Partikel-Dampf-Gemische am Arbeitsplatz - Grundlagen zur Messung -

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Andreas Brauer
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1 Partikel-Dampf-Gemische am Arbeitsplatz - Grundlagen zur Messung - 3. Symposium Gefahrstoffe am Arbeitsplatz, Dr. Dietmar Breuer, IFA Dortmund,

2 Die einfache Welt der Dampf oder Aerosolprobenahme Dampf Ammoniak Diethylether Aceton Oktan Dekan Tetradekan Aerosol Metallstäube Quartz Schwefelsäure Baumwollstaub Aldrin etc. Seite 2

3 TRGS 900: 72-mal Hinweis E, 8-mal A 8-mal Hinweis 11 Dampf-Aerosol MAK 2012: 5-mal Bemerkung 30 Kann auch als Dampf vorliegen Seite 3

4 NIEMALS gibt es kondensierte Phasen ohne Dampf Dampfdruck ist der Partialdruck eines Gases das im thermodynamischen Gleichgewicht mit seiner flüssigen oder festen Phase steht. Viele Feststoffe haben sehr niedrige Dampfdrücke z. B. Kupfer: Dampfdruck bei 810 C: 7, h Pa Sublimierende Stoffe haben merkliche Dampfdrücke z. B. Iod: Dampfdruck bei 30 C: 0,039 hpa Flüssigkeiten haben höhere Dampfdrücke: z. B. Aceton: Dampfdruck bei 20 C: 233 hpa DMF: Dampfdruck bei 20 C: 5 hpa Seite 4

5 Es gibt zahlreiche Stoffe, die an Arbeitsplätzen gleichzeitig in nennenswerten Mengen als Dampf oder Partikel auftreten können! Können Tröpfchen längere Zeit in der Atemluft vorhanden sein? Wie stabil ist das Aerosol? Welche Einflüsse spielen eine Rolle? Wie entstehen die Aerosole? Sind die Grenzen zwischen Dampf Tröpfchen und Gemischen klar definierbar? Kann man Dampf und Partikel unabhängig voneinander messen? Welche Konsequenzen müssen z. B. Anwender und Regelsetzer ziehen? Seite 5

6 Wie stabil ist das Aerosol und wie entsteht das Aerosol? mechanische Aerosole (Versprühen, Zerplatzen von aufsteigenden Gasblasen, aus mechanischen Prozessen wie Drehen etc.) große Tröpfchen Tröpfchen verdampfen Wie lang sind die Tröpfchen in der Luft und bilden ein Aerosol? thermische Aerosole (Kondensation bei heißen Prozessen) kleine Tröpfchen (Rauche) Tröpfchen wachsen Wie lang ist die Dampfphase neben den Tröpfchen nachweisbar? Seite 6

7 Mechanische Aerosole Jeder flüssige Stoff kann kurzzeitig als Aerosol vorliegen Wie schnell verdampft das Aerosol Einflussfaktoren Temperatur (Dampfdruck) Tröpfchengröße (Oberfläche) Dampfdrucksättigung Verdampfungsenthalpie Seite 7

8 Einfluss des Volumenstroms 100% 90% 80% 70% 0,43 0,48 0,52 0,49 0,51 0,56 Verteilung 60% 50% 40% 30% 20% 0,57 0,52 0,48 0,51 0,49 0,44 10% 0% 1 L/min 2 L/min 3,5 L/min 5 L/min 7 L/min 10 L/min Volumenstrom Aerosol Dampf Kohlenwasserstoffgemisch C 12 bis C 15 Flammpunkt 105 C Dotierung 8 mg Probenahmedauer 2 h Seite 8

9 Einfluss des Volumenstroms 100% 90% 80% 0,40 Anteil 70% 60% 50% 0,55 0,67 0,76 0,82 0,89 40% 30% 20% 10% 0% 0,60 0,45 0,33 0,24 0,18 0,11 1 L/min 2 L/min 3,5 L/min 5 L/min 7 L/min 10 L/min Aerosol Volumenstrom Dampf Kohlenwasserstoffgemisch C 13 bis C 17 Flammpunkt 136 C Dotierung 4 mg Probenahmedauer 2 h Seite 9

10 Einfluss des Volumenstroms Anteil 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0,02 0,03 0,03 0,03 0,03 0,04 0,98 0,97 0,97 0,97 0,97 0,96 1 L/min 2 L/min 3,5 L/min 5 L/min 7 L/min 10 L/min Aerosol Volumenstrom Dampf Kohlenwasserstoffgemisch C 17 bis C 23 Flammpunkt >195 C Dotierung 4 mg Probenahmedauer 2 h Seite 10

11 Belegung der Probenträger 1 0,9 0,17 0,04 Dampf Verteilung 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,67 0,49 0,91 0,52 0,83 0,96 0,3 0,2 0,1 0 0,51 0,48 0,33 0,1 0,4 mg 17 mg 0,4 mg 8 mg 0,4 mg 8 mg Flpkt 105 Flpkt 136 Flpkt >195 Aerosol Jeweils 2 h mit 3,5 l/min Luft durchgesaugt Seite 11

12 Schlussfolgerungen Es gibt zahlreiche Stoffe, die gleichzeitig als Dampf und als Aerosol vorliegen können Eine eindeutige Vorhersage hinsichtlich der Verteilung ist nicht möglich Die Grenzen sind fließend Das Regelwerk muss darauf reagieren! Es muss eine klare Vorgabe hinsichtlich der Probenahme von Dampf/Aerosol-Gemischen geben! pren 13936: Exposition am Arbeitsplatz - Messung eines als Mischung aus luftgetragenen Partikeln und Dampf vorliegenden chemischen Arbeitsstoffes - Anforderungen und Prüfverfahren Juli 2012 Seite 12

13 pren Probenahme immer als Gemisch aus Dampf und Aerosol und Ergebnisangabe als Summe aus Dampf und Aerosol Probenahme immer mit einem Probenahmekopf für einatembare Aerosole Nach pren gibt es derzeit nur zwei geeignete Systeme Kombinationsprobenträger aus Filter und Röhrchen Probenahmesystem, die Aerosole und Dampf auf einem Sammler erfassen (impragnierte Probenträger) Besonders zu beachten sind Transport und Lagerung Seite 13

14 pren physikalische Grenzen Dampfdruck bei Raumtemperatur >100 Pa (Siedepunkt <200 C) Der Stoff wird ausschließlich als Dampf vorliegen, Tröpfchen sind innerhalb kürzester Zeit verdampft Dampfdruckbereich bei Raumtemperatur >0,001 bis 100 Pa (Siedepunktbereich 200 C bis ca. 350 C) Der Stoff kann parallel als Dampf und Aerosol vorliegen, die Probenahme hat entsprechend zu erfolgen! Dampfdruckbereich bei Raumtemperatur <0,001 Pa (Siedepunkt >350 C) In der Regel wird der Stoff ausschließlich als Aerosol vorliegen Verarbeitung bei höheren Temperaturen (>50 C) Der Stoff wird kann als Aerosol und als Dampf vorliegen (Beispiele: Verarbeitung von heißem Bitumen, Laserschneiden etc.) Seite 14

15 Forderung an TRGS 900, TRGS 402, DIN EN 689, (MAK) Diese Regelungen benötigen einen zusätzlichen Abschnitt zu Dampf/Aerosol-Gemischen Die kombinierte Dampf/Aerosol-Probenahme muss obligatorisch werden für Stoffe mit den kritischen physikalischen Eigenschaften Die Grenzwertlisten systematisch durchgesehen werden Seite 15

16 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Dank an: Morten Blaskowitz Dr. Erwin Karg George Dragan Seite 16

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