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Using the AgBB evaluation scheme for VOC and odour emissions of different construction products
(2006)
Methods for the determination of biocide emissions from treated materials into water and air were developed and tested in order to support a comparative ecological assessment of biocidal products. Leaching tests, experiments with simulated rain, extraction cleaning of carpets and emission chamber tests were performed with a series of treated materials. The experiments focused on the effect of changes in the procedure as well as characteristics of the specimens and demonstrate the suitability of the proposed methods for biocides of different product types.
It was demonstrated that emissions of biocides into water can be compared on the basis of leaching tests in which the emission kinetics of the active ingredients are recorded. However, the water volume per surface area and the timetable for water changes have to be defined in such tests. Functions of flux rates related to time can be well described for inorganic compounds, whereas modelling of the data is more complicated for organic substances.
Emission chamber tests using 20-litre and 23-litre glass exsiccators, originally developed to study volatile organic compounds, were successfully adapted for the investigation of the emission of biocides from treated materials which are usually semi volatile organic compounds. However, test parameters and the method of analysis have to be adapted to the substances to be determined.
Generally, it was found that the emission curves for the semi volatile organic compounds investigated differ from those of volatile organic compounds.
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.
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.
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.
Since semi-volatile organic compounds (SVOCs), including biocides and polychlorinated biphenyls (PCBs), occur indoors as well as outdoors, air sampling adsorbents and measuring methods for all these compounds are indispensable. This paper presents the initial steps in the development of such a method, the aim of which is the analysis of selected compounds in the above-mentioned classes using low air sampling volumes and air-exchange rates close to zero, as is common in museum showcases. For measurements under easily controlled conditions, a micro-chamber system was used at different temperatures. A surface modified styrene divinylbenzene (SDVB) polymer was selected as the air sampling adsorbent for the elution experiments. After successfully performing pretests using the micro-chamber system with target compound solutions, the emissions of these compounds from self-soaked wood samples and con-taminated wood samples were investigated for method development.
Messung und Bewertung von Gerüchen aus Bauprodukten für den Innenraum gewinnen vor allem durch den zunehmenden Bau energieeffizienter Gebäude an Bedeutung. Intensive und unangenehme Gerüche werden von Bewohnerinnen, Bewohnern und Angestellten nicht akzeptiert und können auf Dauer krank machen. Bislang stand noch kein allgemein anerkanntes Messverfahren zur Verfügung. Dieses wurde nun in Forschungsprojekten entwickelt, wobei auch konkrete Bewertungsvorschläge zur Zumutbarkeit von Gerüchen gemacht wurden. Das Verfahren ist an die Messung der Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen aus Bauprodukten gekoppelt und nutzt Probanden, um die Geruchsstärke (Intensität) und den Geruchseindruck (Hedonik) zu ermitteln. In der Praxis wird das Verfahren nun an verschiedenen Stellen erprobt. Die Bewertung der Geruchsemissionen gibt der Industrie die Möglichkeit, geruchsarme Produkte zu gestalten. Die Kennzeichnung geruchsarmer Bauprodukte mit dem Umweltzeichen Blauer Engel erleichtert Verbraucherinnen und Verbrauchern die Orientierung beim Einkauf.
In this study 50 construction products were tested in emission test chambers according to the requirements of the AgBB-scheme: 7 acrylic and 6 silicone sealants, 6 paste-like synthetic resin plasters, 13 wood based products, 4 adhesives, 5 lacquers, 6 wall paints and 3 further construction products. VOC and odour emissions were tested on the 1st, 3rd, 10th, and 28th day. In addition to the VOC-measurements, a test procedure was developed to evaluate odour emission of construction products.This test is planned to be implemented into the AgBB-Scheme. A direct evaluation by a sensory panel in the emission test chamber was not possible. So the odour samples were collected in 300- litre tedlar bags which were evaluated later. Odour intensity of the samples was compared with different acetone concentrations. Within this study an interlaboratory comparison was conducted using the newly developed odour test method. Additionally, VVOC emissions, detection of carcinogenic compounds, repeatability of emission test chamber tests, and other issues are presented. This project has shown that construction products can be evaluated in accordance with the AgBB scheme. A sensory evaluation is intended to be introduced in the AgBB scheme. A method for this evaluation is described in this study. The test procedure should be enhanced and validated for practical utilisation.
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.
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.
Im Rahmen der Richtlinienarbeit der Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN - Normenausschuss KRdL wurde ein Ringversuch zur Validierung des Analysenverfahrens für Phthalate in der Innenraumluft durchgeführt. Dabei wurden die beiden in der künftigen Richtlinie beschriebenen Analysenverfahren der Thermodesorption von Adsorptionsröhrchen sowie der Lösemittelextraktion von Florisilröhrchen mit jeweils anschließender Gaschromatographie und Massenspektrometrie (GC/MS) erprobt. Die Ergebnisse des Ringversuchs belegen die Vergleichbarkeit der beiden Verfahren. Auch die Richtigkeit der Ergebnisse im Rahmen einer akzeptablen Streuung sowie die Praktikabilität in der Praxis konnten bestätigt werden. Weiterhin wurden wichtige Erkenntnisse zur Minimierung der Blindwerte erarbeitet.
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.
Volatile organic compounds (VOCs) found indoors have the potential to affect human health. Typical sources include building materials, furnishings, cleaning agents, etc. To address this risk, chemical emission testing is used to assess the potential of different materials to pollute indoor air. One objective of the European Joint Research Project 'MACPoll' (Metrology for Chemical Pollutants in Air) aims at developing and testing a reference material for the quality control of the emission testing procedure. Furthermore, it would enable comparison of measurement results between test laboratories. The heterogeneity of the majority of materials makes it difficult to find a suitable reference sample.
In the present study, styrene, 2-ethyl-1-hexanol, N-methyl-α-pyrrolidone, lindane, n-hexadecane, 1,2-dimethyl- and 1,2-di-n-butyl-phthalate were added to 12 commercially available lacquers (6 alkyd and 6 acrylic polymer based lacquers) serving as carrier substrate. After homogenization, the mixtures were loaded into a Markes Micro-Chamber/Thermal Extractor (µ-CTE) for curing and investigation of the emission behavior for each compound. For almost all of the investigated chemicals, the preferred glossy acrylic lacquer showed emissions that were reproducible with a variation of less than 20% RSD. Such lacquer systems have therefore been shown to be good candidates for use as reference materials in inter-laboratory studies.
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).
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.
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.