The determination of the gas-particle distribution of aerosols from hazardous semi-volatile organic compounds (SVOCs) to which workers might be exposed to is challenging. A perpetual mass transfer between the SVOC aerosol’s gas and particle phase takes place until a thermodynamic equilibrium is reached. This may cause measurement artefacts together with an inaccurate risk assessment. The main goal of this PhD thesis was to enable simultaneous but separate sampling of both SVOC aerosol phases. This should be realised by incorporation of denuders in the currently in Germany available personal GGP (Gesamtstaub-Gas-Probenahme - inhalable dust/gas sampling) and GGP-Mini aerosol samplers. For this reason, it was necessary to experimentally characterise carbonaceous monolithic multi-channel and multi-channel silicone rubber trap denuders first in terms of gas-particle partitioning. On the basis of the obtained findings, an improved low flow rate personal aerosol sampler, called denuder-gas-particle separation (D-GPS) sampler consisting of a multi-channel silicone rubber trap denuder, quartz fibre filter and graphitised carbon black adsorber was produced, characterised and tested in laboratory and field studies in a South African platinum mine. With regard to the field studies, it was possible to calculate toxicity equivalents (TEQ) for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) found in the gaseous phase and condensed on particles, by means of the obtained measurement results. In this way, personal D-GPS aerosol samplers provide information about the gas-particle distribution of SVOC aerosols and therefore facilitate a more accurate risk assessment.
Die Bestimmung der Gas-Partikel-Verteilung eines Aerosols aus gesundheitsschädlichen semi-volatilen organischen Substanzen (semi-volatile organic compounds - SVOCs), denen Personen an ihren Arbeitsplätzen ausgesetzt sein können, ist anspruchsvoll. Bis zur Einstellung eines thermodynamischen Gleichgewichts, findet ein ständiger Massentransfer zwischen Gas- und Partikelphase eines SVOC-Aerosols statt. Dadurch können Messfehler, verbunden mit einer ungenauen Risikobewertung auftreten. Das Hauptziel dieser Dissertation war es, eine gleichzeitige, aber getrennte Probenahme beider SVOC-Aerosolphasen zu ermöglichen. Dies sollte durch den Einbau von Denudern in die bereits in Deutschland vorhandenen tragbaren GGP- (Gesamtstaub-Gas-Probenahme) und GGP-Mini-Aerosolsammler erfolgen. Dafür war es allerdings zunächst notwendig „Carbonaceous Monolithic Multi-Channel Denuder“ sowie „Multi-Channel Silicone Rubber Trap Denuder“ hinsichtlich ihrer Fähigkeiten, die Gas- von der Partikelphase eines Aerosols zu separieren, experimentell zu charakterisieren. Basierend auf den erzielten Ergebnissen, wurde ein verbesserter tragbarer Aerosolsammler für niedrige Flussraten, der sogenannte D-GPS- (denuder-gas-particle separation - Denuder-Gas-Partikel-Trennung) Sammler bestehend aus einem „Multi-Channel Silicone Rubber Trap Denuder“, einem Filter und einem auf graphitisiertem Ruß basierenden Adsorber gefertigt und im Labor sowie bei Feldstudien in einer südafrikanischen Platinmine charakterisiert und getestet. Im Hinblick auf die Feldstudien, konnten mit Hilfe der erhaltenen Messergebnisse Toxizitätsäquivalente (TEQ) für gasförmige sowie auf Partikeln kondensierte polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) berechnet werden. Die Probenahme mit tragbaren D-GPS-Aerosolsammlern erlaubt es also Informationen zur Gas-Partikelverteilung von SVOC-Aerosolen zu gewinnen wodurch eine genauere Risikobewertung ermöglicht wird.