Asbestanalytik (von Material- bzw. Baustoffproben) Asbestanalytik 26. Januar 2016 1
Besonderheit der Asbestanalytik Asbest sind natürlich vorkommende Minerale (Silikate) Zusammensetzung im Wesentlichen SiO 4, je nach Mineral etwas Eisen, Magnesium, Aluminium, Calcium, Natrium Kein Element hat ein Gefährdungsmerkmal Naher Verwandter ist z. B. der Olivin (auch eher ungefährlich) Exakte Definition von Asbest: Asbest sind natürlich vorkommende Minerale (Silikate) mit Faserstruktur (Krokydolith (blauer Asbest), Chrysotil (Serpentin, weißer Asbest etc.). Analytik muss Fasereigenschaft mit der Analyse der mineralischen Zusammensetzung kombinieren Deshalb: optische Messmethoden Verfahren der Wahl Asbestanalytik 26. Januar 2016 2
VDI 3866 (Bestimmung von Asbest in technischen Produkten) 1. Infrarotspektroskopie (Blatt 2) 2. Phasenkontrastmikroskopie (Blatt 4) 3. Rasterelektronenmikroskopie/energiedispersive Röntgenanalyse (Blatt 5) Verfahren 1 wird nicht mehr eingesetzt (NWG, keine Betrachtung der Morphologie) Verfahren 2 und 3 Routine- bzw. übliche Verfahren Entnahme /Aufbereitung der Proben nahezu identisch Wesentlicher Unterschied in der Faserbestimmung Alle Verfahren haben Nachweisgrenzen von > 1%. Die Angaben der Massenanteile werden abgeschätzt. Woher kommt die rel. hohe Nachweisgrenze? Asbestanalytik 26. Januar 2016 3
Asbestanteile in gängigen technischen Produkten Der überwiegende Teil der asbesthaltigen Produkte hat einen Massenanteil von 1-15% (Farben, Kleber, Dichtungen, Asbestzement Straßenbeläge zur Verbesserung des Bruch- und Biegeverhaltens, Erhöhung der Elastizität etc.) 15-40% (Dichtungen, Pappen, Platten, Asbestzement) > 40% (Spritzasbest, Schnüre etc.) Selten < 1% (Kleber, Versiegelungen, Spachtelmassen, Farben, Kitte, Bitumenbahnen), sog. Neue Fundstellen Asphalt < 0,1% (TRGS 517) Deshalb: NWG der gängigen Analyseverfahren (VDI 3866) für Asbestanteil in Produkten > 1% Asbestanalytik 26. Januar 2016 4
Zusammensetzung der Produkte homogenes Material (z.b. Asbestschnur, Platten, Rohre, Dichtungen, i. A. > 40%) schichtweise aufgebautes Material (z.b. cushion vinyls, Rohrdämmungen i. A. >1%) inhomogenes Material (z.b. manuell gemischte Produkte (z. B. Rohrisolierungen), chargenweise gemischte Produkte, Materialien mit grobkörnigen Anteilen, Kleber, häufig auch << 1% ) Nachweis homogener asbesthaltiger Produkte > 1% mit gängigen Verfahren (VDI 3866) sicher möglich Inhomogene Produkte mit Asbestanteil <1% Asbestanteil mit gängigen Verfahren nicht exakt bestimmbar BIA Verfahren liefert Ergebnisse unter 1% Asbestanalytik 26. Januar 2016 5
VDI 3866 Blatt 1Bestimmung von Asbest in technischen Produkten, Entnahme und Aufbereitung der Proben Alle Analysenverfahren benötigen nur wenige Milligramm Probensubstanz Fläche ca. 1 cm 2, Volumen ca. 0,1-1 cm 3 ist ausreichend Bei homogenem Material Repräsentativität auch bei Einzelproben gewährleistet Bei inhomogenem Material Repräsentativität nicht immer gewährleistet. Anpassung der Probenmenge oder Anzahl Misch- oder Einzelproben Erfahrung des Gutachters/Probenehmers notwendig Richtlinie mit ihren Folgeblättern ist nicht für den Nachweis oder Ausschluss von Asbest im Spurenbereich (z.b. Kontaminationen) vorgesehen Asbestanalytik 26. Januar 2016 6
VDI 3866 (Blatt 1) Aufbereitung der Proben Visuelle Inspektion und Betrachtung des Probenmaterials im Stereomikroskop/Lupe Faserbüschel werden gezielt herauspräpariert Falls keine Fasern sichtbar sind, Proben vorsichtig zur Freisetzung der Fasern mahlen (z. B. Handmörser) Proben mit organischer Matrix (Bitumen etc.) evtl. vorbehandeln (Heißveraschen etc.) Visuelle Zuordnung zu technischen Produkten (Erleichterung der Massengehaltsbestimmung) Es erfolgt keine Einwaage des Probenmaterials Qualitativer Nachweis von Asbest >1% (NWG) Reduzierung der NWG durch Aufkonzentrieren der Probe Auch bei reduzierter NWG bleibt Ergebnis qualitativ! Asbestanalytik 26. Januar 2016 7
Asbestbestimmung VDI 3866 Blatt 5 Rasterelektronenmikroskop/ energiedispersive Röntgenanalyse (EDXA) Elektronisches Mikroskop Teilmenge der Probe wird auf Probenträger des REM aufgebracht. Vergrößerungen (50, 200, 1.000, 5.000 ) Probe wird in Feldern untersucht ( gerastert ) Identifizierung der Fasern mittels Spektren (EDXA) Abschätzung des Massenanteils: (Asbest-) Fasern werden vermessen (L/D 3:1). Verhältnis des Volumens faserförmiger zu körnigen Partikeln wird abgeschätzt. Abschätzung des Massenanteils enthält große Unsicherheiten Asbestanalytik 26. Januar 2016 8
Verfahren VDI 3866 Blatt 5 Rasterelektronenmikroskop Ergebnis in Bereichen * (orientiert am Asbestgehalt der Bauprodukte) 1. Asbest nicht nachgewiesen 2. Spuren von Asbest festgestellt ( zwischen < 1% und >0% ) 3. Asbestmassenanteil ca. 1% bis 5% 4. Asbestmassenanteil ca. 5 % bis 20% 5. Asbestmassenanteil ca. 20% bis 50% 6. Asbestmassenanteil > 50% * Asbestanalytik 26. Januar 2016 Angaben aus VDI 3866 Blatt 5 Entwurf 2015 9
VDI 3866 Blatt 4 Phasenkontrastmikroskopisches Verfahren Optisches Mikroskop (mit polarisiertem Licht) Einbettung der Probe in Flüssigkeiten unterschiedlicher optischer Dichte Faseridentifizierung mittels optischer Eigenschaften sicherer qualitativer Nachweis von Asbest >1%. Bei entsprechender Erfahrung der Mitarbeiter auch Massengehalt < 1% nachweisbar Ergebnisse werden in Bereichen angeben * 1. Asbest nicht nachgewiesen 2. Asbestmassengehalt in Spuren (< 1%) 3. Asbestmassengehalt ca. 1% bis 15% 4. Asbestmassengehalt ca. 15 % bis 40% 5. Asbestmassengehalt über 40% * Abweichungen zum REM Verfahren erst seit Juli 2015 (Entwurf von Blatt 5) Asbestanalytik 26. Januar 2016 10
VDI 3866 NWG und Grenzwerte Quelle Reach, Anhang VII, Chemikalienverbotsverordnung, Gefahrstoffverordnung LAGA Merkblatt 23 (Hinweis: Abfälle, die kanzerogene Fasern enthalten und die entstanden sind, weil man aus dem Gebäude die Fasern entfernen wollte, werden von der SBB als gefährlich eingestuft.) TRGS 517 Tätigkeiten mit potenziell asbesthaltigen mineralischen Rohstoffen und daraus hergestellten Gemischen und Erzeugnissen, (Festlegung von Schutzmaßnahmen) Wert > 0,1% < 0,1% < 0,1% VDI 3866 Methoden für Produkte mit Asbest < 1% nicht selektiv genug kein quantitativer Nachweis des Massengehaltes <1% BIA (IFA) 7487-Verfahren deckt Lücke zwischen <1 und 0,1% (und darunter) Asbestanalytik 26. Januar 2016 11
BIA (IFA)-Verfahren 7487 (Bestimmung geringer Massengehalte von Asbestfasern in Pulvern, Pudern und Stäuben mit REM/EDX Zum Nachweis von Konzentrationen < 0,1% für die Steinbruchindustrie entwickelt (Arbeitsschutzmaßnahmen). Nachweisgrenze 0,008%. Ebenfalls ein optisches Verfahren (REM). Faserbestimmung analog VDI 3866 Blatt 5 (REM). Wesentlicher Unterschied ist die aufwendige Probenaufbereitung Im Gegensatz zu den VDI-Verfahren wird eine bekannte Menge der pulverförmigen Substanz untersucht. Proben werden gemahlen (<100µm) und homogenisiert Problem bei Produkten mit organischer Matrix, wie z. B. Bitumen (Veraschung) Gemahlenes Material wird in Wasser suspendiert und filtriert (0,2 µm) Asbestanalytik 26. Januar 2016 12
BIA (IFA) -Verfahren 7487 Fasern nahezu ohne Störstoffe auf dem Filter Filter wird im REM nach Fasern abgesucht Je nach Bildfeldgröße ca. 30-50 Felder Gefundene Fasern werden mittels EDXA identifiziert (Spektren) Anorganische Fasern (Asbest) werden exakt vermessen Mittels Formfaktoren (Chrysotil 0,785, Amphibole 0,33) und der Dichte (Chrysotil 2,6, Amphibole 3,0) wird die Masse der Einzelfaser ermittelt Gesamtergebnis wird berechnet und nicht abgeschätzt Keine Angabe von Bereichen, sondern exakter Wert Nachweisgrenze <0,008 % (keine Faser gefunden) Asbestanalytik 26. Januar 2016 13
BIA-Verfahren 7487 Ergebnisberechnung und- darstellung Faser Partikelvolumen Fas- BF- Länge Breite Spektrum Chrysotil Amphibol Nr. Nr. L [µm] D [µm] Vol. [µm³] Vol. [µm³] 1 7 25,86 1,52 Mg Si 46,9 0,0 2 11 16,38 0,51 Mg Si 3,3 0,0 3 13 12,66 0,68 Mg Si 4,6 0,0 4 13 11,58 1,13 Mg Si 11,6 0,0. 40 45 10,4 0,89 Mg Si 6,5 0,0 41 45 13,4 2,55 Mg Si 68,4 0,0 42 45 22,53 1,89 Mg Si 63,2 0,0 1.764,2 7,8 Faserart Fasermasse Suspension Einwaage Teil-Suspension* Gehalt MF [g] V [ml] M [g] V [ml] P [%] Chrostil 2,7E-08 500 0,01 30 0,455% Asbestanalytik Amphibol 0 500 26. Januar 2016 0,01 30 0,000% 14 Ergebnis 0,455%
Einsatzmöglichkeiten und Grenzen der Verfahren BIA (IFA) Verfahren VDI 3866 Faseranteil * Produkte [Auswahl] >1% Farben, Kleber, Dichtungen, Schnüre, Platten, Pappen, Spritzasbest, <1% Kleber, Farben, Versiegelungen, Spachtelmassen, Kitte, Bitumenbahnen, Sekundärkontaminationen, Asphalt Vorteile/Einsatz Einfache Probenaufbereitung kurze Analysendauer rel. kostengünstig für gängige Produkte Verfahren der Wahl VDI 3866 Ergebnis < 1% oder in Spuren Exaktes Ergebnis niedrige NWG TRGS 517 als Verfahren vorgegeben Nachteile Nur qualitative Ergebnisangabe. Asbest <1% ( Asbest in Spuren ) Grenzwerteinhaltung 0,1%) nicht gesichert. (Zeit-) aufwendige Probenvorbereitung. Auswertung zeitintensiv Ungeeignet für Produkte mit Asbestanteil > max. 5%. * Generell können mit den hier beschriebenen Verfahren alle anorganischen Fasern bestimmt werden, also auch alte künstlichen Mineralfasern. Die beschriebenen Vorund Nachteile gelten analog zu Asbest Asbestanalytik 26. Januar 2016 15
Serpentinskulptur aus dem schönende Burgenland Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Asbestanalytik 26. Januar 2016 16