Berichtigung der Entscheidung 2004/470/EG der Kommission vom29. April 2004über einen Leitfaden für eine vorläufige Referenzmethode für die Probenahme und Messung der PM2,5-Konzentration

( Amtsblatt der Europäischen Union L 160 vom 30. April 2004 )

Die Entscheidung 2004/470/EG erhält folgende Fassung:

ANHANG

LEITFADEN FÜR DIE MESSUNG DER PM2,5-KONZENTRATION IM RAHMEN DER RICHTLINIE 1999/30/EG

In dieser Unterlage werden Empfehlungen für die Auswahl von Geräten für die im Rahmen der Richtlinie 1999/30/EG über die Luftverschmutzung durch Partikel erforderliche Messung der PM2,5-Konzentration ausgesprochen; Adressaten sind Personen, die mit der Verbesserung der Luftqualität und dem Betrieb von Luftmessnetzen befasst sind. Die Empfehlungen beziehen sich nicht auf sonstige Anwendungen, die anderen Messzielen dienen, z. B. Forschungstätigkeiten oder orientierende Messungen.

Hintergrund und Normungsarbeiten von CEN

Gemäß Artikel 5 der Richtlinie 1999/30/EG stellen die Mitgliedstaaten sicher, dass Messstationen zur Bereitstellung von Daten zur PM2,5-Konzentration eingerichtet und betrieben werden. Anzahl und Lage der Messstationen für die PM2,5-Konzentration sind vom Mitgliedstaat so festzulegen, dass die PM2,5-Konzentration innerhalb des Mitgliedstaats repräsentativ erfasst wird. Soweit möglich, werden die Probenahmestellen mit den Probenahmestellen für die PM10-Konzentration zusammengelegt. Gemäß Artikel 7 ist die „vorläufige Referenzmethode für die Probenahme und Messung der PM2,5-Konzentration [...] in Anhang IX Abschnitt V festgelegt“. In Anhang IX wird die Kommission aufgefordert, in Absprache mit dem in Artikel 12 der Richtlinie 96/62/EG genannten Ausschuss einen entsprechenden Leitfaden zu erstellen.

Die GD Umwelt hat CEN mit der Entwicklung einer Europäischen Standardreferenzmethode für die Messung der PM2,5-Konzentration beauftragt. Diese Methode basiert auf der gravimetrischen Bestimmung der PM2,5-Fraktion von luftgetragenen Partikeln, deren Proben bei Umgebungsbedingungen genommen werden. CEN TC 264/WG 15 begann die Arbeiten im Jahr 2000. Feldversuche zur Validierung wurden in acht europäischen Ländern, nämlich Spanien, Deutschland, Niederlande, Österreich, Italien, Schweden, dem Vereinigten Königreich und Griechenland durchgeführt und im Sommer 2003 abgeschlossen. CEN wird seine endgültige Standardmethode deshalb nicht vor 2004 vorlegen.

CEN WG 15 prüft zurzeit verschiedene Instrumente, die auf der gravimetrischen Bestimmung basieren und mit verschiedenen Einlassvorrichtungen europäischer Hersteller sowie mit dem US-Referenzmessprobensammler ausgestattet sind:

— MINI-WRAC, Messprobensammler mit Einfachfilter des Fraunhofer Instituts für Toxikologie und Aerosolforschung (FhG-ITA), Deutschland,

— Staatlicher US-Referenzsammler, Messprobensammler mit Einfachfilter: RAAS 2.5-1, ESM Andersen, USA,

— Partisol FRM Modell 2000, Rupprecht und Patashnick, USA,

— Partisol plus 2025-SCC, sequentieller Messprobensammler, Rupprecht und Patashnick, USA,

— LVS-3D, Messprobensammler mit Einfachfilter, Derenda, Deutschland,

— SEQ 47/50, sequentieller Messprobensammler, Leckel, Deutschland,

— HVS-DHA 80, sequentieller Messprobensammler, Digitel, Schweiz.

Ferner prüft CEN verschiedene automatisierte Messvorrichtungen, die auf der Methode der Betastrahlenabschwächung und der TEOM-Methode („Tapered Element Oscillating Microscale“) basieren, um festzustellen, ob diese mit der gravimetrischen Referenzmethode gleichwertig sind:

— ADAM, Betastrahlenabschwächung, sequentiell, OPSIS, Schweden,

— FH 62 I-R, Betastrahlenabschwächung, Filterband, ESM Andersen, Deutschland,

— BAM 1020, Betastrahlenabschwächung, Filterband, Met One, USA,

— TEOM SES, Sharp Cut Cyclone, Rupprecht und Patashnick, USA.

Probleme bei der Messung der PM2,5-Massenkonzentration

Bei der Bestimmung der PM2,5-Massenkonzentration sind einige Probleme zu berücksichtigen, die zum Teil aus früheren Erfahrungen mit PM10-Messungen bekannt sind. Bei vorbereitenden Vergleichsstudien in verschiedenen Mitgliedstaaten der EU zeigten sich signifikante Unterschiede zwischen den Ergebnissen manueller PM2,5-Messprobensammler in einer Größenordnung von bis zu 30 %. Die Gründe für diese Abweichungen zwischen den verschiedenen Messprobensammlern sind sehr komplex und können in folgende Kategorien unterteilt werden:

— Störeinflüsse auf dem Filter, z. B. Evaporationsverluste bei den Probenahmen oder der Konditionierung der Filter;

— Störeinflüsse an der Einlassvorrichtung des Fraktionieraufsatzes, z. B. mangelhafte Auslegung, Änderungen des Cut-off aufgrund einer unzureichenden Kontrolle der Durchflussmenge und Niederschlag von Partikeln auf der Prallplatte des Impaktors;

— Störeinflüsse aufgrund der Auslegung des Probenahmesystems, z. B. Niederschlag von Partikeln in der Probenahmeröhre (insbesondere bei langen oder gekrümmten Röhren).

Die chemische Zusammensetzung von PM2,5 weicht signifikant von der Zusammensetzung von PM10 ab; insbesondere ist die halbflüchtige Partikelmasse (z. B. Ammoniumnitrat, organische Verbindungen) in der PM2,5-Fraktion angereichert. Die Partikelmasse in der Größenordnung zwischen PM10 und PM2,5 besteht hauptsächlich aus inerten Bestandteilen wie Kieselsäure und Metalloxiden. Die Probleme, die bereits bei PM10-Probenahmen im Zusammenhang mit den Verlusten an halbflüchtiger Masse zu beobachten sind, dürften deshalb bei PM2,5-Messungen noch deutlicher zu Tage treten.

Verluste dürften in der Hauptsache von der Zusammensetzung der Aerosole und dem Vorhandensein flüchtiger Partikelmasse sowie vom Unterschied zwischen Temperatur der Probenahme und Umgebungstemperatur abhängen. Das heißt, hier können je nach Jahreszeit und geografischer Region starke Unterschiede auftreten. So wurden etwa aus Skandinavien bei Probenahmen im Frühling (Aerosole beim Straßenstreuen) Verluste nahe 0 % mitgeteilt, während in Mitteleuropa bei Probenahmen im Winter (Aerosole mit hohem Ammoniumnitratgehalt) Verluste von bis zu 70 % festgestellt wurden.

Angesichts dieser Sachlage kann davon ausgegangen werden, dass bei jeder Erwärmung des Probenahmesystems wesentlich niedrigere PM2,5-Massenkonzentrationen gemessen werden dürften als in einem System, das bei Umgebungstemperatur betrieben wird.

Empfehlungen für die PM2,5-Überwachung

Da noch keine Schlussfolgerungen der CEN-Normungsarbeiten vorliegen, werden für PM2,5 folgende Empfehlungen abgegeben:

Messmethode:

Im Normungsauftrag, den die Kommission CEN erteilt hat, wurde spezifiziert, dass die zu normende Messmethode auf der gravimetrischen Bestimmung der PM2,5-Fraktion der Partikelmasse, die auf einem Filter bei Umgebungsbedingungen gesammelt wird, basieren soll. Andere Methoden wie die Betastrahlenabschwächung und die TEOM-Methode („Tapered Element Oscillating Microscale“) werden derzeit von CEN WG15 im Hinblick auf ihre Gleichwertigkeit mit der gravimetrischen Bestimmung geprüft.

PM2,5-spezifische Einlassvorrichtung:

Derzeit werden bei der Überwachung und bei Forschungstätigkeiten im Wesentlichen zwei Möglichkeiten der Auslegung der Einlassvorrichtung genutzt: Impaktor und Sharp Cut Cyclone. Verschiedene Variationen beider Typen werden derzeit im Rahmen von CEN WG 15 geprüft. Die Abscheidegüte der fraktionierenden Einlassvorrichtung (cut-off) muss gewährleisten, dass 50 % der Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser von 2,5 μm auf dem Filter abgeschieden werden.

Instrumente:

Die Theorie und die Erfahrungen mit den Validierungsarbeiten im Zusammenhang mit PM10 lehren, dass für PM2,5 die Verwendung von Geräten zu vermeiden ist, bei denen das Probenahmesystem und/oder der Filter während der Sammlung erwärmt werden. Um Verluste flüchtiger Partikel so weit wie möglich zu vermeiden, sollten für die PM2,5-Messung Instrumente bevorzugt werden, bei denen die Probenahme möglichst nahe an der Umgebungstemperatur erfolgt.

Da die bisherigen Studien nur unvollständige und keine eindeutig schlüssigen Ergebnisse geliefert haben, kann im jetzigen Stadium noch keine engere Auswahl von Instrumenten zur Messung von PM2,5 getroffen werden. Bei der konkreten Entscheidung für Messinstrumente wird Vorsicht empfohlen. Nach Möglichkeit sollte ein Konzept gewählt werden, das keine übermäßigen Investitionen erforderlich macht und eine Anpassung der Messanforderungen an künftige Entwicklungen ermöglicht (z. B. die kommende Europäische Standardmethode für PM2,5-Messungen, technische Entwicklungen bei Instrumentenherstellern oder die künftige Verordnung über Schwermetalle).

Bei der Mitteilung von PM2,5-Daten muss die Messmethodik, die bei der Sammlung der Daten genutzt wurde, umfassend beschrieben werden.