EN 16909:2017

Ambient air - Measurement of elemental carbon (EC) and organic carbon (OC) collected on filters

This European Standard gives guidance on the measurement of elemental carbon (EC) and organic carbon (OC) following the requirement for the networks of all EU member states to measure EC and OC in particulate matter from June 2010 at background sites according to the Council Directive 2008/50/EC on ambient air quality and cleaner air for Europe [1].
This European Standard describes the analytical procedures for determining EC and OC on quartz fibre filters as μg/cm2, and the subsequent calculation of concentrations as µg/m3. Sampling onto filters is to be done in accordance with EN 12341:2014 for PM2,5. The sampling process determines the size fraction of the particulate matter, the retention of semi-volatile material, and uptake/loss of volatile organic compounds on the filter at the time of sampling.
The same analysis method may also be used for smaller size fractions than PM2,5. Any possible additional artefacts for larger particles, e.g. pyrolysis or higher concentrations of carbonates, should be assessed.
The scope includes rural background, urban background, road side and industrial measurement sites, to allow the assessment of additional exposure of people in urban areas as stated in the objectives of the council directive and to achieve coherence in the European approach.
The applicable concentration range of the proposed method is limited by the optical correction and instrument applied in the analysis of EC and OC. This method was validated from 0,2 µg CEC/cm² and 1,8 µg COC/cm² to 38 µg CEC/cm² and 49 µg COC/cm² in the laboratory and to 16 µg CEC/cm² and 45 µg COC/cm² in the field.

Außenluft - Messung von auf Filtern gesammeltem elementarem Kohlenstoff (EC) und organisch gebundenem Kohlenstoff (OC)

Diese Europäischen Norm bietet eine Anleitung zur Messung von elementarem (EC) und organischem Kohlenstoff (OC) in Übereinstimmung mit den Anforderung der Messung von EC und OC in Staub durch die Messnetze aller EU-Mitgliedstaaten vom Juni 2010 an Hintergrundstandorten sowie gemäß der Richtlinie 2008/50/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 21. Mai 2008 über Luftqualität und saubere Luft für Europa [1].
Die Europäischen Norm beschreibt die Analyseverfahren zur Bestimmung von EC und OC auf Quarzfaserfiltern in μg/cm2 und die anschließende Berechnung der Konzentrationen in µg/m3. Die Probenahme auf den Filtern soll für PM2,5 nach EN 12341:2014 erfolgen. Beim Probenahmeprozess werden die Korngrößenfraktion des Staubs, die Retention von mittelflüchtigem Material sowie die Aufnahme von/der Verlust an flüchtigen organischen Verbindungen auf/von dem Filter zum Zeitpunkt der Probenahme bestimmt.
Das gleiche Analyseverfahren darf auch für kleinere Korngrößenfraktionen als PM2,5 angewendet werden. Jegliche bei größeren Korngrößenfraktionen möglichen zusätzlichen Artefakte, z. B. Pyrolyse oder höhere Konzentrationen an Carbonaten, sollten beurteilt werden.
Der Anwendungsbereich umfasst Messstandorte mit ländlichem und städtischem Hintergrund sowie Messstandorte am Straßenrand und in Industriegebieten, um die Beurteilung der zusätzlichen Exposition von Menschen ín städtischen Gebieten entsprechend den Zielen der Richtlinie des Rates zu ermöglichen und Kohärenz im europäischen Ansatz zu erreichen.
Der anwendbare Konzentrationsbereich des empfohlenen Verfahrens wird durch die optische Korrektur und das zur Analyse des EC und des OC angewendete Gerät beschränkt. Dieses Verfahren wurde im Laboratorium für Werte von 0,2 µg • CEC/cm2 und 1,8 µg • COC/cm2 bis 38 µg • CEC/cm2 und 49 µg • COC/cm2 sowie im Feld für Werte bis 16 µg • CEC/cm2 und 45 µg • COC/cm2 validiert.

Air ambiant - Mesurage du carbone élémentaire (EC) et du carbone organique (OC) prélevés sur filtre

La présente norme donne des préconisations concernant le mesurage du carbone élémentaire (EC) et du carbone organique (OC) dans le cadre de l’application de la Directive 2008/50/CE du Conseil concernant la qualité de l’air ambiant et un air pur pour l’Europe [1], qui exige de tous les réseaux, depuis juin 2010, et pour tous les États membres de l’Union européenne, le mesurage des concentrations en carbone élémentaire et en carbone organique dans la matière particulaire au niveau de sites de fond.
La présente norme décrit les modes opératoires d’analyse pour le dosage, en μg/cm2, du carbone élémentaire et du carbone organique sur des filtres en fibre de quartz et le calcul ultérieur des concentrations, en μg/m3. L’échantillonnage sur filtre doit être effectué conformément à l’EN 12341:2014 pour la PM2,5. Le procédé d’échantillonnage détermine la fraction granulométrique de la matière particulaire, la rétention de la matière semi-volatile et l’absorption/désorption des composés organiques volatils sur le filtre lors de l’échantillonnage.
La même méthode d’analyse peut également être utilisée pour des fractions granulométriques inférieures à celle de la PM2,5. Tout artéfact supplémentaire éventuel de particules de plus grande taille, par exemple dû à la pyrolyse ou à des concentrations significativement élevées en carbonates, doit être évalué.
Le domaine d’application comprend les sites de mesurage dans les zones de fond rurales ou urbaines, les zones de proximité automobile et les zones industrielles, afin de permettre l’évaluation de l’exposition supplémentaire des personnes dans les zones urbaines, conformément à l’énoncé des objectifs de la Directive du Conseil, et dans un souci de cohérence de l’approche européenne.
La gamme de concentration applicable pour la méthode proposée est limitée par le type de correction optique appliquée et par l’instrument utilisé lors de l’analyse du carbone élémentaire et du carbone organique. Cette méthode a été validée pour des gammes allant de 0,2 µgCEC/cm² et 1,8 µgCOC/cm2 à 38 µgCEC/cm2 et 49 µgCOC/cm2 en laboratoire, et pour des gammes montant à 16 µg CEC/cm2 et 45 µg COC/cm2 sur le terrain.

Zunanji zrak - Merjenje elementarnega ogljika (EC) in organskega ogljika (OC), zbranega na filtru

Ta evropski standard podaja smernice glede merjenja elementarnega ogljika (EC) in organskega ogljika (OC), s čimer izpolnjuje zahteve za omrežja vseh držav članic EU glede merjenja elementarnega ogljika in organskega ogljika v delcih od junija 2010 v neizpostavljenih okoljih v skladu z direktivo Sveta 2008/50/ES o kakovosti zunanjega zraka in čistejšem zraku za Evropo [1].
Ta evropski standard opisuje analitične postopke za določanje elementarnega ogljika in organskega ogljika na kremenovih filtrih kot μg/cm2 in posledični izračun koncentracij kot µg/m3. Vzorčenje na filtre se mora opraviti v skladu s standardom EN 12341:2014 za delce PM2,5. Postopek vzorčenja določa velikost delcev, zadrževanje polhlapnega materiala in absorpcijo/izgubo hlapnih organskih spojin na filtru v času vzorčenja.
Enaka metoda analize se lahko uporabi tudi za delce, manjše od delcev PM2,5. Priporočljivo je oceniti vse morebitne dodatne artefakte večjih delcev, npr. piroliza ali višje koncentracije karbonatov.
Na področje uporabe spadajo neizpostavljeno podeželsko in urbano okolje ter obcestna in industrijska merilna mesta, s čimer je omogočena ocena dodatne izpostavljenosti ljudi na urbanih območjih, kot je navedeno v ciljih direktive Sveta, in dosežena usklajenost evropskega pristopa.
Ustrezen razpon koncentracije pri predlagani metodi je omejen z optičnim popravkom in instrumentom, uporabljenim pri analizi elementarnega in organskega ogljika. Ta metoda je bila potrjena od 0,2 µg CEC/cm² in 1,8 µg COC/cm² do 38 µg CEC/cm² in 49 µg COC/cm² v laboratoriju ter do 16 µg CEC/cm² in 45 µg COC/cm² na terenu.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 28-Feb-2017
• Withdrawal Date: 29-Sep-2017
• ICS: 13.040.20 - Ambient atmospheres
• Technical Committee: CEN/TC 264 - Air quality
• Drafting Committee: CEN/TC 264/WG 35 - Standard method for measurement of OC and EC deposited on filters
• Current Stage: 9093 - Decision to confirm - Review Enquiry
• Completion Date: 06-Oct-2022
• Directive: 1999/30/EC - Limit values for sulphur dioxide, nitrogen dioxide and oxides of nitrogen, particulate matter and lead in ambient air
• Directive: 2008/50/EC - Directive 2008/50/EC of the European Parliament and of the Council of 21 May 2008 on ambient air quality and cleaner air for Europe
• Mandate: M/503 - Mandate to CEN, CENELEC and ETSI in support of the Implementation of the Ambient Air Quality Legislation
• Ref Project: SIST EN 16909:2017 - Ambient air - Measurement of elemental carbon (EC) and organic carbon (OC) collected on filters

Standards Content (Sample)

SLOVENSKI STANDARD
01-julij-2017
Zunanji zrak - Merjenje elementarnega ogljika (EC) in organskega ogljika (OC),
zbranega na filtru
Ambient air - Measurement of elemental carbon (EC) and organic carbon (OC) collected
on filters
Außenluft - Messung von auf Filtern abgeschiedenem elementarem Kohlenstoff (EC) und
organisch gebundenem Kohlenstoff (OC)
Air ambiant - Mesurage du carbone élémentaire (EC) et du carbone organique (OC)
prélevés sur filtre
Ta slovenski standard je istoveten z: EN 16909:2017
ICS:
13.040.20 Kakovost okoljskega zraka Ambient atmospheres
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.

EN 16909
EUROPEAN STANDARD
NORME EUROPÉENNE
March 2017
EUROPÄISCHE NORM
ICS 13.040.20
English Version
Ambient air - Measurement of elemental carbon (EC) and
organic carbon (OC) collected on filters
Air ambiant - Mesurage du carbone élémentaire (EC) et Außenluft - Messung von auf Filtern abgeschiedenem
du carbone organique (OC) prélevés sur filtre elementarem Kohlenstoff (EC) und organisch
gebundenem Kohlenstoff (OC)
This European Standard was approved by CEN on 2 January 2017.

CEN members are bound to comply with the CEN/CENELEC Internal Regulations which stipulate the conditions for giving this
European Standard the status of a national standard without any alteration. Up-to-date lists and bibliographical references
concerning such national standards may be obtained on application to the CEN-CENELEC Management Centre or to any CEN
member.
This European Standard exists in three official versions (English, French, German). A version in any other language made by
translation under the responsibility of a CEN member into its own language and notified to the CEN-CENELEC Management
Centre has the same status as the official versions.

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Contents Page
European foreword . 5
Introduction . 6
1 Scope . 7
2 Normative references . 7
3 Terms, definitions and abbreviations . 7
3.1 Terms and definitions . 7
3.2 Abbreviations and acronyms . 8
4 Principle . 9
5 Materials and instruments . 9
5.1 Materials . 9
5.1.1 Gases . 9
5.1.2 Standard solution . 9
5.1.3 Other materials . 9
5.2 Instruments . 9
5.2.1 Sampling instruments . 9
5.2.2 Analytical instruments . 9
6 Sampling . 10
6.1 Filter material . 10
6.2 Preheating of filter material and handling . 10
6.3 Sampling duration and frequency. 10
6.4 Field sampling and type of sampler . 11
6.5 Site types . 11
6.6 Filter environment during sampling. 11
7 Transport and storage . 11
7.1 Handling . 11
7.2 Time and temperature limits . 11
8 Analysis . 11
8.1 General . 11
8.2 Thermal protocol . 12
9 Artefacts and interferences . 13
9.1 General . 13
9.2 Sampling . 13
9.3 Transport and storage . 13
9.4 Analysis . 14
10 Quality assurance/quality control (QA/QC) . 14
10.1 QA/QC for sampling parameters . 14
10.2 Field blank determination . 14
10.3 Laboratory blank determination . 15
10.4 Calibration for TC . 15
10.5 Long term stability and repeatability . 15
10.6 Other-QA/QC checks . 15
10.6.1 Use of quality control filters . 15
10.6.2 Calibration gas injections . 16
10.6.3 Calibration and checks on temperature sensors and optical systems . 16
10.6.4 Stability of the laser signal . 16
10.7 Applicable concentration range . 16
11 Calculation of concentrations of EC and OC . 17
12 Data recording . 17
13 Determination of measurement uncertainty . 18
Annex A (informative) Example of a logbook information . 21
Annex B (informative) An example of a standard operating procedure for analysing EC and
OC . 22
B.1 General . 22
B.2 Start-up . 22
B.3 Cleaning the system . 23
B.4 Running the instrument blank . 23
B.5 Running an external calibration standard . 23
B.6 Running an external long term calibration standard . 24
B.7 Running a EC/OC control sample and routine samples . 26
B.8 Shutdown of instrument . 26
Annex C (informative) Methods for the assessment of carbonate carbon . 28
Annex D (informative) Preparation of stock sucrose solutions and calibration standards . 30
Annex E (informative) Example for the determination of measurement uncertainty . 31
Annex F (informative) Statistical analysis of Organic Carbon (OC), Elemental Carbon (EC)
and Total Carbon (TC) concentrations collected on filters from field validation
exercise . 34
F.1 General . 34
F.2 Analysis methodology . 34
F.2.1 General . 34
F.2.2 Calculating between- and within-laboratory variability . 35
F.2.2.1 Notation . 35
F.2.2.2 Data processing . 35
F.2.2.3 Outlier rejection . 35
F.2.2.4 Data normalization . 36
F.2.2.5 Analysis of variance . 37
F.2.2.6 Calculation of standard deviations . 37
F.2.3 Calculating between-sampler variability . 38
F.2.3.1 Notation .
...