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Emission testing of volatile organic compounds (VOC) from materials and products is commonly based on emission test chamber measurements. To ensure the comparability of results from different testing laboratories, their measurement performance must be verified. For this purpose, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) organizes an international proficiency test (round robin test, RRT) every two years using well-characterized test materials (one sealant, one furniture board, and four times a lacquer) with defined VOC emissions. The materials fulfilled the requirements of homogeneity, reproducibility, and stability. Altogether, 36 VOCs were included of which 33 gave test chamber air concentrations between 13 and 83 µg/m3. This is the typical concentration range to be expected and to be quantified when performing chamber tests. Three compounds had higher concentrations between 326 and 1105 µg/m3. In this paper, the relative standard deviations (RSD) of BAM round robin tests since 2008 are compared and the improvement of the comparability of the emission chamber testing is shown by the decrease of the mean RSD down to 28 % in 2018. In contrast, the first large European interlaboratory comparison in 1999 showed a mean RSD of 51 %.
Natural building materials for interior fitting and refurbishment - What about indoor emissions?
(2021)
Indoor air quality can be adversely affected by emissions from building materials, consequently having a negative impact on human health and well-being. In this study, more than 30 natural building materials (earth dry boards and plasters, bio-based insulation materials, and boards made of wood, flax, reed, straw, etc.) used for interior works were investigated as to their emissions of (semi-) volatile organic compounds ((S)VOC), formaldehyde, and radon. The study focused on the emissions from complete wall build-ups as they can be used for internal Partition walls and the internal insulation of external walls. Test chambers were designed, allowing the compounds to release only from the surface of the material facing indoors under testing Parameters that were chosen to simulate model room conditions. The emission test results were evaluated using the AgBB evaluation scheme, a procedure for the health-related evaluation of construction products and currently applied for the approval of specific groups of building materials in Germany.
Seventeen out of 19 sample build-ups tested in this study would have passed this scheme since they generally proved to be low-emitting and although the combined emissions of multiple materials were tested, 50% of the measurements could be terminated before half of the total testing time.
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.
The reliable measurement of very volatile organic compounds (VVOC) in indoor air by use of thermal desorption gas chromatography (TD-GC) in order to include them into evaluation schemes for building products even nowadays is a great challenge. For capturing these small molecules with carbon numbers ranging from C 1 –C 6 , strong adsorbents are needed. In the present study, recovery rates of nine suitable adsorbents of the groups of porous polymers, graphitised carbon blacks (GCB) and carbon molecular sieves (CMS) are tested against a complex test gas standard containing 29 VVOC. By consideration of the recovery and the relative humidity (50% RH), combinations of the GCB Carbograph 5TD, the two CMS Carboxen 1003 and Carbosieve SII as well as the porous polymer Tenax® GR were identified to be potentially suitable for sampling the majority of the VVOC out of the gas mix. The results reveal a better performance of the adsorbents in combination than being used alone, particularly under humid sampling conditions. The recovery rates of the chosen compounds on each adsorbent should be in the range of 80–120%.
Der mitteleuropäische Mensch hält sich 80 – 90 % der Zeit in Innenräumen auf. Je nach Aktivität atmet er 10 – 20 m³ bzw. 12 - 24 kg Luft täglich, das ist weit mehr als das Doppelte der Summe an Essen und Trinken. Die technischen Voraussetzungen für die Bestimmung von Emissionen aus Bauprodukten in die Luft liegen vor – harmonisierte horizontale Prüfnorm EN 16516. Es dürften mittlerweile zig-tausende Emissionsdatensätze vorliegen. Defizite gibt es bei der Kennzeichnung zur Unterscheidung emissionsarmer und emissionsreicher Produkte, die bestehende CE-Kennzeichnung ist unvollständig, ersatzweise gibt es nationale Regelungen.
Gerade bei modernen, dichten Bauten mit geringem natürlichen Luftwechsel sind hohe Schadstoffkonzentrationen zu erwarten, wenn nicht emissionsarme Materialien und Produkte zum Einsatz kommen.
Es lässt sich feststellen, dass eine Vielzahl unterschiedlicher flüchtiger organischer Verbindungen aus Bauprodukten freigesetzt werden kann. Hierbei gibt es in den meisten Bauproduktgruppen sowohl emissionsarme als auch emissionsreiche Produkte. Manche Verbindungen sind produktgruppenspezifisch; so werden beispielsweise Siloxane aus Silikondichtmassen freigesetzt, andere Verbindungen sind eher unspezifisch wie Formaldehyd und Essigsäure, die aber in unterschiedlichen Konzentrationen aus einer Vielzahl von Produkten abgegeben werden und zu den am häufigsten emittierten Verbindungen zählen. Es ist darauf hinzuweisen, dass VOC-Analytik und Gerüche im Allgemeinen keinen Zusammenhang zeigen. Gerade bei modernen, dichten Bauten mit geringem natürlichem Luftwechsel sind hohe Schadstoffkonzentrationen zu erwarten, wenn nicht emissionsarme Materialien und Produkte zum Einsatz kommen.
Es lässt sich feststellen, dass eine Vielzahl unterschiedlicher flüchtiger organischer Verbindungen aus Bauprodukten freigesetzt werden kann. Hierbei gibt es in den meisten Bauproduktgruppen sowohl emissionsarme als auch emissionsreiche Produkte.
Manche Verbindungen sind produktgruppenspezifisch; so werden beispielsweise Siloxane aus Silikondichtmassen freigesetzt, andere Verbindungen sind eher unspezifisch wie Formaldehyd und Essigsäure, die aber in unterschiedlichen Konzentrationen aus einer Vielzahl von Produkten abgegeben werden und zu den am häufigsten emittierten Verbindungen zählen.
Es ist darauf hinzuweisen, dass VOC-Analytik und Gerüche im Allgemeinen keinen Zusammenhang zeigen.
Gerade bei modernen, dichten Bauten mit geringem natürlichem Luftwechsel sind hohe Schadstoffkonzentrationen zu erwarten, wenn nicht emissionsarme Materialien und Produkte zum Einsatz kommen.
Menschen, die in der gemäßigten Klimazone leben, verbringen bis zu 90% ihres Lebens in Innenräumen. Deshalb hat das Innenraumklima eine sehr große Bedeutung für deren Wohlergehen, Gesundheit und Leistungsfähigkeit. In Deutschland wird ca. 40% der eingesetzten Primärenergie für das Heizen, Kühlen und Klimatisieren der Innenräume verwendet.
Das Forschungsvorhaben hat eine Laufzeit vom Oktober 2013 bis März 2017. Es wird in Kooperation mit der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) und der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW Berlin) durchgeführt. Die HTW Berlin koordiniert das Projekt. Die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH) wird teilweise über einen Auftrag in das Projekt integriert.
Ziel des Projektes ist es Baustoffe auf ihre Geruchsemissionen zu untersuchen, um Bauprodukte mit niedrigen Emissionen und Gerüchen identifizieren zu können. Den Verbraucherinnen und Verbrauchern wird somit die Möglichkeit gegeben emissions- und geruchsarme Baustoffe zu wählen.
Die Aufgabenstellung des Projektes ist nachfolgend aufgeführt:
Arbeitspaket 1: Geruchsmessung bei Produkten mit dem Blauen Engel (siehe Kapitel 4 und 5);
Arbeitspaket 2: Untersuchung von Vergleichsmaßstäben (siehe Kapitel 6);
Arbeitspaket 3: Untersuchung der Linearität der Acetonskala (siehe Kapitel 7);
Arbeitspaket 4: Erstellung einer Produktdatenbank (siehe Kapitel 8).
Die Geruchsuntersuchung ist in den Vergabekriterien für den „Blauen Engel“ für textile Bodenbeläge (RAL UZ-128) eingebunden worden. Aus den weiteren Untersuchungen sind für die Normung wichtige Erkenntnisse erarbeitet worden.
Moderne Vitrinen sollen gleichzeitig eine hohe Dichtigkeit und die Abwesenheit jeglicher Fremdstoffe in den Vitrinen gewährleisten. Diese Anforderungen sind zeitgleich kaum erfüllbar, da es emissionsfreie Materialien (vor allem Kleb- und Beschichtungsstoffe) nicht gibt. Um die potentiellen Emissionen zu minimieren wurde ein Messverfahren entwickelt, welches inzwischen als BEMMA-Schema (Bewertung von Emissionen aus Materialien für Museumsausstattungen) in die Museumswelt Einzug genommen hat.
Die erfolgreiche Bewertung der für den Bau verwendeten Materialien gemäß BEMMA-Schema resultiert nicht in einer emissionsfreien Vitrine, sondern soll bei der Auswahl geeigneter Materialien zur Herstellung möglichst emissionsarmer Vitrinen helfen. Konkrete handwerkliche Durchführungen beim Bau, Dichtheits¬anforderungen, wie auch die Aufstellbedingungen (Umgebung der Vitrine) beeinflussen die Emissionscharakteristik der fertigen Vitrine in der Praxis. Eine saubere Vitrine hilft nichts in einer belasteten Umgebung oder auch bei emittierenden Exponaten. Inzwischen liegen Erfahrungen mit dem Schema seit 2012 vor.
Der Messablauf sieht vor, dass von den Materialien kleine Muster mit der Mikrokammer (Markes) innerhalb von 2 Tagen untersucht werden. Dabei wird mit Silikagelkartuschen auf Ameisen- und Essigsäure, mit DNPH auf Aldehyde und Ketone und mit Tenax® sowohl auf VOC als auch für die spezifische Oxim-Analytik die Abluft der Mikrokammern untersucht. Die Bewertungskriterien basieren auf den Ergebnissen einer Vorstudie mit ca. 150 verschiedenen Produkten im Zeitraum 2010 bis 2012.
Im Januar 2018 wurde die DIN EN 16516 „Bauprodukte: Bewertung der Freisetzung gefährlicher Stoffe – Bestimmung von Emissionen in die Innenraumluft“ als harmonisierte europäische Prüfnorm veröffentlicht. Für die Etablierung der DIN EN 16516 als neue Referenznorm wurden verschiedene Emissionsprüfungen mit dem Ziel durchgeführt, ein neues Prüfverfahren für Formaldehydemissionen aus Holzwerkstoffen zu erarbeiten. Das übergeordnete Ziel ist die Minimierung des Risikos von Überschreitungen des Innenraumrichtwertes für Formaldehyd. Die Untersuchungen ergaben teilweise hohe Formaldehydemissionen, insbesondere bei höheren Beladungsfaktoren und Temperaturen, sowie bei niedrigen Luftwechselraten. Eine getestete Spanplatte hätte aufgrund ihrer hohen Formaldehydemission nicht auf den deutschen Markt gebracht werden dürfen. Durch vergleichende Untersuchungen konnte ein Umrechnungsfaktor in Höhe von 2,0 für die Umrechnung von Prüfwerten nach DIN EN 717-1 zu DIN EN 16516 abgeleitet werden.
Mit dem Fokus auf eine saubere Innenraumluft wird darauf eingegangen, welche Emissionen aus Materialien und Produkten es gibt und wie sie nach Art und Flüchtigkeit definiert sind und wie sie gemessen werden. Im weiteren wird dargestellt, was und wie viel aus Materialien und Produkten emittieren kann und wie die Emissionen zu bewerten sind. Hierbei wird auch auf besonders emissionsarme Materialien und Produkte eingegangen.
Der Mensch verbringt die überwiegende Zeit des Tages in Innenräumen von Gebäuden. Der Aufenthalt in Innenräumen umfasst das Wohnen, Bürotätigkeiten oder auch Nutzung öffentlicher Gebäude wie Kindertagesstätten, Schulen, Sporthallen und Bibliotheken. Um Innenräume von Gebäuden ohne Gefährdung für die menschliche Gesundheit nutzen zu können, müssen diese bei ihrer Errichtung und Verwendung dauerhaft die an sie gestellten hohen Anforderungen zu Gesundheit und Hygiene erfüllen. Die Innenraumluftqualität und ihre Wahrnehmung durch die Raumnutzer spielt für das individuelle Wohlbefinden und die Gesundheit eine entscheidende Rolle.
Dieses Buch richtet sich bevorzugt an Bauplaner, Architekten, Bauingenieure und Bauherren aber auch an Bauproduktehersteller. Ihnen allen fällt die wichtige Aufgabe zu, Aufenthaltsräume von Gebäuden durch eine gezielte Bauproduktverwendung zu gestalten und dauerhaft nutzbar zu machen. Die Frage, ob der Aufenthalt in Gebäuden den Menschen gesundheitlich beeinträchtigen oder sogar krank machen kann, hängt wesentlich von der qualitativen und quantitativen Zusammensetzung der Raumluft ab.
„Innenraumluftqualität und Bauprodukte“ enthält Angaben über wichtige Inhaltsstoffe der Raumluft und damit verbundene Einflussfaktoren, und geht im Besonderen auf Emissionen aus Bauprodukten ein. So vermögen Bauprodukte oftmals als großflächige Emissionsquellen die Innenraumluft mit verschiedenartigen Stoffen und Stoffgemischen anzureichern, mit der Folge, dass Raumnutzer diesen dauerhaft und teilweise intensiv ausgesetzt sind.
Das Buch vermittelt wichtige Erkenntnisse über flüchtige organische Verbindungen (VOC) aus Bauprodukten sowie deren Verhalten in der Raumluft etwa in Bezug auf Emissionsdauer, Hausstaubdeposition und Sekundärquellenbildung. Auf spezifische VOC-Einzelstoffemissionen – sehr flüchtige (VVOC) bis hin zu schwerflüchtigen (SVOC) – und einzelne chemische Stoffgruppen in Zusammenhang mit ihrem Vorkommen in Bauprodukten wird eingegangen.
Die wesentlichen Voraussetzungen und die Bedeutung einzelner VOC und VOC-Stoffgemische für die Expositionssituation und die Gesundheit von Raumnutzern werden in einem eigenen Kapitel beschrieben. Wichtige Kenntnisse über gesundheitliche Stoffwirkungen werden transparent erläutert. Angesprochen werden der inhalative Aufnahmepfad, Effekte durch Reizstoffe an den Atemwegen, andere toxische Wirkungen und die Auswirkungen von geruchsintensiven und -belästigenden Stoffen.Das Kapitel „Bewertung der Innenraumluftqualität“ vermittelt die allgemein anerkannte Vorgehensweise zur Beurteilung der Luftqualität und erstreckt sich auf chemische Stoffe, Geruchseinwirkungen sowie auf das Edelgas Radon. Bauplaner, Architekten, Bauingenieure und Bauherren werden in die Lage versetzt, die Bedeutung und Anwendung verschiedener Beurteilungsparameter und ihre Beurteilungswerte anschaulich nachzuvollziehen und deren Verwendung in Beurteilungen und Prüfberichten gezielt einzuordnen. Im Detail wird die notwendige Abgrenzung der Verwendung der Begrifflichkeiten „Grenzwerte“ und „toxikologisch begründete Innenraumluftrichtwerte des Ausschusses für Innenraumrichtwerte (AIR)“ mit den dazugehörigen aktuellen Richtwerten (RW II bzw. RW I) erklärt. Auch die Bedeutung und der Anwendungsbereich internationaler Beurteilungen der WHO und der europäischen Chemikalienbewertung (REACH) werden erläutert. Das Buch liefert Informationen über die Ermittlung und Verwendung statistisch abgeleiteter Beurteilungswerte, die als Referenzwerte definiert sind.
Die Ergebnisse aktueller Referenzwertstudien zum Vorkommen einzelner VOC und von VOC-Stoffgemischen als Summe aller nachgewiesenen VOC (TVOC-Wert) in Wohnräumen, Büros und auch öffentlichen Gebäuden wie Schulen – einschließlich ihrer Methodik und Analytik – werden erläutert und diskutiert. Der Verwendungszweck eines Bauproduktes in Gebäuden zwingt dazu, bereits vor dessen Einbau mittels konkretisierten Produktanforderungen eine Beurteilung des Gesundheitsschutzniveaus für die späteren Raumnutzer zu gewährleisten. Daher sind alle am Bau beteiligten Personen wie Bauplaner, Architekten, Bauingenieure und Bauproduktehersteller gefordert. Zwar treten in den Bauproduktemissionen viele VOC in eher geringeren Konzentrationen auf, jedoch zeigen einige nachweisbare Einzelstoffe sowohl Reizeffekte oder andere toxische Wirkungen als auch erhebliche Geruchsintensitäten auf.
„Innenraumluftqualität und Bauprodukte“ geht aus diesem Grund zwei bedeutsamen Fragen nach: Wie lässt sich das Gefährdungspotenzial der emittierten VOC aus Bauprodukten bevorzugt bewerten und wie lassen sich die Anforderungen an den Aufenthaltsraum zum Gesundheitsschutzniveau in Bezug auf Bauproduktemissionen prüfen, beurteilen und letztlich gewährleisten?
Hierzu gibt das Buch aktuelle Informationen zum anerkannten Prüf- und Bewertungsverfahren vom Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten (AgBB). Über das breit etablierte AgBB-Schema zur gesundheitlichen Beurteilung von Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VVOC, VOC, SVOC) aus innenraumrelevanten Bauprodukten wird im Detail nachvollziehbar berichtet. Im Fokus steht die Anwendung des AgBB-Schemas in der Praxis. In einem umfangreichen Kapitel wird auf die Durchführung von Materialemissionsmessungen sowie Bewertungen der Geruchsemissionen und die dafür notwendigen Voraussetzungen eingegangen. Abbildungen und Messberichte geben einen weitreichenden Einblick zum Verständnis einer Prüfkammeruntersuchung auf flüchtige organische Verbindungen (VVOC, VOC, SVOC). Zur Verdeutlichung werden beispielhaft Messdaten angeführt zu unterschiedlichen Bauprodukten, wie Bodenbelägen, Bodenbelagsklebstoffen, Holz und Holzwerkstoffen, Lacken und Farben,
Kunstharzfertigputzen und Dichtstoffen. Das Buch bietet tabellarische Übersichten über das Vorkommen und die Konzentration ermittelter VOC-Emissionen aus Bauprodukten verschiedener Produktgruppen und zeigt Möglichkeiten auf, wie in der Praxis bestimmte SVOC-Emissionen, etwa Flammschutzmittel und Biozide, sowie Sekundäremissionen aus Bauprodukten analysiert und quantifiziert werden können. Darüber hinaus gibt es einen Überblick über die geltenden baurechtlichen Anforderungen in Bezug auf Hygiene und Gesundheit. Öffentlich-rechtliche Mindestforderungen zur Sicherstellung des Gesundheitsschutzniveaus für in Innenräume von Gebäuden eingebrachte Bauprodukte werden mit den zugrunde zu legenden Bestimmungen der Musterbauordnung (MBO) und ihrer neuen Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB) beschrieben.
Eigens wird ein Einblick in rechtliche Regelungen – in Bezug auf die gesundheitsbezogenen Anforderungen an bauliche Anlagen, die über die „Anforderungen an bauliche Anlagen bezüglich des Gesundheitsschutzes (ABG)“ konkretisiert sind – gegeben. Es wird ersichtlich, dass die Anforderungen für Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VVOC, VOC, SVOC) aus Bauprodukten mindestens denen des AgBB entsprechen. Die in Europa noch lückenhafte und unvollständige Harmonisierung der Normen zum Gesundheitsschutz wird dargelegt. Das Buch leistet so Hilfestellung, um trotzdem gemäß den MBO- bzw. MVV TB-Anforderungen gesundheitsbezogene Angaben zu Produktleistungen zu ermöglichen.
Comparison of Formaldehyde Concentrations in Emission Test Chambers Using EN 717-1 and EN 16516
(2018)
For more than 25 years EN 717-1 (Wood-based panels - Determination of formaldehyde re-lease - Part 1: Formaldehyde emission by the chamber method) is the standard for formalde-hyde emission testing of wooden boards. In 2017 EN 16516 (Construction products - Assess-ment 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. To determine a conversion factor four test series were set up with different wooden boards. For a loading of 1 m²/m³ the conversion factor is 1.6. This means that the formaldehyde concentration measured under the conditions of EN 16516 is a factor of 1.6 higher compared to EN 717-1.
UBA und BAM schlagen die Durchführung der Prüfkammermessungen bei 23 °C und 50% relativer Luftfeuchte, einer Beladung von 1,8 m²/m³ und einem Luftwechsel von 0,5 pro Stunde vor. Diese Parameter orientieren sich an der EN 16516, die als zukünftige „Referenznorm“ zu betrachten ist. Die Schmalflächenversiegelung ist auch zukünftig wie in der EN 717-1 beschrieben vorzunehmen. Nach 28 Tagen wird der Mittelwert einer Doppelbestimmung als Endkonzentration („entsprechend der Ausgleichskonzentration“) berechnet. Alternativ dazu kann die Prüfung vorzeitig abgebrochen werden, wenn an 5 Messtagen der Prüfung eine Formaldehydkonzentration von 0,1 ppm nicht überschritten wird.
Prüfungen nach der EN 717-1 sollen weiterhin gleichberechtigt möglich sein. Ergebnisse von Messungen, die nach der EN 717-1 ermittelt wurden, sind mit dem Faktor 2,0 zu multiplizieren.
Abgeleitete Verfahren wie z.B. das Gasanalyseverfahren sollen weiterhin möglich sein. Das Perforatorverfahren entfällt hier, da eine allgemeine für alle Holzwerkstoffe gültige Korrelationen nicht existiert.
Die entsprechenden Änderungen sind in der vom BMUB veröffentlichten „Bekanntmachung analytischer Verfahren für Probenahmen und Untersuchungen für die im Anhang der Chemikalien-Verbotsverordnung genannten Stoffe und Stoffgruppen“ entsprechend zu ändern.
Compared to the intended EU reference level of 300 Bq m−3 for indoor radon concentrations, the contribution of building materials appears to be low. Considering the recommended limit of 100 Bq m−3 by WHO, their contribution is supposed to be relevant, especially at low air exchange rates. This study as part of a two-part research project investigated the suitability of direct low level 222Rn measurement under simulated indoor conditions with commercial radon monitors and dynamically operated emission test chambers. Active measuring devices based on ionisation or scintillation chambers with 1-σ uncertainties below 8.6% at 20 Bq m−3 were found to be best suitable for a practical test procedure for the determination of radon exhalation rates of building materials. For the measurement of such low concentrations, the knowledge of the accurate device background level is essential.
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.
Acoustics is an important aspect for large rooms especially in schools, kindergartens and offices. Foam tiles made from melamine resins are often used for acoustic insulation because they show good fire resistance and good thermal insulation properties. But they can emit formaldehyde. In Germany there are cases with a resulting indoor air concentration of higher than 100 µg/m³. In this study samples from two schools and one office were investigated. Additionally, new tiles were purchased and tested to evaluate the general potential as formaldehyde source.
Emission testing of products is currently a rapidly increasing field of measurement activity. Labelling procedures for construction products are based on such emission test chamber measurements and hence measurement performance should be verified. A suited procedure for this purpose is the testing of one unique homogenous material in different laboratories within a Round Robin Test (RRT). Therefore, it is useful to have a reference material which can be used within inter-laboratory studies or as part of the quality management system to ensure comparable results. Several approaches on the development of reproducibly emitting materials have been published. These have in common only to emit a single VOC – toluene. Two further research studies carried out by BAM aimed to develop reference material for emissions testing containing one or more VOC in a single material. The first approach was a doped lacquer with Volatile and Semi-Volatile Organic Compounds (VOC/SVOC) and the second was Thermoplastic Polyurethane (TPU) or a Squalane/Paraffin mixture. Results received with the lacquer based material were presented in more detail.
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.
Vielzahl unterschiedlicher VOC kann aus Bauprodukten freigesetzt werden. In den meisten Bauproduktgruppen gibt es sowohl emissionsarme als auch emissionsreiche Produkte. Manche VOC sind produktgruppenspezifisch, z.B. Siloxane/Silikon, andere VOC unspezifisch wie Formaldehyd und Essigsäure. VOC-Analytik und Gerüche zeigen im Allgemeinen keinen Zusammenhang. Schwerflüchter zeigen Langzeitemission und ausgeprägte Senken-/Memoryeffekte. Drucker/Kopierer emittieren neben VOC auch Fein- und Ultrafeinpartikel. Radon kann aus manchen Bauprodukten abgegeben werden und bei luftdichten Gebäuden in radonarmen Gebieten Haupt-Radonquelle sein. Radonexhalation kann grundsätzlich (statisch/dynamisch?) mit VOC-Kammern - ergänzt mit geeigneten Messgeräten - bestimmt werden. Es existiert eine Vielzahl von Labels für emissionsarme Bauprodukte. Gerade bei modernen, dichten Bauten mit geringem natürlichen Luftwechsel sind hohe Schadstoffkonzentrationen zu erwarten, wenn nicht emissionsarme Materialien und Produkte zum Einsatz kommen.
Besides measurement of VOC emissions also the evaluation of odour emissions and the perceived intensity of odours gains in importance. Due to difficulties detected in the measurement method of the perceived intensity described in (ISO 16000-28, 2012) the introduction of “reference” odours will be recommended for the training of panellists and as basis for interlaboratory comparisons.
In order to generate the “reference” odours standard liquid substances were directly injected into the main gas flow provided to the panellists. One of the substances tested was ethyl acetate. A pre-evaluation was conducted with six untrained panellists and has shown that ethyl acetate is potentially suitable as reference odour. For further validation of those “reference” odours they additionally will be provided to and evaluated by trained panellists of well established-measurement institutes.
Vielzahl unterschiedlicher VOC kann aus Bauprodukten freigesetzt werden. In den meisten Bauproduktgruppen gibt es sowohl emissionsarme als auch emissionsreiche Produkte. Manche VOC produktgruppenspezifisch: Siloxane/Silikon, andere VOC unspezifisch wie Formaldehyd, Essigsäure VOC-Analytik und Gerüche zeigen im Allgemeinen keinen Zusammenhang. Schwerflüchter zeigen Langzeitemission und ausgeprägte Senken-/Memoryeffekte. Radon kann aus manchen Bauprodukten abgegeben werden und bei luftdichten Gebäuden in radonarmen Gebieten Haupt-Radonquelle sein. Radonexhalation kann grundsätzlich (statisch/dynamisch) mit VOC-Kammern - ergänzt mit geeigneten Messgeräten - bestimmt werden.
Vielzahl unterschiedlicher VOC kann aus Bauprodukten freigesetzt werden. In den meisten Bauproduktgruppen gibt es sowohl emissionsarme als auch emissionsreiche Produkte. Manche VOC produktgruppenspezifisch: Siloxane/Silikon, andere VOC unspezifisch wie Formaldehyd, Essigsäure VOC-Analytik und Gerüche zeigen im Allgemeinen keinen Zusammenhang. Schwerflüchter zeigen Langzeitemission und ausgeprägte Senken-/Memoryeffekte. Radon kann aus manchen Bauprodukten abgegeben werden und bei luftdichten Gebäuden in radonarmen Gebieten Haupt-Radonquelle sein. Radonexhalation kann grundsätzlich (statisch/dynamisch) mit VOC-Kammern - ergänzt mit geeigneten Messgeräten - bestimmt werden.
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.
Die meisten organischen Biozide gehören zu der Gruppe der schwerflüchtigen organischen Verbindungen (SVOC – semi volatile organic compounds). Zu den klassischen Bioziden zählen u.a. Lindan, Pentachlorphenol PCP) und Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT) und zu den neueren u.a. Dichlofluanid, Tebuconazol und Permethrin. Biozide kamen in Museen vor allem in den 50er und 60er Jahren zum Schutz der Exponate zum Einsatz,1 wo sie hauptsächlich in Depoträumen zu finden sind, in welchen sie zum akuten und zum präventiven Schutz vor Schadorganismen eingesetzt wurden.2 Im Laufe der Zeit wurde jedoch festgestellt, dass sich der Einsatz von Bioziden negativ auf die menschliche Gesundheit auswirkt und auch zu Schäden an den behandelten Exponaten führen kann. 3 Verschiedene Möglichkeiten der Biozidanalytik und der Einfluss von Senkeneffekten auf die Analytik werden in diesem Beitrag vorgestellt.
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.
The aim of this study was the development of a low volume air sampling strategy for biocides and polychlorinated biphenyls (PCB) at low air change rates in modern, air-tight showcases as they are present in museums. Lindane, pentachlorophenol, dichlofluanid, tolyfluanid, isodrin, p,p-dichlorodiphenyl trichloroethane and permethrin were the biocides and PCB 28 and PCB 153 were the PCBs studied, all of which are semi volatile organic compounds (SVOC). Their occurrences in the museum environment originate from various sources e.g. preventive treatment of organic exhibits or organic building materials. Exhibits are long-term exposed to these pollutants due to storing in showcases or other storage equipment at low air change rates. To achieve air sampling under the aforementioned conditions the influences of temperature, air circulation, air change rate and relative humidity on the emission behavior of the selected biocides and PCBs had to be determined. This was carried out with pre-soaked wood samples in low volume air sampling experiments using 27 L test showcases and 23 L and 24 L emission test chambers and also diffusive sampling with glass as the sampling material.
Emissions of building materials might have negative impact on human health and well-being. In the EU-funded research project H-House more than 30 natural materials (earthen dry boards and plasters, bio-based insulation materials made of wood, flax, reed, straw, etc.) used for renovation and refurbishment were tested regarding emissions of VOC, formaldehyde and radon. Different to ordinary emission tests on single materials this study focuses on the emissions from complete wall assemblies. Therefore, specially designed test chambers were used allowing the compounds to release only from the surface of the material facing indoors. The testing parameters were chosen in order to simulate model room conditions. The emission results were finally evaluated using the AgBB evaluation scheme, a procedure currently applied for the approval of flooring materials in Germany.
Development of a multi-VOC reference material for quality assurance in materials emission testing
(2015)
Emission test chamber measurement is necessary to proof building materials as sources of volatile organic compounds (VOCs). The results of such measurements are used to evaluate materials and label them according to their potential to emit harmful substances, polluting indoor air. If only labelled materials were installed indoors, this would improve indoor air quality and prevent negative impacts on human health. Because of the complex testing procedure, reference materials for the quality assurance are mandatory. Currently, there is a lack of such materials because most building products show a broad variation of emissions even within one batch. A previous study indicates lacquers, mixed with volatile organic pollutants, as reproducible emission source for a wide range of substances. In the present study, the curing of the lacquer-VOC mixture inside micro-chambers was optimised. Therefore, the humidity and the chamber flow were varied. Typical indoor air pollutants with a wide range of volatilities, for example, styrene, n-hexadecane, dimethyl and dibutyl phthalate were selected. It turned out that, under optimised curing parameters inside the micro-chamber, their emission can be reproduced with variations of less than 10 %. With this, a next important step towards a reference material for emission testing was achieved.
The DIN ISO 16000-28 and VDI 4302-1 describe a method for the assessment of the perceived intensity of odours. It is based on a trained assessment panel using a referencing scale that provides defined acetone concentrations. Due to the AgBB-scheme including a place holder for odour assessment it is currently checked whether the method is applicable.
To check the applicability a pilot phase regarding the „Implementation of Odour Measurements into the Assessment of Building Products“ was started by AgBB1 in 2012. Düring this phase amongst others two interlaboratory tests were conducted. The first one in 2012 served to test the applicability and to identify need and potential for improvement. Based on those findings an additional Standard Operation procedure was developed for the second interlaboratory test in 2014.
The second interlaboratory test confirmed the findings of the first one and the need for improvement of the measurement method as well. Nonetheless both tests showed Standard deviations of reproducibility between 20 and 40%. Standard deviations of reproducibility of well-established interlaboratory tests for VOCs show comparable results.
Während in der Vergangenheit insbesondere die Entwicklung einer sensorischen Prüfmethode (in DIN ISO 16000-28 und VDI 4302-1 genormt und im AgBB-Schema verankert) für die Bewertung von Bauprodukten im Vordergrund der Betrachtungen stand, wurde im Rahmen der vom UBA initiierten Pilotphase mithilfe des Ringversuches erstmals die institutsübergreifende Anwendbarkeit dieser Verfahren untersucht. Ziel dabei war es, noch bestehende Schwierigkeiten im Umgang mit der Prüfmethode zu identifizieren und Empfehlungen für das weitere Vorgehen herauszuarbeiten.
While in 2012 a commercially available acrylic sealant was used as sample material, in 2014 a lacquer doped with specific substances was sent to the participants for the VOC and odour measurement. The resulting measurement values for the perceived intensity were evaluated in consideration of various boundary conditions to identify parameters that could possibly influence the measurement procedure significantly. For the comparison of both interlaboratory comparisons qualified data sets were taken as a basis. Potential for improvement identified in 2012 was mainly confirmed by the interlaboratory test 2014 as well. Besides the accurate conduction as essential part of the measurement it became obvious again that the boundary conditions of the DIN ISO 16000-28 are not defined tight enough. Moreover the thesis that measurements based on the utilisation of comparison scales with only one funnel generate results especially imprecise could not be verified. Both interlaboratory comparisons resulted in relative standard deviations of reproducibility that lay between 20 and 40 % and such are quite comparable with those of well-established interlaboratory VOC comparisons.
Odours might cause offensive nuisance and are under suspicion to be directly harmful to health. Surprisingly their assessment is by definition no part of the determination of indoor air quality (yet). As odours emit from building materials as well as from common consumer goods the users awareness increases continuously and demand for improved consumer protection raises. In comparison to well established methods for the determination of volatile organic compounds (VOC) in the air, there is little experience regarding the applicability, comparability and reproducibility of odour measurements. Considering this, the international and the German standardisation take into account odour assessment, e.g. ISO 16000-28 and VDI 4302-1.
In Germany the AgBB-Scheme is a mandatory tool for the evaluation of building products and it is intended to implement odour measurement into it. Initially and essentially the newly developed method had to be put to test involving institutes that deal with VOC measurements. To test the applicability of the method an interlaboratory test was conducted. The results and identified potential improvements are presented in this study (Brosig, 2013).
Um eine gute Luftqualität in Gebäuden zu erreichen, müssen Reinigungslasten durch Lüften aus Räumen abgeführt bzw. vermieden oder verringert werden. Wird der Luftwechsel verringert, verschlechtert sich die Raumluftqualität, und die Zufriedenheit der Nutzer nimmt ab. An Arbeitsplätzen kann es bei schlechter Luftqualität und der daraus resultierenden Unzufriedenheit zu einer geringeren Produktivität der Beschäftigten kommen. Um die Reinigungslasten und deren Wirkung auf den Raumnutzer überdas Geruchsempfinden zu verringern, ist neben einer messtechnischen Erfassung der Verunreinigungen auch eine sensorische Prüfung in Innenräumen und von Bauprodukten notwendig. In diesem Artikel wird die Entwicklung der Bewertungsmethodik von Gerüchen im Innenraum erläutert und auf Anwendungen eingegangen.
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.
Während in der Vergangenheit insbesondere die Entwicklung einer sensorischen Prüfmethode (in DIN ISO 16000-28 und VDI 4302-1 genormt und im AgBB-Schema verankert) für die Bewertung von Bauprodukten im Vordergrund der Betrachtungen stand, wurde im Rahmen der vom UBA initiierten Pilotphase mithilfe des Ringversuches erstmals die institutsübergreifende Anwendbarkeit dieser Verfahren untersucht. Ziel dabei war es, noch bestehende Schwierigkeiten im Umgang mit der Prüfmethode zu identifizieren und Empfehlungen für das weitere Vorgehen herauszuarbeiten.
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.
Determination of radon exhalation rates from construction materials using VOC emission test chambers
(2013)
Determination of radon exhalation from construction materials using VOC emission test chambers
(2013)
The inhalation of 222Rn (radon) decay products is one of the most important reasons for lung cancer after smoking. Stony building materials are an important source of indoor radon. This article describes the determination of the exhalation rate of stony construction materials by the use of commercially available measuring devices in combination with VOC emission test chambers. Five materials – two types of clay brick, clinker brick, light-weight concrete brick, and honeycomb brick – generally used for wall constructions were used for the experiments. Their contribution to real room concentrations was estimated by applying room model parameters given in ISO 16000-9, RP 112, and AgBB. This knowledge can be relevant, if for instance indoor radon concentration is limited by law. The test set-up used here is well suited for application in test laboratories dealing with VOC emission testing.
Die meisten organischen Biozide gehören zu der Gruppe der schwerflüchtigen organischen Verbindungen (SVOC – semi volatile organic compounds). Zu den klassischen Bioziden zählen u.a. Lindan, Pentachlorphenol (PCP) und Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT) und zu den neueren u.a. Dichlofluanid, Tebuconazol und Permethrin. Biozide kamen in Museen vor allem in den 50er und 60er Jahren zum Schutz der Exponate zum Einsatz, hauptsächlich in Depoträumen zum akuten und zum präventiven Schutz vor Schadorganismen.
Odour measurements become increasingly important in view of the assessment of indoor air quality and the emissions of building products. Hence they need to be implemented into evaluation schemes such as the AgBB scheme. While there are already standards like DIN ISO 16000-28 and VDI 4302 Part 1 specifying the procedure of odour measurements using a comparison scale, no final validation of the method has been carried out so far. Therefore, a round robin test was conducted in 2012 with 12 participating laboratories that mainly consisted of the following two parts: 1) testing of the available comparison scales with respect to their operational performance and 2) execution of an odour assessment of an acrylic sealant using emission test chambers. Part one included the measurement of the air flow rates and the provided concentrations of the reference substance (acetone). Part two was conducted to test the performance of the laboratories and the applicability of DIN ISO 16000-28 and supplementary VDI 4302 Part 1 by assessing the perceived intensity and the hedonic tone of the air samples. Moreover, samples for VOC analysis were taken from the air in the emission test chamber on the 7th day of testing to allow for quality control. Resulting from this round robin test main deficits were detected and suggestions for the improvement of the odour measurement procedure were made.
A method for the determination of very volatile organic compounds (VVOC) in air was developed and successfully tested for methanol and ethanol. Carbotrap300® (a multi-bed tube using Carbopack C®, Carbopack B® and Carbosive SIII®) 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
Entwicklung einer praxisnahen Prüfmethode zur Bestimmung der Radon-Exhalation aus Bauprodukten
(2012)
Several construction and building materials, including wood, glue and coatings, are possible sources of very volatile organic compounds (VVOCs) and volatile organic compounds (VOCs) like formic and acetic acid. Due to very high air tightness and very low air exchange rates in new buildings concentrations of these harmful substances can increase considerably. To minimize the risk, emissions from building products should be identified and quantified. With the common standard method, this means Tenax® sampling followed by thermal desorption and GC-MS analysis, these acids could not be detected sufficiently. The aim oft this study is the comparison of two different methods for the determination of acetic and formic acid. The sampling of method one, which is usually used for identification and quantification of VOCs, is done in accordance with ISO 16000-6 and ISO 16017-1 on Carbotrap® 202 multi-bed thermal desorption tube by subsequent identification and quantification with GC-MS. Method two is based on sampling on 2,4-dinitrophenylhydrazine (DNPH) cartridges, derivatisation, elution, identification and quantification of the derivatives with LC-MS/MS (liquid chromatography mass spectrometry/mass spectrometry).
Ausstellungskuratoren, Restauratoren oder Fachplaner stehen immer wieder vor der Entscheidung, geeignete Materialien für Museumsausstattungen auswählen zu müssen. Vitrinen, Depoteinrichtungen, aber auch Transportverpackungen für Kunst- und Kulturgut sollten unbedingt frei von Schadstoffen sein. Ein neues Verfahren ermöglicht nun eine problemorientierte Untersuchung und Bewertung von Materialien mit belastbaren und reproduzierbaren Ergebnissen.
In diesem Vorhaben wurden 8 OSB-Platten und sieben Leimholzplatten aus Baumärkten gemäß den Vorgaben des AgBB-Schemas in Emissionsmesskammern geprüft. Hinzu kamen Messungen an 17 im Technikum hergestellten OSB, an denen der Einfluss von Herstellungsparametern auf VOCEmission untersucht wurde. Grundsätzliches Ziel war es, durch die Untersuchungen Lösungsansätze für die Emissionsminderung von VOC aus Holzwerkstoffen zu finden. Dazu wurde auch der Einsatz von Antioxidantien bei der OSB-Herstellung getestet. Die Emissionen des Rohstoffes Kiefernholz wurden an 6 Proben aus Splint- oder Kernholz aus unterschiedlichen Stammabschnitten einer frisch gefällten Kiefer untersucht. Insgesamt konnte mit dem Projekt gezeigt werden, dass einige der im Handel erhältlichen OSB und auch Leimhölzer eine Bewertung nach dem AgBB-Schema aufgrund von zu hohen Aldehyd- und Terpenemissionen nicht bestehen. Für die Aldehydemissionen (insbesondere Hexanal und ungesättigte höhere Aldehyde) konnte durch den Einsatz von Antioxidantien bei der OSB-Herstellung eine Verminderung auf ein Drittel erreicht werden, allerdings stiegen dadurch die Terpenemissionen an. In this project, eight Oriented Strand Boards (OSB) and seven plywood boards from DIY stores were tested in emission test chambers according to the AgBB schemes specifications. In addition, 17 OSBs manufactured in a pilot plant were tested to investigate the effect of production parameters on VOC emission. The use of antioxidants in OSB production was also tested. The main objective of the investigation was to find potential solutions for reducing VOC emissions from timber materials. The emissions from pine wood were investigated on six sapwood or heartwood samples from different trunk sections of freshly felled pine. The projects results show that, due to their high aldehyde and terpene emissions, some types of commercially available OSB and plywood did not meet the AgBB schemes requirements. By using antioxidants in OSB production it was possible to reduce aldehyde emissions (especially hexanal and unsaturated higher aldehydes) to one third. However, this caused an increase in terpene emissions.
When utilized in the perfuming of children's toys, fragrances capable of inducing contact allergy in human skin may also become bioavailable to children via the inhalation route. The aim of this study was to determine the area-specific emission rates of 24 fragrances from a plasticized PVC reference material that was meant to mimic a real plastic toy. This material was introduced into an emission chamber for 28 days at handling conditions or at worst-case conditions. As a result, fragrances can be separated into three categories according to their emission rates ranging from 0.0041 to 16.2 mg/m² × h, i.e., highly volatile, semivolatile, and low-volatile compounds. Compounds of the first and second categories were monitored with decreasing emission rates. Substances of the third category were detected with increasing emission rates over time. Further, higher temperatures led to higher emission rates. The emission concentration of fragrances from four real scented toys varied between 1.10 and 107 µg/m³ at day 1 in the test chamber. Therefore, short-term inhalation exposure to fragrances originating from toys was in the range of 0.53–2700 ng/kg BW/d for the children of age 1 and older. Long-term exposure to these fragrances was calculated in the range of 2.2–220 ng/kg BW/d.
Nicht nur Schadstoffe aus der Umwelt können Museumsexponate schädigen. Auch interne Schadstoffquellen wie objektimmanente Exhalate und Emissionen von Lösemitteln oder organischen Säuren können den wertvollen Gu¨tern Schaden zufu¨gen. Auf Schadstoffe zu pru¨fen sowie geeignete Messmethoden zu entwickeln und zu optimieren, ist daher von großer Bedeutung. Neuste Forschungen stellen die Autoren vor.
Indoor air pollutants influence the health and comfort of building occupants and consequently the energy consumption of the building. The pollutants are emitted by various sources.
Among these sources, building products are of particular importance. To control the emission of pollutants from building materials, a few different voluntary labelling Systems have been introduced in Europe. In Germany also mandatory “Principles for the health assessment of construction products used in interiors” have been applied for the technical approval of floor coverings since 2004. This procedure is based on the assessment scheine of the Committee for Health-related
Evaluation of Building Products (AgBBScheme). The sensory-limit settings for building-material label Blue Angel offer consumer to differ not only low-emission but also low-odour Building materials from another building materials.
Emissions from Materials
(2011)
Emissions from materials influence the surrounding environment. Gaseous emissions - mainly volatile organic compounds (VOCs) - into indoor air are of Special interest due to the fact that they affect indoor air Quality (IAQ). VOCs are of importance because they are strongly related to the so-called sick-building Syndrome (SBS). Materials are not the only source of indoor air pollution. Other important sources are every type of combustion (e.g. fire places, gas cooking), especially smoking (environmental tobacco smoke (ETS)) and the use of household Chemicals (sprays, solvents e.g.).
Whereas these kinds of sources can be influenced by the user (to use or not to use it) materials emissions cannot be influenced by the user to the same extent. Often the user is simply not aware that materials might have emissions.
The inhalation of 222Rn (radon) is one of the most important reasons for lung cancer, after smoking. Usually, the geological subsoil and the building ground are the dominant sources for enhanced indoor radon levels. Additionally, building materials can increase indoor radon concentrations when these materials contain higher contents of 226Ra (radium), especially in combination with low air exchange rates. For a realistic estimation of indoor radon
concentrations, it is helpful to carry out measurements of radon exhalation rates from relevant materials using emission test chambers. In Germany, it is aspired to limit the total indoor radon concentration to 100 Bq/m3, whereby building materials should contribute at most 20 Bq/m3. Within a project financed by the German Institute for Construction Technology (DIBt), a practical oriented measurement procedure of the radon exhalation of building materials in accordance to ISO 16000-9 was developed to have a means for the assessment of these materials with respect to their indoor use. Test chambers with different volumes were used. The tested materials were mainly used for wall constructions (e.g., bricks, light-weight concrete) and have known specific radium activities and radon exhalation rates.
Vor dem Hintergrund der anhaltenden öffentlichen Diskussion um mögliche gesundheitliche Risiken von Ultrafein- und Feinstaubemissionen aus Bürogeräten mit Laserdruckfunktion (LPD, Laser Printing Device) wurde vom Umweltbundesamt ein Forschungsvorhaben zur Entwicklung einer Prüfprozedur für die Quantifizierung der emittierten Partikel durch Zählung unter Standardbedingungen in Emissionsmesskammern, sowie zur physikalischen und chemischen Charakterisierung dieser Aerosole initiiert. Als Ergebnis konnte die Partikelzählung in den Entwurf des Prüfverfahrens für die Bestimmung von Emissionen (RAL-UZ-122, Anhang S-M) des Umweltzeichens "Blauer Engel" für Bürogeräte sowie in den Prüfstandards ECMA-328 und den Entwurf der ISO/IEC 28360 integriert werden. Die Methode wurde in einem internationalen Ringversuch erfolgreich getestet. Auf dieser Basis können Vergabekriterien und -werte für die Emission von Fein- und Ultrafeinpartikeln im Rahmen der Vergabe des Umweltzeichens Blauer Engel vereinbart und Produktprüfungen vorgenommen werden.
Emissionen aus Bauprodukten beeinträchtigen die Qualität der Innenraumluft erheblich. Mit Hilfe des AgBB-Schemas werden die Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) aus Bauprodukten bewertet. Die gesundheitliche Bewertung nach dem AgBB-Schema erfordert produktspezifische Messverfahren.
Diese gibt es mittlerweile für eine Reihe von Produkten. Sie wurden durch Beteiligung verschiedener Forschungseinrichtungen und Messinstitute validiert und u. a. in die Vergabekriterien des Umweltzeichens Blauer Engel übernommen. Die Bewertung ist allerdings mit zumeist niedrigeren Grenzwerten strenger. VOC-Emissionen und Gerüche können beide zu gesundheitlichen Belastungen führen. So ist die sensorische Prüfung ein weiteres wichtiges Element bei der Bewertung von Bauprodukten und vorsorglich auch im AgBB-Schema verankert.
Hauptziel des Projektes ist es, eine Methode der sensorischen Bewertung und Grenzen für die Vergabe des Blauen Engels und für das AgBB-Schema abzuleiten. Auf Grundlage der durchgeführten Untersuchungen (siehe Kapitel 5 Ergebnisse und Diskussion) wird als Bewertungsmethode die empfundene Intensität und die Hedonik vorgeschlagen. Die Ableitung der Grenzwerte für die sensorische Bewertung am 28. Tag erfolgt über die zusätzliche Befragung der Probanden im Rahmen der vorliegenden Studie nach der Zumutbarkeit einer Probe.
Für den Blauen Engel könnte es je Produktgruppe unterschiedliche Grenzen der empfundenen Intensität und der Hedonik geben. Ein erster Vorschlag für mögliche Grenzen, hier zunächst einheitlich für alle
Produktgruppen, ist für die empfundene Intensität 7 pi (5 pi + 2 pi als Sicherheit, Kapitel 5.1.5) und für die Hedonik -1 (0 +/-0,8, gerundet auf -1) (siehe dazu Abbildung 6-2).
Emissions from building products can considerably impair the quality of indoor air. The AgBB scheme is employed to evaluate the emissions of volatile organic compounds (VOC) from building products. The hygienic evaluation according to the AgBB scheme requires product-specific measuring procedures.
These are available for a range of products. They have been validated in co-operation with several research and testing institutes and have been included in the criteria for awarding the Blue Angel ecolabel.
The evaluation is, however, stricter and generally has lower limits. VOC emissions and odours can cause health problems so testing using sensors is an important element in the evaluation of building products and has – for reasons of precaution – been set down in the AgBB scheme. The main goal of the project was to derive a method of evaluation using sensors and limits for awarding the Blue Angel and for the AgBB scheme. Based on the research conducted (see Chapter 5 Results and Discussion), perceived intensity and hedonics were suggested as a suitable Evaluation method. The derivation of limits for the evaluation using sensors on the 28th day was effected in the present study through the additional questioning of the test subjects on the reasonability of a sample.
For the Blue Angel, there could be different limits of perceived intensity and hedonics for each group of products. A preliminary suggestion for possible limits – for all product groups – is a perceived intensity of 7 pi (5 pi + 2 pi as confidence coefficient, Chapter 5.1.5) and -1 (0+/-0.8, rounded to -1) for the hedonic value.
Schadstoffe beschäftigen derzeit Museen weltweit Heute weiß man, dass diese auch aus Materialien, die für den Ausstellungsbau verwendet werden, austreten können, was eine Gefahr für Exponate darstellt. Ein neues Verfahren namens BEMMA bietet nun erstmalig die Möglichkeit, relativ schnell und effektiv eine problemorientierte Untersuchung und Bewertung mit belastbaren und reproduzierbaren Ergebnissen vorzunehmen.
VOC emissions from building materials accompanying sensory tests for different evaluation schemes
(2011)
Within a follow up project of a former study (Horn et al. 2005) emissions and odor from different types of construction products were investigated (financed by the German Federal Environmental Agency - FKZ 37 07 62 300).
The tested materials were mainly those used for construction of floors indoors. For this type of materials in Germany several labeling procedures exist which are based on Emission chamber testing. Two important labeling procedures in Germany are based on the AgBBevaluation scheme (Däumling et al. 2005). For some applications (flooring material) it is the mandatory Ü-mark of DIBt (German Institute for Construction Technology). Furthermore for carpets, adhesives and many other products, like sealants, mattresses, furniture and so on the voluntary blue angel mark exist. Within this scheme the volatile organic compounds (VOC) compounds are measured with well established procedures and are evaluated with LCI-values which were derived from health information.
Beyond that many complaints according to building products are caused by odors. Therefore an evaluation procedure for the odor is very important and should be implemented into all of the mentioned labeling schemes.
Quality and trueness of results received from measurements are very important for all involved parties, producers and consumers as well; for instance, if the results were used for acceptance of a product within a labeling procedure. Based on an inter-laboratory study with many German, European and US-American laboratories an extemal quality assurance System for the analysis of VOC emitting from products or the measurement in indoor air should be implemented (financed by the German Federal Environmental Agency).
A focus was set on the emission test chamber experiments and the connected analytical procedure. VOC have a dominating influence when applying the German AgBB scheme for health evaluation of building products.
Therefore it is necessary to ensure that the results between the testing laboratories are comparable. The successful participation to such round robin tests is offen essential for the acceptance of results given by an analytical laboratory.
In this work, the elemental composition of fine and ultrafine particles emitted by ten different laser printing devices (LPD) is examined. The particle number concentration time series was measured as well as the particle size distributions. In parallel, emitted particles were size-selectively sampled with a cascade impactor and subsequently analyzed by the means of XRF. In order to identify potential sources for the aerosol's elemental composition, materials involved in the printing process such as toner, paper, and structural components of the printer were also analyzed. While the majority of particle emissions from laser printers are known to consist of recondensated semi volatile organic compounds, elemental analysis identifies Si, S, Cl, Ca, Ti, Cr, and Fe as well as traces of Ni and Zn in different size fractions of the aerosols. These elements can mainly be assigned to contributions from toner and paper. The detection of elements that are likely to be present in inorganic compounds is in good agreement with the measurement of nonvolatile particles. Quantitative measurements of solid particles at 400 °C resulted in residues of 1.6 × 109 and 1.5 × 1010 particles per print job, representing fractions of 0.2% and 1.9% of the total number of emitted particles at room temperature. In combination with the XRF results it is concluded that solid inorganic particles contribute to LPD emissions in measurable quantities. Furthermore, for the first time Br was detected in significant concentrations in the aerosol emitted from two LPD. The analysis of several possible sources identified the plastic housings of the fuser units as main sources due to substantial Br concentrations related to brominated flame retardants.
Die Analytik von Phthalaten (DMP bis DEHP) in der Luft ist mit thermischer Desorption unter Verwendung von Quarzwolle als Adsorbens erfolgreich realisierbar. Dies wurde durch eine Methodenvalidierung bestätigt. Es wurden sowohl Messungen im Innenraum als auch in Emissionskammern vorgenommen. In den Emissionskammermessungen wurden mögliche Senkeneffekte der Kammeroberfläche (Glas) untersucht. Unter Zuhilfenahme der idealen Abklingkurve wird bestätigt, dass diese Oberfläche eine Senke darstellt.
Emissions from Sealants
(2010)
With a gas mixing system (GMS) developed in our laboratory we created a gas mixture of
four substances. Adsorptive wall materials of four different compositions were exposed to this
gas mixture, consisting of 1-pentanol, hexanal, butyl acetate and n-decane. Aim of this study
was to scrutinize the ability of these samples to reduce the concentration of the supplied gas.
This capacity is expressed in the sorption flux F or area specific adsorption rate respectively.
The test was performed referring to a draft of ISO 16000-24.
In den Grundsätzen des DIBt zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten in Innenräumen ist das Bewertungsschema des Ausschusses zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten (AgBB-Schema) als wesentliche Grundlage enthalten.
Dieses Schema bewertet die mit Hilfe einer Prüfkammermessung bestimmten Emissionen von flüchtigen und schwer flüchtigen organischen Verbindungen (VOC und SVOC). Die Prüfkammer dient dabei der Einhaltung standardisierter Klimabedingungen (Temperatur 23°C, relative Luftfeuchtigkeit 50 %) sowie der Einstellung bestimmter Prüfparameter wie Luftwechselrate und Beladungsfaktor. Die Anforderungen an eine Prüfkammer sind in DIN EN ISO 16000-9 beschrieben. Die Analytik und Quantifizierung der VOC geschieht mittels Tenax-Thermodesorption und nachfolgender Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie und ist in DIN ISO 16000-6 beschrieben.
Probenahmen werden am 3. und 28. Tag der Prüfkammermessung durchgeführt. Am dritten Tag erfolgt eine Bewertung der Emissionen aus dem Bauprodukt anhand des TVOC-Wertes und der Summe der detektierten cancerogenen Stoffe (nach 67/548/EWG, Einstufung als cancerogen der Kategorie 1 und 2). Ein Produkt erfüllt die Kriterien, wenn der TVOC-Wert nach 3 Tagen nicht größer als 10 mg/m³ ist und die Summe der Cancerogene 10 μg/m³ nicht übersteigt. Am 28. Tag wird zusätzlich zum TVOC-Wert und den Cancerogenen die Emission von SVOCs berücksichtigt und eine Einzelstoffbewertung anhand von NIK-Werten vorgenommen. Der TVOC-Wert nach 28 Tagen darf nicht größer als 1 mg/m³ sein, die Summe der Cancerogenen nicht größer als 1 μg/m³. Die Summe an SVOCs darf eine Konzentration von 0,1 mg/m³ nicht überschreiten. Der sogenannte R-Wert, die Summe aller Quotienten aus Einzelstoffkonzentration und dem NIK-Wert des Einzelstoffes, darf einen Wert von 1 nicht übersteigen. Außerdem darf die Summe von Substanzen, die keinen NIK-Wert besitzen, nicht größer als 0,1 mg/m³ sein.
Der Ringversuch, der im Rahmen der Untersuchungen zur Verbesserung der Prüfkammermessungen durchgeführt wurde, hatte vor allem den Zweck, den Einfluss unterschiedlicher Methodenparameter bei der Prüfkammermessung in unterschiedlichen Prüflaboratorien zu erfassen. Anhand der Ergebnisse sollte eine Ursachenforschung für die großen Abweichungen der bisher durchgeführten Ringversuche erfolgen. Durch die drei aufeinander aufbauenden Schritte sollte der Einfluss der Analytik, der Probenahme und der Prüfkammer geklärt werden.
Der Ringversuch diente nicht der Anerkennung der teilnehmenden Prüflaboratorien im Bereich der Bauproduktenprüfung für eine DIBt-Zulassung.
Ausgehend von den Prüflaboratorien, die in der Projektgruppe „Prüf- und Messverfahren zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten“ des DIBt mitarbeiteten, wurde der Kreis auf europäische Prüflaboratorien erweitert, die sich ebenfalls mit Prüfkammermessungen an Bauprodukten beschäftigen. Dazu erging ein Einladungsschreiben an alle von vorangegangenen Ringversuchen bekannten Teilnehmer. Insgesamt ergab sich ein Teilnehmerkreis von 29 Instituten, davon 16 aus Deutschland, jeweils zwei aus Österreich, Belgien, Schweden, Dänemark und jeweils eins aus Finnland, Großbritannien, Frankreich, Italien und Portugal. Vor Beginn des Ringversuches waren davon 11 im Zulassungsbereich tätig.
Zur wissenschaftlichen Begleitung wurde durch das DIBt ein Betreuergremium einberufen. In zwei Sitzungen (April und November 2007) wurden die aktuellen Ergebnisse vorgestellt und diskutiert sowie die weitere Vorgehensweise besprochen. Eine Abschlussveranstaltung nach der Auswertung des dritten Schrittes des Ringversuches fand im April 2008 im DIBt statt. Dazu waren alle Teilnehmer eingeladen.
Für die Emissionsmessung von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) aus Materialien mit Hilfe von Emissionsprüfkammern sind bisher nur wenige Ringversuche durchgeführt worden (De Bortoli et al. 1999; Jann et al. 2000; Hansen et al. 2000; Oppl and Winkels 2002; Windhövel and Oppl 2005; Kirchner 2007; Oppl 2008). Dabei zeigten sich meist große Streuungen der Ergebnisse.
Ein großes Problem für die Durchführung solcher Ringversuche ist das Fehlen von Referenzmaterialien mit bekannter Emissionsrate von Zielsubstanzen. Deshalb orientiert man sich für die Auswertung solcher Ringversuche am Mittelwert aller Ergebnisse. Dafür ist die Homogenität des Testmaterials von größter Bedeutung. Diese wurde in früheren Ringversuchen nicht wirklich sichergestellt.
Im hier beschriebenen Forschungsprojekt wurde auf die Homogenität des Probenmaterials besonderen Wert gelegt.
Der gesamte Ringversuch wurde in drei Schritte unterteilt. Die einzelnen Schritte wurden dabei von Schritt zu Schritt immer komplexer. Im ersten Schritt erfolgte die Analyse von flüssigen Lösungen, im zweiten die Bestimmung von VOCs in Prüfkammerluft und im dritten Schritt erfolgte eine komplette Emissionsprüfkammermessung bei den Teilnehmern.
Die Bewertung von VOC-Emissionen aus Bauprodukten soll durch das AgBB-Schema vereinheitlicht werden und eine gesundheitsrelevante Komponente enthalten. Das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) hat das AgBB-Schema in weiten Teilen für seine Grundsätze zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten in Innenräumen implementiert. Neben der üblichen chemischen Emissionsmessung soll auch der Geruch für die Bewertung des Produkts herangezogen werden. Um den Geruch als festen Bestandteil in die Produktprüfung zu integrieren, wurden vom Umweltbundesamt zwei Vorhaben initiiert. Erste Ergebnisse des zweiten Vorhabens (FKZ 37 07 62 300; Sensorische Bewertung der Emissionen aus Bauprodukten Integration in die Vergabegrundlagen für den Blauen Engel und das Bewertungsschema des Ausschusses zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten) werden hier dargestellt.