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Organisationseinheit der BAM
Paper des Monats
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Eingeladener Vortrag
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Kurzfassung An neun verschiedenen Hardcopygeräten wurden in unterschiedlichen Emissionsmesskammern (zwei verschiedene 1 m³ - Kammern und eine 20 m³ - Kammer) in Kombination mit geeigneten Probenahme- und Analysenverfahren Untersuchungen zum Emissionsverhalten dieser Geräte hinsichtlich Staub, Ozon und VOC (TVOC) durchgeführt. Luftprobenahme und Analytik erfolgten für VOC mittels Tenax TA und anschließender Thermodesorption (TDS) in Verbindung mit GC / MS. Ozon wurde kontinuierlich bestimmt. Der Ozonanalysator arbeitete auf der Grundlage der flammenlosen Reaktion von Ozon mit Ethylen nach dem Prinzip der Chemilumineszenz. Die Staubbestimmung erfolgte gravimetrisch mittels Glasfaserfilter und Ultramikrowaage. Zusätzlich wurde die Partikelemission während des Druckbetriebes mit einem Partikelzähler bestimmt. Aufgrund der technischen Rahmenbedingungen standen nur kurze Druckzeiten von maximal 36 Minuten zur Verfügung. Um die Gleichgewichtskonzentration in der Prüfkammer zu erreichen, wurde die Luftaustauschrate in den 1 m³ - Kammern auf n = 4,0 bis 4,7 pro Stunde erhöht. Zusätzlich zur Prüfung in den Emissionsmesskammern sind verschiedene Papiere mittels Direkt - TDS sowie unter- schiedliche Toner mittels Headspaceprobenahme in Kombination mit GC / MS hinsichtlich ihres Emissionsverhaltens untersucht worden.
Für die untersuchten Geräte wurden Emissionsraten ermittelt. Sie betrugen für TVOC 0,41 bis 22,4 mg pro Stück und Stunde, für Ozon kleiner 0,02 bis 4,6 mg pro Stück und Stunde sowie für Staub 0,10 bis 7,63 mg pro Stück und Stunde. Verglichen mit Frischfaserpapier wurden bei den Untersuchungen mit Recyclingpapier deutlich höhere SVOC - Konzentrationen nachgewiesen. Im Ergebnis der Untersuchungen wurde ein Prüfverfahren entwickelt, das die Basis für Emissionsmessungen im Rahmen der Umweltzeichen RAL UZ 62, RAL UZ 85 sowie des neuen RAL UZ 114 für Multifunktionsgeräte darstellt. Abstract The emission behaviour with regard to dust, ozone and VOC (TVOC) of nine different hardcopy devices in combination with suitable air sampling and analysis procedures was investigated in different emission test chambers (two different 1 m³ - chambers and one 20 m³ - chamber). Air sampling and analysis for VOC were done by means of Tenax TA and subsequent thermal desorption (TDS) in connection with GC / MS. Ozone was determined continuously. The ozone analyser worked on the basis of the flame rid reaction of ozone with ethylene according to the principle of chemiluminescence. The dust determination was done gravimetrically by means of glass fibre filter and an ultra micro - balance. Additional the particle emission during the printing process was measured with a particle counter. The general technical conditions of the tested hardcopy devices were the reason for short printing times with a maximum of 36 minutes. In order to achieve the equilibrium concentration in the test chambers the air exchange rate in the 1 m³ - test chambers had to be increased to a value of n = 4,0 to 4,7 per hour. Additional to the examination of the hardcopy devices in the emission test chambers different papers were investi- gated by means of direct - TDS and different toners were tested by means of head space sampling in combination with GC / MS. For the examined hardcopy devices emission rates were determined. The emission rates for TVOC ranged from 0,41 to 22,4 mg per piece and hour, for ozone from less than 0,02 to 4,6 mg per piece and hour and for dust from 0,10 to 7,63 mg per piece and hour. The comparison between recycling paper and paper produced from primary fibres showed in general higher SVOC emissions from recycling paper. As the result of the investigations a test method for the determination of emissions from hardcopy devices was developed. This test method is the basis for emission tests in the framework of the German Award of the Environmental Label for office devices RAL -UZ 62, RAL -UZ 85 and the new RAL -UZ 114 for multifunctional devices.
Beschichtete Holzwerkstoffe und daraus hergestellte Produkte, wie z.B. Möbel, sind in nahezu jedem Innenraum mit vergleichsweise großen Oberflächen anzutreffen. Vor dem Hintergrund einer Vielzahl von in Innenräumen verwendeten unterschiedlichen Materialien und Produkten und dem Ziel, die Belastung der Innenraumluft mit flüchtigen organischen
Verbindungen möglichst gering zu halten, ist eine weitgehende Minimierung von Emissionen dieser Verbindungen aus den genannten möglichen Quellen notwendig. Zu diesem Zweck, auch im Hinblick auf die Umsetzung der Konzeption der Bundesregierung zur Verbesserung der Luftqualität in Innenräumen wurde das bestehende deutsche Umweltzeichen RAL-UZ 38 (Blauer Engel) Formaldehydarme Produkte aus Holz und Holzwerkstoffen überarbeitet. Für das Ziel einer Erweiterung von der Einzelverbindung Formaldehyd auf ein breites Spektrum an flüchtigen organischen Verbindungen war ein geeignetes Prüfverfahren als Basis der neuen Umweltzeichen-Vergabegrundlage zu entwickeln. Die Ergebnisse der hierfür durchgeführten Untersuchungen können dem Abschlußbericht entnommen werden.
Background to the studies was the revision of the current selection criteria of the German ecolabel Blauer Engel (Blue angel) for copiers and printers. In the requirements limits were set for ozone, dust and styrene emissions. The former test methods did no longer correspond to todays requirements with regard to emission measurements. In addition, the emission behaviour of hardcopy devices due to the use of different and non-com parable test methods has been recently discussed controversely. For this reason a new test method had to be developed which enables a reliable, reproducible determination of emission rates (ER) for dust, ozone and VOC (volatile organic compounds). The basis for this was the ECMA-Standard 328 compiled by ECMA (European Computer Manufacturer Association) using dynamic chamber measurements. Nine different machines, desktop laser printers as well as office devices like bigger copiers and multifunctional devices were investigated. As a result of the study new criteria for the Blauer Engel for copiers, printers and a new created for multifunctional devices, concerning TVOC, ozone and dust emission were determined. Additionally a model is presented calculating the concentrations in real rooms under usual printing conditions derived from the test chamber results.
In den letzten Jahren ist der Markt für Grobspanplatten (engl.: Oriented Strand Boards, OSB) zum Einsatz beim Hausbau gewachsen. Die Platten werden in Deutschland und Europa hauptsächlich aus Kiefernholz hergestellt und finden Verwendung in Bodenbelägen, Decken und Wänden. Durch ihren Einsatz kann es zu gesundheitlichen Beschwerden, wie Geruchsbelästigungen oder Schleimhautreizungen, kommen. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) hat im Auftrag des Umweltbundesamtes (UBA) ein Forschungsvorhaben zu Emissionen aus Holz und Holzwerkstoffen durchgeführt. In Emissionsprüfkammern wurden unter anderem Proben von sechs OSB-Platten aus Baumärkten untersucht und ihre VOC-Emissionen (engl.: Volatile Organic Compounds, VOC) gemessen. Vier dieser Platten von drei verschiedenen Herstellern würden die Anforderungen des Ausschusses zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten (AgBB) nicht einhalten. Größtes Problem hierbei sind die ungesättigten Aldehyde. Der Einsatz von Antioxidantien während der Produktion kann helfen, ungewollte Emissionen deutlich zu reduzieren.
The development of a gas mixing system (GMS) that enables dynamic and retraceable production of stable long-term VOC gas mixtures within the ppb range is discussed. In this system pure liquid substances are kept separately at a constant temperature, evaporated according to their vapour pressure and removed by a small inert gas flow. A modular set-up allows flexible handling. All vapours generated are finally united in a mixing chamber. Any concentration level of the gas mixture can be produced by a suitable combination of evaporation temperature, carrier and dilution gas flows. Test results from continuous operation over six weeks are presented. The equipment was tested on seven volatile organic compounds (VOC) of different vapour pressure ranges. It was possible to establish stable operation for the equipment during the entire period and reproducible gas concentrations which were traceable to the mass as an SI unit, thus the system is suitable for long-term tests.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Im Beitrag wird die Entwicklung eines Gasmischsystems (GMS) beschrieben, das die dynamische und rückführbare Generierung von langzeitstabilen VOC-Gasgemischen im ppb-Bereich erlaubt. Dabei werden Reinsubstanzen separat temperiert, ihrem Dampfdruck entsprechend verdampft und durch einen kleinen Inertgasstrom abgeführt. In einer Mischkammer werden sie schließlich zusammengeführt. Durch die Kombination von Verdampfungstemperatur, Träger- und Verdünnungsgasflüssen ist die Einstellung eines beliebigen Konzentrationsniveaus des Gasgemischs möglich. Aus einem Dauerbetrieb von sechs Wochen werden Untersuchungsergebnisse gezeigt. Dabei wurde die Apparatur mit insgesamt sieben flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) unterschiedlicher Dampfdruckbereiche betrieben. Die Anlage lief über den gesamten Zeitraum stabil und lieferte reproduzierbare und auf die Masse als SI-Einheit rückführbare Gaskonzentrationen. Somit ist das Verfahren für Langzeitanwendungen geeignet.
Comparison of different types of emission test chambers and cells regarding VOC- and SVOC-emission
(2005)
Historische Glasmalereien können durch anorganische und organische Luftverunreinigungen geschädigt werden. Chemische Reaktionen der empfindlichen Materialien eines Glasgemäldes (Glas, Malschicht, Blei) mit Luftfeuchtigkeit und den Schadstoffen der Umgebung führen zu Veränderungen der oberflächennahen Schichten des Glases, der Malschichten und schädigen die Bleie. Die Wirkung von Luftschadstoffen, die aus Industrieabgasen und Feuchtigkeit bestehen und als saurer Regen auf die Verglasung von Kirchen und Kathedralen einwirken ist weitgehend bekannt. Emissionen aus Materialien, die zur Verpackung, zum Transport und zur Lagerung von Kunstgegenständen aus Glas eingesetzt werden, können auch Schäden auf den empfindlichen Materialien verursachen. Als flüchtige organische Bestandteile (Volatile Organic Compounds VOC) wurden neben anderen auch organische Säuren analysiert. Das Schädigungspotenzial von Essigsäure, Propansäure, Hexansäure und Oktansäure wurde an Modellproben unter zeitraffenden Bedingungen im Klimaschrank untersucht. Nach einer Versuchsdauer von 12 Wochen waren die Oberflächen der empfindlichsten Modellproben bereits deutlich geschädigt. Hieraus ergibt sich die Schlussfolgerung, dass Materialien mit hohen Emissionsraten an organischen Säuren auch an mittelalterlichen Gläsern unter ungünstigen Bedingungen (geringe Luftwechsel in Depoträumen) Schäden verursachen können.
Schadstoffe in der Vitrinenluft? - Untersuchungen an Vitrinenmaterialien zum Schutz von Kunstwerken
(2008)
Vor dem Hintergrund der notwendigen Revision der Kriterien zur Vergabe des Gütezeichens "Blauer Engel" für Laserdrucker, Kopierer und Multifunktionsgeräte mussten auch die Prüfmethoden angepasst werden, da die alten Verfahren nicht mehr die heutigen Anforderungen der Emissionsmessung erfüllen. In diesem Zusammenhang wurde auch das unterschiedliche Emissionsverhalten von Hardcopy-Geräten auf Grund der verschiedenen und nicht miteinander vergleichbaren Prüfverfahren heftig diskutiert. Aus diesen Gründen wurde ein neues Prüfverfahren entwickelt, mit dem eine verlässliche und reproduzierbare Prüfung der Emissionsraten von Staub, Ozon und flüchtiger organischer Verbindungen auf der Basis des ECMA (European Computer Manufacturer Association) Standards 328 möglich ist. Dazu wurden neun verschiedene Geräte unter verschiedenen Bedingungen untersucht. Als ein Ergebnis dieser Studie wurden neue Kriterien zur Vergabe des "Blauen Engels" für Kopierer, Drucker und Multifunktionsgeräte festgelegt.
Most VVOC were rarely considered in the evaluation of construction products. (Salthammer, 2014) In Germany this will change because the latest version of the German AgBB scheme for health evaluation (2015) now include VVOC, e.g. ethyl acetate and ethanol. In this study selected compounds were tested with the procedure described in ISO 16017 and a method for measuring VVOC with thermal desorption was developed.
Three different adsorbents Tenax TA, Carbograph 5TD and Carbopack X were tested to analyse VVOC according to ISO 16017. For the tested VVOC, Carbograph 5TD showed the best results under the chosen analytical conditions.
Photocatalytical degradation of selected volatile organic compounds in emission test chambers
(2014)
This work focuses on the photocatalytical degradation of selected volatile organic compounds (toluene, butyl acetate, phenol and limonene) under UV-light and blue LED-light (λ = 444 nm) at different relative humidities. Ceramic tiles coated with titanium dioxide were used as photocatalytical active material. The experiments were performed in 20 l emission test chambers with two different kinds of pollutant supply. Toluene was the compound with the highest degradation rate in all performed experiments. A degradation rate of 24 % was obtained under blue LED-light and a relative humidity of (50 ± 5)% and a degradation rate up to 80 % was obtained under UV-light in dry air.
Product emissions chamber testing involves a complex protocol with several sources of measurement uncertainty (ASTM, 2010; ISO, 2006). Despite the potential for significant variability in measurement results within and among laboratories, there is no Standard method available to assess the accuracy of emissions chamber test results. Recently, Germany’s Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) started a program to evaluate the performance of laboratories testing for the AgBB (German Committee for Health-related Evaluation of Building Products) labelling scheme (Wilke et al., 2009). Test method validation was conducted through interlaboratory studies (ILS) with over 30 participants. Simultaneously, the National Institute of Standards and Technology (NIST) and Virginia Tech (VT) started a program to develop a series of reference materials that mimic real building products, can be tested in typical emissions chambers, and have independently known emission rates (Cox et al., 2010). BAM, NIST and VT subsequently joined forces to conduct a series of inter-laboratory studies using the prototype reference material. A pilot ILS was conducted with BAM and NIST followed by an expanded ILS with several participating countries. Results from these interlaboratory studies have the potential to define an internationally-accepted Standard approach to validate results from product emissions tests.
A method for the determination of very volatile organic compounds (VVOC) in air was developed and successfully tested for methanol and ethanol. Carbotrap 300 (R) (a multi-bed tube using Carbopack C (R), Carbopack B (R) and Carbosive SIII (R)) was selected as sorption material for thermal desorption and tested for its suitability for emission test chamber measurements. The adsorption behaviour and the chromatographic results are influenced negatively by spiking aqueous solutions on the adsorption medium for calibration purposes. The latter effect can be reduced by blowing dry air across the adsorbent to remove the adsorbed water. Detection and quantification limits were determined for a GC-FID system and compared to GC-MS. The applicability of the method was tested with a methanol eliminating silane modified polymeric adhesive (SMP-adhesive for parquet) in an emission test chamber.
There is a need for an assessment of the emission properties of volatile organic compounds (VOCs) from consumer products. A method comparison was carried out to evaluate adapted and cost-effective procedures for such items. Smaller and automated emission chambers depicted similar kinetics compared to a 203 L standard chamber. Toy samples made of PVC (Polyvinyl chloride) emitted more VOCs compared to other tested polymeric products. The emissions from 2 selected samples were studied to allow an evaluation of the resulting room concentration and external exposure of a child. Obtained concentrations were not of concern.
Comparison of Formaldehyde Concentrations in Emission Test Chambers Using EN 717-1 and EN 16516
(2018)
For many years EN 717-1 (Wood-based panels - Determination of formaldehyde release - Part 1: Formaldehyde emission by the chamber method) is the standard for formaldehyde emission testing of wooden boards. In 2017 EN 16516 (Construction products - Assessment of release of dangerous substances - Determination of emissions into indoor air) was published as a new harmonised standard for the emission testing of construction products. Because test chamber conditions are different, both standards give different concentrations for formaldehyde. For the determination of a conversion factor four test series were set up with different wooden boards.
Volatile Organic Compounds (VOC) are ubiquitous in the indoor air, since they emit from materials used indoors. Investigations of these materials are mostly carried out in test chambers under controlled climatic conditions. Quality control of these test chamber measurements is important but there is a lack of commercially available homogenous reference materials as required for round robin tests or quality assurance of laboratories. The approach of the present study is the impregnation of a supporting material with VOC, which are reproducibly released in measurable chamber air concentrations under standardised test conditions. A polymer made of Thermoplastic Polyurethane (TPU) was chosen as carrier material. It was impregnated with the VOC trimethyl pentanediol isobutyrat (texanol).
Wood-based materials are well-known sources for formaldehyde emission in the indoor environment. Different testing standards lead to different emission values for the materials. Such standards are compared in this study. Besides scenarios with varying loading factors, air exchange rates and climatic conditions were investigated to evaluate the formaldehyde emission potential of different building products.
Under realistic indoor conditions used for the emission chamber tests, exceeding of formaldehyde indoor guide values were obtained. Results showed the need for improvement of wood-based materials with lower formaldehyde emissions and the adaption of testing parameters closer to realistic conditions.
The latest version of the German AgBB evaluation scheme (2015) for construction products includes some VVOC, e.g. formaldehyde, acetaldehyde and acetone. For these VVOC so-called LCI values (lowest concentration of interest) were derived which are used for the calculation of the so-called R-value (risk index, see reference 1 for the calculation). Test chamber measurements of particle boards show that the emissions of VVOC might have significant impact on the R-value and therefore for the health evaluation.