ISO 19702:2024

Sampling and analysis of toxic gases and vapours in fire effluents using Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy

This document specifies requirements and makes recommendations for sampling systems for use in small-scale and large-scale fire tests, for the selection of parameters and use of the FTIR instrument, and for the collection and use of calibration spectra. The primary purpose of the methods outlined in this document is to measure the concentrations of chemical species in fire effluents which can be used to: a) provide data for use in combustion toxicity assessment without requiring biological studies; b) allow the calculation of yield data in fire characterization studies; c) provide data for use in mathematical modelling of hazard to life from the fire effluent by characterizing the effluent composition generated by physical fire models; d) characterize the effluent composition of small-scale physical models and larger-scale fires for comparative purposes; e) assist in the validation of numerical fire models; f) set the conditions for exposure in biological studies if required; g) monitor biological studies where used; and h) assist in the interpretation of biological studies where used. This document specifies principles of sampling and methods for the individual analysis, in fire effluents, of airborne volume fractions of carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), hydrogen cyanide (HCN), hydrogen chloride (HCl), hydrogen bromide (HBr), nitric oxide (NO), nitrogen dioxide (NO2) and acrolein (CH2CHCHO). NOTE Depending on the optical path length, there can potentially be some saturation of certain spectral lines at high concentration, leading to incorrect volume fractions. In most common cases, a wide concentration range can be measured by an FTIR instrument. Typically, it is in the range of a few µl/l to thousands of µl/l for HCl, HBr, HF, SO2, NOx, and HCN, and up to a few per cent for CO, CO2 and H2O. These mentioned species are only indicative, and many other species could be added.[27] Although not specifically defined in this document, as they were not specifically studied in the SAFIR project,[18] the method presented is also suitable for analysis of other gaseous species, including e.g. hydrogen fluoride (HF) and sulfur dioxide (SO2) with appropriate sampling methods. Calibration methods are provided in this document. Guidance is also given on the recommended cleaning, servicing and operating checks and procedures to be carried out on the FTIR instrument and the sampling systems which are considered essential for maintaining the instrument in a suitable condition for use in fire effluent analysis. Sampling is considered to be an integral part of the whole FTIR measurement methodology and recommendations are made for the design, maintenance and operation of suitable systems. This document provides general recommendations for the sampling and analysis of fire effluents based on best practice as determined from a wide variety of small-scale and large-scale standard and ad hoc fire test studies. This document is not necessarily applicable for use in specific published fire test methods where FTIR is specified as a requirement for effluent sampling and analysis in that particular test. In these cases, the specific requirements for the sampling and analysis by FTIR within the published standard test procedures are followed. However, if such specific requirements have not been published, this edition of this document can be used as a basis for acceptable results.

Échantillonnage et analyse des gaz et des vapeurs toxiques dans les effluents du feu par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF)

Le présent document spécifie des exigences et formule des recommandations relatives aux systèmes de prélèvement à utiliser pour les essais au feu à petite échelle et moyenne échelle, à la sélection des paramètres et l’utilisation de l’instrument IRTF, ainsi qu’à la collecte et l’utilisation des spectres d’étalonnage. Les méthodes décrites dans le présent document sont principalement destinées à mesurer les concentrations des espèces chimiques présentes dans les effluents du feu et peuvent être utilisées pour: a) fournir des données à utiliser dans l’évaluation de la toxicité de la réaction de combustion sans faire appel à des études biologiques; b) calculer les données de rendement dans les études de caractérisation du feu; c) fournir des données à utiliser dans la modélisation mathématique du risque que présentent les effluents du feu en caractérisant leur composition générée par des modèles de feu physiques; d) caractériser la composition des effluents des modèles physiques à petite échelle et des feux à plus grande échelle à des fins comparatives; e) aider à la validation des modèles de feu numériques; f) fixer les conditions d’exposition dans les études biologiques, si nécessaire; g) surveiller les études biologiques lorsqu’elles sont utilisées; h) aider à l’interprétation des études biologiques, le cas échéant. Le présent document spécifie des principes d’échantillonnage et des méthodes pour l’analyse individuelle, dans les effluents du feu, des fractions volumiques dans l’air du monoxyde de carbone (CO), du dioxyde de carbone (CO2), du cyanure d’hydrogène (HCN), du chlorure d’hydrogène (HCl), du bromure d’hydrogène (HBr), du monoxyde d’azote (NO), du dioxyde d’azote (NO2) et de l’acroléine (CH2CHCHO). NOTE Selon la longueur du trajet optique, une saturation de certaines raies spectrales peut éventuellement être observée à de fortes concentrations et fausser les fractions volumiques obtenues. Dans les cas les plus courants, un instrument IRTF peut mesurer une large plage de concentrations. En général, cette plage varie de quelques µl/l à plusieurs milliers de µl/l pour HCl, HBr, HF, SO2, NOx, HCN et jusqu’à quelques pour-cent pour CO, CO2 et H2O. Les espèces susmentionnées sont uniquement citées à titre indicatif et de nombreuses autres espèces pourraient être ajoutées.[27] Bien qu’elle ne soit pas spécifiquement définie dans le présent document, car elle n’avait pas été spécifiquement étudiée dans le cadre du projet SAFIR,[18] la méthode présentée convient également pour l’analyse d’autres espèces gazeuses, telles que le fluorure d’hydrogène (HF) et le dioxyde de soufre (SO2), en utilisant des méthodes d’échantillonnage adaptées. Des méthodes d’étalonnage sont données dans le présent document, ainsi que des recommandations relatives aux opérations de nettoyage recommandées, à l’entretien, aux contrôles et aux modes opératoires à effectuer sur l’instrument IRTF et les systèmes de prélèvement qui sont jugés essentiels pour maintenir l’instrument dans un état d’utilisation adapté à l’analyse des effluents du feu. L’échantillonnage est jugé comme faisant partie intégrante de la méthodologie de mesure IRTF complète et des recommandations sont faites pour la conception, l’entretien et l’utilisation de systèmes adaptés. Le présent document fournit des recommandations générales pour l’échantillonnage et l’analyse des effluents du feu, fondées sur les bonnes pratiques déterminées à partir d’une grande diversité d’études d’essai au feu normalisées et ad hoc, à petite échelle et grande échelle. Le présent document n’est pas nécessairement applicable dans des méthodes d’essai au feu publiées spécifiques où l’IRTF est spécifié comme une exigence pour l’échantillonnage et l’analyse des effluents dans cet essai particulier. Dans ces cas, les exigences spécifiques relatives à l’échantillonnage et l’analyse par l’IRTF dans le cadre des modes opératoires d’essai normalisés publiés s’appliquent. Toutefois, si de telles exige

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 18-Dec-2024
• ICS: 13.220.01 - Protection against fire in general
• Technical Committee: ISO/TC 92/SC 3 - Fire threat to people and environment
• Drafting Committee: ISO/TC 92/SC 3 - Fire threat to people and environment
• Current Stage: 6060 - International Standard published
• Start Date: 19-Dec-2024
• Due Date: 19-Dec-2024
• Completion Date: 19-Dec-2024

Relations

• Revises: ISO 19702:2015 - Guidance for sampling and analysis of toxic gases and vapours in fire effluents using Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy
• Effective Date: 06-Jun-2022

Standards Content (Sample)

International
Standard
ISO 19702
Third edition
Sampling and analysis of toxic gases
2024-12
and vapours in fire effluents using
Fourier Transform Infrared (FTIR)
spectroscopy
Échantillonnage et analyse des gaz et des vapeurs toxiques dans
les effluents du feu par spectroscopie infrarouge à transformée de
Fourier (IRTF)
Reference number
© ISO 2024
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CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: [phone]
Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions . 2
4 Principles . 3
5 Sampling . 3
5.1 General .3
5.2 Temperature of the sampling system .4
5.3 Filter systems .4
5.4 Sampling probes .6
5.4.1 General .6
5.4.2 Single-hole probes .7
5.4.3 Multi-hole probes .7
5.4.4 Probe positioning .7
5.5 Sampling line .8
5.6 Pump selection, position, and flow rate .9
5.7 Response time of the sampling system.10
5.8 Optical cell .10
6 The FTIR spectrophotometer .11
6.1 Spectrophotometer environment .11
6.2 Detector .11
6.3 IR-source .11
6.4 Mirror alignment and cleanliness .11
6.5 Spectrophotometer compartment .11
6.6 Spectral range limits . 12
6.7 Resolution . 12
7 Calibration .12
7.1 Background noise. 12
7.2 Limits of detection and of quantification (L and L ) . 12
D Q
7.3 Calibration methods . 12
7.4 Acquiring and collecting calibration standards . 13
8 Measurement procedure .13
8.1 General . 13
8.2 Daily setup, checks and controls . 13
8.2.1 General . 13
8.2.2 Control of calibration method . 13
8.2.3 Spectrophotometer sensitivity measurements .14
8.2.4 Sampling system tests .14
8.2.5 Control of the sampling flow rate .14
8.3 Preparation for sampling and analysis . 15
8.4 Initial procedures immediately before a test . 15
8.5 Procedures during sampling from a test . 15
8.6 Procedures after a test .16
8.7 Data reduction .16
9 Test report .16
10 Precision and accuracy . 17
10.1 General .17
10.2 L and L .17
D Q
10.3 Repeatability and reproducibility .17

iii
Annex A (informative) FTIR theory .18
Annex B (informative) FTIR sampling systems .20
Annex C (informative) Analysis of filter(s), the sampling line and probe for effluent retention .24
Annex D (normative) Response time determination of the complete FTIR sampling system .25
Annex E (informative) Considerations for FTIR optical cell selection .27
Annex F (normative) Verification of FTIR optical cell performance .29
Annex G (informative) Spectrophotometer .31
Annex H (normative) Verification of spectrometer performance .34
Annex I (informative) Reference gases .37
Annex J (informative) Calibration methods .42
Annex K (informative) Recording reference spectra and building a calibration set .45
Annex L (informative) Repeatability and reproducibility .55
Annex M (informative) Historical examples of equipment and parameters .56
Bibliography . 67

iv
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particul
...

Norme
internationale
ISO 19702
Troisième édition
Échantillonnage et analyse des gaz
2024-12
et des vapeurs toxiques dans les
effluents du feu par spectroscopie
infrarouge à transformée de
Fourier (IRTF)
Sampling and analysis of toxic gases and vapours in fire effluents
using Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy
Numéro de référence
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 2
4 Principes . 3
5 Échantillonnage . 4
5.1 Généralités .4
5.2 Température du système de prélèvement .4
5.3 Systèmes filtrants .5
5.4 Sondes d’échantillonnage .6
5.4.1 Généralités .6
5.4.2 Sondes à un seul trou .7
5.4.3 Sondes à plusieurs trous .8
5.4.4 Positionnement des sondes .8
5.5 Ligne de prélèvement.9
5.6 Sélection, position et débit de la pompe .10
5.7 Temps de réponse du système de prélèvement .11
5.8 Cellule optique .11
6 Spectrophotomètre IRTF .12
6.1 Environnement du spectrophotomètre. 12
6.2 Détecteur . 12
6.3 Source d’infrarouge . 12
6.4 Alignement et propreté des miroirs . 13
6.5 Compartiment du spectrophotomètre . 13
6.6 Limites du domaine spectral . 13
6.7 Résolution . 13
7 Étalonnage .13
7.1 Bruit de fond . 13
7.2 Limites de détection et de quantification (L et L ) .14
D Q
7.3 Méthodes d’étalonnage.14
7.4 Acquisition et collecte des étalons .14
8 Mode opératoire de mesurage . . 14
8.1 Généralités .14
8.2 Configurations, vérifications et contrôles quotidiens . 15
8.2.1 Généralités . 15
8.2.2 Contrôle de la méthode d’étalonnage . 15
8.2.3 Mesurages de sensibilité du spectrophotomètre . 15
8.2.4 Essais du système de prélèvement .16
8.2.5 Contrôle du débit d’échantillonnage .16
8.3 Préparation en vue de l’échantillonnage et de l’analyse .17
8.4 Modes opératoires initiaux précédant immédiatement un essai .17
8.5 Modes opératoires pendant le prélèvement .17
8.6 Modes opératoires après un essai .17
8.7 Réduction des données.18
9 Rapport d’essai .18
10 Fidélité et exactitude . 19
10.1 Généralités .19
10.2 L et L .19
D Q
10.3 Répétabilité et reproductibilité .19

iii
Annexe A (informative) Théorie de l’IRTF .20
Annexe B (informative) Systèmes de prélèvement IRTF .22
Annexe C (informative) Analyse du ou des filtres, de la ligne de prélèvement et de la sonde afin
d’évaluer la rétention des effluents .26
Annexe D (normative) Détermination du temps de réponse du système de prélèvement IRTF
complet .27
Annexe E (informative) Facteurs à considérer pour le choix d’une cellule optique IRTF .29
Annexe F (normative) Vérification de la performance optique des cellules IRTF .31
Annexe G (informative) Spectrophotomètre .33
Annexe H (normative) Vérification de la performance du spectromètre .37
Annexe I (informative) Gaz de référence . 41
Annexe J (informative) Méthodes d’étalonnage . 47
Annexe K (informative) Enregistrement des spectres de référence et construction d’un
ensemble d’étalonnage .50
Annexe L (informative) Répétabilité et reproductibilité . 61
Annexe M (informative) Exemples historiques d’équipements et de paramètres .62
Bibliographie .77

iv
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électro
...