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Flüchtige organische Verbindung

Version vom 21. Dezember 2010, 15:35 Uhr von Willink (Diskussion | Beiträge) (→‎SVOC)

Flüchtige organische Verbindung - VOC engl.: Volatile Organic Compound

"Flüchtig" bedeutet, dass diese Stoffe wegen ihres niedrigen Siedepunktes bzw. hohen Dampfdrucks schnell verdampfen (verflüchtigen).

Gemäß Definition der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sind VOC Organische Substanzen mit einem Siedebereich von 50 bis 250°C. Zu den VOC zählen z.B. Verbindungen der Stoffgruppen Alkane/Alkene, Aromaten, Terpene, Halogenkohlenwasserstoffe, Ester, Aldehyde und Ketone.
Vorkommen: in vielen Lösemitteln, Hölzern, Farben, Dichtmassen.
Dem Verbraucher auch bekannt als: Eau de Cologne, dem typischen "Neugeruch" bei Neuwagen und Wohnungseinrichtung, der süßliche Geruch von Styropor, überhaupt die Ausgasungen diverser Baustoffe, Teppich, Möbel, Kleber, Farbanstriche und Duftkerzen. Quasi alles Riechbare und mehr.
Die Abklingzeit kann 10 Tage aber auch 3 Jahre dauern.

Wohngift VOC

Allgemein wird eine massive Zunahme von Erkrankungen durch Schadstoffe in Wohnungen, Büros, Schulen, Kindergärten und Arbeitsplätzen registriert. Während die gesundheitlichen Risiken von Formaldehyd seit Langem bekannt sind, besteht noch Uneinigkeit in der Gesundheitsgefährdung zahlreicher VOCs. Seitens der Medizin wird das Belastungspotential durch VOCs zunehmend für die wachsende Zahl von Allergikern (über 25 % in Deutschland) erkannt und werden Allergiker bewusst auf das Minimierungsgebot von Emissionen bei der Auswahl von Wohnraum verwiesen.

Das führte unter Anderem zur Erstellung der "Empfehlungen für Innenraumluft" durch das Umweltbundesamt (UBA). Bislang hat sie einen "empfehlenden" Charakter, findet aber zunehmende Beachtung im öffentlichen wie auch im privaten Bau. Städte wie München, Köln, Düsseldorf, Berlin, Zürich legen bereits maximaler Emissionswerte als Vorgabe öffentlicher Bauausschreibungen bestimmter Gebäudearten (zB Kindergärten) fest. Die Überprüfung erfolgt regulär bei der Bauabnahme durch ein unabhängiges Prüfinstitut.

Mögliche Emissionsquellen

  • Bauprodukte: Styrol (Styropor), Polyurethan (PU-Schaum), Holzschutzmittel, Hölzer, Tapeten, Farben
  • Einrichtungsgegenstände: lackierte und verleimte Möbel
  • Textilien
  • Haushalts- und Bürogeräte: Drucker, Kopierer
  • Verbrennungsprozesse: Tabakrauch, offener Kamin, Öfen, Kerzen, Kochen, Braten, Backen
  • Klebstoffe, Lösemittel, Hobby- und Bastelarbeiten
  • Wasch-, Putz-, Reinigungs-, Körperpflegemittel und Kosmetika
  • Schimmel und Personenausdünstung


Tabelle 4: Häufig in Innenräumen gemessene VOC und deren Quellen; 1) außer Formaldehyd, der zur Gruppe der VVOC gehört
VOC und VOC-Gruppen Quellen
Alkane, Alkene und Cycloalkene Außenluft, Kfz-Verkehr, Kraftstoffe, Lösemittel („Solvent Naphta“) in Lacken, Harzen und Fleckentferner
Aromatische Verbindungen Kfz-Verkehr, Tabakrauch, Lösemittel, Teppichbodenrücken (z. B. Phenylcyclohexen), Hartschaumprodukte
Terpene Holz, Lösemittel, „Geruchsverbesserer“, Duftstoffzusatz
Naphthalin Bitumenplatten, Teerkleber, Teerpappen, Mottenschutz
Alkohole Reiniger, Lösemittel, Abbauprodukte u.a. aus Weichmachern
Aldehyde 1) Küchendunst, Desinfektionsmittel, Alkydharzfarben, Ölfarben, Abbauprodukte aus Linoleum, Korkfußböden, Holzprodukte
Ketone Lösemittel (z. B. Methylethylketon), Stoffwechselprodukte, UV-gehärtete Lackoberflächen
Ester Lösemittel, Weichmacher, Heizkostenverteiler (Metylbenzonat)
Glykolether Lösemittel in wasserlöslichen Farben und Lacken, Reiniger
Halogenierte Verbindungen Entfettung, Lösemittel, chemische Reinigung (Tetrachlorethen), Tippex (1.1.1-Trichlorethan), Toilettenstein (p-Dichlorbenzol)
Sonstige Verbindungen Bindemittel (Phenol), Desinfektionsmittel (Kresole), Dichtungsmassen (Butanonoxim)

Weitere der Gruppe zugehöriger Stoffe:
- Siloxane
- Stickstoff- und schwefelhaltige organische Verbindungen:
Viele Amine, Aniline und andere basische organische Verbindungen werden als Produkthilfsmittel eingesetzt. Sie sind in der Innenraumluft sehr selten nachweisbar und meist geruchlich auffällig.
Dimethylformamid kann in geringen Mengen von Acrylgewebe in die Raumluft abgegeben werden, ebenso u. U. aus geformten kaschierten Kunststoffteilen. Schwefelhaltige organische Verbindungen werden z. B. als Odorierungsmittel (zur Wahrnehmbarkeit bei Gasaustritt) von Stadt- und Erdgas eingesetzt.

Quelle Tabelle 4 und nachfolgenden Absatz: Leitfaden für die Innenraumlufthygiene in Schulgebäuden

Gesundheitliche Wirkung

Zu den Möglichen gesundheitlichen Auswirkungen zählen unter Anderem: Müdigkeit, Kopfschmerzen, Leistungsfähigkeit, Infektionsanfälligkeit, Geruchs- und Geschmackswahrnehmung, bleibende Gesundheitsschäden, Irritationen von Augen, Nase, Rachen, Nasenlaufen, Augentränen, trockene Schleimhäute, trockene Haut, Juckreiz. (Quelle: Pluschke, 1996)

Die Toxizität (Giftigkeit) von VOCs ist sehr unterschiedlich. Benzol gilt beispielsweise als krebserregend. Andere VOCs gelten als gesundheitlich irritativ oder erzeugen allergene Wirkungen. Studien des Helmholtz-Institutes Leipzig UFZ belegen eine hohe Anfälligkeit von Säuglingen und Kleinkindern auf VOCs in Innenräumen allgemein mit entsprechenden Langzeitfolgen. Für die meisten VOCs fehlen bislang wissenschaftlich detaillierte und fundierte Erkenntnisse zur gesundheitlichen Wirkung.

Diverse VOCs natürlichen Ursprungs wie Terpene aus natürlichen Harzen, Naturölen, Naturfarben werden grundsätzlich als harmloser eingestuft. Jedoch in höherer Konzentration und/oder bei lang anhaltender Einwirkung können auch diese irritativ und allergen wirken. Bei Wenigen ist eine Toxizität nachgewiesen wie bei den Enantiomeren (+)-α-Pinen und (-)-α-Pinen.

Andererseits wird einzelnen Terpenen bei entsprechender Dosierung eine positive Auswirkung nachgesagt, speziell bei Herzkreislauferkrankungen, aber auch nur dann, sofern keine Allergien vorliegen!
Siehe Endbericht: "Zirbe fürs Wohlbefinden" - PDF 2,9 MB

TVOC

TVOC Empfehlung des Umweltbundesamtes

TVOC - engl.: Total Volatile Organic Compounds
deutsch: Summe aller flüchtigen organische Verbindungen

In der Regel wird der VOC-Summenwert zur Raumluftbewertung herangezogen, für den es seit 2007 Empfehlungen des Umweltbundesamtes (UBA) bezüglich der Höchstwerte gibt. Dazu dienen die Methoden und Grenzwerte der Innenraumexperten Molhave und Seifert. Der Summenwert berücksichtigt nicht die unterschiedliche Toxizität beziehungsweise das irritative, allergene Potenzial der Einzelkomponenten, sondern orientiert sich an Erfahrungswerten bauüblicher Mischungsverhältnisse. Die pauschalisierende Betrachtung wird herangezogen, da wie beschrieben für viele VOCs die allgemein wissenschaftlich anerkannten Gefahrenwerte noch fehlen. Lediglich die Einhaltung der Grenzwerte einzelner, bekannt hochtoxischer Stoffe wie Benzol, werden in einer detaillierten Nachbetrachtung zusätzlich berücksichtigt.


SVOC

SVOC engl.: Semi Volatile Organic compounds - deutsch: schwer flüchtige organische Verbindungen

SVOCs belasten die Innenraumluft primär langfristig und spielen unter anderem beim Fogging-Phänomen eine entscheidende Rolle. Die Ausgasung erfolgt weniger stark, dafür über einen längeren Zeitraum, oft über ein bis zwei Jahre und teilweise noch wesentlich länger. Zu diesen Verbindungen zählen u.a.:

  • langkettige Alkane: Heptadecan bis Pentatriacontan (C17 bis C35)
  • Fettalkohole: Tetradecanol, Hexadecanol, Octadecanol
  • Fettsäuren: Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure
  • Fettsäureester: Methylpalmitat, Methylstearat, Butylpalmitat, Cetylpalmitat, Stearylpalmitat
  • Phthalsäureester: Dimethyl-, Dibutyl-, Diisobutyl-, Benzylbutyl-, Bis(2-ethylhexyl)- und Dioctylphthalat
  • Glykolverbindungen Polyethylenglycole, Propylenglykol
  • Sonstige: Adipate, Sebacate, Triterpene, Terephthalate, Squalen, Siloxaneoben.

Quellen für SVOC Emissionen können unter anderem sein:

  • phosphororganische Flammschutzmittel aus vielen elektronischen Geräten
  • Phthalate (Weichmacher in zahlreichen Kunststoffen)
  • Topfkonservierer und andere Biozide (Farben, Lacke, Kleber)
  • Pyrethroide und andere Biozide (Holzschutz, Insektensprays, Teppiche)
  • Glykolverbindungen (manche davon reproduktionstoxisch) in zahlreichen Klebern und auch in vielen sogenannten und sogar „ausgezeichneten“ lösemittelfreien Farben

MVOC

MVOC engl.: Microbial Volatile Organic Compounds - deutsch: mikrobiell produzierte flüchtige organische Verbindungen

MVOC sind durch Mikroorganismen erzeugte flüchtige organische Verbindungen: Bei Auftreten von Schimmelpilzwachstum infolge von Feuchtigkeitsschäden in Innenräumen können flüchtige Stoffwechselprodukte von Mikroorganismen, z. B. verschiedene Alkohol-, Aldehyd- und Ketonverbindungen in die Raumluft gelangen. Einige dieser mikrobiell produzierten flüchtigen Stoffe sind weitgehend spezifisch für Mikroorganismen, andere allerdings können auch von verschiedenen anderen Quellen stammen, wie einige Terpene oder aromatische Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Toluol. Die Stoffe, die in erster Linie mikrobiellen Quellen zuzuordnen sind, werden MVOC genannt. Die MVOC kann man mit speziellen Verfahren in der Raumluft messen und als Indikatoren für die Gegenwart mikrobieller Schäden heranziehen. MVOC kommen in Innenräumen in der Regel in deutlich geringeren Konzentrationen (unter 1 μg/m³) vor als VOC. Sie können aber aufgrund ihrer geringen Geruchsschwelle zu Geruchswahrnehmungen führen. Besonders bei Schimmelpilzschäden, die nicht gleich mit dem bloßen Auge erkennbar sind, können MVOC-Messungen bei der Erfassung des Schadens hilfreich sein.

Gesundheitliche Risiken sind von einer Belastung mit MVOC nicht ableitbar. Die Indikatorwirkung der MVOC steht im Vordergrund des Interesses und auffällige Messbefunde sollten ausschließlich als Anlass für eine sorgfältige Suche nach versteckten mikrobiellen Quellen gesehen werden.

OVOC

OVOC engl.: Odour Active Volatile Organic Compounds - deutsch: geruchsaktive flüchtige organische Verbindungen

Die meisten flüchtigen organischen Verbindungen werden in den üblichen, niedrigen Innenraumluftkonzentrationen geruchlich nicht wahrgenommen. Geruchsaktive flüchtige organische Verbindungen, die auch in sehr niedrigen Konzentrationen und dadurch bedingt unter Umständen auch über längere Zeit eine geruchliche Wahrnehmung auslösen, bezeichnet man als Geruchsstoffe. Sie haben ein Molekulargewicht unter 300 g/mol, einen relativ niedrigen Siedepunkt und gehen leicht in die Gasphase über. Häufig enthalten sie polare funktionale Gruppen wie Hydroxy- oder Carbonylgruppen oder Heteroatome wie Schwefel oder Stickstoff. In den vorangegangenen Absätzen wurden bereits einige Beispiele geruchsaktiver flüchtiger organischer Verbindungen genannt, wie Terpene, 2-Ethylhexanol, Aldehyde, Ketone, Ester, halogen-, stickstoff- oder schwefelhaltige organische Verbindungen sowie einige MVOC. Eine Verbindung neuerer Art ist das Butanonoxim, dass z. B. bei der Aushärtung von Dichtungsmassen in die Raumluft abgegeben werden kann. Geruchsstoffe stellen eine große analytische Herausforderung dar, da sie bereits in Konzentrationen weit unterhalb der üblichen Bestimmungsgrenze von 1 μg/m³ eine Geruchswahrnehmung auslösen können und man mit routinemäßigen VOC-Messungen Geruchsstoffe oft nicht erfasst.

Quelle Absätze MVOC und OVOC: Leitfaden für die Innenraumlufthygiene in Schulgebäuden

Bauliche Umsetzung

Das Forschungsprojekt des Sentinel-Haus Instituts Freiburg mit der Bundesstiftung Umwelt und Folgeprojekte belegen, dass es möglich ist VOC Konzentrationen, unabhängig von der Bauweise (Massiv oder Holzbau), unterhalb der UBA-Empfehlung von 1000 µg/m³ zu erstellen. Das Sentinel-Haus Institut bietet seither Baubeteiligten Schulungen und Projektbegleitungen für den Neubau und beim Sanieren an, diese Zielwerte zu erreichen.

Übersicht

Gemäß WHO werden flüchtige organische Verbindungen nach ihrem Siedepunkt und somit der resultierenden Flüchtigkeit eingeteilt:

Gruppe Beispiel Retentionsbereich Siede- bereich
VVOC very volatile organic compounds leicht flüchtige org. Verbindungen Formaldehyd, Aceton, Alkohol < C6 (n-Hexan) 50° - 100°C
VOC volatile organic compounds flüchtige organische Verbindungen div. Lösemittel, Eau de Cologne C7 - C16 60° - 260°C
SVOC semi volatile organic compounds schwer flüchtige org. Verbindungen Weichmacher > C17 (n-Hexadekan) - C22 (n-Docosan) 260° - 400°C
MVOC microbial volatile organic compounds biolog. flüchtige org. Verbindungen Stoffwechselprodukte zB von Schimmel - -
POM, PAK particulate organic matter,
Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe 		staubgebundene org. Verbindungen aus Bitumen - > 380°C
dient Zeilenumbruch

Literatur

Weblinks

Quellen

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