Passivsammler

Ein Passivsammler oder Passiver Sammler ist eine Messeinrichtung, die ohne Energiezufuhr die zu messende Komponente sammelt.^[1] Passivsammler werden sowohl zur Überwachung von Innenraum- und Außenluft als auch zur Ermittlung der Wasserqualität eingesetzt.

Passivsammler sind in der Regel als teilweise abgeschlossene Zylinder oder Röhren ausgeführt. Die zu messende Komponente gelangt durch Sedimentation, Diffusion oder Permeation zu einer als Senke wirkenden Trägersubstanz, die als Absorbens oder Adsorbens wirken kann.^[1] Bei gasförmigen Substanzen spielt die Sedimentation keine Rolle.^[2] Häufig wird die Messkomponente chemisch gebunden, sodass der Konzentrationsunterschied zwischen Umgebung und Trägersubstanz als Triebkraft während der Messung gleich bleibt.

Passivsammler haben den Vorteil, dass sie netzunabhängig sind und somit auch an abgelegenen Orten^[3] oder an Standorten eingesetzt werden können, wo für Messcontainer nicht ausreichend Platz ist, wie z. B. in engen Straßenschluchten.^[4]

Die Probenahmedauern von Passivsammlern für Gase bewegen sich im Wochenbereich. Die Sammler können − in Abhängigkeit von der zu messenden Komponente – vor und nach der Probenahme über einen durchaus mehrere Monate andauernden Zeitraum gelagert werden. Dabei ist auf die Lagertemperatur zu achten.

Zu den mit Passivsammlern messbaren Luftschadstoffen zählen

• Staub
• Radon
• Formaldehyd
• Stickstoffdioxid
• Ozon
• Schwefeldioxid und
• Benzol-Toluol-Xylol.

Messunsicherheiten bei der Messung mit Passivsammlern können durch zahlreiche Faktoren bedingt sein. Dazu zählen insbesondere wechselnde Windgeschwindigkeiten während der Probenahme, aber auch Schwierigkeiten bei der Laboranalyse.^[5] Auch besteht beispielsweise bei Passivsammlern für Schwefeldioxid die Gefahr, dass ein instabiler Komplex gebildet wird.^[2]

Die Beprobung von Wasser erfolgte früher häufig in Stichproben, meist als Schöpfprobe.^[6] Damit wurden Schwankungen der Gewässerqualität nur unzureichend erfasst.

Passivsammler liefern hingegen eine Durchschnittskonzentrationüber eine längere Zeitspanne. Bei unpolaren Stoffen, die in tiefen Konzentrationen vorliegen, kann es bei einem Einsatz von Wasserproben schnell sein, dass die Sammlung und Aufarbeitung hoher Volumina unabdingbar ist, um eine ausreichende Nachweisstärke und Distanz zum Blindwert zu erreichen. Passivsammler können andererseits pro Tag das Äquivalent von mehreren Litern Wasser sammeln, womit eine Exposition über eine längere Zeitspanne zu einer erhöhten Nachweisstärke und zu einem signifikanten Abstand zum Blindwert führt.^[7]

Zu den mit Passivsammlern messbaren Schadstoffen im Wasser zählen

• Metalle
• anorganische Anionen
• polare sowie unpolare organische Verbindungen
• Industriechemikalien.^[6]

Bei der passiven Sammlung von Staubniederschlag in einem windberuhigten Zylinder sedimentieren Partikel auf einer transparenten Akzeptorfläche. Die Akzeptorfläche wird anschließend lichtmikroskopisch ausgewertet. Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser von 2,5 µm werden nahezu vollständig erfasst.^[8]

Zur Ermittlung der Belastung der Außenluft mit Stickstoffdioxid wird dieses mit Triethanolamin zur Reaktion gebracht. Dazu diffundiert Stickstoffdioxid durch die Diffusionsstrecke des Passivsammlers und gelangt an metallische Netze oder Zellulosefaserfilter, die als Träger für das Triethanolamin dienen. Das bei der Reaktion entstehende Nitrit wird nach Ende der Sammelphase extrahiert und anschließend mittels Kolorimetrie und Ionenchromatographie analysiert.^[9]

• Markus Hangartner: Einsatz von Passivsammlern für verschiedene Schadstoffe in der Außenluft. In: Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN (Hrsg.): Aktuelle Aufgaben der Messtechnik in der Luftreinhaltung. VDI-Verlag Düsseldorf 1990, ISBN 3-18-090838-6, S. 515–526.
• Mathis Ricking: Umweltprobenbank des Bundes – Probenahme polarer Wasserinhaltsstoffe an Probenahmeflächen der UPB. (PDF; 1,0 MB) UBA FKZ 301 02 026, 2009.

1. ↑ ^{a b} Franz Joseph Dreyhaupt (Hrsg.): VDI-Lexikon Umwelttechnik. VDI-Verlag Düsseldorf 1994, ISBN 3-18-400891-6, S. 901.
2. ↑ ^{a b} Markus Hangartner: Einsatz von Passivsammlern für verschiedene Schadstoffe in der Außenluft. In: Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN (Hrsg.): Aktuelle Aufgaben der Messtechnik in der Luftreinhaltung. VDI-Verlag Düsseldorf 1990, ISBN 3-18-090838-6, S. 515–526.
3. ↑ Gert Jakobi, Horst Römmelt, Herbert Werner, Manfred Kirchner: Immissionsmessungen verkehrsbedingter Luftschadstoffe in einem Waldbestand im Luv und Lee einer Autobahn in Südbayern. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 69, Nr. 4, 2009, ISSN 0949-8036, S. 150–154.
4. ↑ Luftqualität und Fahrzeugantriebe. VDI-Statusreport Dezember 2018, S. 5., aufrufbar bei vdi.de (Registrierung erforderlich)
5. ↑ Markus Hangartner: Ermittlung der Messunsicherheit bei Passivsammlersystemen. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 66, Nr. 1/2, 2006, ISSN 0949-8036, S. 58–61.
6. ↑ ^{a b} DIN EN ISO 5667-23:2011-06 Wasserbeschaffenheit; Probenahme; Teil 23: Anleitung zur Anwendung von Passivsammlern in Oberflächengewässern (ISO 5667-23:2011); Deutsche Fassung EN ISO 5667-23:2011. Beuth Verlag, Berlin, S. 4.
7. ↑ M. Zennegg, E. Vermeirssen, P. Schmid: Messung von PCB und Dioxinen in Fliessgewässern. Evaluation der Praxistauglichkeit von Sedimentanalysen und Messungen mittels Passivsammlern in der Wasserphase zur Lokalisierung von Emissionsquellen. Bundesamt für Umwelt. Umwelt-Wissen Nr. 1639, 2016, S. 46.
8. ↑ VDI 2119:2013-06 Messen von Immissionen; Probenahme von atmosphärischen Partikeln > 2,5 µm auf einer Akzeptorfläche mit dem Passivsammler Sigma-2; Lichtmikroskopische Charakterisierung sowie Berechnung der Anzahlsedimentationsrate und der Massenkonzentration (Ambient air measurements; Sampling of atmospheric particles > 2,5 µm on an acceptor surface using the Sigma-2 passive sampler; Characterisation by optical microscopy and calculation of number settling rate and mass concentration). Beuth Verlag, Berlin, S. 8–11.
9. ↑ DIN EN 16339:2013-11 Außenluft; Bestimmung der Konzentration von Stickstoffdioxid mittels Passivsammler; Deutsche Fassung EN 16339:2013. Beuth Verlag, Berlin, S. 7.