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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.
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.
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.
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 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.
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.