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Compared to the designated European upper reference level of 300 Bq m-3 for indoor radon concentrations, the contribution of building materials appears to be low. Taking into account the recommended limit of 100 Bq m-3 by WHO as well as the increased dose conversion factor, the contribution of building products is quite relevant, especially at low air change rates. Therefore in Germany a maximum contribution of building materials to the indoor radon concentration of 20 Bq m-3 is discussed.
Because measurements of low concentrations are associated with high uncertainties, radon exhalation rates are often determined in chambers without air exchange and indoor conditions are extrapolated.
This study investigated the suitability of direct low level radon measurement under simulated indoor conditions with commercially available instruments, based on the preliminary EU standard for the determination of the emission of volatile organic compounds (VOC) from building materials in test chambers.
Measurements are possible with a relative uncertainty ranging from 7 to 18 %. Four major problems were identified:
1. Detector sensitivity: Two of four instruments were identified to determine low radon concentrations in a sufficiently short measuring time.
2. Thoron discrimination: Thoron was discriminated by aging the sampled air in a hose before the detector.
3. Sampling setup: An external chamber measurement was feasible as long as all main system parts were under slight overpressure.
4. Blank value: For VOC-emission testing ambient air, conditioned by filtration and sorption, is used to generate an air exchange. Regarding radon, this treatment is non-effective. If all instrument background levels have been characterized, the blank value must be measured with a second detector in parallel.
Compared to the designated European upper reference level of 300 Bq/m³ for indoor radon concentrations, the contribution of building materials appears to be low. Taking into account the recommended limit of 100 Bq/m³ by WHO as well as the increased dose conversion factor, the contribution of building products is quite relevant, especially at low air change rates. Therefore in Germany a maximum contribution of building materials to the indoor radon concentration of 20 Bq/m³ is discussed.
Because measurements of low concentrations are associated with high uncertainties, radon exhalation rates are often determined in chambers without air exchange and indoor conditions are extrapolated.
This study investigated the suitability of direct low level radon measurement under simulated indoor conditions with commercially available instruments, based on the preliminary EU standard for the determination of the emission of volatile organic compounds (VOC) from building materials in test chambers.
Measurements are possible with a relative uncertainty ranging from 7 to 18%. Four major problems were identified:
1. Detector sensitivity: Two of four instruments were identified to determine low radon concentrations in a sufficiently short measuring time.
2. Thoron discrimination: Thoron was discriminated by aging the sampled air in a hose before the detector.
3. Sampling setup: An external chamber measurement was feasible as long as all main system parts were under slight overpressure.
4. Blank value: For VOC-emission testing ambient air, conditioned by filtration and sorption, is used to generate an air exchange. Regarding radon, this treatment is non-effective. If all instrument background levels have been characterized, the blank value must be measured with a second detector in parallel.
The presentation gives a brief overview of the main goals, the used methods and the first results of the PMARS OdourSense project. In cooperation with the Moulay Ismaïl University in Meknès (Morocco), a multi-gas sensor system for odour nuisance monitoring in outdoor air and a method for testing/calibration of such devices are being developed in this project.
Die Varroose gilt weltweit als eine der bedeutendsten Erkrankungen der westlichen Honigbiene, Apis mellifera. Verursacht wird sie durch den Ektoparasiten Varroa destructor, der durch Saugen der Hämolymphe und Virenübertragung sowohl die Bienenbrut als auch die adulten Individuen schädigt.
Ohne imkerliche Unterstützung gehen betroffene Bienenvölker in der Regel innerhalb von drei Jahren ein. Als bewährte, häufige Behandlung wird flächendeckend 60%ige Ameisensäure (AS) -im Bienenstock appliziert über verschiedene Verdampfungssysteme- eingesetzt. Sie wirkt als einziger zugelassener Wirkstoff gegen die Varroamilbe auch in die verdeckelte Brut hinein und birgt kein Risiko der Resistenzentwicklung.
Allerdings ist das therapeutische Fenster, der Bereich zwischen Milbenabtötung und Bienenschädigung, relativ schmal und die tatsächliche AS-Konzentration im Bienenstock stark abhängig von äußeren Einflussfaktoren, wie Temperatur oder Applikationsart.
Eine Bestimmung der exakten AS-Konzentration im Bienenstock ist also notwendig, um einerseits das Wirkungsoptimum zu bestimmen und andererseits bei Übersteigen der Maximalkonzentrationen mit Folge-Schädigung der Bienen, ein rechtzeitiges Eingreifen der Imker zu ermöglichen.
Die Entwicklung eines Detektors zur Bestimmung der tatsächlichen AS-Konzentration in der Bienenstockluft würde einen großen Fortschritt in den Bereichen der Bienenforschung, der Varroa-Behandlung in der Imkerei, sowie einer gesundheitlich bedenklichen AS-Exposition für den Imker bedeuten.
Langfristiges Ziel dieses Projekts ist es, ein mobiles, einfach handhabbares Gerät zur Detektion der AS-Konzentration in der Bienenstock-Luft während einer AS-Behandlung zu entwickeln.
Grundlage hierfür bietet ein kommerziell verfügbares Multigassensorsystem (PEN3, AIRSENSE Analytics GmbH, Schwerin).
Ziel der beschriebenen Vorversuche ist die generelle Eignungsprüfung des Multigassensorsystems PEN3 zur Detektion der hohen AS-Konzentration in Gasgemischen unter Bedingungen wie sie im Bienenstock während einer AS-Behandlung herrschen.
Als Messplatz zur Detektion von AS in Luft wurden zwei Systeme vorbereitet:
A) Eine Plexiglasbox mit einem Volumen von ca.1,9 l diente als Prüfkammer, wurde von einem Gasstrom befeuchteter synthetischer Luft durchströmt (50 mL min-1, 100 mL min-1 oder 300 mL min-1) und zur Temperierung auf 25 °C auf einer Heizmatte bzw. auf 35 °C in einem Ofen platziert. AS-Wasser-Gemische verschiedener Volumenverhältnisse (0-100%) wurden in einer Glasschale (Oberfläche Flüssigphase 9,6 cm2) in der Prüfkammer vorgelegt.
B) In einer durch eine Heizmatte auf 25 °C temperierten, zwei-zargigen Segeberger Beute wurden vier Messpunkte angebracht (davon drei in der oberen und einer in der unteren Etage) und 60%ige AS über einen Nassenheider-Verdampfer vertikal vorgelegt.
Zur Detektion des AS-Luft-Gemischs wurde das PEN3 Multigassensorsystem genutzt. Das zu untersuchende Gasgemisch wurde über die internen zehn Metalloxid-Halbleiterdetektoren (1-10) der PEN3 geleitet. Das so generierte Messsignal beschreibt ein Widerstandsverhältnis zwischen dem Widerstandwert zum Zeitpunkt der Messung (R) und dem elektrischen Widerstand bei der Nullluft-Messung (R0), wobei hier befeuchtete synthetische Luft mit einer reltativen Feuchte von 49 % ± 4 % oder Raumluft genutzt wurde. Gase unterschiedlicher Zusammensetzung können anhand der dargestellten Signalmuster verschiedener Sensoren voneinander unterschieden werden.
In beiden Messsystemen wiesen die Sensorelemente 1, 6, 7, 8 und 9 gesteigerte Sensitivitäten beim Vorliegen von Ameisensäure im Gasgemisch auf. Die größten Widerstandsverhältnisse zeigten dabei die Sensorelemente 6, 8 und 9, sodass hier von der höchsten Empfindlichkeit für AS auszugehen ist.
Basierend auf den erhobenen Messdatensätzen wurden Hauptkomponenten- (PCA) und lineare Diskriminanzanalysen (LDA) zur Dimensionsreduktion durchgeführt, um charakteristische Muster aus den Messsignalen zu extrahieren. Die PCA- und LDA-Plots für die jeweils bedeutsamsten Komponenten PC 1 und PC 2 bzw. LD 1 und LD 2 eines Versuchslaufs in der Plexiglasbox (A) bei einer Temperatur von 35°C, einem Volumenstrom von 300 mL min-1 und variablen Ameisensäure-Wasser-Volumenverhältnissen von 0 % bis 100 %. Deutlich erkennbar sind die Abhängigkeiten der Komponenten PC 1 und LD 1 (Abszissen) vom vorgelegten AS-Wasser-Volumenverhältnis. Unsere Ergebnisse zeigen, dass das Multigassensorsystem zur Bestimmung von AS in Luft unter ähnlichen Bedingungen wie bei einer AS-Behandlung im Bienenstock angewandt werden kann.
Die Versuche zeigen, dass die im PEN3 eingesetzten Metalloxid-Sensoren bzw. Metalloxidsensor-Arrays zur Detektion von AS in Luft auch bei höheren Konzentrationen als beispielsweise der MAK-Wert von 5 µmol/mol zur Überwachung des AS-Gehaltes in Bienenstöcken angewandt werden können. Aufgrund der Möglichkeit der quasi Echtzeit-Messdatengenerierung, der geringen Kosten kommerziell verfügbarer Sensorelemente, der Portabilität und der Möglichkeit zur Miniaturisierung zeichnen sich solche Messsysteme zukünftig durch eine besondere Praxisnähe aus. Diese Erkenntnisse sind Grundlage für eine Verbesserung des Detektionsverfahrens und zur Vorhersage über die Effizienz und Effektivität der Varroha-Milbenbehandlung.
In this paper, we introduce a nano aerial robot swarm for Indoor Air Quality (IAQ) monitoring applications such as occupational health and safety of (industrial) workplaces. The robotic swarm is composed of nano Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), based on the Crazyflie 2.0 quadrocopter, and small lightweight Metal Oxide (MOX) gas sensors for measuring the Total Volatile Organic Compound (TVOC), which is a measure for IAQ. An indoor localization and positioning system is used to estimate the absolute 3D position of the swarm similar to GPS. A test scenario was built up to validate and optimize the swarm for the intended applications. Besides calibration of the IAQ sensors, we performed experiments to investigate the influence of the rotor downwash on the gas measurements at different altitudes and compared them with stationary measurements. Moreover, we did a first evaluation of the gas distribution mapping performance. Based on this novel IAQ monitoring concept, new algorithms in the field of Mobile Robot Olfaction (MRO) are planned to be developed exploiting the abilities of an aerial robotic swarm.
The presence of wastewater and air pollution has become an important risk factor for citizens, not only in terms of problems related to health risks, but also because of its negative impact on the country's image. For this reason, malodorous emission monitoring and control techniques are in high demand in urban areas and industries. The aim of this work is first to build an electronic nose (e-nose) and a Voltammetric Electronic tongue (VE-tongue) in order to study their ability to discriminate between polluted and clean environmental samples. Secondly, Thermal Desorption-Gas Chromatography-Mass Spectrometry (TD-GC-MS), and Solid Phase Micro Extraction-Gas Chromatography–Mass Spectrometry (SPME-GC-MS) are utilized to explain this discrimination by identifying specific compounds from these samples. Indeed, the e-nose, consisted of metal oxide semiconductor gas sensors, is used for the assessment of the studied odorous air and headspace samples from water and wastewater sites. Moreover, the VE-tongue, based on metal electrodes, is utilized to determine the patterns of the sensor array responses, which serve as fingerprints profiles of the analyzed liquid samples. Chemometric tools, such as Principal Component Analysis (PCA), Hierarchical Cluster Analysis (HCA), and Support Vector Machines (SVMs) are operated for the processing of data from the e-nose and the VE-tongue. By using the both systems, the analyses of headspace and liquid samples from the seven sites allow better discrimination. To explain the cause of the obtained discrimination, TD-GC-MS and SPME-GC-MS analyses are well performed to identify compounds related sites. According to these outcomes, the proposed e-nose and VE-tongue are proved to be rapid and valuable tools for analysis of environmental polluted matrices.
This study investigated the adaptation of the state-of-the-art test procedure for the determination of emissions of volatile organic compounds (VOC) from materials into indoor air to test for the radon exhalation from stony construction products. A complete robustness validation including all relevant parameters showed that the procedure can be well applied by testing institutes already holding available the required VOC testing infrastructure that solely needs to be complemented by calibrated commercial radon measurement instrumentation. When measurements of the radon exhalation from construction materials become mandatory by law, test capacity can easily be applied. This work can serve as a recommendation for the European standardisation that still is on hold in this point.
Determination of Radon Exhalation Rates from Construction Materials using Emission Test Chambers
(2015)
Determination of Radon Exhalation Rates from Construction Materials using Emission Test Chambers
(2015)
The inhalation of radon (222Rn) decay products is the leading cause of lung cancer apart from tobacco smoking. Besides the permeation of radon from the subsoil through the basement as main source of radon in indoor air, also building materials have to be taken into consideration, especially at low air change rates in buildings. The Construction Products Regulation (EC, 2010) gives essential requirements for construction works regarding the release of dangerous substances such as toxic gases and radiation to which radon can be assigned. The recently adopted Basic Safety Standards Directive (EC, 2013), which has to be ratified by each European member state in between the next three years sets reference levels for indoor radon concentrations for the first time. In research project financed by the German Ministry for the Environment, Nature Conservation, Building and Nuclear Safety a practical, reliable and easily applicable test procedure for the determination of radon exhalation from building materials – based on ISO 16000-9 (ISO, 2006) and CEN/TS 16516 (CEN, 2013) – should be developed. In contrast to the static test procedure published by Richter et al. (2013), dynamically operated test chambers shall be foregrounded. First results of this study are presented, focused on the reliable measurement of radon background concentration and the selection of suitable radon test devices, representing the basic elements of the subsequent work.