SIST ISO 10473:2002

Ambient air - Measurement of the mass of particulate matter on a filter medium - Beta-ray absorption method

This International Standard describes a method for the measurement of the mass of particulate matter in ambient
air and is based on the absorption of beta rays by the particulate matter.
This method applies to the determination of concentrations ranging from a few micrograms per cubic metre to a few
milligrams per cubic metre contained in the atmospheres of urban, rural or industrial areas.
The lower mass detection limit of the method is usually 15 μg to 30 μg of deposited mass per square centimetre of
surface area, S, of the filter. This means, for a sampling time t of 3 h and a flowrate q of 1 m3/h, that the
concentration detection limit ranges between 5 μg/m3 and 10 μg/m3, computed as follows:
Sampling techniques are not included in the scope of this International Standard.
NOTE The concentration of particulate matter is calculated by dividing the mass deposited on a filter tape or individual
filter, by the known volume of air sampled. However, concentration is dependent on the sampling technique used, for example,
the design of the sampling inlet. Normally, for ambient-air particle sampling, large particles are filtered out by means of a sizeselective
inlet (for example cascade impactor or cyclone filtration). The particle size limit is defined by the characteristics of the
sampling head.

Air ambiant - Mesurage de la masse des matières particulaires sur un milieu filtrant - Méthode par absorption de rayons bêta

La présente Norme internationale décrit une méthode de mesurage de la masse des matičres particulaires en
suspension dans l'air ambiant, basée sur l'absorption des rayons bęta par les matičres particulaires.
Cette méthode s'applique ŕ la détermination de concentrations comprises entre quelques microgrammes par mčtre
cube et quelques milligrammes par mčtre cube dans l'atmosphčre des zones urbaines, rurales ou industrielles.
Le seuil inférieur de détection de la méthode est de l'ordre de 15 μg/cm2 ŕ 30 μg/cm2 de masse déposée sur la
surface, S, du filtre. Cela signifie que, pour une durée d'échantillonnage t de 3 h et un débit q de 1 m3/h, la limite de
détection est comprise entre 5 μg/m3 et 10 μg/m3, calculée comme suit:
Les techniques d'échantillonnage ne sont pas comprises dans le domaine d'application de la présente Norme
internationale.
NOTE La concentration des matičres particulaires se calcule en divisant la masse déposée sur une bande-filtre ou sur un
filtre individuel par le volume connu d'air prélevé. Toutefois, la concentration dépend de la technique d'échantillonnage
employée, par exemple de la conception de la tęte de prélčvement. Normalement, pour l'échantillonnage des particules de l'air
ambiant, les particules de grandes dimensions sont éliminées au travers d'un orifice permettant une sélection par taille (par
exemple filtration par impacteur en cascade ou cyclone). La limite de taille des particules est définie par les caractéristiques de
la tęte de prélčvement.

Zunanji zrak - Merjenje mase delcev na filterskem mediju - Metoda absorpcije beta žarkov

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 30-Apr-2002
• ICS: 13.040.20 - Ambient atmospheres
• Technical Committee: KAZ - Air quality
• Current Stage: 6060 - National Implementation/Publication (Adopted Project)
• Start Date: 01-May-2002
• Due Date: 01-May-2002
• Completion Date: 01-May-2002
• Ref Project: ISO 10473:2000 - Ambient air — Measurement of the mass of particulate matter on a filter medium — Beta-ray absorption method

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10473
First edition
2000-04-15
Ambient air — Measurement of the mass of
particulate matter on a filter medium —
Beta-ray absorption method
Air ambiant — Mesurage de la masse des matières particulaires sur un
milieu filtrant — Méthode par absorption de rayons bêta
Reference number
ISO 10473:2000(E)
©
ISO 2000

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ISO 10473:2000(E)
PDF disclaimer
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be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In downloading this
file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat accepts no liability in this
area.
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that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
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or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or ISO's member body
in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 � CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 734 10 79
E-mail [e-mail]
Web www.iso.ch
Printed in Switzerland
ii © ISO 2000 – All rights reserved

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 10473:2000(E)
Contents Page
Foreword.iv
1 Scope .1
2 Term and definition .1
3 Principle.1
3.1 Description .1
3.2 Limitations.2
4 Apparatus .3
4.1 Apparatus for sequential or simultaneous sampling and analysis.3
4.2 Apparatus for separate sampling and analysis.7
5 Calibration of the beta gauge .7
5.1 Zero calibration and variability.7
5.2 Calibration .8
6 Procedure .10
6.1 Sampling time .10
6.2 Automatic apparatus for sequential or simultaneous sampling and analysis.10
6.3 Automatic apparatus for separate sampling and analysis.10
7 Expression of results .11
8 Test report .11
Bibliography.12
© ISO 2000 – All rights reserved iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 10473:2000(E)
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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard ISO 10473 was prepared by Technical Committee ISO/TC 146, Air quality, Subcommittee
SC 3, Ambient atmospheres.
iv © ISO 2000 – All rights reserved

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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10473:2000(E)
Ambient air — Measurement of the mass of particulate matter on a
filter medium — Beta-ray absorption method
1 Scope
This International Standard describes a method for the measurement of the mass of particulate matter in ambient
air and is based on the absorption of beta rays by the particulate matter.
This method applies to the determination of concentrations ranging from a few micrograms per cubic metre to a few
milligrams per cubic metre contained in the atmospheres of urban, rural or industrial areas.
The lower mass detection limit of the method is usually 15 μg to 30 μg of deposited mass per square centimetre of
3
surface area, S, of the filter. This means, for a sampling time t of 3 h and a flowrate q of 1 m /h,thatthe
3 3
concentration detection limit ranges between 5 μg/m and 10 μg/m , computed as follows:
2
S (cm)1
2
Concentration �g / cm��
ej
3
t (h)
q (m / h)
Sampling techniques are not included in the scope of this International Standard.
NOTE The concentration of particulate matter is calculated by dividing the mass deposited on a filter tape or individual
filter, by the known volume of air sampled. However, concentration is dependent on the sampling technique used, for example,
the design of the sampling inlet. Normally, for ambient-air particle sampling, large particles are filtered out by means of a size-
selective inlet (for example cascade impactor or cyclone filtration). The particle size limit is defined by the characteristics of the
sampling head.
2 Term and definition
For the purposes of this International Standard, the following term and definition applies.
2.1
beta ray
radiation emitted by electrons during the nuclear decay of radioactive elements
147 14 85
NOTE In this International Standard, elements such as Pm, Cor Kr may be used.
3Principle
3.1 Description
A known volume of ambient air is drawn through a filter on which the particulate matter is collected. The total mass
of the particulate matter is determined by the measurement of absorption of beta rays. This measurement follows
the following empirical absorption law:
�km
N = N � e (1)
o
© ISO 2000 – All rights reserved 1

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ISO 10473:2000(E)
where
N is the number of incident electrons per unit of time (counts per second);
o
N is the number of electrons transmitted per unit of time (counts per second) measured after the filter;
2
k is the coefficient of absorption per unit of mass (cm /mg);
2
m is the areic mass (mg/cm ) of matter encountered by the beta radiation.
Practically, it is not necessary to determine N and the areic mass of the collected particulate matter is determined
o,
as follows.
a) Step one: a measurement is made on a blank filter:
�km
o
N = N � e (2)
1 o
where
N is the number of electrons transmitted per unit of time (counts per second) measured after the blank filter;
1
2
m is the areic mass (mg/cm ) of the blank filter.
o
b) Step two: a measurement is made on the same filter loaded with particulate matter:
�k (m +�m)
o
N = N � e (3)
2 o
where
N is the number of electrons transmitted per unit of time (counts per second) measured after the filter loaded
2
with particulate matter;
2
�m is the areic mass (mg/cm ) of particulate matter collected on the filter.
Combining equations (2) and (3):
+k�m
N = N � e (4)
1 2
or
N
1
1
�m� ln (5)
k N
2
This method of measurement has the following characteristics:
� the empirical exponential law [equation (1)] is valid in the practical working range. There is, however, an upper
limit which is directly proportional to the maximum energy of the emission spectrum of the beta source used.
3.2 Limitations
The absorption law (1) can slightly depend on particle density and size for large particles (diameter more than
20 μm). To minimize this effect, large particles are usually filtered out by means of a cascade impactor in the
sampling head.
Errors in mass determination can be caused by irregularities in the spatial distribution of the stream of beta
electrons and heterogeneous deposits of particulate matter due to a deterioration of the sampling system.
2 © ISO 2000 – All rights reserved

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 10473:2000(E)
Changes in atmospheric pressure and temperature cause the density of air between the source and the detector to
change. This can affect the determination of the mass of particulate matter deposited on the filter. The error can be
minimized by keeping the time between the measurement of N and N as short as possible and can be corrected
1 2
by measuring the atmospheric pressure and temperature, or by use of a dual detection system; in this case, the
result of the second measurement (N ) has to be recorded continuously as mass accumulates over time.
2
The elemental and chemical composition of atmospheric particulate matter has a small effect on the value of the
coefficient of absorption per unit of mass, k.
The effect of radioactivity in particulate matter is negligible for long-lived radioisotopes. However, in locations where
low levels of radon and its daughters are present, the response of beta gauges may be affected. The error depends
on the type of equipment used.
4 Apparatus
The apparatus should be installed in a room which is controlled for temperature and humidity.
The apparatus may be either automatic with sequential or simultaneous sampling and analysis, consisting of a
single assembly, or automatic with separate sampling and analysis, consisting of two sub-assemblies, one for
sampling the particulate matter and the other for measuring it.
Schematics of four typical apparatus that allow sequential or simultaneous sampling and analysis, using one or two
beta gauges, are shown in Figure 1:
� automatic simultaneous sampler and analyser with 1 beta gauge [see Figure 1 a)];
� automatic sequential sampler and analyser with 2 beta gauges [see Figure 1 b)];
� automatic sequential sampler and analyser with 1 beta gauge [see Figure 1 c)];
� automatic sequential sampler and analyser with 1 beta gauge on separate filters [see Figure 1 d)].
Whichever mode is adopted, the apparatus includes the following main components.
4.1 Apparatus for sequential or simultaneous sampling and analysis
4.1.1 Sample inlet, also called sampling head, generally made of stainless steel, for sampling the particulate
matter contained in ambient air. Its characteristics, in conjunction with sampling flowrate, determine the sampling
efficiency.
The sampling head should be made from a material resistant to atmospheric corrosion.
4.1.2 Sample intake tube, preferably straight, perpendicular to the filter, and made of stainless steel, intended to
carry the sampled particulate matter to the filter.
It is essential that this tube be designed to prevent losses of particulate matter before reaching the filter. In addition,
the tube shall be slightly heated (40 °C to 50 °C) in order to prevent any condensation on the filter. The internal
cross-section of the tube and its outlet shall be equal to the exposed area of the filter.
4.1.3 Sealing device to prevent any leak between the lower end of the sample intake tube and the filter, thus
preventing any loss of particulate matter and intake of air.
It may consist of a retractable nozzle which stays on the filter during sampling.
A permanent magnet shall not be used as a sealing device.
© ISO 2000 – All rights reserved 3

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 10473:2000(E)
Key
1 Sampling head 4 Beta gauge receiver unit
2 Sample intake tube 5 Filter
3 Beta gauge emitter unit 6 Pump
NOTE The filter is measured before sampling with the pump off to determine the blank. During sampling the beta
absorption is recorded. At the end of the sampling period, a new filter portion is then placed in position. In order to minimize the
influences described in section 4 a dual detection system may be used.
a) Simultaneous sampler and analyser with one beta gauge
Key
1 Sampling head 4 Beta gauge receiver unit
2 Sample intake tube 5 Filter
3 Beta gauge emitter unit 6 Pump
NOTE The blank filter is measured by the first beta gauge unit. After the blank is determined, the filter passes through the
sample collection area. Once sampling is completed, the filter is mov
...

SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 10473:2002
01-maj-2002
Zunanji zrak - Merjenje mase delcev na filterskem mediju - Metoda absorpcije beta
žarkov
Ambient air - Measurement of the mass of particulate matter on a filter medium - Beta-
ray absorption method
Air ambiant - Mesurage de la masse des matières particulaires sur un milieu filtrant -
Méthode par absorption de rayons bêta
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 10473:2000
ICS:
13.040.20 Kakovost okoljskega zraka Ambient atmospheres
SIST ISO 10473:2002 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.

---------------------- Page: 1 ----------------------

SIST ISO 10473:2002

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SIST ISO 10473:2002
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10473
First edition
2000-04-15
Ambient air — Measurement of the mass of
particulate matter on a filter medium —
Beta-ray absorption method
Air ambiant — Mesurage de la masse des matières particulaires sur un
milieu filtrant — Méthode par absorption de rayons bêta
Reference number
ISO 10473:2000(E)
©
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SIST ISO 10473:2002
ISO 10473:2000(E)
Contents Page
Foreword.iv
1 Scope .1
2 Term and definition .1
3 Principle.1
3.1 Description .1
3.2 Limitations.2
4 Apparatus .3
4.1 Apparatus for sequential or simultaneous sampling and analysis.3
4.2 Apparatus for separate sampling and analysis.7
5 Calibration of the beta gauge .7
5.1 Zero calibration and variability.7
5.2 Calibration .8
6 Procedure .10
6.1 Sampling time .10
6.2 Automatic apparatus for sequential or simultaneous sampling and analysis.10
6.3 Automatic apparatus for separate sampling and analysis.10
7 Expression of results .11
8 Test report .11
Bibliography.12
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ISO 10473:2000(E)
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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard ISO 10473 was prepared by Technical Committee ISO/TC 146, Air quality, Subcommittee
SC 3, Ambient atmospheres.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10473:2000(E)
Ambient air — Measurement of the mass of particulate matter on a
filter medium — Beta-ray absorption method
1 Scope
This International Standard describes a method for the measurement of the mass of particulate matter in ambient
air and is based on the absorption of beta rays by the particulate matter.
This method applies to the determination of concentrations ranging from a few micrograms per cubic metre to a few
milligrams per cubic metre contained in the atmospheres of urban, rural or industrial areas.
The lower mass detection limit of the method is usually 15 μg to 30 μg of deposited mass per square centimetre of
3
surface area, S, of the filter. This means, for a sampling time t of 3 h and a flowrate q of 1 m /h,thatthe
3 3
concentration detection limit ranges between 5 μg/m and 10 μg/m , computed as follows:
2
S (cm)1
2
Concentration �g / cm��
ej
3
t (h)
q (m / h)
Sampling techniques are not included in the scope of this International Standard.
NOTE The concentration of particulate matter is calculated by dividing the mass deposited on a filter tape or individual
filter, by the known volume of air sampled. However, concentration is dependent on the sampling technique used, for example,
the design of the sampling inlet. Normally, for ambient-air particle sampling, large particles are filtered out by means of a size-
selective inlet (for example cascade impactor or cyclone filtration). The particle size limit is defined by the characteristics of the
sampling head.
2 Term and definition
For the purposes of this International Standard, the following term and definition applies.
2.1
beta ray
radiation emitted by electrons during the nuclear decay of radioactive elements
147 14 85
NOTE In this International Standard, elements such as Pm, Cor Kr may be used.
3Principle
3.1 Description
A known volume of ambient air is drawn through a filter on which the particulate matter is collected. The total mass
of the particulate matter is determined by the measurement of absorption of beta rays. This measurement follows
the following empirical absorption law:
�km
N = N � e (1)
o
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SIST ISO 10473:2002
ISO 10473:2000(E)
where
N is the number of incident electrons per unit of time (counts per second);
o
N is the number of electrons transmitted per unit of time (counts per second) measured after the filter;
2
k is the coefficient of absorption per unit of mass (cm /mg);
2
m is the areic mass (mg/cm ) of matter encountered by the beta radiation.
Practically, it is not necessary to determine N and the areic mass of the collected particulate matter is determined
o,
as follows.
a) Step one: a measurement is made on a blank filter:
�km
o
N = N � e (2)
1 o
where
N is the number of electrons transmitted per unit of time (counts per second) measured after the blank filter;
1
2
m is the areic mass (mg/cm ) of the blank filter.
o
b) Step two: a measurement is made on the same filter loaded with particulate matter:
�k (m +�m)
o
N = N � e (3)
2 o
where
N is the number of electrons transmitted per unit of time (counts per second) measured after the filter loaded
2
with particulate matter;
2
�m is the areic mass (mg/cm ) of particulate matter collected on the filter.
Combining equations (2) and (3):
+k�m
N = N � e (4)
1 2
or
N
1
1
�m� ln (5)
k N
2
This method of measurement has the following characteristics:
� the empirical exponential law [equation (1)] is valid in the practical working range. There is, however, an upper
limit which is directly proportional to the maximum energy of the emission spectrum of the beta source used.
3.2 Limitations
The absorption law (1) can slightly depend on particle density and size for large particles (diameter more than
20 μm). To minimize this effect, large particles are usually filtered out by means of a cascade impactor in the
sampling head.
Errors in mass determination can be caused by irregularities in the spatial distribution of the stream of beta
electrons and heterogeneous deposits of particulate matter due to a deterioration of the sampling system.
2 © ISO 2000 – All rights reserved

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ISO 10473:2000(E)
Changes in atmospheric pressure and temperature cause the density of air between the source and the detector to
change. This can affect the determination of the mass of particulate matter deposited on the filter. The error can be
minimized by keeping the time between the measurement of N and N as short as possible and can be corrected
1 2
by measuring the atmospheric pressure and temperature, or by use of a dual detection system; in this case, the
result of the second measurement (N ) has to be recorded continuously as mass accumulates over time.
2
The elemental and chemical composition of atmospheric particulate matter has a small effect on the value of the
coefficient of absorption per unit of mass, k.
The effect of radioactivity in particulate matter is negligible for long-lived radioisotopes. However, in locations where
low levels of radon and its daughters are present, the response of beta gauges may be affected. The error depends
on the type of equipment used.
4 Apparatus
The apparatus should be installed in a room which is controlled for temperature and humidity.
The apparatus may be either automatic with sequential or simultaneous sampling and analysis, consisting of a
single assembly, or automatic with separate sampling and analysis, consisting of two sub-assemblies, one for
sampling the particulate matter and the other for measuring it.
Schematics of four typical apparatus that allow sequential or simultaneous sampling and analysis, using one or two
beta gauges, are shown in Figure 1:
� automatic simultaneous sampler and analyser with 1 beta gauge [see Figure 1 a)];
� automatic sequential sampler and analyser with 2 beta gauges [see Figure 1 b)];
� automatic sequential sampler and analyser with 1 beta gauge [see Figure 1 c)];
� automatic sequential sampler and analyser with 1 beta gauge on separate filters [see Figure 1 d)].
Whichever mode is adopted, the apparatus includes the following main components.
4.1 Apparatus for sequential or simultaneous sampling and analysis
4.1.1 Sample inlet, also called sampling head, generally made of stainless steel, for sampling the particulate
matter contained in ambient air. Its characteristics, in conjunction with sampling flowrate, determine the sampling
efficiency.
The sampling head should be made from a material resistant to atmospheric corrosion.
4.1.2 Sample intake tube, preferably straight, perpendicular to the filter, and made of stainless steel, intended to
carry the sampled particulate matter to the filter.
It is essential that this tube be designed to prevent losses of particulate matter before reaching the filter. In addition,
the tube shall be slightly heated (40 °C to 50 °C) in order to prevent any condensation on the filter. The internal
cross-section of the tube and its outlet shall be equal to the exposed area of the filter.
4.1.3 Sealing device to prevent any leak between the lower end of the sample intake tube and the filter, thus
preventing any loss of particulate matter and intake of air.
It may consist of a retractable nozzle which stays on the filter during sampling.
A permanent magnet shall not be used as a sealing device.
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SIST ISO 10473:2002
ISO 10473:2000(E)
Key
1 Sampling head 4 Beta gauge receiver unit
2 Sample intake tube 5 Filter
3 Beta gauge emitter unit 6 Pump
NOTE The filter is measured before sampling with the pump off to determine the blank. During sampling the beta
absorption is recorded. At the end of the sampling period, a new filter portion is then placed in position. In ord
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 10473
Première édition
2000-04-15
Air ambiant — Mesurage de la masse des
matières particulaires sur un milieu
filtrant — Méthode par absorption de
rayons bêta
Ambient air — Measurement of the mass of particulate matter on a filter
medium — Beta-ray absorption method
Numéro de référence
ISO 10473:2000(F)
©
ISO 2000

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ISO 10473:2000(F)
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ISO 10473:2000(F)
Sommaire Page
Avant-propos.iv
1 Domaine d'application.1
2 Terme et définition.1
3 Principe.1
3.1 Description .1
3.2 Limites .2
4 Appareillage .3
4.1 Appareillage à échantillonnage et analyse séquentiels ou simultanés.3
4.2 Appareillage à échantillonnage et analyse dissociés.7
5 Étalonnage de la jauge bêta .7
5.1 Mise à zéro et variabilité du zéro.7
5.2 Étalonnage.9
6 Mode opératoire.9
6.1 Durée de l'échantillonnage .9
6.2 Appareillage automatique à échantillonnage et analyse séquentiels ou simultanés .9
6.3 Appareillage automatique à échantillonnage et analyse dissociés .11
7 Expression des résultats .11
8 Rapport d'essai .11
Bibliographie .12
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ISO 10473:2000(F)
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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
La Norme internationale ISO 10473 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 146, Qualitédel'air,
sous-comité SC 3, Atmosphères ambiantes.
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NORME INTERNATIONALE ISO 10473:2000(F)
Air ambiant — Mesurage de la masse des matières particulaires
sur un milieu filtrant — Méthode par absorption de rayons bêta
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale décrit une méthode de mesurage de la masse des matières particulaires en
suspension dans l'air ambiant, basée sur l'absorption des rayons bêta par les matières particulaires.
Cette méthode s'applique à la détermination de concentrations comprises entre quelques microgrammes par mètre
cube et quelques milligrammes par mètre cube dans l'atmosphère des zones urbaines, rurales ou industrielles.
2 2
Le seuil inférieur de détection de la méthode est de l'ordre de 15 μg/cm à30μg/cm de masse déposée sur la
3
surface, S, du filtre. Cela signifie que, pour une durée d'échantillonnage t de 3 h et un débit q de 1 m /h, la limite de
3 3
détection est comprise entre 5 μg/m et 10 μg/m , calculée comme suit:
2
S (cm ) 1
2
Concentration (μg/cm ) � �
3
t (h)
q (m / h)
Les techniques d'échantillonnage ne sont pas comprises dans le domaine d'application de la présente Norme
internationale.
NOTE La concentration des matières particulaires se calcule en divisant la masse déposée sur une bande-filtre ou sur un
filtre individuel par le volume connu d'air prélevé. Toutefois, la concentration dépend de la technique d'échantillonnage
employée, par exemple de la conception de la tête de prélèvement. Normalement, pour l'échantillonnage des particules de l'air
ambiant, les particules de grandes dimensions sont éliminées au travers d'un orifice permettant une sélection par taille (par
exemple filtration par impacteur en cascade ou cyclone). La limite de taille des particules est définie par les caractéristiques de
la tête de prélèvement.
2 Terme et définition
Pour les besoins de la présente Norme internationale, le terme et la définition suivants s'appliquent.
2.1
rayon bêta
rayonnement émis par les électrons au cours de la transformation nucléaire d'éléments radioactifs
147 14 85
NOTE La présente Norme internationale peut faire appel à l’utilisation d’éléments tels que le Pm, le Coule Kr.
3Principe
3.1 Description
Un volume connu d'air ambiant est aspiré au travers d'un filtre sur lequel sont recueillies les matières particulaires.
La masse totale de la matière particulaire est déterminée par mesurage de l'absorption des rayons bêta. Ce
mesurage suit la loi d'absorption empirique suivante:
�km
N = N ·e (1)
o
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ISO 10473:2000(F)
où
N est le nombre d'électrons incidents par unité de temps (coups par seconde);
o
N est le nombre d'électrons transmis par unité de temps (coups par seconde) après passage au travers du
filtre;
2
k est le coefficient d'absorption massique (cm /mg);
2
m est la masse surfacique (mg/cm ) de la matière rencontrée par le rayonnement bêta.
Dans la pratique il n'est pas nécessaire de déterminer N , et la masse surfacique des matières particulaires
o
recueillies est déterminée de la façon suivante.
a) Première étape: un mesurage est effectué sur filtre vierge:
�km
o
N = N ·e (2)
1 o
où
N est le nombre d'électrons transmis par unité de temps (coups par seconde) après passage au travers du
1
filtre vierge;
2
m est la masse surfacique (mg/cm ) du filtre vierge.
o
b) Deuxième étape: un mesurage est effectué sur le même filtre chargé de matières particulaires:
�k(m +�m)
o
N = N ·e (3)
2 o
où
N est le nombre d'électrons transmis par unité de temps (coups par seconde) après passage au travers du
2
filtre chargé de matières particulaires;
2
�m est la masse surfacique (mg/cm ) de matières particulaires recueillies sur le filtre.
En combinant les équations (2) et (3), on obtient:
�k�m
N = N ·e (4)
1 2
où
F I
1 N
1
�m = ln (5)
G J
k N
H K
2
Cette méthode de mesurage présente les caractéristiques suivantes:
� la loi exponentielle empirique [équation (1)] est valable dans la plage de fonctionnement pratique. Il existe
cependant une limite supérieure qui est directement proportionnelle à l'énergie maximale du spectre
d’émission de la source bêta utilisée.
3.2 Limites
La loi d'absorption (1) peut légèrement dépendre de la densité et de la taille pour les particules de grandes
dimensions (diamètre supérieur à 20 μm). Pour réduire au maximum l’incidence des particules de grandes
dimensions, celles-ci sont habituellement éliminées par filtration sur un impacteur en cascade dans la tête de
prélèvement.
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ISO 10473:2000(F)
Des erreurs dans la détermination de la masse peuvent être dues à des irrégularités dans la distribution spatiale du
flux d'électrons bêta et à des dépôts hétérogènes de matières particulaires en raison d’une détérioration du
système de prélèvement.
Les changements de pression atmosphérique et de température entraînent un changement de densité de la
colonne d'air entre la source et le détecteur. Cela peut avoir une incidence sur la détermination de la masse des
matières particulaires déposées sur le filtre. Il est possible de réduire au maximum l'erreur en veillant à avoir le
délai le plus court possible entre les mesurages de N et N , et de la corriger en mesurant la pression
1 2
atmosphérique et la température ou en utilisant un système à double détection; dans ce cas, le résultat du second
mesurage (N ) doit être enregistré en continu au fur et à mesure du cumul de la masse dans le temps.
2
La composition élémentaire et chimique des matières particulaires atmosphériques a une incidence faible sur la
valeur du coefficient d'absorption massique, k.
L'incidence de la radioactivité présente dans la matière particulaire est négligeable pour les radioéléments de vie
longue. Cependant, la réponse des jauges bêta peut être affectée même dans les zones exposées à de faibles
concentrations de radon et ses substances de filiation. L'erreur dépend du type d'appareillage utilisé.
4 Appareillage
Il convient d'installer les appareils dans une enceinte dont l'humidité et la température sont contrôlées.
L'appareillage peut être soit automatique à échantillonnage et analyse séquentiels ou simultanés, constitué d'un
ensemble unique, soit automatique à échantillonnage et analyse dissociés, constitué de deux sous-ensembles, l'un
pour l'échantillonnage des matières particulaires, l'autre pour le mesurage.
La Figure 1 montre des schémas de quatre types d'appareillage permettant l'échantillonnage et l'analyse
séquentiels ou simultanés, utilisant une ou deux jauges bêta:
� appareillage automatique d'échantillonnage et d'analyse simultanés avec 1 jauge bêta [voir Figure 1 a)];
� appareillage automatique d'échantillonnage et d'analyse séquentiels avec 2 jauges bêta [voir Figure 1 b)];
� appareillage automatique d'échantillonnage et d'analyse séquentiels avec 1 jauge bêta [voir Figure 1 c)];
� appareillage automatique d'échantillonnage et d'analyse séquentiels avec 1 jauge bêta sur filtres séparés [voir
Figure 1 d)].
Quel que soit le mode retenu, l'appareillage comprend les principaux éléments suivants.
4.1 Appareillage à échantillonnage et analyse séquentiels ou simultanés
4.1.1 Tête de prélèvement, généralement en acier inoxydable, pour le prélèvement de matières particulaires
contenues dans l'air ambiant. Ses caractéristiques ainsi que le débit d'aspiration conditionnent l'efficacité du
prélèvement.
Il convient que la tête de prélèvement soit constituée d’un matériau résistant à la corrosion atmosphérique.
4.1.2 Tube d'adduction d'échantillon, de préférence droit et perpendiculaire au filtre, en acier inoxydable,
destiné à véhiculer jusqu'au filtre les matières particulaires prélevées.
Il est essentiel que ce tube soit conçu de manière à éviter des pertes de matières particulaires avant que
l'échantillon n'atteigne le filtre. De plus, le tube doit être légèrement chauffé (40 °C à 50 °C) afin d'éviter toute
condensation sur le filtre. La section intérieure du tube et sa sortie doivent être égales à la surface utile du filtre.
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ISO 10473:2000(F)
Légende
1 Tête de prélèvement 4 Bloc récepteur de la jauge bêta
2 Tube d'adduction d'échantillon 5 Filtre
3 Bloc émetteur de la jauge bêta 6 Pompe
NOTE Préalablement à l'échantillonnage, il convient de procéder à un mesurage sur filtre vierge, pompe arrêtée, afin de
déterminer la valeur de blanc. Pendant l'échantillonnage, l'absorption bêta est enregistrée simultanément. À la fin de
l'échantillonnage, une nouvelle zone vierge du filtre vient se mettre en place. Afin de minimiser les incidences décrites en 3.2,
un système à double détection peut être utilisé.
a) Appareillage d'échantillonnage et d'analyse simultanés avec 1 jauge bêta
Légende
1 Tête de prélèvement 4 Bloc récepteur de la jauge bêta
2 Tube d'adduction d'échantillon 5 Filtre
3 Bloc émetteur de la jauge bêta 6 Pompe
NOTE Le filtre vierge est mesuré dans le premier ensemble à jauge bêta. Une fois le blanc déterminé, le filtre passe dans
la zone de prélèvement. À la fin de l'échantillonnage, le filtre quitte la zone de prélèvement et est mesuré dans le deuxième
ensemble à jauge bêta. Dans ce cas, la cassette du filtre se déplace dans un seul et même sens.
b) Appareillage d'échantillonnage et d'analyse séquentiels avec 2 jauges bêta
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ISO 10473:2000(F)
Légende
1 Tête de prélèvement 4 Bloc récepteur de
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