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Bis in die 70er Jahre wurden Teeröle in
Gebäuden unter anderem als Feuchtigkeitsschutz
eingesetzt. Heute weiß man, dass
diese Substanzen krebserregende und geruchsintensive
Stoffe freisetzen. Viele kontaminierte
Gebäude werden heute noch genutzt.
Der Artikel stellt einen erfolgreichen
Sanierungsfall vor, bei dem die begleitende
Analytik der Luft und der verschiedenen
Baumaterialien unentbehrlich war.
Im Jahr 2000 warnte das Schweizerische
Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft
(BUWAL) vor krebserregenden Stoffen
in imprägnierten Eisenbahnschwellen.
Die Schwellen wurden mit Teeröl getränkt,
das geruchsintensive und Krebs erzeugende
Substanzen enthält. Analysen der Empa
(Eidgenössische Material- und Prüfanstalt)
zeigten, dass selbst nach 25 Jahren noch
zwei Drittel der in den Schwellen enthaltenen
Teeröle vorhanden sind und ständig
verdampfen oder ausgewaschen werden.
Teeröle wurden bis in die 70er Jahre auch
in Gebäuden als Feuchtigkeitsschutz im Bodenbereich und als Holzschutzmittel eingesetzt.
Häufig sind diese Anwendungen als
modrige und störende Gerüche wahrnehmbar.
Erfahrungen mit chemischen Raumluftanalysen
zeigen, dass die Luftkonzentrationen
dieser Schadstoffe über Jahrzehnte
unverändert bleiben und ohne Sanierung, das heißt eine Entfernung der Quelle, keine
Reduktion der Schadstoffe erzielt wird.
Noch wenig Erfahrung vorhanden
Die Krebs erzeugende Wirkung von Teerölen
und die auftretenden Geruchsbelastungen
führen vielerorts zum Sanierungsentscheid.
Anders als bei Asbest und PCB, wo
Sanierungsverfahren bereits etabliert sind
und den Praxistest bestanden haben, gibt es
bei der Sanierung von teerölkontaminierten
Gebäuden und der Entsorgung kontaminierter
Baustoffe wenig Erfahrungen. Zum
einen verlangen die hohe Toxizität der Stoffe
und die Gefahr, dass beim Entfernen von
teerölhaltigen Bauabfällen Decken und
Böden kontaminiert werden, erhöhte
Schutzmassnahmen für Gebäude und Personen. Welche Schutzmassnahmen nötig
sind, kann anhand von Luftanalysen abgeschätzt
werden.
Zum anderen stellen der hohe Anteil an
riechbaren Stoffen und das besondere
Brennverhalten der teerölhaltigen Bauabfälle
besondere Anforderungen an die Entsorgung und schließen eine klassische
Deponierung sowie eine Verbrennung in
Kehrichtverbrennungsanlagen oder in
Zementwerken aus. Gegen eine Deponierung
spricht der hohe Anteil an leicht wasserlöslichen
Verbindungen. Die Verbrennung
in Zementwerken kommt aufgrund
des hohen Anteils an Riechstoffen nicht in
Frage, und die Verbrennung in konventionellen
Kehrichtverbrennungsanlagen ist
aufgrund der Zähflüssigkeit des Materials
nicht möglich.
Vollständige Entfernung schwierig
Bei einer Sanierung von geruchintensiven
Stoffen hat die Entfernung der Quelle
Priorität. Kleinste Mengen an Schadstoffrückständen
können bereits den Sanierungserfolg in Frage stellen. Das Beispiel
Eisenbahnschwelle zeigt, dass die Teeröle
selbst bei ständigem Luftaustausch und
nach vielen Jahren weiterhin Schadstoffe an
die Umgebung abgeben. Die vollständige
Entfernung von Schadstoffen bereitet jedoch
in der Sanierungspraxis, insbesondere
bei den Teerölen, größere Probleme. Teeröle
wurden vielerorts vor Ort verschüttet,
wodurch sie über die Jahre bis zu 20 Zentimeter
tief in Beton und Mauerwerk eingedrungen
sind.
Oft wurden die tragenden Konstruktionen
der Gebäude kontaminiert, so dass eine vollständige
Entfernung der Quelle kaum möglich
ist und Abdichtungsmaßnahmen in Betracht
gezogen werden müssen.
Für Bauwerksabdichtungen gegen Schadstoffe
sind verschiedene Produkte auf dem
Markt. Nicht alle genügen den Anforderungen
in der Baupraxis. Neben der Dichtigkeit
gegenüber den Geruchsstoffen müssen
sie vor allem einfach anwendbar sein und
Dichtigkeit bei schwierigen Anschlüssen
garantieren.
Hier bringen Gussverfahren gegenüber mit
Aluminium kaschierten Verbundfolien die
besseren Resultate. Rohranschlüsse sind
mit Verbundfolien nur schwer abzudichten.
Demgegenüber sind viele Gussverfahren
nicht auf ihr Schadstoffrückhaltevermögen
geprüft, so dass nur bedingte Aussagen
über das Langzeitverhalten dieser Verfahren
gemacht werden können.
Sanierungsbegleitende Analytik
Damit in einem oft sehr teuren Sanierungsfall
die richtigen Schritte eingeleitet werden
können, sind objektive Beurteilungsdaten
erforderlich. Ein zuverlässiges und empfindliches
Analysenverfahren für flüchtige organische
Komponenten ist die Gaschromatographie
mit massenselektiver Detektion. Für
die Probenaufgabetechnik wird diesche Desorption eingesetzt. Damit lassen
sich sowohl Luftproben als auch Materialproben
untersuchen. Dieses Verfahren ist
bereits seit einigen Jahren beim Dräger
Analysenservice etabliert. Die Vorteile der
niedrigen Nachweisgrenzen und das große
Substanzspektrum, das einen weiten Siedebereich
umfasst (insbesondere hochsiedende
Komponenten, wie z.B. die Naphthalin-
Verbindungen), sind besonders bei diesem
Applikationsbeispiel von großer Bedeutung.
Für die Entnahme der Luftproben vor Ort
wurden Thermodesorptionsröhrchen (gefüllt
mit Tenax TA) eingesetzt. Hierbei handelt
es sich um wieder verwendbare Sammelröhrchen,
die nicht zugeschmolzen sind,
sondern in luftdichten Containern aufbewahrt
werden. |
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Die Probenahme kann mit Pumpen, wie
z. B. Dräger Accuro oder Quantimeter, erfolgen.
Ein Probenahmevolumen von nur
drei bis fünf Litern ist ausreichend, um
Naphthalin-Konzentrationen bis in den
unteren µg/m3-Bereich sicher bestimmen
zu können. Gleichzeitig lassen sich auch kurze Probenahmezeiten realisieren. Das
Chromatogramm zeigt deutlich den signifikanten
Anteil der Naphthalin-Verbindungen
an der Gesamtbelastung des Raumes.
Aus den Ergebnissen der Luftanalysen lässt
sich ableiten, welche Räume belastet sind.
Um herauszufinden, welche Materialien in
diesen Räumlichkeiten als Schadstoffquellen
in Frage kommen, wurden Proben von verdächtigen Bausubstanzen entnommen.
Im Labor des Dräger Analysenservice wurde
die Direkt-Thermodesorption zur Untersuchung
der verschiedenen Materialproben
eingesetzt. Bei dieser Methode wird bei einer
erhöhten Temperatur das eingewogene
Material thermisch desorbiert und die freigesetzte
Stoffe dem GC-System zugeführt.
Die emittierten Substanzen werden in einer
Kühlfalle fokussiert und anschließend gaschromatographisch
mit massenselektivem
Detektor analysiert. Bei diesem Vorgehen
sind schon geringste Probenmengen ausreichend.
Anhand der Chromatogramme
(Bild 2) der verschiedenen Materialproben
lässt sich die Schadstoffquelle
eindeutig identifizieren. Auf diese Weise
können die Quellen gezielt entfernt und
eventuelle Sekundäremittenten gefunden
werden.
Gussverfahren im Praxistest
Bei der Sanierung eines Schulhauses der
Stadt Zürich wurde ein solches Gussverfahren
angewendet und messtechnisch begleitet.
Geruchsintensive Stoffe, wie die im
Teeröl enthaltenen Naphthaline, die schon
bei niedrigen Konzentrationen im Mikrogrammbereich
geruchlich wahrnehmbar
sind, können während dem Sanierungsverfahren
grundsätzlich am besten mit der
Nase beurteilt werden. Dies gilt ebenfalls,
wenn es darum geht, Schadstoffquellen zu
orten. Raumluftmessungen sind jedoch hilfreich,
um den Sanierungsstand objektiv und
quantitativ beurteilen zu können. Gerade bei
hohen Lösemittelkonzentrationen, wie sie
auf Baustellen anzutreffen sind, wird der
Geruchssinn erheblich beeinträchtigt und
irritiert. Chemische Luftanalysen zeigen
sich diesbezüglich als günstige, robuste und
zuverlässige Alternative.
Die Messungen im Rahmen der Schulhaussanierung
zeigen, dass mit dem Gussverfahren
die im Teeröl enthaltenen Schadstoffe
Naphthaline, Diphenyle und Dibenzofuran
in der Raumluft deutlich reduziert werden
können. Allerdings mussten die betroffenen
Räumlichkeiten für die Entfernung der wichtigsten
Schadstoffquellen zuvor in den Rohbauzustand
zurückversetzt werden.
Die anschließende Abdichtung im Bodenbereich
reduzierte die Schadstoffkonzentration
um etwas mehr als die Hälfte (Bild 3: „Nach
Sanierung“). Diese Abdichtung wurde in
einem zweiten Schritt noch optimiert und
dabei u. a. an den Rohranschlüssen besser
angepasst und auf den Sockelbereich ausgedehnt.
Dies verbesserte das Sanierungsergebnis
deutlich, wie die dritte Säule in der
Grafik zeigt.
Sanierungsziel erreicht
Da mit diesen Maßnahmen das Sanierungsziel
erreicht war – die Stoffe sollten nicht
mehr in gesundheitsrelevanten Konzentrationen
vorliegen und nicht mehr zu riechen
sein – wurde der Rohbau anschließend
für die Ausbauphasen I und II freigegeben.
Nach Abschluss aller Sanierungsarbeiten
wurde dann eine weitere Luftmessung
durchgeführt.
Diese zeigt zum einen, dass Estrich, Bodenbeläge
und mineralische Putze keinen zusätzlichen
abdichtenden Effekt haben, da
sich die Schadstoffkonzentration durch den
Ausbau kaum weiter verringerte (siehe 4.
Säule in Bild 3). Zum anderen erweist sich
die Gussvariante im Kurzzeitverhalten, d.h.
zwei Monate nach der Abdichtung, als sehr
gut. Erste Dichtigkeitsprüfungen nach
einem halben Jahr nach Abschluss der Bauarbeiten
sind ebenfalls positiv verlaufen
(siehe 5. Säule in der Grafik in Bild 3,
„6 Monate nach Bauende") und lassen
ein gutes Langzeitverhalten der gewählten
Variante vermuten.
Die Sanierungsbegleitung mit Luftmessungen
machte ebenfalls deutlich, dass mit
einer aufwändigen Sanierung die Diphenyle
und Dibenzofurane vollständig eliminiert
werden können. Die geruchsintensiven
Naphthaline konnten im vorliegenden Fall
um den Faktor 10 reduziert und damit unter
den Geruchsschwellenwert gebracht werden.
Die Elimination gelingt aber nicht vollständig,
da die verbleibenden Schadstoffe
im Innern der Mauern aufsteigen und diffus
in den Innenraum ausdünsten. Ein Blick auf
vergleichbare Sanierungsfälle in Deutschland
zeigt aber, dass mit anderen Sanierungsmethoden
sogar nur Schadstoffreduktionen
um den Faktor 2 bis 5 erzielt werden.
Qualität der Baumeisterarbeiten
entscheidend
Sanierungen von geruchsintensiven Schadstoffen
können also mit möglichst vollständiger
Entfernung der Quellen und einer
Abdichtung im Gussverfahren erfolgreich
durchgeführt werden. Konnten sich Schadstoffe
aber über längere Zeit in einem
Gebäude ausbreiten und die Mauerwerke
durchdringen, bleibt eine vollständige Eliminierung
jedoch schwierig. Mit Nachbesserungen
und einer optimierten Abdichtung
im Bereich der kritischen Stellen konnten
die Schadstoffkonzentrationen nochmals um
den Faktor drei reduziert werden.
Dies zeigt, dass die Sanierung von geruchsintensiven
Stoffen höchste Anforderungen
an die Qualität der Baumeisterarbeiten und
die Wahl der Materialien stellt.
Philipp Thalmann und Reto Coutalides
Beratungen + Messungen AG
www.raumlufthygiene.ch
Dirk Rahn-Marx
Dräger Safety AG & Co. KGaA
www.draeger.com/analysenservice
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Dräger Safety AG & Co. KGaA |
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Revalstraße 1 |
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23560 Lübeck |
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Deutschland |
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Telefon:+49 (0)451/ 882-0
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