Ausgabe 3 - Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und

Ausgabe 3 - Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und

Ausgabe 3
07.02.2003
Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie
Luftreinhaltung / Emissionen
Informationen für Stellen nach § 26 BImSchG
Zur Qualität zertifizierter Prüfgase
DAC-P-0083-99-00
Inhalt
Zur Qualität zertifizierter Prüfgase
1
Qualitätssicherung
und ihr Nutzen
5
Inaugenscheinnahme von Messdurchführungen im Jahr
2002—ein Rückblick
5
Im Rahmen emissionsmesstechnischer
Ermittlungen insbesondere mit automatischen Messeinrichtungen werden
zum Justieren (Einstellung von Nullund Referenzpunkt) regelmäßig zertifizierte Prüfgase eingesetzt. Die Notwendigkeit des Gebrauchs begründet
sich sowohl im diskontinuierlich betriebenen Einsatz dieser Messeinrichtungen z.B. durch bekannt gegebene
(notifizierte) Stellen wie auch im kontinuierlich betriebenen Einsatz der automatischen Messeinrichtungen bei Anlagenbetreibern, die aufgrund gesetzlicher Vorgaben zur laufenden Überwachung ihrer Anlagen solche Messeinrichtungen betreiben müssen. Darüber
hinaus besteht zunehmend die Intension bei der Kalibrierung kontinuierlich
arbeitender Emissions-Messeinrichtungen auf anerkannte manuelle Referenzverfahren zugunsten des Vergleichs der betreffenden Messeinrichtung mit einer anderen externen ggf.
gleichartigen Messeinrichtung zu verzichten und damit diesen Vergleich implizit auf zertifizierte Prüfgase rückzuführen und dem Prüfgas damit entsprechend qualitätssichernder Regeln und
Definitionen den Status einer Referenzsubstanz zu verleihen.
Im Rahmen der gegenwärtig beim
Hessischen Landesamt für Umwelt und
Geologie in Kassel an der Emissionssimulationsanlage (ESA) laufenden
Ringversuchsreihe zur Ermittlung gasförmiger luftfremder Stoffe werden neben dem Einsatz von Referenzverfahren gleichwertig kontinuierlich arbeitende Messverfahren eingesetzt. Im Zuge
dieser Ringversuche werden die von
den Ringversuchsteilnehmern eingesetzten zertifizierten Prüfgase für die
Komponenten SO2, NO und C3H8 mit
gravimetrisch hergestellten Prüfgasen
mit einer sehr kleinen Abweichung (s.
u. a. Zertifikate) gemäß den vom Länderausschuss für Immissionsschutz
(LAI) – Unterausschuss Luft / Überwachung verabschiedeten Durchführungsbestimmungen zur Durchführung
von Ringversuchen mit nach § 26
BImSchG bekannt gegebenen Stellen
verglichen.
Die bei den Ringversuchsteilnehmern
eingesetzten Prüfgase dürfen sich gemäß Spezifikation in einem Toleranzbereich von ± 2% bewegen.
Die nachfolgend angegebenen grafischen Darstellungen zeigen die Ergebnisse dieser Vergleichsuntersuchung
bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt.
GRID
Überprüfung Prüfgase SO2 der RV-Teilnehmer
2001/2002
rel. Abweichung in %
8
Ergebnisse 2001
6
Ergebnisse 2002
4
2
0
-2
SO2
2%rel. Abw.
-4
Teilnehmer-Nummer
Abb. 1 – Vergleich der von Ringversuchsteilnehmern eingesetzten Prüfgase für SO2 mit einem
zertifizierten Prüfgas des HLUG
Überprüfung Prüfgase NO der RV-Teilnehmer
2001/2002
rel. Abweichung in %
24
20
Ergebnisse 2001
Ergebnisse 2002
16
NO
12
2%rel. Abw.
8
4
0
-4
Teilnehmer-Nummer
Abb. 2 – Vergleich der von Ringversuchsteilnehmern eingesetzten Prüfgase für NO mit einem
zertifizierten Prüfgas des HLUG
Seite 2
Ausgabe 3
Überprüfung Prüfgase C3H8 der RV-Teilnehmer
2001/2002
8
rel. Abweichung in %
Ergebnisse 2001
Ergebnisse 2002
6
4
2
0
-2
C3H8
2%rel. Abw.
-4
Teilnehmer-Nummer
Abb. 3 – Vergleich der von Ringversuchsteilnehmern eingesetzten Prüfgase für Propan mit einem
zertifizierten Prüfgas des HLUG
Der Prüfaufbau bei den durchgeführten Untersuchungen wird wie folgt beschrieben:
Im Jahre 2001 wurden die Standardprüfgase mit Zertifikat, hier Prüfgas der HLUG-Dez. I 3 in 10 l Flaschen
mit einer Stabilität von 12 bzw. 36 Monaten und einer
relativen Abweichung von ± 2 % als Vergleichsgas den
Analysatoren trocken zugeführt.
Im Jahre 2002 wurden Prüfgase mit einer deutlich engeren Herstellertoleranz (PEH) eingesetzt. Diese Prüfgase liegen in 40l Leichtmetallflaschen vor und haben
eine relative Unsicherheit von ± 0,07 % bzw. ± 0,08 %
gemäß Herstellerzertifikat. Die Prüfgase sind gravimetrisch hergestellt und verfügen über eine Lagerstabilität
von 12 und 24 Monaten.
Mit den vorbeschriebenen Prüfgasen wurden die
nachfolgend genannten eignungsgeprüften Messeinrichtungen auf der Grundlage der VDI Richtlinie 3950
kalibriert. Die unterschiedlichen Prüfgaskonzentrationen zur Erstellung der Analysenfunktion wurden mit
Hilfe eines Gasteilers realisiert.
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Das Prüfgas wurde direkt aus der Prüfgasflasche
drucklos durch einen Durchflussmesser 0- 100 l/h für
ca. 5-10 min auf die Analysatoren aufgegeben. Die
Nullpunkte werden entweder mit Stickstoff (NO/SO2)
oder synthetischer Luft beim FID überprüft. Aus der
Gesamtzahl der Minutenmittelwerte wurde ein mittlerer
Wert berechnet.
Die Messdaten der Analysatoren lagen als 4-20 mASignal vor. Diese Daten wurden über eine Kanalbelegungsbox (LABCOM) der Fa. Breitfuss, Harpstedt der
seriellen Schnittstelle eines PC´s oder Notebooks dem
Messwerterfassungsprogramm „EASYCOMP“ der Fa.
Breitfuss zugeführt.
Hier lassen sich verschiedene Einstellungen vornehmen, wie z.B. die Abtastrate eines Messwertes von
z.B. einer Sekunde oder einer Minute um einen Mittelwert zu speichern.
Die aufgenommenen Daten werden anschließend nach
MS-Excel überführt und weiter verarbeitet.
GRID
Analysatoren zur Prüfgasüberprüfung
Analysator:
Hersteller:
Seriennummer:
Baujahr:
Messbereiche:
Nullpunktsdrift:
Empfindlichkeitsdrift:
Messgasdurchfluss:
zul. Gastemperatur:
Analysator:
Hersteller:
Seriennummer:
Baujahr:
Messbereich:
Nullpunktsdrift:
Empfindlichkeitsdrift:
Messgasdurchfluss:
zul. Gastemperatur:
Analysator:
Hersteller:
Seriennummer:
Baujahr:
Messbereiche:
Nachweisgrenze:
Nullpunktsdrift:
Empfindlichkeitsdrift:
Messgasunterdruck:
zul. Umgebungstemp.:
SO2-Defor 3 UV
Fa. Maihak, jetzt Fa. Sick
durch Übernahme
870116
1993
0-200/2000 mg/m³
≤ 2% pro Woche
≤ 1% pro Woche
10……100 l/h
5 … 45°C
NO-UNOR 610 IR
Fa. Maihak
900551
1990
0-1000 mg/m³
davon lassen sich 4 Messbereiche frei einstellen.
≤ 1% der Messspanne pro
Woche
≤ 1% der Messspanne pro
Woche
10 …100 l/h
5 ... 45°C
FID BA 3006
Fa. Bernath Atomic
4584
2001
0-10/100/1000/10000/100000
vpm C3H8
≤ 1,5% vom MessbereichsEndwert
≤ 0,5% vom MessbereichsEndwert /Monat
≤ 5% vom MessbereichsEndwert /Monat
200 hPa
0 ... 40°C
Gasteiler zur Überprüfung der Linearität der
Analysatoren:
Bezeichnung:
Gasteiler SGD-710C
Hersteller:
STEC INC. Kyoto Japan
Vertrieb:
Horiba Europe GmbH
Hauptstr. 108
65843 Sulzbach
Seriennummer:
2901903003
Baujahr:
03/2002
Stufen:
10 Verdünnungsstufen
Dividing accuracy
± 0,5 % of upscale
concentration
Repeatability:
± 0,2 % of upscale
concentration
Flowrate:
2 … 5 l/min
Operating temp.
0 … 40 °C
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In Fällen besonders gravierender Abweichungen wurden die Teilnehmerprüfgase mittels Referenzverfahren oder mit Hilfe der gaschromatografischen Analyse
zusätzlich überprüft. Dabei wurden die Abweichungen
bestätigt.
Für die Zukunft wurde festgelegt, dass alle Teilnehmerprüfgase, die nach dem oben beschriebenen Prüfgasvergleich eine Abweichung der zertifizierten Toleranz aufweisen zusätzlich gegen einschlägige Referenzverfahren oder gaschromatografisch überprüft
werden.
Dieser zusätzliche Service für die Ringversuchsteilnehmer wird langfristig zu einer deutlich erhöhten Sicherheit beim Einsatz von kommerziell erhältlichen
zertifizierten Prüfgasen führen, insbesondere wenn
man bedenkt, dass es sich bei den im Rahmen von
Ringversuchen eingesetzten Prüfgasen um solche
handelt, die gleichermaßen für die Kalibrierung von
automatischen Messeinrichtungen an Anlagen handelt, die zur Überwachung gesetzlicher Emissionsbegrenzungen verpflichtet sind.
Solange nach den hiesigen Untersuchungen nahezu
ein Drittel der Prüfgase vermutlich die zertifizierte Toleranz nicht einhält, sei den Prüfgasanwendern empfohlen im Rahmen ihrer Qualitätsmanagementsysteme einschlägige Prüfroutinen der Eingangskontrolle
vorzusehen.
Die Prüfgashersteller sind aufgerufen, ebenfalls ihre
Qualitätssicherung verstärkt einzusetzen um derartige
Abweichungen kurzfristig zu beseitigen.
(Ei)
Ausgabe 3
Qualitätssicherung und ihr Nutzen
Seit dem 1. Januar 2003 ist die DIN EN ISO/EC 17025
in Kraft. Hierin ist die ISO 9001 als ein Bestandteil enthalten. Welchen Einfluss hat dieser Sachverhalt auf
Notifizierungen nach § 26 BImSchG?
Stellen, die im Verlauf des Jahres 2002 bereits eine
neue Bekanntgabe nach § 26 BImSchG für den Bereich des Landes Hessen erhalten haben, finden im
Hinblick auf die anstehenden Änderungen bereits entsprechende Nebenbestimmungen in ihren Bekanntgabebescheiden, die sich wie folgt darstellen:
Demnach sind Ermittlungen der Emissionen und Immissionen auf der Grundlage des jeweils gültigen Qualitätssicherungssystems mit den darin angegebenen
Verfahren abzuwickeln. Die Qualitätssicherungssysteme umfassen beispielsweise ein Qualitätsmanagement-Handbuch, Geräte-/ Messplatz-Handbücher,
Standard-Arbeitsanweisungen, Verfahrensanweisungen sowie alle Schritte, die zur Ermittlung der Ergebnisse führen.
Das Qualitätssicherungssystem – gleich einem „lebendigen Organismus“ – gilt es ständig zu pflegen und zu
versorgen. Dabei muss sich jeder Einfluss unabhängig
ob dieser intern oder extern verursacht wurde, in dem
QS-System wieder finden. Letztlich hat damit jegliche
Neuerung zwangsläufig eine Modifikation des Systems
zur Folge.
Richtig ist, dass die Erstellung und Etablierung dieses
Systems zunächst Mehrarbeit verursacht, die sich allerdings bei einer bekannt gegebenen Messstelle auf
die Darstellung der sowieso transparenten und nachvollziehbaren Arbeiten beschränkt. Bei näherer Betrachtung sind jedoch Synergieeffekte erkennbar: Die-
ses Instrument schafft Transparenz und führt - sofern
richtig angewandt – zu einer effizienteren Aufgabenabwicklung.
Zur Nutzenmaximierung soll sich diese zukünftig auch
in einer anderen Form der Messplanübersendung auswirken. Seitens des HLUG wird derzeit für die Messstellen mit einem existierenden QS-System an einem
Konzept der Vereinfachung gearbeitet, wobei bei einer
Einbindung des HLUG in den Änderungsdienst des
QS-Systems ein direkter Zugriff für das HLUG beabsichtigt ist und sich damit die Übersendung einschlägiger Unterlagen deutlich reduziert. Es wird daran gedacht, künftig nur noch den Messtermin, den Anlagenbetreiber, die messtechnisch zu betrachtende Anlage
und das messtechnisch zu erfassende Komponentenspektrum mitzuteilen. Alle für die Messplanabstimmung relevanten Größen werden dann seitens des
HLUG direkt aus dem QS-System der Stelle entnommen und bei der verstärkt durchzuführenden Ortsbesichtigung stichprobenartig überprüft.
Sobald die Pilot-Phase mit ausgewählten Stellen abgeschlossen ist, was voraussichtlich Mitte 2003 abgeschlossen sein wird, wird der Kreis der Stellen, die sich
in dieses System der Messplanabstimmung integrieren
kontinuierlich erweitert.
Zusammenfassend ist hervorzuheben, dass ein
Qualitätssicherungs-System nur in dem Maße
funktioniert wie es in den Arbeitsprozess integriert
ist. Je mehr es genutzt wird, umso wertvoller ist es
für alle Beteiligten!
(Gr)
Inaugenscheinnahme von Messdurchführungen
im Jahr 2002 – ein Rückblick
Eines der drei qualitätssichernden Elemente neben der
Abstimmung von Messplänen (QS-Massnahme im Vorfeld zur Messdurchführung) und der Prüfung der Messberichte (QS-Massnahme im Nachgang zur Messdurchführung) ist die Inaugenscheinnahme der Messdurchführung vor Ort (unmittelbar begleitende QSMassnahme). Bedingt durch den mit derartigen OrtsbeSeite 5
sichtigungen verbundenen Zeitaufwand konnte dieses
Instrument bedauerlicherweise nicht in dem wünschenswerten Umfang eingesetzt werden. So wurden
im Jahr 2002 insgesamt nur 15 Ortsbesichtigungen
durchgeführt. Dennoch ergaben sich bei fast der Hälfte
dieser Inaugenscheinnahmen Defizite, wie der beigefügten Grafik zu entnehmen ist.
Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie
Luftreinhaltung / Emissionen
Ortsbesichtigungen 1994-2002
100,0%
80,0%
60,0%
Prozentsatz
40,0%
20,0%
Meßdurchführung in Ordnung
geringfügige Mängel
erhebliche Mängel
Meßdurchführung zurückgewiesen
Folgende wesentlichen Defizite sind zu konstatieren:
· In einem Falle stellte sich trotz einer vorher erfolgten orientierenden Querschnittsmessung erst bei
der Messung heraus, dass die Messstelle nur von
einem Messtechniker zur Zeit erreicht werden konnte. Die Ursache hierfür lag einerseits darin, dass
beim Anlagenbau keine sachgerechten Messbühnen geplant und eingerichtet worden waren und
dass andererseits der ersatzweise verwendete Hubsteiger für den vorgesehenen Einsatz nicht geeignet war. Auch bei einer Messdurchführung eines
anderen Instituts war der vom Betreiber zunächst
vorgesehene Hubsteiger nicht geeignet, um die
Messstelle erreichen zu können und musste ersetzt
werden. In beiden Fällen liegt die primäre Ursache
darin, dass beim Bau der Anlage die Messbühnen
nicht von vornherein vorgesehen worden waren,
obwohl der Verordnungsgeber die zuständigen Behörden veranlasst hat, derartige Messbühnen zu
fordern (siehe z.B. Nr. 5.3.1 TA Luft).
· Sowohl bei der Inaugenscheinnahme einer Messdurchführung als auch bei einer anderen Messplanabstimmung, bei denen jeweils olfaktometrische
Probenahmen vorgesehen waren, musste festgestellt werden, dass die bei den jeweiligen Messinstituten vorhandenen Probenahmeausrüstungen keine durchgehenden Beprobungen über je eine halbe
Stunde (zur Ermittlung von Halbstundenmittelwer-
Seite 6
2002
2000
1998
Jahr
1996
1994
0,0%
ten) erlaubten. Die Ursache hierin ist in der zu hohen Saugleistung der verwendeten Unterdruckgebläse zu sehen. Es wird empfohlen, hier durch Umbaumaßnahmen für Abhilfe zu sorgen, zumal bereits früher olfaktometrische Messungen beobachtet
wurden, bei denen die Probenahmezeiten nach
dem „Lungenprinzip“ (siehe prEN 13725, Nr.
7.2.2.1) erfolgreich durchgehend über 30 Minuten
erfolgte.
· Mehrfach wurde bei Ortsbesichtigungen beanstandet, dass – entgegen den Auflagen des jeweiligen
Bekanntgabebescheides – die Arbeitsanweisungen
oder andere, mitzuführende Bestandteile des Qualitätssicherungssystems am Einsatzort weder in Papierform noch –alternativ möglich – auf Datenträger
vorhanden waren. Auch dies führte zu negativen
Beurteilungen.
Eine Mängelrate von fast 50 % bei den durchgeführten
Ortsbesichtigungen, wie sie im Jahre 2002 beobachtet
wurde, ist für uns Anlass, trotz der engen personellen
Ressourcen eine Ausweitung der Inaugenscheinnahme von Messdurchführungen anzustreben.
(Hu)