Kritische Anmerkungen zur Richtlinie VDI 3866, Blatt 5:2017-06 – Bestimmung von Asbest in technischen Produkten

Die im Juni diesen Jahres herausgegebene Neufassung der VDI 3866, Blatt 5- Bestimmung von Asbest in technischen Produkten – soll durch erweiterte Präparationsmethoden auch für Asbestprodukte mit sehr geringen Asbestgehalten einen sicheren Nachweis der Asbestfreiheit oder auch der Asbesthaltigkeit gewährleisten. Doch bei genauerer Betrachtung finden sich in der Neufassung der Richtlinie einige Widersprüche und Schwierigkeiten, welche den Laboren das Leben schwer machen können.

Einleitung

In den letzten Jahren sind verdeckte asbesthaltige Produkte wie Putze, Spachtelmassen oder Fliesenkleber immer mehr in den Fokus der Aufmerksamkeit gerückt. Ich hatte darüber ja auch schon gebloggt. Da diese (und auch viele andere) Produkte oft nur sehr geringe Gehalte an Asbest aufweisen, war die in der VDI 3866, Blatt 5 vom Oktober 2004 angegebene Nachweisgrenze von rund 1 Massen% nicht mehr ausreichend.

Hier bestand also durchaus Handlungsbedarf. Ein Versuch, die Nachweisgrenzen abzusenken, war die so genannte SBH-Methode (SBH nach Schulbau Hamburg). Die Grundidee hier war, die Matrix durch Heißveraschung und Säurebehandlung zu reduzieren und dadurch die Nachweisgrenze abzusenken. Ein Problem war nur, dass diese Methode zwar ständig genannt wird, sich aber nirgends dokumentiert findet. Die angestrebten Nachweisgrenzen dieser Methode werden meist mit 0,003 – 0,001 Massen% Asbest angegeben.

Im Juli 2015 wurde ein erster Entwurf der VDI 3866, Blatt 5 vorgestellt. Hierin wurden die Präparationstechniken der SBH-Methode aufgegriffen. Allerdings wurde für den sicheren Nachweis geringer Asbestgehalte (also unterhalb 0,1 Massen%) auf das Verfahren BIA (IFA) 7487 verwiesen.

Methode Nachweisgrenze in Massen%
VDI 3866, Blatt 5: 2017-06 1% Bruchflächenpräparat

0,1% Streupräparat

0,001% Suspensionspräparat (Heißveraschung+Säurebehandlung)

SBH-Methode <0,01% (geschätzt 0,003 – 0,001%)
BIA (IFA Verfahren 7487 0,008%
ISO 22262-2:2014-02 <0,001%

Tabelle 1: Nachweisgrenzen einiger Analyseverfahren zur Bestimmung von Asbest

Neufassung der VDI 3866, Blatt 5 vom Juni 2017

Im Juni 2017 hat die der VDI Richtlinie 3866, Blatt 5 das Entwurfstadium verlassen und ist seither in der aktuellen Fassung gültig. Sie lehnt sich an das bewährte BIA (IFA) 7487 Verfahren sowie die ISO 22262-2 an. Damit werden auch Präparations- und Analyseverfahren beschrieben, welche die sichere Analyse von technischen Produkten mit geringen Asbestgehalten (d.h. deutlich unter 1 Massen%) mit einer Nachweisempfindlichkeit von 0,001 Massen% erlauben.

Die Neufassung bietet viele Verbesserungen gegenüber der Fassung von 2004. Dennoch muss man auch einige Kritikpunkte ansprechen, die in der Praxis zu Problemen führen können und die den Laboren das Leben schwer machen.

Licht und Schatten

Eine deutliche Verbesserung stellen die ausführlichen Beschreibungen der Präparations- und Untersuchungsmethoden wie Bruchfläche, Zielpräparat, Streupräparat oder Suspensionspräparat für einzelne Stoffgruppen dar. Daneben werden zusätzliche Präparationsmethoden wie wie Kaltveraschen, Heißveraschen (400 – 450°C), Säurebehandlung, Mörsern/Vermahlung, Suspendieren/Filtrieren empfohlen, um die Nachweisempfindlichkeit gegebenenfalls zu steigern. Dies halte ich für die Praxis im Labor sehr nützlich.

Daneben gibt es aber auch einiges, das für erfahrene Labore ein wenig, vorsichtig gesagt, irritierend daherkommt. Dies gilt besonders für den Anhang B, welcher dem Hauptteil der Richtlinie zum Beispiel bezüglich der Belegungsdichte bei den Suspensionspräparaten deutlich widerspricht.

Auch bei den in der Untersuchung anzuwendenden Vergrößerungsstufen und den abzusuchenden Filterflächen finden sich deutliche Widersprüche. Das Problem ist hier unter anderem, dass diese Parameter für die Abschätzung der Nachweisgrenze ausschlaggebend sind. Das Ganze passt auch nicht ganz zu den Sichtbarkeitsgrenzen für die Erkennung von dünnen Fasern.

Die Abschätzung der Nachweisgrenze

mit
NG Nachweisgrenze in % Massenanteil
3 Obergrenze des 95%-Vertrauensbereichs einer Poissonverteilung
6×10-6 Mittlere Fasermasse einer Bezugsfaser
G Verhältnis Masse nach Heißveraschung / Masse vor Heißveraschung
FB Filterbelegungsdichte in mg cm-2
AF Ausgewertete Filterfläche in cm2

Dabei beruht die Abschätzung der Nachweisgrenze auf einigen Grundannahmen:

  1. Wird bei der Auswertung keine Faser gefunden, so wird als Nachweisgrenze die maximale Anzahl der Fasern festgelegt, die aufgrund des stichprobenartigen Charakters der Faserzählung bei nochmaliger Auswertung an anderer Stelle des Filters gefunden werden könnte. Entsprechend der Obergrenze des 95%-Vertrauensbereichs einer Poissonverteilung für den Wert 0 (keine Faser gefunden) entspricht dies drei Fasern (Faserstrukturen).
  2. Auf Basis der Sichtbarkeitsgrenzen von Fasern für die unterschiedlichen Vergrößerungen bei der Analyse des Filterpräparates von 3 μm Durchmesser bei 50-facher Vergrößerung,  1 μm Durchmesser bei 200-facher Vergrößerung und  0,2 μm Durchmesser bei 1000-facher Vergrößerung werden Abmessungen und Massen (zylindrische Form, Dichte 3 g cm-3) von sogenannten Bezugsfasern festgelegt (vergl. Tabelle 2)
  3. Das Verhältnis der Masse nach Heißveraschung / Masse vor Heißveraschung wird mit 1 angenommen
  4. Die Filterbelegungsdichte soll 2 mg cm-2 betragen
  5. Die Größe der ausgewerteten Filterfläche beträgt 1 cm²
Vergrößerung Länge in µm Durchmesser in µm Masse in mg
50-fach 130 4 5*10-6
200-fach 100 2 1*10-6
1000-fach 25 0,6 2*10-8

Tabelle 2: Abmessungen und Maße der ‚Bezugsfasern‘, Tabelle B1, VDI 3866

Kritische Anmerkungen

Filterbelegung

Mit einigen Jahren Erfahrung in Sachen Asbestanalytik kommt man nicht umhin, hier eine kleine Manöverkritik zu üben. Da wäre zum einen die erwähnte Filterbelegungsdichte von 2 mg pro cm² Filterfläche. Dieser im Anhang B angestrebte Wert ist sehr hoch, es kann nicht sichergestellt werden, dass die einzelnen Partikel ohne Überdeckung durch benachbarte Partikel auf der Filterfläche liegen. Vor allem, wenn man die Zählregeln der VDI 3492 hinsichtlich der Belegungsdichte von Luftfiltern zur Asbestanalytik bedenkt:

„Falls mehr als ungefähr ein Achtel der Bildfeldfläche von Fasern und/oder Partikeln bedeckt ist, darf das Bildfeld wegen Überladung nicht ausgezählt werden, … Falls mehr als 10% der Bildfelder einer Filterprobe als überladen gewertet werden, dann ist diese Filterprobe zu verwerfen.“

Das bedeutet ganz einfach, dass hier ein Präparat angestrebt wird, das nach den Zählregeln für Luftfilter schlicht verworfen werden müsste. Ich hatte das auch früher schon angemerkt.

Chrysotilasbest auf einem Kernporenfilter. Bildbreite ca. 25 µm. Bild mit freundlicher Genehmigung der CRB-Analyse Service GmbH

Der Anhang B der VDI 3866 widerspricht auch in eindeutiger Weise dem Abschnitt 5.3.3 der eigenen Richtlinie, auf die er doch außerdem explizit verweist. Laut dem Abschnitt 5.3.3 der VDI 3866, Blatt 5 wird nämlich eine Belegungsdichte von 0,25 mg / cm² angestrebt, was, ganz nebenbei bemerkt, den Vorgaben des Verfahrens nach BIA (IFA) 7487 entspricht.

Bezugsfasern

Um ein Suspensionsfilterpräparat herzustellen, muss das Probenmaterial nach der Heißveraschung auf eine Korngröße <100µm vermahlen werden. Durch diese mechanische Belastung spalten sich die Asbestminerale in kleinere Fasern auf. Chrysotil teilt sich in kleinere Faseraggregate oder gar Einzelfasern, die Amphibolasbeste spalten sich entlang ihrer Spaltbarkeit in dünnere und auch kürzere Fasern auf. Die Erfahrung aus dem Bereich des Verfahrens nach BIA (IFA) 7487 hat gezeigt, dass typische Fasergrößen im Bereich von 5 bis 25 µm Länge und einem Durchmesser von 3 bis 0,2 µm liegen. Im Durchschnitt sind sie etwa 10 bis 15 µm lang und 0,3 bis 0,6 µm dick. Daraus ergibt sich die Masse für die Bezugsfaser von 2 x 10-9 bis 1 x 10-8 mg.

Erkennbarkeit?

Diese Werte zeigen deutlich, dass eine Auswertung des Präparats bei Vergrößerungen von nur 50- facher oder auch 200-facher Vergrößerung zwar machbar, aber eigentlich auch reichlich sinnlos sind. Die feinen Fasern, auf die es bei der Analyse ja ankommt, sind hier nicht zu erkennen. Selbst bei einer 1000-fachen Vergrößerung sind Fasern mit einem Durchmesser von 0,2 µm nicht erkennbar. Dies wird meiner Erfahrung nach erst ab einer 2000-fachen Vergrößerung wirklich sichergestellt.

Die Masse der Bezugsfaser wird aus ihrer Länge und dem Durchmesser (zylindrische Form, Dichte rund 3g cm-3) berechnet. Bei der Berechnung der Asbestmassen auf dem Filterpräparat wird pauschal mit einem Umrechnungsfaktor von 2 x 10-9 mg/μm3 (2 g cm-3), dem Produkt aus Zylinderform und der Dichte von Chrysotilasbest gerechnet. Dabei bleiben abweichende Formen und Dichten für die Amphibolasbeste, wie sie sich in anderen Richtlinien finden, unberücksichtigt. Allerdings ist Chrysotil auch der vermutlich mit Abstand am meisten technisch verwendete Asbest in den entsprechenden Produkten, welche nach der VDI 3866 Blatt 5 analysiert werden. Aber vielleicht sollten auch andere Asbestformen nicht gänzlich ignoriert werden. In anderen Verfahren werden folgende zusätzliche Formfaktoren berücksichtigt:

BIA 7487:

  • Chrysotil: Faser mit Zylinderform (Formfaktor 0,7854), Dichte 2,6 g cm-3
  • Amphibol: Faser mit Leistenform (Formfaktor 0,33), Dichte 3,0 g cm-3

ISO 22262-2:

  • Chrysotil: Faser mit Zylinderform (Formfaktor 0,7854), Dichte 2,55 g cm-3
  • Amphibol: Faser mit Leistenform (Formfaktor 0,5), Dichte 3,0 – 3,43 g cm-3, je nach Asbesttyp
Nachweisgrenzen

Praxisbeispiele für die Berechnung der Nachweisgrenze

In diesem Fall mit der Belegungsdichte aus Abschnitt5.3.3 und Vergrößerung aus Abschnitt 6.2 der VDI 3866, Blatt 5 2017-06

mit
NG Nachweisgrenze in % Massenanteil
3 Obergrenze des 95%-Vertrauensbereichs einer Poissonverteilung
2×10-8 Mittlere Fasermasse einer Bezugsfaser bei 1000-facher Vergrößerung, Tab. B1 VDI 3866
1 Verhältnis Masse nach Heißveraschung / Masse vor Heißveraschung
0,25 Filterbelegungsdichte in mg cm-2 nach Abschnitt 5.3.3
0,427 Ausgewertete Filterfläche in cm2 nach Abschnitt 6.1

Hier ergibt sich als Schätzwert für die Nachweisgrenze für die qualitative Untersuchung ein Wert von 0,00006 Massen% Asbest. Dieser Wert (mit den Parametern der Abschnitte 5.3.3 und 6.1) liegt deutlich unter dem Schätzwert für die Nachweisgrenze von 0,001 Massenprozent, wie er im Anhang B der selben VDI genannt wird.

Dieser niedrige Wert deckt sich mit einem Hinweis aus VDI 3866, Blatt 5: „Wie auch in Abschnitt 8.2 angegeben, können nach Anhang B ermittelte Massenkonzentrationen unter dem hier angegebenen Schätzwert für die Nachweisgrenze auftreten, wenn die gefundenen Fasern geringere Massen (kleinere Durchmesser und Längen) aufweisen als die „Bezugsfaser“. Liegen z. B. alle Fasern in der Probe mit Durchmessern von weniger als 1 μm vor, so sinkt die oben angegebene Nachweisgrenze um nahezu den Faktor 100.“

Das Rad, neu erfunden?

Was ich wirklich bemerkenswert finde ist die Tatsache, dass der Schätzwert für die Nachweisgrenze für eine quantifizierende Untersuchung nach dem BIA (IFA) 7487 Verfahren mit einer Belegungsdichte von 0,25 mg cm-2 und bei 2000-facher Vergrößerung 0,5 mm² ausgewerteter Filterfläche und der Masse einer Bezugsfaser für diese Vergrößerung von 2,6 10-9 mg ebenfalls bei 0,0006 Massen% Asbest liegt.

Da stellt sich unweigerlich die Frage, warum hier mit großem Aufwand ein verfahren zur Analyse sehr kleiner Massengehalte Asbest eingeführt werden soll, wenn es doch bereits etablierte und bewährte Verfahren (ISO 22262-2 und das BIA (IFA) Verfahren 7487) gibt. Zumal wenn deren Vorgaben für die Suspensionsanalyse auch im Abschnitt 5.3.3 übernommen werden. Und die, wie wir gesehen haben, auch hinsichtlich der Nachweisgrenzenabschätzung problemlos mithalten können.

Säurebehandlung

Auch die Behandlung der Proben mit Säure ist nicht immer sinnvoll, auch wenn dies sehr oft so propagiert wird. Klar, bei Kalkputzen, karbonatisch gebundenen Materialien lassen sich so die Asbestfasern anreichern. Bei Materialien, die sehr viel Gips enthalten, ist die Säurebehandlung hingegen eventuell auch kontraproduktiv. Diese verlieren durch die Heißveraschung ihr Kristallwasser und bei der Behandlung mit der wässrigen Säure können sie agglomerieren und sich die Nachweisempfindlichkeit drastisch reduzieren.

Fazit

In diesem Licht erstaunt es ganz besonders, dass ausgerechnet der Anhang B zur VDI 3866, Blatt 5 in dem bereits oben erwähnten Entwurf zur Richtlinie VDI 3866 Blatt 5 von 2015 absolut nicht enthalten war. Er wurde auch im folgenden nicht in einem überarbeiteten Entwurf veröffentlicht. So war leider eine kritische Diskussion eben gerade dieses Anhangs nicht möglich und es wurde eine Auflösung der aufgezeigten Widersprüche durch Anregungen und Einsprüche rechtzeitig vor der Veröffentlichung dieser VDI-Richtlinie wirksam verhindert.

Gunnar Ries studierte in Hamburg Mineralogie und promovierte dort am Geologisch-Paläontologischen Institut und Museum über das Verwitterungsverhalten ostafrikanischer Karbonatite. Er arbeitet bei der CRB Analyse Service GmbH in Hardegsen. Hier geäußerte Meinungen sind meine eigenen

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