,459 1,53,99,57,545 8,958,6 1,5 1,5,871, ,153,331 1,3 1,4,9 1,64 1,22,616,935,871,931 2,143,837,32,795,866,831, ,15,173 1,85 2,2 1,89 2,1 14,846,63,776,9,886,8 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 16

52 LFP2 Sample: S2: SLF 82 Measurand: BDE 99 Mean: 1,572 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 28,26% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 46,16% No. of laboratories: No. of outlier values: 3,5 3 2,5 mg/kg 2 1,5 Mean 1, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1 1,985,581 1,15 2,46 2,5 2,28 2 1,5,441 1,25 1,27 1,36 2,17 3 4,391,164,191,53,519, ,242,378 1,52 1,9 1,58, ,52,246 1,53 1,3 1,86 1,39 7 1,169,475 1,74 1,38,796,76 8 2,147,5 2,2 2,18 2,1 2, 9 1,672,57 1,5 1,43 1,24 2,5 1,772,953 1,35 1,25 1,29 3,2 1,19,41 1,13 1,2 1,2 1, ,895,244 2,53 3,4 3,2 2, ,366,29 1,134 1,32 1,224 1,785 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 17

53 LFP2 Sample: S2: SLF 82 Measurand: DBDPE Mean: 1,221 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 46,42% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 64,2% No. of laboratories: 3 No. of outlier values: 4 9 C mg/kg Mean Laboratory 2 7 ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1 1,529,915,733 2,39 2,25, ,613,351 2,2 1,32 1,79 1, ,52,55,53,5,46, ,57 2,445 9,4 5,47 3,56 4, BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 18

54 LFP2 Sample: S2: SLF 82 Measurand: HBCD Mean: 1,66 mg/kg Rel. repeatability s.d.: not available Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: No. of laboratories: 1 No. of outlier values: 1,4 1,3 1,2 mg/kg 1,1 Mean 1,9,8 1 Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1 1,66,182 1, 1,2 1,33, BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 19

55 LFP2 Sample: S3: SLF 877 Measurand: BDE Mean:,228 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 7,81% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 59,% No. of laboratories: 8 No. of outlier values: 8,6,5 C,4 C mg/kg,3 Mean,2, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,244,15,265,244,236,232 2,383,49,366,322,427, ,32,,25,36,45,23 5,2,7,58,3,226,265 6,28,28,197,195,19,249 7,2,15,19,27,22,223 8,83,,91,76 9,25,14,26,23,25,26,236,5,24,241,233, ,486,27,448,5,486,51 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 2

56 LFP2 Sample: S3: SLF 877 Measurand: BDE 153 Mean: 1,2 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 25,21% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 49,59% No. of laboratories: No. of outlier values: 2,5 2,25 2 1,75 1,5 mg/kg 1,25 Mean 1,75,5, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1 1,213,192 1,47 1,24 1,3 1,1 2 1,155,289 1,7 1,8,898 1,57 3 4,925,356 1,33,753,526 1,9 5,759,462,97 1,,81 1,13 6 1,,177 1,7 1,2,77 1,19 7,845,4,849,826,899,86 8,567,16,555,578 9,97,322,83,69,93 1,43,234,61,315,185,25,188,826,24,846,842,822, ,5,372 1,59 2,5 2,6 2,5 14 1,462, 1,32 1,5 1,47 1,55 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 21

57 LFP2 Sample: S3: SLF 877 Measurand: BDE 154 Mean:,298 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 22,9% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 86,9% No. of laboratories: No. of outlier values: 1,1 1,9,8,7 mg/kg,6,5,4 Mean,3,2, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,235,7,242,239,228,23 2,269,53,24,242,247, ,232,94,322,182,6,299 5,166,93,32,234,173,225 6,249,27,257,262,29,269 7,186,14,195,183,199,167 8,8,6,132,3 9,232,56,2,18,23,3,869,135 1,4,794,97,734,195,1,194,197,194,195 13,,,,,, 14,73,81,639,8,785,685 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 22

58 LFP2 Sample: S3: SLF 877 Measurand: BDE 183 Mean: 3,9 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 32,9% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 54,46% No. of laboratories: No. of outlier values: 2 4 B mg/kg Mean Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1 4,745,845 5,39 5,29 4,75 3,55 2 3,353 1,143 3,67 2,8 2,15 4, ,923 1,226 4,16 3,7 1,52 2,3 5 1,5 1,34,2 1,65 1,93 2,4 6 3,367,763 3,54 3,67 2,26 4, 7 2,165,57 2,14 2,13 2,25 2, ,3, 38,3 38,3 9 3, 1,266 2,47 1,89 2,87 4,8 1,292,26 1,6 1,18 1,17 1,22 2,453,213 2,77 2,38 2,32 2, ,49 2,54 5,54 5,43 5,42 9, ,5,75 3,3 3,2 3,15 3,1 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 23

59 LFP2 Sample: S3: SLF 877 Measurand: BDE 29 Mean: 65,16 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 19,26% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 6,21% No. of laboratories: 8 No. of outlier values: C mg/kg 8 Mean Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M ,3 2,563 67,6 66,5 65,4 61,7 2 54,475 2,513 54,8 57,9 52,8 52, ,933 75,33 181, 31, 93,8 5 24,73 28,666 4,46 45, 6 91,9 18,428 89,5 67,6 99,5 1, 7 62,875 14,54 48,2 59, 62,4 81, ,675 9,696 68,5 71,4 54,8 52, 8,3 3,727 13,5 5,83 5,5 7, , 14,765 4, 149, 6, 135, 14 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 24

60 LFP2 Sample: S3: SLF 877 Measurand: BDE 47 Mean: 2,548 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 5,58% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 37,29% No. of laboratories: 9 No. of outlier values: 4,5 4 3,5 C 3 C Mean mg/kg 2,5 2 1,5 1 C, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1 2,,8 2,2 1,93 1,97 1,94 2 2,678,25 2,5 2,5 2,79 2,9 3 4,581,385,385,918,887, ,638,931,273 2,37 1,92 1,99 6 2,3,187 2,5 2,2 1,99 2,39 7 2,23,98 2,25 2,16 2,36 2,15 8 1,52,28 1,5 1,54 9 1,965,7 1,9 1,9 2,2 2,3 2,678,52 2,98 2,17 3,22 2,34 1,772,41 1,77 1,78 1,82 1, ,15,29 3,88 4,15 4,18 4, ,98,4 4,6 3,86 4,1 3,89 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 25

61 LFP2 Sample: S3: SLF 877 Measurand: BDE 99 Mean: 3,337 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 13,44% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 34,98% No. of laboratories: No. of outlier values: mg/kg 4 3 C Mean Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1 2,935,249 3,3 2,74 2,85 2,85 2 4,65,494 3,45 3,88 4,47 4, ,625,68 2,35 1,96 1,4,79 5 2,583 1,347,654 3,79 2,9 2,98 6 3,7,328 2,94 2,8 2,79 3,49 7 2,867,76 2,8 2,8 2,97 2,88 8 2,54,42 2,57 2,5 9 2,855,145 2,8 2,75 2,8 3,7 3,822,891 3,9 3,13 5,5 3,2 2,7,8 2,59 2,73 2,7 2, ,735,583 5,37 5,94 5,17 6, ,158,187 4,24 4,38 3,97 4,4 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 26

62 LFP2 Sample: S3: SLF 877 Measurand: DBDPE Mean: 2,1 mg/kg Rel. repeatability s.d.:,25% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 63,17% No. of laboratories: 4 No. of outlier values: Mean mg/kg Laboratory 1 2 ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M ,725 1,696 27,8 26,2 23,8 25, 2 31,575 3,299 29,4 36,4 29,5 31, 3 4 5,495,21,48,5 6 7,875,64,,6 13,4 13, BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 27

63 LFP2 Sample: S3: SLF 877 Measurand: HBCD Mean: 1,715 mg/kg Rel. repeatability s.d.: not available Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: No. of laboratories: 1 No. of outlier values: 1,9 1,8 mg/kg Mean 1,7 1,6 1 Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1 1,715,3 1,67 1,6 1,84 1, BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 28

64 LFP2 Sample: S4: Sewage Sludge Measurand: BDE Mean:,5 mg/kg Rel. repeatability s.d.:,2% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 24,49% No. of laboratories: 8 No. of outlier values: 4,2 C mg/kg,1 Mean Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,4,,4,4,4,4 2,6,1,6,5,7,5 3 4,9,6,4,17,8,5 5,4,1,4,3,5,5 6,5,,5,4,4,5 7,5,,5,5,4,5 8,8,,8,8 9,5,1,5,5,5,6,4,,4,4,5, <,5 <,5 <,5 <,5 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 29

65 LFP2 Sample: S4: Sewage Sludge Measurand: BDE 153 Mean:,3 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 9,45% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 7,6% No. of laboratories: 7 No. of outlier values: 6,8 C,7,6,5 mg/kg,4,3 C,2,1 Mean Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,4,,4,5,4, ,16,16,13,6,5,39 5,4,,4,3,4,4 6,4,,3,4,4,4 7,3,,3,3,3,3 8,73,1,73,74 9 <,5 <,5 <,5 <,5,,,,,,,3,,3,4,3,4 13,,,,,, 14 <,5 <,5 <,5 <,5 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 3

66 LFP2 Sample: S4: Sewage Sludge Measurand: BDE 154 Mean:,1 mg/kg Rel. repeatability s.d.:,55% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 78,61% No. of laboratories: 6 No. of outlier values:,3,2 C mg/kg,1 C C Mean Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,2,,2,3,2, ,8,,4,3,2,24 5,2,1,2,2,2,3 6,2,,2,2,2,2 7,2,,2,2,2,3 8,9,2,7, 9 <,5 <,5 <,5 <,5,,,,,,,2,,2,2,2,2 13,,,,,, 14 <,5 <,5 <,5 <,5 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 31

67 LFP2 Sample: S4: Sewage Sludge Measurand: BDE 183 Mean:,4 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 13,% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 6,1% No. of laboratories: 6 No. of outlier values:,8 C,7,6,5 mg/kg,4,3,2 C,1 C B Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,6,1,5,6,6, ,82,58,41 <,1 <,1,3 5,6,2,8,4,5,7 6,4,,3,4,4,4 7,4,1,5,3,4,3 8,747,2,761,733 9,6,6 <,5 <,5 <,5,3,1,3,31,3,29,4,,4,4,4,4 13,,,,,, 14 <,5 <,5 <,5 <,5 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 32

68 LFP2 Sample: S4: Sewage Sludge Measurand: BDE 29 Mean:,227 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 28,68% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 75,34% No. of laboratories: 7 No. of outlier values:,6,5,4 mg/kg,3 Mean,2, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,24,23,242,232,215, <,1 <,1 <,1 <,1 5,362,9,446,236,41,366 6,44,6,391,383,598,387 7,318,41,376,292,316, ,175,87,27,19,18,6,53,25,9,39,46,39 13,,,,,, 14 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 33

69 LFP2 Sample: S4: Sewage Sludge Measurand: BDE 47 Mean:,23 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 7,77% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 5,41% No. of laboratories: No. of outlier values: 4 3,5 C 3 2,5 2 mg/kg 1,5 1, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,23,3,24,25,19,26 2,24,2,24,22,26,23 3 4,5,2,6,7,4,4 5,21,2,21,18,21,23 6,19,,19,19,19,19 7,2,1,21,19,2,19 8,41,2,39,42 9,2,,2,2,2,2,16,1,17,15,16,15,21,1,21,22,2,22 13,49,3,51,51,45, ,95,4 2,79 3, 2,95 3,5 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 34

70 LFP2 Sample: S4: Sewage Sludge Measurand: BDE 99 Mean:,33 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 7,83% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 41,% No. of laboratories: No. of outlier values: 9,,1 C,9,8,7 A mg/kg,6,5,4 C Mean,3,2, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,25,3,28,23,22,27 2,32,3,34,3,35,29 3 4,22,14,41,14,8,24 5,3,4,27,35,27,29 6,25,,25,25,25,25 7,26,1,28,25,25,25 8,62,4,65,59 9,28,2,3,26,28,29,3,4,36,29,3,26,27,1,27,28,28,26 13,65,1,2,66,64,66 14,76,22,62,85,55,2 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 35

71 LFP2 Sample: S4: Sewage Sludge Measurand: DBDPE Mean:,53 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 7,2% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 52,65% No. of laboratories: 2 No. of outlier values: 2,2 C mg/kg,1 Mean 1 7 Laboratory 5 ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,33,5,28,31,39, ,2,26,93,13 6 7,73,3,76,74,7, BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 36

72 LFP2 Sample: S4: Sewage Sludge Measurand: HBCD Mean:,4 mg/kg Rel. repeatability s.d.: not available Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: No. of laboratories: 1 No. of outlier values:,5 Mean mg/kg,4,3 1 Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,4,1,4,5,4, BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 37

73 LFP2 Sample: S5: Electronic Waste Measurand: BDE Mean:,413 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 9,22% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 51,85% No. of laboratories: 8 No. of outlier values: 8,8,7 C,6 C,5 Mean mg/kg,4,3,2, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1,731,29,692,76,744,727 2,527,,524,518, ,68,63,41,23,161,47 5,477,2,355,52,599,451 6,484,136,454,544,3,629 7,43,41,435,479,427,38 8,139,2,137,14 9,522,53,52,57,55,45,362,22,351,376,337, ,414,2,393,425,42,435 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 38

74 LFP2 Sample: S5: Electronic Waste Measurand: BDE 153 Mean: 7,599 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 9,8% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 53,2% No. of laboratories: No. of outlier values: C 3 25 mg/kg 2 15 Mean Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1 9,227,364 8,83 9,37 9,5 9,66 2 7,247,989 8,18 7,35 6, ,43 14,575 2,13 8,39 35,3 19,9 5 8,43,794 7,25 8,72 8,97 8,78 6,725,538,4,4,9,2 7 6,763,693 7,3 7,8 7,2 5,73 8 5,65,14 5,66 5,64 9 3,22,774 3,89 3,46 2,37 2,37 1,482,2 1,6 1,7 1,27 1,34 8,695,214 8,4 8,79 8,9 8, ,875 1,367 15,5 17,9 15, 15, 14 5,4,144 5,59 5,24 5,39 5,42 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 39

75 LFP2 Sample: S5: Electronic Waste Measurand: BDE 154 Mean: 1,34 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 16,15% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 21,59% No. of laboratories: 9 No. of outlier values: C mg/kg 6 5 C 4 B 3 2 Mean Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1 1,535,249 1,39 1,52 1,34 1,89 2 1,153,81 1,24 1,14 1, ,93 1,967,421 4,57 4,39 2,23 5 1,258,3 1, 1,28 1,28 1,37 6 1,723,417 1,52 2,3 1,34 1,73 7 1,18,6 1,7 1,7 1,,83 8 1,244,321 1,471 1,17 9 1,218,136 1,25 1,27 1,33 1,2 8,788 1,267 8,93,5 8,13 7,59 1,25,58 1,18 1,26 1,32 1, ,88,434 2,53 2,48 3,22 3, ,268,174 1,3 1,25 1,42 1,37 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 4

76 LFP2 Sample: S5: Electronic Waste Measurand: BDE 183 Mean: 45,423 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 8,69% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 5,59% No. of laboratories: No. of outlier values: 6 7 B mg/kg 3 2 C Mean Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M ,5 2,36 45,5 46,9 5,7 49, 2 41,7 3,487 45,7 39,3 4, ,655 38,764 1,52 19, 91, 38,9 5 3,275 3,592 32, 32,4 31,8 24,9 6 68,25 8,5 57, 72, 75,5 67,4 7 36,625 4,92 38,3 38,9 38,8 3,5 8 62, 2,828 64, 6, 9 17,55 3,428 21,6 19, 13,9 15,7 29,725 2,825 28, 33,6 3, 27,3 47,75 2,61 45,6 49,4 45, 48, ,5 4,375 94,6 3, 93,5 94, ,775,538 38, 37,6 37, 38,3 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 41

77 LFP2 Sample: S5: Electronic Waste Measurand: BDE 29 Mean: 338,561 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 15,6% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 83,14% No. of laboratories: 8 No. of outlier values: C 6 mg/kg 5 4 Mean Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M , 63, , 461, 447, 579, 2 74,933 14,9 89,5 59,7 75, , ,382 94,7 47, 679, 5 6,425 58,689 81,9 62,8 195, 6, 6 491,5 94, , 545, 565, 51, 7 26,175 38,873 23,5 291,5 269,8 275, ,5 51,591 27, 217, 154, 173, 9,55 16,634 92,2 2, 3, 131, ,5 17, , 866, 895, 862, 14 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 42

78 LFP2 Sample: S5: Electronic Waste Measurand: BDE 47 Mean: 4,32 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 2,82% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 5,93% No. of laboratories: No. of outlier values: C 9 8 mg/kg Mean Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1 7,358,75 7,29 8,2 6,49 7,44 2 4,687,883 5,69 4,3 4, ,459 1,3,385,932 2,65 1,87 5 3,425,963 2,4 3,55 3,89 4,22 6 5,946 1,383 5,96 7,53 4,16 6, ,827,447 3,98 3,42 4,389 3,52 8 2,425,49 2,39 2,46 9 1,747,39 2,7 1,95 1,44 1,53 6,213 1,324 6,59 7,92 5,6 5,28 3,22,43 3,26 3,16 3,24 3, ,764 2,569 7,156, 13,2 8,7 14 3,45,37 3,48 2,88 3,5 3,75 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 43

79 LFP2 Sample: S5: Electronic Waste Measurand: BDE 99 Mean: 5,441 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 14,18% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 48,97% No. of laboratories: No. of outlier values: 8 C 9 8 mg/kg 7 6 C Mean Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M 4 1 8,518 1,4 7,65,6 7,65 8,17 2 4,897,576 5,56 4,52 4, ,678 2,639,533 2,67 4,93 6,58 5 4,44,9 3,9 4,92 4,86 4,89 6 7,8 2,2 7,19 9,43 4,3 7,59 7 4,672,5 4,83 4,3 5,25 4,58 8 4,15,92 3,95 4,8 9 2,192,51 2,6 2,64 1,7 1,8 7,42,945 7,59 8,66 6,58 6,78 3,66,7 3,78 3,67 3,52 3,67 13,145,953 8,78,8,2,8 14 3,62,1 3,67 3,5 3,75 3,55 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 44

80 LFP2 Sample: S5: Electronic Waste Measurand: DBDPE Mean: 37,37 mg/kg Rel. repeatability s.d.: 16,16% Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: 9,43% No. of laboratories: 4 No. of outlier values: mg/kg 5 Mean Laboratory 2 1 ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M ,825,64 67,2 79,8 73,5 9,8 2 41,3 5,285 44,5 35,2 44, ,58,22,53,5,52, ,58 3,379 34,47 27,43 27,22 29, BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 45

81 LFP2 Sample: S5: Electronic Waste Measurand: HBCD Mean: 31,3 mg/kg Rel. repeatability s.d.: not available Method: ISO 5725 Rel. reproducibility s.d.: No. of laboratories: 1 No. of outlier values: 33 32, ,5 Mean mg/kg 31 3,5 3 29, Laboratory ProLab 2 Lab code M s.d. M 1 M 2 M 3 M ,3 1,467 31, 29,4 32,9 31, BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 46

82 LFP2 BAM Federal Institute for Materials Research and Testing ProLab Anhang 2, Seite 47

83 Anhang 3: Normentwurf (Stand September 2) Working Draft CEN/TC 292 WG 5 WI 29263: 9-2 Working draft CEN/TC 292 WG WI Secretariat: DIN Suggested title: Characterisation of waste Determination of polybrominated diphenylethers (PBDE) in waste Method using extraction and gas chromatography/mass spectrometry Anhang 3, Seite 1

84 Contents Page Foreword 3 1 Scope 3 2 Normative references 3 3 Principle 3 4 Interferences 4 5 Reagents and standards 4 6 Apparatus 6 7 Sampling and sample pre-treatment 7 8 Procedure Fehler! Textmarke nicht definiert. 9 Calibration Test report 13 Annex A ( normative) Clean-up procedures 14 Annex B (informative) Examples for separation conditions in gas chromatography and mass spectrometry 18 Annex C (informative) Typical ions and time windows for electron impact ionisation detection 19 Annex D (informative) Examples of chromatograms and spectra 2 Annex E (informative) Precision data 21 Anhang 3, Seite 2

85 Foreword This standard is produced under co-operation of CEN/TC 292 WG 5 and CEN/TC 38 WG 1. WARNING Persons using this International Standard should be familiar with normal laboratory practice. This standard does not purport to address all of the safety problems, if any, associated with its use. It is the responsibility of the user to establish appropriate safety and health practices and to ensure compliance with any national regulatory conditions. IMPORTANT It is absolutely essential that tests conducted according to this standard be carried out by suitably trained staff. 1 Scope This International Standard specifies a method for the determination of selected polybrominated diphenylethers (PBDE) (Table 1) in waste materials using gas chromatography/mass spectrometry (GC-MS) in the electron impact ionisation mode (EI). When applying GC-EI-MS, the method is applicable to samples containing µg/kg to 5 µg/kg of tetra- to octabromo BDE congeners and µg/kg to µg/kg of decabromo diphenylether (BDE-29). It is possible to analyse as well other brominated flame retardants according to this International Standard but its applicability shall be verified in each case. Figure 1 Table 1 Brominated flame retardants determined by this method No Congener Formula Abbreviation a Molar mass g/mol 1 2,2,4,4 -Tetrabromodiphenylether C H 6Br 4O BDE , ,2,4,4,5-Pentabromodiphenylether C H 5Br 5O BDE ,69 3 2,2,4,4,6-Pentabromodiphenylether C H 5Br 5O BDE- 564,69 4 2,2,4,4,5,6 -Hexabromodiphenylether C H 4Br 6O BDE , ,2,4,4,5,5 -Hexabromodiphenylether C H 4Br 6O BDE , ,2,3,4,4,5,6-Heptabromodiphenylether C H 3Br 7O BDE , Decabromodiphenylether C Br O BDE ,1714 a Numbering for the BDE analogue to IUPAC nomenclature for PCB 2 Normative references The following referenced documents are indispensable for the application of this document in the case of waste materials. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies. EN Characterization of waste Calculation of dry matter by determination of dry residue or water content EN 152 Characterization of waste. Preparation of test portions from the laboratory sample ISO 2232 Water quality Determination of selected polybrominated diphenylethers in sediment and sewage sludge Method using extraction and gas chromatography/mass spectrometry Anhang 3, Seite 3

86 ISO Wasserbeschaffenheit; Kalibrierung und Auswertung analytischer Verfahren und Bewertung von Verfahrenskenngrößen; Teil 1: Statistische Auswertung der linearen Kalibrierfunktion Mr. Lonien: Please insert the correct english titel 3 Principle Extraction of brominated diphenylethers from the dried sample is done using an organic solvent. In case of many plastic waste matrices, cryo-grinding is inevitable to provide particle sizes that allow the complete extraction of the analytes.. Appropriate extraction techniques are soxhlet, sonication or pressurised fluid extraction. The obtained extracts are concentrated and cleaned-up by column chromatography and GPC. After concentration the brominated diphenylethers are separated by capillary gas chromatography and detected by mass spectrometry in the selected ion monitoring mode using electron impact ionisation (EI). Quantification is carried out by the internal standard method. 4 Interferences Naturally produced brominated compounds, such as halogenated bipyrrols, brominated phenoxyanisols can be considered as potential interferences. Sources of contamination are the following: brominated diphenylethers, used as flame-retardants in organic polymers. Therefore, contact of the sample or the reagents with these organic polymers shall be avoided. Contamination routes include airborne dust, vial covers, pasteur pipette fillers and recycled paper. 5 Reagents and standards Only use reagents with negligibly low concentrations of brominated diphenylethers, compared with the concentration to be determined and verify by blank determinations. To prevent degradation, store standards in the dark at temperatures recommended by the manufacturer (4 C in case of BDE). Temperatures below may lead to precipitation. 5.1 Solvents for extraction, clean up and preparation of stock solutions A variety of solvents may be used depending on the particular sample matrix to be analysed and the availability of commercial standard solutions. Toluene (C 7 H 8 ), or acetone (propanone, C 3 H 6 O), or a mixture of acetone (propanone, C 3 H 6 O) and hexane (C 6 H 14 ), or heptane (C 7 H 16 ), or iso-octane (2,2,4- trimethylpentane C 8 H 18 ), or nonane (C 9 H 2 ), or dichloromethane (CH 2 Cl 2 ) for residual analysis. Toluene is highly recommended, especially when the volume of the solvent is reduced to a minimum. 5.2 Standards Calibration standards BDE, listed in Table 1 used for calibration. Solutions of the calibration substances are commercially available Internal standards Solutions of reference substances for use as internal standards for electron impact ionisation (Table 2) are commercially available. Anhang 3, Seite 4

87 Table 2 Examples of internal standards No Name Formula Abbreviation Molar mass Internal standards for GC-MS with electron impact ionisation g/mol 1 2,2,4,4 Tetrabromo[ 13 C ]diphenylether 2 2,2,4,4,5 Pentabromo[ 13 C ]diphenylether 3 2,2,4,4,5,5 Hexabromo[ 13 C ]diphenylether 4 2,2,3,4,4,5,6 Heptabromo[ 13 C ]diphenylether 5 Decabromo[ 13 C ]diphenylether 13 C H 6Br 4O 13 C H 5Br 5O 13 C H 4Br 6O 13 C H 3Br 7O 13 C Br O 13 C-BDE , C-BDE , C-BDE , C-BDE , C-BDE , Injection standard To determine recovery rates for the internal standard in each sample e.g. dibromooctafluorobiphenyl (C Br 2 F 8 ) is used as an injection standard Solutions of the single standards / internal standards Use commercially available solutions or prepare stock solutions e.g. by dissolving mg of each of the reference substances in toluene (5.2.1 and 5.2.2) in an amber ml volumetric flask and bring to volume (concentration: 1 mg/ml). Store all solutions at approximately 4 C in the dark (avoid potential photodegradation) Multicomponent stock solution of standards Accurately transfer between µl to 5 µl of each single standard solution (5.2.4) into an amber ml volumetric flask and bring to volume (conncentrations are between µg/ml and 5 µg/ml per substance) Multicomponent stock solution of internal standard Prepare a stock solution of the internal standards at an appropriate concentration in toluene (e.g. 2 µg/ml) Calibration solutions Prepare, e.g. seven, calibration solutions with concentrations according to the detection capacity of the mass spectrometer. Combine the multicomponent stock solutions of standards (5.2.5), internal standards (5.2.6) and, if necessary, injection standard (5.2.3) to produce the solutions e.g. shown in table 4 by appropriate dilution with toluene. 5.3 Sodium sulphate, anhydrous, Na 2 SO 4, powdered. 5.4 Operating gases, for gas chromatography/mass spectrometry, of high purity and in accordance with manufacturer s specifications. 5.5 Liquid nitrogen, to cool waste matrices for cryo-grinding. 5.6 Nitrogen, of high purity, at least 99,999 % by volume, for drying and for concentration by evaporation. 5.7 Clean-up material See Annex A. 5.8 Baked sand and fine gravel Anhang 3, Seite 5

88 Bake sand and fine gravel (.7 mm) for at least 8 h at 4 C. 6 Apparatus 6.1 Customary laboratory glassware. Clean all glassware by rinsing with acetone (propanone) (5.1). Heating the glassware to 4 C will reduce blanks. Volumetric apparatus will require recalibration prior to use if heated. 6.2 Freeze drying apparatus 6.3 Deep freezer 6.4 Mortar and pestle, or a grinding mill 6.5 Drying ovens, capable of maintaining temperatures in the ranges of C to 55 C for baking and storage of cleanup materials, for baking of glassware and for dry residue determination of samples. 6.6 Sieve shaker with appropriate sieve meshes (aperture size), e.g. 2 mm. 6.7 Desiccator 6.8 Extraction apparatus Soxhlet extraction apparatus Consisting of round bottom flasks e.g. 25 ml, Soxhlet extractors and Soxhlet thimbles e.g. 27 mm x mm, vertical condensers e.g. 3 mm, heating apparatus Sonication apparatus There should be an option to thermostat the water temperature. Sonication should be applicable for at least 3 h Pressurised fluid extraction apparatus Consisting of extraction cells which can be heated to 15 C at static pressures up to bar. The device should be programmable regarding the temperature, duration and number of extraction cycles. The cells need to be flushed with extraction solvent. 6.9 Evaporation device E.g. rotary evaporator, turboevaporator or vacuum concentration device. 6. Glass columns for chromatographic clean-up 6. Volumetric cylinders, 25 ml and 5 ml. 6. Volumetric flasks, 1 ml, 2 ml, ml, and 25 ml Pasteur pipettes, e.g. 2 ml Syringes, 2 µl, 5 µl, µl and 5 µl, volume precision ± 2 % Sample vials Amber glass with fluoropolymer-lined screw-cap is most suitable Gas chromatograph, with either a splitless injection port, programmable temperature vaporizer (PTV) or an on-column injection port coupled to a mass spectrometer (GC-MS) with electron impact ionisation. Anhang 3, Seite 6

89 6.17 Analytical column Fused silica column with non-polar low bleed separating phase, providing thermal stability up to 4 C, (see Annex B for examples); e.g. inner diameter <,25 mm, length 15 m, film thickness of,1 µm is recommended. 7 Sample pre-treatment Take samples as specified in EN 152. Store and transport in the dark at approximately 4 C. Pre-treat the samples in the laboratory by homogenizing and freeze-drying. Grind the samples using apparatus (6.4) and sieve it using device (6.6) according to the analytical task. Note: Waste matrixes may have to be ground carefully before being extracted. In order to avoid analyte losses and decomposition of matrix components cryo-grinding with liquid nitrogen is recommended. Hereby, the sample is cooled in liquid nitrogen before grinding. Use a mill that allows cooling it with liquid nitrogen during grinding (especially in case of plastic matrices). 8 Procedure 8.1 Blank determination Perform a blank determination following the paragraphs for the used procedure (selected extraction and clean-up) using the same amount of reagents that are used for the pretreatment, extraction, clean up and analysis of a sample. Analyse the blank immediately prior to the analysis of the samples to demonstrate freedom from contamination. The concentrations of the blank should be negligible, compared with the concentrations of PBDEs to be determined. 8.2 Extraction NOTE: 13 C-labelled compounds as internal standards are expensive and would need to be added in extremely high amounts in order to match the concentrations of the analytes to be expected in plastic containing waste matrices (much higher than in case of sludge and sediments for example). Furthermore, the analytes are bound within the matrix particles and have to diffuse into the extraction solvents while 13 C-labelled standard compounds added prior to extraction are dissolved directly. Thus, the idea of compensating for incomplete extraction by addition of 13 C-labelled standard compounds is obsolete. These two reasons suggest adding the 13 C-labelled standard compounds after extraction and before clean-up (see 8.3). If 13 C-labelled compounds are added onto the sample before extraction an internal standard solution containing for example 2 µg/ml of each labelled compound is recommended (ISTD I). If 13 C-labelled compounds are added after extraction and before clean-up to an aliquot of the whole extract an internal standard solution containing for example,2 µg/ml ml of each labelled compound is recommended (ISTD II). Protect samples and extracts carefully from sunlight to avoid photodegradation of the higher brominated analytes. Extraction of BDE-29 requires specific attention and, sometimes, longer extraction times than other PBDE congeners. The use of toluene as an extraction solvent for extraction of BDE-29 is highly recommended. During concentration, use toluene as a keeper. Anhang 3, Seite 7

90 8.2.1 Soxhlet extraction Transfer a suitable mass, e.g. 1 g to 3 g, of the pre-treated, dry sample into a Soxhlet thimble. Depending on the expected concentration in the sample, optionally add between 2 µl and 8 µl of the internal standard solution (ISTD I, 5.2.4), to the Soxhlet thimble. Place the thimble in the Soxhlet extractor. Fill the round-bottomed flask with e.g. ml of the solvent (5.1) and connect it to the Soxhlet extractor. The addition of boiling chips is useful. Lower the flask into the heating apparatus. Adjust the temperature of the heating device until the refluxing solvent reaches the lower part of the vertical condenser. Extract the sample for 16 h. After the extraction is complete, reduce the extract volume to below 5 ml using a suitable evaporation device (6.9) and make up to ml in a volumetric flask. NOTE: Other extraction techniques, e.g. accelerated solvent extraction, and shorter extraction times may be used after performing a comparability exercise with a 16 h Soxhlet extraction. In case of waste matrices, especially those containing portions of plastic with technically incorporated BDEs and/or DBDPE sonication and pressurised fluid extraction are likely to be successful and lead to shorter extraction times. Solvents other than toluene, especially more polar ones, are likely to extract more matrix components which might complicate subsequent clean-up. The use of more polar solvents should be carefully tested for comparability especially regarding the effectiveness of the clean-up procedure Sonication Alternatively transfer a suitable mass, e. g. 1 g to 3 g of the pre-treated, dry sample into a lockable glass container (5 ml), optionally add between 2 µl and 8 µl of the internal standard solution (5.2.4) and then 2 ml of toluene and sonicate the closed vial for three hours. Collect the solvent and repeat this procedure with another portion of toluene (2 ml). Unite the toluene extracts and make them up to 5 ml in volumetric flask Pressurised fluid extraction Alternatively transfer a suitable mass, e. g. 1 g to 3 g, of the pre-treated, dry sample into an extraction cell. Optionally add between 2 µl and 8 µl of the internal standard solution (5.2.4). Fill the void volume with baked sand or fine gravel (see 5.8). To avoid clogging of the frit it may be useful to mix the sample with sand or fine gravel before filling into the cell. The following conditions for one extraction cycle were seen to be successful: Heating period of the cell 5 min at C and 14 bar. Static extraction period 5 min (solvent: toluene; flush: 6%; purge: 6 sec). It is recommended to perform two additional cycles. The total extract volume of about 4 ml is to be made up to a volume of 5 ml in a volumetric flask. 8.3 Clean-up For clean-up, a suitable aliquot of the extract (8.2), e.g. 1/, is taken and if the internal standard was not added before extraction (ISTD I, see 8.2) add now the isotope standards (e.g. 25 µl of ISTD II, see 8.2). The extract is evaporated under reduced pressure to a volume of,5 ml. Evaporation is not done to complete dryness because polymers from the matrix once precipitated as dry film might not redissolve and lead to analyte loss. Depending on the different sample matrices encountered, a variety of extract clean-up procedures may be suitable. Examples of clean-up procedures are given in Annex A. The suitability of the chosen cleanup procedure can be checked for each sample on the basis of the recovery of the internal standards. Note: In most cases using a clean-up given in Annex A.1 followed by the procedure in A.3 and A.2 is successful. Anhang 3, Seite 8

91 8.4 Measurement Optimise the operating conditions of the GC-MS system e.g. according to the manufacturer s instructions. Examples of the gas chromatographic conditions are given in Annex B. Prior to analysis, establish the operating conditions and verify the GC-MS system performance and the calibration for all analytes and their internal standards by analysis of a calibration standard. Add the injection standard (5.2.3), if necessary, and analyse the sample with GC-MS. Especially for the analysis of BDE-29, minimise the exposure of the samples to high temperatures for long periods of times during the injection and separation stages, because of the thermal degradation of BDE-29 at temperatures higher than 3 C. Optimise the injection step, paying special attention to the peak height of BDE-29. Note: In case of GC-MS with electron impact ionisation BDE-29 can exhibit exponential increase of detector response factor with increasing concentrations of the calibration standards. Therefore, it is inevitable to use 13 C-labelled BDE-29 as internal standards to obtain a linear range of the ratio native/labelled compound over a reasonable concentration range. 8.5 Identification Consider an analyte to be identified, if the retention time of the analyte in the mass chromatogram of the sample is the same as the retention time of the reference substance in the mass chromatogram of the calibration standard solution measured under identical experimental conditions (the deviation shall be below 1 %, and not exceeding s) and, if the ratio of the quantification and qualifier mass is within ± 25% of the theoretical bromine isotope ratio. The following ions (Table 3) are proposed for electron impact ionisation detection. The values in brackets are the percent ratio between the most intensive qualifier ion and the second qualifier ion. Use two representative masses with a recognizable bromine-pattern for identification of each compound. It is also possible to use more than one ion for quantification. Table 3 Ions for electron impact ionisation detection Compound Ions for quantification Ions for qualification BDE ,9 483,7 (69,5), 485,7 () BDE-99 45,7 563,6 (), 565,6 (98) BDE- 45,7 563,6 (), 565,6 (98) BDE ,7 641,5 (), 643,5 (73,4) BDE ,7 641,5 (), 643,5 (73,4) BDE ,6 721,4 (), 723,4 (93,6) BDE ,4 959,4 (15), 797,4 () 13 C-BDE ,9 495,7 (69.5), 497,7 () 13 C-DBE ,7 575,6 (), 577,6 (98) 13 C-DBE ,7 653,5 (), 655,5 (73,4) 13 C-DBE-29 8,4 89,4 (76), 8,4 () Check that the ions used are free from interferences caused by matrix components. See Annex C for other ions that may be used and suggested time windows. Note: ISO can also be consulted to assist in identification of PBDE. Anhang 3, Seite 9

92 9 Calibration 9.1 General Modern mass spectrometric detection provides linear correlations between the concentrations of single substances and the corresponding responses over several decades of concentration. This facilitates an effective means of calibration. It is necessary to carry out the following steps. 9.2 Procedure steps Evaluation of the range of the linear relationship See Table 4 as an example of concentrations for evaluating a linear range over several decades of concentration. The linear relationship should be assured with the concentration- and response yi relationships as used in internal standardisation (see 9.3). Plot, for example, the ratio values (peak yis,i areas, peaks heights or integration units) for each substance i on the ordinate and the associated ratio i of mass concentrations on the abscissa. Check by the graphical representation of the calibration is,i data as described in e.g. ISO (Remark: The MS response in case of BDE-29 may be not linear; the respective 13 C-labelled compound compensate this phenomenon) Two point calibration over the total linear range Carry out a two-point calibration as described in 9.3. Check the validity of this calibration function which is dependent on the stability of the GC-MS system at least with each batch of samples Estimation of the accuracy of the calibration for the concentration of interest For example, analyse, as a minimum in triplicate, an independent standard or a certified reference material as a sample, and calculate the results in accordance with the above calibration method. The standard deviation between the single results i and the known value of the concentration in the standard is then calculated as follows: s ρ N 2 i i 1 N 1 (1) where s ρ N is a measure of the accuracy of the calibration; number of measurements Accuracy improvement Where it is deemed necessary to improve the accuracy of the calibration for certain concentration ranges, carry out a multilevel calibration as specified in ISO over a range of no more than one decade. Anhang 3, Seite

93 Table 4 Example concentrations in solutions for evaluating the linear range Compound Solution 1 Solution 2 Solution 3 Solution 4 Solution 5 Solution 6 Solution 7 ng/ml ng/ml ng/ml ng/ml ng/ml ng/ml ng/ml BDE BDE BDE BDE BDE BDE HBCD Internal standards for EI 13 C-BDE C-BDE C-BDE C-BDE C-HBCD Calibration with internal standards The use of an internal standard for the determination of the concentration minimises both possible errors made during injection and by sample losses during sample pre-treatment steps, furthermore differences in the final sample extract volumes and changes in recoveries caused by matrix effects. This calculation is usually available as an option in the quantification programs of most manufacturers data analysis software. Additionally, it is possible to measure the recovery for the total procedure for each sample, if the values from the internal standard in the calibration solutions are compared to the values obtained from the extract. To achieve this, it is essential that the final volumes are identical. Alternatively, an injection standard can be used for the calculation of recoveries of internal standards (see 9.5). See Table 4 for typical concentrations of reference compounds and internal standards in solutions for evaluating the linear range and for a listing of which internal standard to use for each PBDE compound. Adjust the concentrations according to the sensitivity of the equipment used and the range of determinations required. Evaluate the linear range and, subsequently, set up a two point calibration. Use the mean values of yi (1) yi (2) yi (3) multi-injections e.g. ; ; at two concentration levels. yis,i (1) yis,i (2) yis,i (3) Establish the linear function of the two pairs of values following Equation (2): y y i is,i and i is,i of the measured series using the y where y i i ai is, i is, i b i (2) y i i is the measured response of substance i; the unit depends on the evaluation; e.g. area value; is the mass concentration of substance i (external standard), in the working standard solution; Anhang 3, Seite

94 a i b i is the slope of the calibration function of substance i, the unit depends on the evaluation; is the ordinate intercept of the calibration curve. The unit depends on the evaluation, e.g. area value; y is,i is the measured response of the internal standard for the substance i, the unit depends on the evaluation, for example, area value; is,i is the mass concentration of the internal standard, for the substance i, in nanograms per millilitre, ng/ml. Estimate the accuracy of the calibration and limits of detection and quantification as described in Quantification with the internal standard The mass concentration of the internal standard is,i in the final volume of extract shall be the same for calibration and sample measurement. Use the same solvent composition for the working standard solutions and the extracts. Inject identical volumes of the sample extracts as injected as calibration solutions. Calculate the mass concentration i,sample of the substance using Equation (3). where yi,sample bi yis, i,sample mis, i, sample i,sample extract mis, i, sample i,sample (3) a m d m d i sample m is, i,sample extract sample m y i,sample is the measured response, e.g. peak area, of the substance i in the sample extract; y is,i,sample is the measured response, e.g. peak area, of the internal standard, for substance i, of the sample; i,sample extract is the mass concentration of the substance i in the sample extract, in nanograms per millilitre, ng/ml; usually calculated by the software; is,i,sample extract is the mass concentration of the internal standard in the sample extract, for substance i, in nanograms per millilitre, ng/ml; usually reported by the software; i,sample m is,i sample m sample is the mass concentration of the substance i in the solid sample in micrograms per kilogram, µg/kg. is the mass of the added internal standard substance, in micrograms, µg; the sample mass in kilogram, in kg; a i see Equation (2); b i see Equation (2). d m is the the dry matter content of the sample, determined according to EN Determination of recoveries of the internal standards It is possible to measure the recovery for single samples by comparing the values of the internal and the injection standards obtained in the calibration with that obtained from sample extracts. Provided the relationship between the concentration and the response of the internal standard is linear and the intercept of this curve is negligible, the single recovery A is,i,sample may be calculated according to Equation (4). Anhang 3, Seite

95 yis,i,sample yis, inj,calibration A is,i, sample (%) (4) y y is,i,calibration is, inj,sample where A is,i,sample is the recovery of the internal standard, for the substance i; in percent, %; y is,i,sample is the measured response, e.g. peak area, of the internal standard, for substance i, in the sample; y is,i,calilbration is the measured response, e.g. peak area, of the internal standard, for substance i, in the calibration solution; y is,inj, sample the sample; is the measured response, e.g. peak area, of the injection internal standard, in y is,inj,calibration is the measured response, e.g. peak area, of the injection internal standard, in the calibration solution. 9.6 Results and reporting Report results to two significant figures for the PBDE. (Remark: Equation (3) gives the mass concentration i,sample in µg/kg as in ISO As the concentrations are often much higher in waste materials reporting of results in mg/kg might be more appropriate.) Two significant figures would be e. g.: 21 mg/kg; 2,1 mg/kg;,21 mg/kg. Test report This clause specifies which information is to be included in the test report. The clause shall require information to be given on at least the following aspects of the test: a) reference to this international standard; b) identity of the sample; c) sample storage and pre-treatment; d) mesh size of the sieve applied in sieving or grinding; e) complete description of the procedure; f) identification and quantification of single components; g) expression of results according to 9.6. h) any deviation from this procedure and all circumstances that may have influenced the result. Anhang 3, Seite 13

96 Annex A (normative) Clean-up procedures A.1 Multi-layer column chromatography I (Al 2 O 3 ), column size: 22 mm x 19 mm. A.1.1 A Reagents Neutral aluminum oxide (Al 2 O 3 ) 9, activity neutral I, particle size,63 mm to,2 mm. The aluminium oxide should be of maximum activity, avoid long storage or contact with humid air. A A.1.2 Sodium sulphate, Na 2 SO 4, anhydrous, baked at 55 C. Preparation of clean-up column Pack a glass chromatography column (ID x L, 22 mm x 19 mm) in the following sequence: glass wool plug; 1 cm to 2 cm sodium sulphate (A.1.1.2); 25 g aluminium oxide (A.1.1.1); (this layer is focused on the removal of polar and acid compounds); 1 cm to 2 cm sodium sulphate (A.1.1.2) A.1.3 Procedure Dilute the extract (8.2) or (A.2.3) to ml with hexane (5.1) and pour it on the freshly prepared column; Elute at first with a 15 ml mixture of hexane:dichloromethane 98 : 2, reject this eluate, it contains e.g. hydrocarbons; Secondly elute the PBDE using 2 ml of a mixture of -hexane:dichloromethane 1 : 1; Concentrate this eluate to a final volume, e.g.,5 ml, use toluene as a keeper. Optimise the elution volumes when first applying the procedure and each time the properties of the aluminium oxide have changed. A.2 Multi-layer column chromatography II (Silica), column size: 22 mm x 19 mm. A.2.1 Reagents A Silica 6, 63 µm to 2 µm, bake at 25 C for h. A Silica treated with silver nitrate 45 g of silica (A.2.1.1), 5 g of silver nitrate (AgNO 3 ) in 2 ml of water. Add the silver nitrate solution drop by drop and shake the mixture for 8 h. Bake it for 8 h at C. Store in amber glass bottles. The mixture is stable for approx. 1 month. A Silica treated with sulfuric acid Anhang 3, Seite 14

97 56 g of silica (A.2.1.1), 44 g of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) (95 % to 97 %). Add the sulfuric acid drop by drop and shake the mixture for 8 h. Store in amber glass bottles. The mixture is stable for approx. 1 month. A Silica treated with sodium hydroxide 33 g of silica (A.2.1.1), 17 g of sodium hydroxide (NaOH) (1 mol/l). Add the sodium hydroxide solution drop by drop and shake the mixture for 8 h. Store in amber glass bottles. The mixture is stable for approx. 1 month. A Sodium sulphate, Na 2 SO 4, anhydrous. Bake the sodium sulfate at 55 C for h. A A A.2.2 Ultrapure water Glass wool Preparation of clean-up multi-layer column Pack a chromatography glass column (ID x L, 22 mm x 19 mm) in the following sequence: BOTTOM: glass wool plug; 2 g of silica; (A.2.1.1); 5 g of silica/silver nitrate; (A.2.1.2); (this layer is focused on the removal of sulfur and sulfurcontaining molecules); 2 g of silica; (A.2.1.1); 5 g of silica/sodium hydroxide; (A.2.1.4) ;(this layer is focused on the removal of acid compounds); 2 g of silica; (A.2.1.1); g of silica/sulfuric acid; (A.2.1.3) (this layer is focused on the removal of basic and aromatic compounds); TOP: g of sodium sulphate; (A.2.1.5); (this layer is focused on the removal of small amounts of water) NOTE: If this silica multilayer column is applied after column A1 (A.1, see recommendation in 8.3) it is recommended to reduce the volume to 1/ of the above mentioned amounts:,2 g of silica gel;,5 g of silica gel/naoh;,2 g of silica gel; 1, g of silica gel/sulfuric acid;,2 g of silica gel;,5 g of silica gel/silver nitrate; 1, g of sodium sulphate. A.2.3 Procedure Condition the column with 5 ml of dichloromethane (CH 2 Cl 2 ) and 5 ml of cyclohexane (C 6 H ). Reduce the extract (8.2 or A.1.3) to 2 ml and transfer to the column. Rinse the flask twice with 2 ml x 2 ml hexane (5.1). Elution: Use 5 ml of cyclohexane (C 6 H ) followed by 5 ml of cyclohexane: dichloromethane (volume fraction 8 : 2). Collect the eluates and evaporate nearly to dryness using the keeper toluene. NOTE: If the volume of this column is reduced to 1/ (A.2.2) reduce the extract (A.1.3) to 2 µl and reduce eluents to 5 ml of cyclohexane (C 6 H ) followed by 5 ml of cyclohexane: dichloromethane (volume fraction 8 : 2). Anhang 3, Seite 15

98 NOTE: If this silica multilayer is not applied after column A1 (see 8.2) and GPC (see 8.2 and A.3) it is recommended to evaporate the extract (8.2) to not less than about,5 ml. Otherwise co-extracted polymers might precipitate and complicate further clean-up steps. A.3 Gel permeation chromatography (GPC), example of experimental conditions This protocol is suitable for removing interfering compounds with a molecular size significantly different from PBDE, e.g. polymers extracted from the waste matrix. A.3.1 GPC apparatus Automatic GPC clean-up system (with modular design): pump, sampling injector, sample rack; dilutor syringe for sample injection ( ml), Dilutor syringe for sample collection (5 ml), sample loop (5 ml); column: glass column (ID 24,4 mm, L 58 mm), variable length, filled with e.g. 5 g Bio-Beads S-X3 (column bed approx. 35 mm). Alternatively, a chromatography glass column (id x L, 35 x 6 cm) may be used to perform a manual GPC (A.3.6). A.3.2 A.3.3 Evaporation apparatus Glassware Glass vial, e.g. graduated with cap and PTFE septum (PTFE = polytetrafluoroethene); 5 ml volumetric flask (amber); Concentration sample tube, solvent capacity 5 ml,) with,5 ml stem; Microliter syringe µl; Pasteur pipettes (e.g. 2 ml). A.3.4 A A A Reagents Toluene, (C 7 H 8 ) for residue analysis. Cyclohexane, (C 6 H ) for residue analysis. Ethyl acetate, (C 4 H 8 O 2 ), for residue analysis. A Eluent: Cyclohexane-ethyl acetate (volume fraction 1 : 1). A A A.3.5 Bio-Beads S-X3, 38 µm to 75 µm (2 mesh to 4 mesh). Syringe standard, e.g. Dibromooctafluorobiphenyl in toluene, 2 pg/µl. Automatic GPC clean-up procedure Concentrate the extract obtained after column chromatography cleanup (A.1) to a final volume of,5 ml using the concentration device. Dissolve immediately in a mixture of ethyl acetate:cyclohexane (volume fraction 1:1). For automatic GPC, transfer into a 5 ml volumetric flask, bring to volume and then transfer completely into the glass vial. Inject 4 ml of this solution onto a column packed with the material (A.3.4.5) to clean-up the extract. A total of about 3 ml is needed for one clean-up. Anhang 3, Seite 16

99 A Automatic GPC clean up conditions Injection volume: Flow: Dump: Collect: Wash: 4 ml 5 ml/min of eluent (A.3.4.4) ml (-2 min) 15 ml (2-5 min) 5 ml (5-6 min) After preparing a new column for the GPC cleanup, verify the eluent volume for complete elution of the analytes of interest by analysing an appropriate standard solution and/or spiked sample extract. Recoveries of PBDE should be > 85 % and no interfering peak should appear in the gas chromatogram. If necessary, GPC conditions need to be modified to meet these requirements. Collect the eluate in a concentration sample tube, add,5 ml of toluene and concentrate the extract to an approximate final volume of,5 ml. Proceed with further clean-up (e.g. A.2). A.3.6 Manual GPC clean-up Alternatively to automatic GPC (A.3.5) a manual GPC clean-up can be performed using a glass column (A.3.1) filled with a suspension of 5 g of Bio-Beads S-X3 (A.3.4.5) in the eluent (A.3.4.4). Cover the Biobeads material bubble-free with ethyl acetate /cyclohexane 1:1, allow settling of the material for 2 h and condition with.5 l of eluent (A.3.4.4) prior to first use. Concentrate the extract obtained after column chromatography cleanup (A.1) to a final volume of,5 ml using the concentration device. Dissolve immediately in a mixture of ethyl acetate:cyclohexane (volume fraction 1 : 1, 2 ml) and transfer onto the chromatography glass column. Then, 3 ml of the eluent (A.3.4.4) are put onto the column. Adjust an eluent flow of approximately 5 ml/min. Discard: ml Collect: 2 ml Anhang 3, Seite 17

100 Annex B (informative) Examples of separation conditions in gas chromatography and mass spectrometry Example 1: GC-EI-MS conditions Injection: on column 35 kpa Injector temperature: 1 C Injection volume: 1 µl Transfer line temperature: 28 C Ion source: 25 C EI energy: Resolution: Carrier gas: 7 ev low resolution, 1 mass unit helium Guard column: length: 2 m inner diameter:,32 mm Column material: uncoated, deactivated Capillary column: length: 15 m film thickness:,1 µm inner diameter:,25 mm Column material: e.g. DB5-MS (5% Phenyl)-95% Methylpolysiloxane) Temperature programme: 1 C (,2 min) 3 C/min to 2 C 2 C/min to 34 C (,8 min) Example 2: GC-EI-MS conditions Injection: PTV, splitless, pressure-pulse injection Injector temperature: 9 C (,1 min), 4 C/s to 36 C (15 min) Injection volume: 2 µl Transfer line temperature: 3 C Ion source: EI energy: Resolution: Acquisition mode: 28 C 7 ev low, 1 mass unit SIM Quadrupol: 15 C Flow rate: 1, ml/min constant Carrier gas: helium Capillary column: length: 15 m inner diameter:,25 mm film thickness:,1 µm Column material: e.g. ZB5-MS (5% Phenyl) 95% Methylpolysiloxane) Temperature programme: 8 C (1 min) > 2 C/min to 34 C (5 min) Anhang 3, Seite 18

101 Annex C (informative) Typical ions and time windows for electron impact ionisation detection (GC conditions according to Example 2 in Annex B) Table C.1 Compound Ion Formula Time Window C 13 C Intensity min % Tetrabromodiphenylether Pentabromodiphenylether Hexabromodiphenylether Heptabromodiphenylether BDE-29 [M + -2Br] C H 6O 79 Br 2 323, , , to 9,5 [M + -2Br]+2 C H 6O 79 Br 81 Br 325, ,917 [M + -2Br]+2 C H 5O 79 Br 81 2 Br 43, ,827 9,7 to,4 [M + -2Br]+4 C H 5O 79 Br 81 Br 2 45, , [M + -2Br]+2 C H 4O 79 Br 81 3 Br 481, ,738 68,6 to,5 [M + -2Br]+4 C H 4O 79 Br 81 2 Br 2 483, ,736 [M + -2Br]+4 C H 3O 79 Br 81 3 Br 2 561,66 573,646,6 to, [M + -2Br]+6 C H 3O 79 Br 81 2 Br 3 563,64 575, [M + -2Br]+8 C O 79 Br 81 4 Br 4 799,334 8,374 15,5 to 16,5 [M + -2Br]+ C O 79 Br 81 3 Br 5 81, , Anhang 3, Seite 19

102 Annex D (informative) Examples of chromatograms GC-MS-Chromatogram of an electronic waste sample after clean-up (both columns and GPC), showing the PBDE congeners and DBDPE [decabromodiphenylethane]) GC-MS-Chromatogram of a shredder light fraction sample after clean-up (both columns and GPC), showing the PBDE congeners and DBDPE [decabromodiphenylethane]) Anhang 3, Seite 2