umwelt-online: BGI 505-13 / DGUV Information 213-513 - Von den Berufsgenossenschaften anerkannte Analysenverfahren zur Feststellung der Konzentrationen krebserzeugender Arbeitsstoffe in der Luft in Arbeitsbereichen - Verfahren zur Bestimmung von Beryllium (1)

Regelwerk; BGI / DGUV-I

BGI 505-13 / DGUV Information 213-513 - Von den Berufsgenossenschaften anerkannte Analysenverfahren zur Feststellung der Konzentrationen krebserzeugender Arbeitsstoffe in der Luft in Arbeitsbereichen - Verfahren zur Bestimmung von Beryllium
Berufsgenossenschaftliche Informationen für Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit (BGI)
(bisherige ZH 1/120.13)

(Ausgabe 12/1983)

Erprobtes und von den Berufsgenossenschaften anerkanntes, diskontinuierliches Verfahren zur Bestimmung von Beryllium und Berylliumverbindungen in Arbeitsbereichen.

Es sind ortsfeste Probenahmen für Messungen zur Beurteilung von Arbeitsbereichen möglich:

Probenahme mit Pumpe und Abscheidung auf einem Partikelfilter, Atomabsorptionsspektroskopie nach Nassaufschluss.

Probenahme mit Abscheidung auf einem Partikelfilter und atomabsorptionsspektroskopische Bestimmung

Messprinzip:	Mit Hilfe einer Pumpe wird ein definiertes Luftvolumen durch ein Partikelfilter gesaugt. Das im abgeschiedenen Staub enthaltene Beryllium wird nach Nassaufschluss atomabsorptionsspektroskopisch bestimmt.
Technische Daten
Nachweisgrenze:	relativ: 0,0004 mg/m³ an Beryllium für 12500 l Probeluft. Niedrigste nachweisbare Konzentration in der Messlösung: 0,05 µg/ml an Beryllium.
Spezifität:	Die Spezifität ist in jedem Einzelfall zu prüfen. Störungen sind durch Aluminium, Silizium und Magnesium möglich.
Vorteile:	Spezifische Messung möglich, niedrige Nachweisgrenze.
Nachteile:	Hoher Zeitaufwand, erheblicher apparativer Aufwand.
Apparativer Aufwand:	Probenahmeeinrichtung, bestehend aus Partikelfilter, ggf. mit Ansaugsonde, Pumpe, Gasmengenzähler oder Volumenstromanzeiger; Grundausrüstung für die Atomabsorptionsspektroskopie

Ausführliche Verfahrensbeschreibung

1 Zusammenfassung

Mit diesem Verfahren wird die über die Probenahmedauer gemittelte Konzentration von Beryllium und partikelförmigen Berylliumverbindungen im Gesamtstaub des Arbeitsbereiches ortsfest bestimmt.

Mit Hilfe einer Pumpe wird ein definiertes Luftvolumen durch ein Partikelfilter gesaugt. Das im abgeschiedenen Staub enthaltene Beryllium wird nach Nassaufschluss atomabsorptionsspektroskopisch bestimmt.

Die relative Nachweisgrenze beträgt 0,0004 mg/m³ an Beryllium für 12500 l Probeluft.

Die niedrigste nachweisbare Konzentration in der Messlösung beträgt 0,05 µg/ml an Beryllium.

2 Geräte, Chemikalien und Lösungen

2.1 Geräte

Für die Probenahme:

Staubsammelgerät:	Mit Hilfe einer Pumpe wird ein definiertes Luftvolumen durch ein Partikelfilter gesaugt, das sich in einem speziellen Sammelkopf befindet. Geeignet sind Probenahmegeräte, die Stäube mit einer Ansauggeschwindigkeit von 1,25 m/s ± 10 % erfassen und die hinsichtlich ihrer Erfassungscharakteristik vorgegebenen Empfehlungen [1], [2] entsprechen. Es sind Pumpen einzusetzen, deren Förderleistung hinreichend unabhängig vom Druckabfall am Filter ist.
Glasfaserfilter:	Filter dürfen gegenüber dem Testaerosol Paraffinölnebel einen Durchlassgrad von höchstens 0,5 % haben [3]; Volumenstrom siehe Abschnitt 3.
Papierfilter:	Klasse 2.

Für die Probenaufbereitung und analytische Bestimmung:

Atomabsorptionsspektralphotometer:	Handelsübliches Gerät für die Flammentechnik mit Hohlkathodenlampe für Beryllium.
Registrier- und/oder Auswerteeinheit:	Kompensationsschreiber oder Rechnerintegrator.
Glasgeräte:	Die Glasgeräte müssen aus Borsilikatglas gefertigt sein. Bechergläser der Volumina 125 ml, 250 ml, 500 ml. Messkolben der Volumina 50 ml, 100 ml, 1000 ml. Vollpipetten oder Messpipetten der Volumina 1 ml, 5 ml, 10 ml. Vor Gebrauch sind die Glasgeräte zunächst mit einer tensidhaltigen Lösung vorzureinigen und mit destilliertem Wasser zu spülen. Danach werden sie mit heißer konzentrierter Salpetersäure gereinigt und anschließend nochmals mit destilliertem Wasser gespült.
Geräte aus PTFE ¹:	Becher mit einem Volumen von 250 ml.

2.2 Chemikalien und Lösungen

Beryllium, Reinheit > 99,9 %,

Konzentrierte Salpetersäure p.a., 65 %;

Salpetersäure (1+1):	500 ml konzentrierte Salpetersäure werden im Messkolben mit destilliertem Wasser auf 1000 ml verdünnt.
Salpetersäure, 1 %:	11 ml konzentrierte Salpetersäure werden im Messkolben mit destilliertem Wasser auf 1000 ml verdünnt.
Flusssäure p.a., 40 %, Wasserstoffperoxid p.a., 30 %, Natriumtetraborat p.a.,
Beryllium-Stammlösung:	1000 mg Beryllium werden in 25 ml Salpetersäure (1+1), ggf. unter Erwärmen, gelöst und danach im Messkolben mit Salpetersäure (1+1) auf 1000 ml aufgefüllt. Diese Lösung enthält 1 mg/ml an Beryllium.
Kalibrierlösung:	Lösung mit 1 ¼g/ml an Beryllium; z.B. 1 ml Beryllium-Stammlösung wird im Messkolben mit Salpetersäure (1 %) auf 1000 ml aufgefüllt. Die Kalibrierlösung muss täglich neu angesetzt werden.
Brenngas:	Acetylen,
Oxidans:	Distickstoffoxid (Lachgas).

3 Probenahme

In Abbildung 1 ist ein Beispiel für den Aufbau einer Probenahmeeinrichtung dargestellt.

Die Probenahme richtet sich nach den unter Abschnitt 2.1 genannten Bedingungen. Das pro Quadratzentimeter Filterfläche in einer Minute durchgesaugte Probeluftvolumen soll 2,4 l nicht übersteigen.

Abb. 1: Probenahmeeinrichtung

1 Ansaugsonde	5 Pumpe
2 Membranfilter	6 Gasmengenzähler
3 Filterhalter	7 Volumenstromanzeiger
4 Drosselventil

4 Probenaufbereitung und analytische Bestimmung

4.1 Nassaufschluss

Das beaufschlagte Partikelfilter wird in einen PTFE-Becher gegeben und je nach Filtergröße nacheinander mit 10-15 ml destilliertem Wasser, 10-15 ml Salpetersäure (65 %) und 25-30 ml Flusssäure (40 %) versetzt. Der PTFE-Becher wird auf einer mit Temperaturregelung versehenen Heizplatte bei max. 200 °C so lange vorsichtig erwärmt, bis die Lösung zur Trockne eingedampft ist.

Der Rückstand wird mit 10-15 ml Salpetersäure (65 %) und 1-3 ml Wasserstoffperoxid versetzt und erneut zur Trockne eingedampft.

Danach löst man den Rückstand in 20-30 ml Salpetersäure (1 %) und überführt diese Lösung in einen 100 ml-Messkolben. Falls die Lösung trüb ist, wird durch ein Papierfilter der Klasse 2 filtriert. Folgt kein Schmelzaufschluss, so wird mit Salpetersäure (1 %) bis zur Marke aufgefüllt ("Aufschlusslösung"). Zur Leerwertbestimmung werden Filter derselben Charge auf gleiche Weise aufgearbeitet.

Die Berylliumbestimmung erfolgt unter Verwendung der Aufschlusslösung atomabsorptionsspektroskopisch mit Hilfe einer Acetylen-Lachgas-Flamme bei der Wellenlänge 234,9 nm.

4.2 Schmelzaufschluss

Soweit vom Nassaufschluss ein Rückstand aufzuarbeiten ist, wird wie folgt verfahren:

Das in einen Platintiegel überführte Papierfilter wird im Trockenschrank getrocknet, danach bei etwa 600 °C verascht und der Glührückstand mit etwa 1 g Natriumtetraborat in der Schmelze aufgeschlossen. Die erkaltete Schmelze wird in Salpetersäure (1 %) gelöst und unter mehrfachem Spülen des Platintiegels in den Messkolben überführt, der bereits die Lösung aus dem Nassaufschluss enthält. Anschließend wird mit Salpetersäure (1 %) bis zur Marke aufgefüllt ("Aufschlusslösung").

Die Berylliumbestimmung erfolgt nach Abschnitt 4.1.

5 Aufstellen der Kalibrierkurve

Man pipettiert z.B. 1, 2, 4, 6 und 8 ml der Kalibrierlösung in jeweils einen PTFE-Becher, fügt nicht beaufschlagte Partikelfilter hinzu und verarbeitet diese Lösungen nach den in Abschnitt 4 genannten Anweisungen. Durch Auftragen der ermittelten Extinktionen über den zugehörigen Berylliummassen wird die Kalibrierkurve erstellt.

6 Berechnen des Analysenergebnisses

Aus der Extinktion der Messlösung (Aufschlusslösung) wird mit Hilfe der Kalibrierkurve die um den Leerwert korrigierte Berylliummasse (m) bestimmt. Die Beryllium-Konzentration in der Probeluft c_a in mg/m³ errechnet sich aus:

Es bedeuten:

c_a	= Massenkonzentration von Beryllium in der Probeluft in mg/m³,
m	= Die aus der Kalibrierkurve ermittelte und um den Leerwert korrigierte Masse an Beryllium in der Messlösung in µg,
V	= Probeluftvolumen in l.

7 Beurteilung des Verfahrens

7.1 Präzision

Wegen der unterschiedlichen Zusammensetzung und sonstiger unterschiedlicher Eigenschaften der Aerosole in verschiedenen Arbeitsbereichen ist eine allgemein gültige Aussage über die Präzision des Gesamtverfahrens nicht möglich.

7.2 Nachweisgrenze

Die Nachweisgrenze hängt außer von der Qualität der verwendeten Chemikalien von der Geräteausstattung sowie dem Gerätezustand ab.

Unter günstigen Bedingungen beträgt die niedrigste nachweisbare Konzentration in der Messlösung 0,05 µg/ml an Beryllium.

Dies entspricht bei einem Probeluftvolumen von 12500 l einer relativen Nachweisgrenze von 0,0004 mg/m³ an Beryllium bei 100 ml Aufschlusslösung (Messlösung).

7.3 Spezifität

Störungen können durch Aluminium, Silizium und Magnesium auftreten.

Zur Beseitigung dieser Störungen ist den Aufschlusslösungen ggf. 8-Hydroxychinolin zuzusetzen.

8 Hersteller

Partikelfilter:	z.B. Glasfaserfilter MN 85-90 BF Macherey-Nagel GmbH & Co KG, Düren;
Papierfilter:	z.B. Schleicher & Schüll GmbH, Dassel;
Staubsammelgerät:	z.B. V C 25 G, Ströhlein GmbH & Co, Düsseldorf;
Atomabsorptionsspektralphotometer:	z.B. Bodenseewerk Perkin Elmer & Co GmbH, Überlingen, Beckmann Instruments GmbH, München, Philips GmbH, Kassel.

9 Literatur

[1]	Vincent, J. H., und Armbruster, L.: Ann. occup. Hyg. Vol. 24 (1981), S. 245-248;
[2]	Coenen, W.: Staub-Reinhalt. Luft 41 (1981), S. 472-479;
[3]	VDI-Richtlinie 2265 "Feststellung der Staubsituation am Arbeitsplatz zur gewerbehygienischen Beurteilung".

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1 Polytetrafluorethylen.

ENDE