Qualitätssicherung der Messungen

Die Qualitätssicherung von Emissions- und Immissionsmessungen beruht im Wesentlichen auf Maßnahmen, an deren Realisierung Wissenschaft, Wirtschaft und Verwaltung sowie die auf Grund ihrer wichtigen Aufgaben besonders herausgestellten anerkannten Mess- und Prüfstellen, unterschiedlichen Anteil haben.

Das Nationale EU-Referenzlabor „Luftqualität“ im UBA

Das UBA sichert neben dem Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen als nationales Referenzlabor die Qualität der Messergebnisse zur Beurteilung der Luftqualität. Auf der Grundlage der durch die EU verabschiedeten Richtlinie über „Luftqualität und saubere Luft für Europa“ gewährleistet es die Anwendung einheitlicher Methoden und Kriterien bei den für die Messungen zuständigen Stellen der Bundesländer.

Qualitätssicherung

Um die Gültigkeit der Messdaten zu sichern, werden unterschiedliche Verfahren angewandt. Ringversuche, bei denen eine identische Probe von den verschiedenen Messeinrichtungen untersucht wird, ermöglichen einen Vergleich der Messinstitute. Die Ergebnisse geben Auskunft über die Messgenauigkeit und die Messfähigkeit der beteiligten Einrichtungen.
Messen generell setzt einheitliche und gleiche Bezugsgrößen voraus, also international anerkannte oder nationale Normale. Diese Normale, gewissermaßen die „Ur-Meter” für die Messung von gasförmigen Schadstoffen in der Luft, werden vom nationalen EU-Referenzlabor des UBA zur Verfügung gestellt. Durch Anschlussmessungen kann jede Messung in Deutschland auf diese Normale zurückgeführt werden. Die „Rückführbarkeit" ist ein unentbehrliches Element der Qualitätssicherung.

Europäische Zusammenarbeit

Die europäischen Referenzlaboratorien arbeiten in dem formellen Netzwerk AQUILA (Air Quality Reference Laboratories) zusammen. Gemeinsame Ziele sind:

  • Bündelung und Bereitstellung von Fachwissen
  • Förderung der Harmonisierung der Luftqualitätsmessungen
  • Koordination der Qualitätssicherungsverfahren
  • Entwicklung und Plausibilitätsprüfung von Messmethoden
  • Mitarbeit an Normungsaufgaben
  • Entwicklung von gemeinsamen Forschungsprojekten und Studien
  • Bereitstellung eines Forums für Informationsaustausch, Arbeitskreise und Tagungen.

EU-Projekt MACPoll

(Metrology for Chemical Pollutants in Air) wird im Rahmen des “European Metrology Research Program” gefördert.
Zwölf europäische Metrologieinstitute und zwei Gruppen aus Forschungseinrichtungen („Researchers Excellence Grants = REG) arbeiten im Bereich der Luftqualität für die Bestimmung von Luftschadstoffkonzentrationen der Aussenluft und Innenraumluft zusammen. Übergeordnetes Ziel ist die Rückführbarkeit und Vergleichbarkeit von Messdaten der Luftqualitätsüberwachung zu verbessern und die metrologischen Grundlagen von spezifischen Sensoren zur Bestimmung von geregelten Luftschadstoffen aufzustellen.

Aufgaben

Hauptaufgabe des nationalen EU-Referenzlabors ist die Koordinierung der Qualitätssicherungsmaßnahmen zur Messung der für die Umsetzung der EU-Richtlinie 2008/50 „Luftqualität und saubere Luft für Europa“ notwendigen Komponenten.
Die Schwerpunkte der Umsetzung sind hierbei:

  • Teilnahme an Ringversuchen und Harmonisierungsprogrammen, die vom Europäischen Referenzlabor für Luftverschmutzung (ERLAP) des Institute for Environment and Sustainability des Joint Research Centre der Europäischen Kommission in Ispra (Italien) durchgeführt werden.
  • Zusammenarbeit mit den Referenzlaboratorien aller europäischen Mitgliedsstaaten zur Festlegung von Qualitätspolitik und Qualitätszielen.
  • Organisation und Durchführung von Ringversuchen und Kalibrierexperimenten auf nationaler Ebene für die staatlichen Immissionsmessstellen (STIMES) und das WHO Collaborating Centre for Air Quality Management and Air Pollution im UBA.
  • Mitarbeit bei der Erarbeitung von Richtlinien und Normen für Messverfahren zur Bestimmung der Konzentration von Luftverunreinigungen im nationalen (VDI, DIN) und internationalen (ISO, CEN) Rahmen.
  • Unterstützung bei der Entwicklung und Einführung neuer Verfahren und Methoden.
  • Zusammenarbeit mit der Physikalisch-Technischen-Bundesanstalt auf dem Gebiet der Metrologie in der chemischen Analytik, insbesondere im Bereich der Luftreinhaltung.

Überwachungskomponenten sind die Luftschadstoffe

Das Nationale EU-Referenzlabor „Luftqualität“ - Akkreditierung

Die Richtlinie 2008/50/EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 21. Mai 2008 über „Luftqualität und saubere Luft für Europa“ fordert von den nationalen  Referenzlaboratorien die Akkreditierung gemäß der Norm DIN EN ISO/IEC 17025 „Allgemeine Anforderungen an die Kompetenz von Prüf- und Kalibrierlaboratorien" für die Anwendung der Referenzmethoden bei der Teilnahme an gemeinschaftsweiten Ringversuchen.

Zur Erfüllung dieser Anforderung hat das nationale EU-Referenzlabor für Luftqualität des UBA ein Qualitätsmanagementsystem eingeführt, das von der Deutschen Gesellschaft für Akkreditierung begutachtet und die Übereinstimmung mit den Anforderungen der zugrunde liegenden Norm bestätigt wurde.

Grundlage für das Qualitätsmanagement ist das Qualitätsmanagement-Handbuch, in dem die Strategie der Qualitätssicherung, die Qualitätspolitik und die Schnittstellen mit anderen UBA-Referaten beschrieben sind.

Gegenstand der Akkreditierung im Prüfgebiet „Chemie“ sind die in der EU-Richtlinie festgelegten Referenzmessverfahren

  • DIN EN 14211:2005 „Luftqualität — Messverfahren zur Bestimmung der Konzentration von Stickstoffdioxid und Stickstoffmonoxid mit Chemilumineszenz“
  • DIN EN 14212:2005 „Luftqualität — Messverfahren zur Bestimmung der Konzentration von Schwefeldioxid mit Ultraviolett-Fluoreszenz“
  • DIN EN 14626:2005 „Luftqualität - Messverfahren zur Bestimmung der Konzentration von Kohlenmonoxid mit nicht-dispersiver Infrarot-Photometrie“
  • DIN EN 14625:2005 „Luftqualität — Messverfahren zur Bestimmung der Konzentration von Ozon mit Ultraviolett-Photometrie“
  • DIN EN 14662:2005 „Luftbeschaffenheit — Standardverfahren zur Bestimmung von Benzolkonzentrationen“ Teil 3: Automatische Probenahme mit einer Pumpe mit gaschromatographischer In-situ-Bestimmung,

die ausschließlich bei der Messung von synthetischen Prüfgasen angewendet werden, z. B. bei Ringversuchen und Prüfgasen in Druckbehältern. Für die Messungen der Luftqualitätsüberwachung liegt die Zuständigkeit bei den Bundesländern.

Mit der Akkreditierung wird dem nationalen EU-Referenzlabor für Luftqualität im UBA die fachliche Kompetenz zur Umsetzung der genannten Referenzmethoden bescheinigt und die internationale Anerkennung bestätigt.

 

Messtechnische Rückführbarkeit der Immissionsmessungen

Messergebnisse sind dann rückgeführt, wenn sie durch eine dokumentierte und ununterbrochene Kette von Vergleichsmessungen (Kalibrierungen) auf eine Referenz, z.B. ein Normal, bezogen werden können.

Das Referenzlabor stellt für Deutschland die nationalen Normale zur Verfügung. Durch sogenannte Anschlussmessungen mit diesen nationalen Normalen wird sichergestellt, dass alle Messungen der für die Luftqualitätsüberwachung zuständigen Stellen (Bundesländer) auf dieses Normal zurückgeführt werden können. Dies führt zu einer Harmonisierung der Luftqualitätsdaten innerhalb Deutschlands, da die Ergebnisse bundesweit auf einen einheitlichen Referenzstandard bezogen werden.

Hierfür wurde das nationale EU-Referenzlabor von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt als Metrologie-Institut designiert mit der Aufgabe, im metrologischen Netzwerk Deutschlands, die nationalen Normale für die Luftqualitätsüberwachung nach EU-Richtlinien darzustellen, zu bewahren und an Anwender weiterzugeben. Damit wird die messtechnische Rückführung oder Rückverfolgbarkeit der Luftqualitätsdaten gewährleistet.

Diese Normale sind die Realisierungen des Mols (Stoffmenge) in Form von primären Gasgemischen oder primären Messverfahren, mit denen Referenzgeräte direkt kalibriert werden.

Der Anschluss an die Normale erfolgt durch Kalibrierung/Zertifizierung von Referenzmaterialien, die dann in den Messnetzen der für die Luftqualitätsüberwachung zuständigen Stellen (deutsche Bundesländer) zur Kalibrierung der Messverfahren eingesetzt werden.

Das EU-Referenzlabor sichert als Partner im nationalen Metrologienetzwerk größte Sorgfalt bei der Herstellung und Weitergabe der Normale zu.

Um als Endpunkt der nationalen Rückführungskette anerkannt zu bleiben, ist das EU-Referenzlabor verpflichtet, an Schlüsselvergleichsmessungen teilzunehmen, die vom Comité Consultatif pour la Quantité de Matière (CCQM), dem beratenden Komitee für die "Stoffmenge – Metrologie in der Chemie", angeboten werden.

Durch die Teilnahme werden die Normale international metrologisch abgesichert und mit dem Eintrag als Mess- und Kalibrierfähigkeit (Calibration and Measurement Capability, CMC) im Anhang C der Datenbank des internationalen Büros für Maß und Gewicht (Bureau International des Poids et Mesures, BIPM) international anerkannt.

Das EU-Referenzlabor hat seit 1999 erfolgreich an Vergleichsmessungen zu den gasförmigen Luftschadstoffen, die in der Luftqualitätsrichtlinie geregelt sind, teilgenommen. Die Ergebnisse sind im Anhang B der BIPM-Datenbank veröffentlicht.

 

 

  • Ringversuch CCQM-K10
    Ringversuch CCQM-K10
    Quelle: Umweltbundesamt
  • Ringversuch CCQM-K10
    Ringversuch CCQM-K10
    Quelle: Umweltbundesamt
  • Ringversuch CCQM-K10
    Ringversuch CCQM-K10
    Quelle: Umweltbundesamt
  • Ringversuch CCQM-K51
    Ringversuch CCQM-K51
    Quelle: Umweltbundesamt
  • Ringversuch CCQM-K26a
    Ringversuch CCQM-K26a
    Quelle: Umweltbundesamt
  • Ringversuch CCQM-K26b
    Ringversuch CCQM-K26b
    Quelle: Umweltbundesamt
  • Ringversuch BIPM.QM-K1
    Ringversuch BIPM.QM-K1
    Quelle: Umweltbundesamt
  • Ringversuch BIPM.QM-K1
    Ringversuch BIPM.QM-K1
    Quelle: Umweltmanagement
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 Luftqualitätsüberwachung  Luftqualitätsrichtlinie  Referenzlabor  Qualitätssicherung  Rückführbarkeit  Rückverfolgbarkeit  gasförmige Luftschadstoffe  meterologisches Netzwerk