Weet wat je meet. Gebruik van hand-held direct-reading sensoren bij het meten van formaldehyde

Transcriptie

1 Weet wat je meet. Gebruik van hand-held direct-reading sensoren bij het meten van formaldehyde Paul T. J. Scheepers, Dept. for Health Evidence Research Lab Molecular Epidemiology

2 Inleiding Piekblootstellingen zijn relevant bij het beoordelen van risico s van formaldehyde Een meetinstrument is snel gehuurd en metingen zijn snel gedaan met een hand-held direct reading instrument De meetuitkomst is uit te lezen en kort daarna te rapporteren Meetseries kunnen worden gelogd voor analyse achteraf

3 Doelstellingen Beoordelen van de gebruikswaarde van een direct-reading sensor voor het meten van formaldehyde op de werkplek Literatuuronderzoek naar beschikbare meetinstrumenten en hun prestaties Uitvoeren van een calibratie van een electrochemische cel op een testbank met de DNPH methode als gouden standaard. Bespreken van ontwikkeling van nieuwe sensoren

4 Hand-held direct-reading instrumenten beschikbaar voor formaldehyde metingen Eigenschap Formaldemeter FP-30 Yes-Air Monitor Fabrikant PPM Technology, UK RKI Instruments, VS Critical Envirornmental Technologies, Canada Meetprincipe Elektrochemisch Photoelectric Elektrochemisch Debiet (L/min) n.v.t. (diffusie) Responstijd (min) 1 15 T 50 < 1.25 Meetbereik (mg/m 3 ) 0-12, /< ,5 Precisie 25 % 10 % 0,01 mg/m 3 Gevoeligheid (mg/m 3 ) < * >0.1* Kruisgevoeligheid Aceetaldehyde, Ethanol, methanol, fenol, glutaaraldehyde, e.a. (gebruik fenolfilter aanbevolen) Niet kruisgevoelig voor aceton, aceetaldehyde, CO, CO 2, NH 3, benzeen, tolueen Ethanol, methanol**, e.a. Datalogger Nee <=99 punten Ja Prijs-indicatie 5 k 5 k 5 k Vervanging sensor?? + *Laagst waargenomen respons tijdens metingen; ** factor 10

5 Meetmethode: DNPH OSHA 1007 en NIOSH 2016 XAD-2 geadsorbeerd met 2,4- dinitrophenylhydrazine (2,4-DNPH) Lucht wordt aangezogen via een adsorptiebuis en de formaldehyde wordt gefixeerd in een geelgekleurd complex

6 Literatuuronderzoek Measurements of formaldehyde in a temporary housing unit (IAQ) DNPH htv Formaldemeter FP-30 Number of measurements Mean ± sd (ppm) 0.37 ± ± ± 0.24 Median difference (ppm) Max min difference Mean squared error Correlation coefficient (R 2 ) Sensitivity at ppm limit Selectivity at ppm limit Sensitivity = Probability that the value of the test instrument is above the limit Selectivity = Probability that the value of the test instrument is below the limit Hirst et al Short-term monitoring of formaldehyde: comparison of two-direct reading instruments to a laboratory-based method. J Occup Envron Hyg 8:

7 Formaldehyde mesured with test method (ppm) Field comparison of htv and FP-30 with DNPH-filter method 1,6 1,4 y = x 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 FP-30 (Riken Keiki) y = x R² = htv formaldemeter (PPM): y = 0.66x R² = ,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 Formaldehyde measured using DNPH method (ppm) Source: Hirst et al Short-term monitoring of formaldehyde: comparison of two-direct reading instruments to a laboratory-based method. J Occup Envron Hyg 8:

8 Meetopstelling Glas (vernevelen) 2. Conische kamer (mengen en verdampen) Front filter 5 4. Back-up filter Flow (75 L/min) 6. Venturi aangesloten op perslucht

9 Meetopstelling testen YesAir Sensor

10 Bepaling concentratie met DNPH HPLC-UV (360 nm) Agilent Eclipse XDB-C 18, 150 x 4,6 mm, 5 µm i.d. BCR referentie materiaal: 4,96 +/- 0,06 µg/filter

11 Gemeten (mg/m 3 ) Calibratie DNPH methode A. Calibratie van analysemethode IJklijn van tot 20 mg/l Area x y = 0,7537x + 11,463 R² = 0, Formaldehyde concentratie (mg/l) B. Test DNPH fiter methode Berekende versus gemeten concentratie formaldehyde 0,5 0,4 0,3 0,2 y = 0,9932x R² = 0,9999 0, ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Berekend (mg/m 3 )

12 Test YesAir direct-reading instrument B. Test direct reading instrument Verneveling van 0.03 % oplossing van formaldhyde in water Punt is over gemeten maar met hetzelfde resultaat YesAir mg/m 3 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 YesAir vs Filters Paraformaldehyde, 100% Formaldehyde y = 1,1233x + 0,0036 R² = 0, ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Filters mg/m 3 C. Test direct reading instrument Verneveling van 0.03 % formaldehyde bereid uit 37 % formaldehyde en 10% methanol YesAir/mg/m YesAir vs Filters Formaline, 35% Formaldehyde 10% alcohol y = 9,6844x - 1,5709 R² = 0, ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 DNPH Filters mg/m 3

13 Discussie: off-line metingen Acetylacetone (ACAC) methode is waarschijnlijk de meest gevoelige en selectieve off-line meetmethode en gebaseerd op het ontstaan van een fluorescerend complex (Hantzch reactie) dat kan worden gemeten bijn 510 nm (Salthammer et al., 2010). Belangrijk nadeel: één meting duurt 40 minuten. formaldehyde + ammoniak + 3,5-pentadion 3,5-diacetyl-1,4-dihydrolutidine (DDL)

14 Discussie: online De Aerolaser AL-4021 is waarschijnlijk de beste beschikbare online monitor (gebaseerd op de Hantzch reactie): Tijd resolutie: 90 sec (10% -90 %) Latentietijd: 5 minuten Gevoeligheid: 0, ,7 mg/m 3 Aceetaldehyde: <1 : Aceton: <1 : Methanol: <1 : Propanal: <1 : Aanschafprijs: ~ 100 k Meer info: /gas_analyzers/hcho_al4021.html

15 Concentration [ppb] Reliability metrics Raw co Eigenschap Discussie: nieuwe sensoren :40: :40: :40: :40: :40: :40:00 (uitgevoerd door Fraunhofer Instituut Braunschweig in opdracht van Philips) Philips Formaldehyde sensor AL4021 Fabrikant Philips, Nederland Aerolaser, Duitsland Meetprincipe Elektrochemisch Fluorimetrisch Monstername 10 L/min 10 ml monster Reliability metrics - "Membrapor double" [V] Reliability deviation prev/next Reliability std Reliability clip In 24 m 2 test kamer met stoffering en meubels :40: :40: :40: :40: :40: :40: Philips formaldehyde sensor Concentration clipped, weighted with reliability metric - "Membrapor double" [V] :40: :40: :40: :40: :40: :40: ppb 0 ppb Responstijd 6 5 (min) Resolutie % (sec) Meetbereik (mg/m 3 ) Precisie Niet opgegeven 2 % (full scale) Gevoeligheid (mg/m 3 ) 0.05 < Kruisgevoeligheid 15 Zeer specifiek Niet kruisgevoelig voor aldehydes, alcoholen, aromatische koolwaterstoffen, carboxylzuren Kruisgevoeligheid voor methanol < 1 op en is ook onderzocht voor 13 andere relevante stoffen Prijs < 10 k ~ 100.k Aerolaser AL ppb 0 ppb Contactpersoon Philips monitor: Dr. Tim van der Graaf Philips Consumer Lifestyle Innovation Team Air Tussendiepen 4, 9206 AD Drachten Tel: +31 (0) Mail: tim.van.der.graaf@philips.com

16 Discussie Beperkingen van direct-reading instrumenten (< 10 k). Instrumenten zijn ontwikkeld voor het beoordelen van binnenluchtkwaliteit Instrumenten presteren goed i.v.m. de natchemische DNPH methode Veel toegepaste electrochemische cellen hebben beperkingen in de responstijd en hersteltijd na overload (Formaldemeter) Instrumenten zijn kruisgevoelig en daarmee minder geschikt voor werkplekmetingen Ontwikkeling van meer selectieve instrumenten (< k) Ontwikkeling verbeterde electrochemische sensoren Gevoeligheid sterk verbeterd Responstijden zijn nog vrij lang (5-6 minuten)

17 Conclusies htv en FP-30 zijn geschikt voor het beoordeling van formaldehydeconcentraties in binnenlucht situaties maar onderschatten formaldehyde niveaus in een binnenlucht situatie (literatuur) htv, FP-30 zijn (zeer) kruisgevoelig voor één of meer alcoholen en zijn daarom niet geschikt voor kwantitatieve metingen van formalinedampen (literatuur) De YesAir formaldehydesensor is niet erg gevoelig voor formaldehyde en niet geschikt voor kwantitatieve metingen van formaldehyde- of formalinedampen (deze studie) Voor metingen van 15 minuten is de DNPH methode bruikbaar (deze studie) Er bestaan meer sensitieve en selectieve meettechnieken maar die zijn kostbaarder in aanschaf/gebruik.

18 Referenties 1. Gibson LT et al. (2008) On-site determination of formaldehyde: a low cost measurement device for museum environments. Anal Chim Acta 623: Hirst DV et al. Short-term monitoring of formaldehyde: comparison of two directreading instruments to a laboratory-based method. J Occup Environ Hyg 8: Maruo Y and Nakamura J (2011) Portable formaldehyde monitoring device using porous glass sensor and its application in indoor air quality studies. Anal Chim Acta 702: Hak C (2005) Intercomparison of four different in-situ techniques for ambient formaldehyde measurements in urban air. Atmos Chem Phys 5: Salthammer T et al. (2010) Formaldehyde in indoor air. Chem Rev 110:

19 Dankwoord Maarten Melissen, MSc student Radboudumc (uitvoering metingen) Gwendolyn Beckmann, analist Radboudumc (analyses van formaldehyde) Henk Luijsterburg, Ravebo (beschikbaar stellen YesAir Monitor) Tim van der Graaf (informatie over Philips formaldehyde sensor)

20 Symposium 2014 Arbeidshygiëne in de ruimte