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Jäger der flüchtigen Verbindungen

Gasmessgerät als Gamechanger

Strike Teams - mit schwarzem Ass im Ärmel

Die Toxikologen der US-Umweltberatungsfirma CTEH sind darauf spezialisiert, mit Gasmessungen – etwa nach Industrieunfällen – präzise Daten zu liefern. Moderne Analytik bringt ihnen sowie Rettungskräften und Anwohnern mehr Sicherheit.

Text Steffan Heuer     Fotos William Widmer     Veröffentlichung: Mai 2022

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Flammen über Deer Park: Ein Chemiefeuer in der Nähe von Houston war die erste Bewährungsprobe für den Einsatz der Dräger X-pids. Foto: Picture Alliance/AP Images/David J. Phillip.

CTEH hat seinen Hauptsitz in Little Rock im US-Bundesstaat Arkansas, zudem Niederlassungen im ganzen Land. Der Name des Unternehmens ist die Kurzform von „Center for Toxicology and Environmental Health“, die sogenannten „Strike Teams“ werden rund zweimal wöchentlich kontaktiert, um Rettungskräfte, Arbeiter und Anwohner vor möglicherweise freigesetzten Gefahrstoffen zu schützen und Aufräumarbeiten zu unterstützen. Seit 2019 hat CTEH hierfür ein schwarzes Ass im Ärmel: Mit mobilen Gasmessgeräten Dräger X-pid lassen sich dutzende flüchtige organische Verbindungen (Volatile Organic Compounds, VOC) am Einsatzort in Echtzeit nachweisen, genaue Konzentrationen ermitteln und anhand der Daten Empfehlungen geben.

Ein giftiges Gemisch aus Chemikalien, Wasser und Löschschaum sickerte ins Erdreich.

   

Deer Park: Fünfzehn Tanks in Flammen, 360 Mitarbeiter und Fachleute am Unfallort, mehr als 100.000 Messungen

Ihre buchstäbliche Feuertaufe erlebten die handlichen Gaschromatografen im März 2019, als in einem Tanklager der Stadt Deer Park, südöstlich der texanischen Millionenstadt Houston, ein Feuer ausbrach. Fünfzehn Tanks (in denen Chemikalien wie Naphtha, Xylol, Toluol und andere Kohlenwasserstoffe lagerten) gingen in Flammen auf und schickten dicke, schwarze Rauchschwaden in den Himmel. Die Anwohner wurden angewiesen, Fenster und Türen geschlossen zu halten, Schulen mehrerer Bezirke mussten schließen und sogar der Schiffsverkehr im Golf von Mexiko kam zum Erliegen. Als das Feuer nach vier Tagen gelöscht war, gab eine Deichmauer der Tankanlage nach: Ein giftiges Gemisch aus Chemikalien, Wasser und Löschschaum sickerte ins Erdreich. 

Benzol ist schon in geringsten Konzentrationen gesundheitsschädlich

Exakte Schadstoffmessungen waren in Deer Park während des Feuers essenziell, Gleiches galt für die anschließenden Aufräum- und Reparaturarbeiten. Dabei ging es vor allem um den aromatischen Kohlenwasserstoff Benzol, eine der meistverwendeten VOC. Benzol ist schon in geringsten Konzentrationen gesundheitsschädlich, weshalb es dafür strenge Grenzwerte gibt. In den USA gilt der Occupational Safety and Health Standard 1910 der Occupational Safety and Health Administration (OSHA) des US-Arbeitsministeriums. Er schreibt einen über den Durchschnitt einer Acht-Stunden-Schicht berechneten Grenzwert TWA (Time Weighted Average) von 1.0 ppm (parts per million; millionstel Anteil) vor; auch in der Europäischen Union gilt für den vergleichbaren Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) ein Wert von 1.0 ppm (3,25 mg/m³). Die Herausforderung bei dem CTEH-Einsatz in Texas lag darin, aus dem Mix diverser VOC die Benzolkonzentrationen zu messen, die über eine Evakuierung sowie einen Arbeitsstopp entscheiden würden. Das X-pid 8500* war dafür prädestiniert: Seine untere Nachweisschwelle für Benzol liegt bei gerade mal 50 ppb (parts per billion, milliardstel Anteil) – der Arbeitsplatzgrenzwert ist also 20-mal so groß. Einsätze wie jener in Deer Park sind für CTEH personal- und materialintensiv. Zu Spitzenzeiten waren 360 Mitarbeiter und externe Fachleute am Unfallort. Sie unterstützten sämtliche Arbeiten und gingen auf die Sorgen der Anwohner ein; vor allem aber führten sie mehr als 100.000 Messungen auf dem Gelände des Tanklagers und in den angrenzenden Wohngebieten durch.

* Das Dräger X-pid 8500 ist nur in den USA verfügbar. Im deutschen Markt ist das Dräger X-pid 9500 erhältlich.

Mehr zum Dräger X-pid 9500

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Simuliertes Leck

Mobile Gasmesstechnik ist unerlässlich, damit Einsatzkräfte bei Gefahrenquellen (wie etwa havarierten, mit Öl beladenen Güterzügen) sicher arbeiten können. 

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Schnell vor Ort

Wenn Tankanlagen in Flammen stehen, wie hier als Simulation auf dem Trainingsgelände von TEEX im US-Bundesstaat Texas, sind die Experten von CTEH nicht weit – und binnen weniger Stunden am Unglücksort. 

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Üben für den Ernstfall

Mit mobilen Gasmessgeräten am Mann und in gekühlten Hartschalenkoffern lassen sich Gefahren auch bei glühender Hitze schnell orten, wie hier während eines Trainings auf dem TEEX-Gelände in Texas. 

Know-how aus der Industriehygiene und Toxikologie direkt am Unfallort

Auf Ereignisse wie dieses sind CTEH-Toxikologen und -Industriehygieniker wie Scott Skelton und Derek Kliethermes vorbereitet. „Wir bieten etwas Besonderes beim Umgang mit gefährlichen Chemikalien, da wir wissenschaftliches Know-how aus der Industriehygiene und Toxikologie direkt am Unfallort einsetzen können – so etwas gab es früher nur im Labor“, sagt Kliethermes. Das Know-how wirkt sich auf die Vorgehensweise bei solchen Unfällen aus. „Damals herrschte oft eine Art Cowboy-Mentalität. Einsatzkräfte kannten sich zwar mit technischen Details aus und konnten Lecks reparieren oder verseuchtes Erdreich abtragen, doch sie hatten meist keine verlässlichen Daten zur Hand, was die Belastung durch einzelne Gefahrstoffe betrifft. Das ging auf Kosten der Sicherheit“, erklärt Biologe und Bewegungsphysiologe Kliethermes. CTEH wurde 1997 von vier Experten gegründet, seitdem ist das Unternehmen auf rund 200 Angestellte gewachsen. Bei Katastrophenfällen stehen zudem rund 1.000 externe Fachleute bereit. CTEH verfolgt das Ziel, die exakte Analyse aus dem „wissenschaftlichen Elfenbeinturm“ in das Feld der Einsatzpraxis zu bringen. Dabei nutzen Kliethermes und Skelton stets technischen Fortschritt, um mehr und bessere Daten zu erheben. So hat sich der Prozess der Messung in den vergangenen Jahren deutlich beschleunigt. „Früher nahm man Messungen vor, transportierte die Proben ins Labor und hatte Tage später das Ergebnis, um über den Einsatz von Atemschutzgeräten oder Schutzkleidung zu entscheiden“, sagt Scott Skelton, seit 16 Jahren bei CTEH und heute Principal Consultant in der Zentrale in Arkansas. Er resümiert: „Das Feld der Industriehygiene hat sich mit großen Schritten weiterentwickelt. Wir betrachten uns als Pioniere, was innovative Anwendungen angeht.“

Gasmessgerät als Gamechanger

Eine solche Anwendung war 2019 das mobile Gasmessgerät Dräger X-pid 8500, das kurz vor der Havarie in Deer Park in den USA auf den Markt kam. CTEH setzte damals zwei brandneue Geräte ein. Den Experten gefiel auch die Präzision, mit der sich die Benzolkonzentrationen messen ließen. „Wir verglichen die Ergebnisse mit Labortests und waren überrascht von der Genauigkeit“, erinnert sich Kliethermes. Zudem kam das X-pid 8500 ohne Verbrauchsmaterialien für jede Messung aus. „Das Produkt war ein Gamechanger für uns. Wir bestellten zunächst sieben, dann 21 weitere Geräte“, sagt Kliethermes. Jason Godfrey, Business Development von Dräger in Houston, betont die Bedeutung der Zusammenarbeit mit CTEH. „Sie waren unsere ersten Kunden in Nordamerika – eine eindrucksvollere Markteinführung hätten wir uns nicht vorstellen können.“ Das habe sich auch positiv auf das Folgegeschäft ausgewirkt: „CTEH besitzt viel Ansehen in der Branche. Ihre Kaufentscheidung besaß enorm viel Gewicht, weitere potenzielle Kunden von den Geräten zu überzeugen“, sagt Godfrey.

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Für den deutschen Markt: Dräger X-pid 9500

Die Qualität einer gaschromatografischen Laboranalyse von flüchtigen organischen Verbindungen (Volatile Organic Compounds, VOC) bieten Drägers X-pid-Mehrgasmessgeräte direkt am Einsatzort und in Echtzeit. Sie bestehen aus der Sensoreinheit und dem ex-geschützten Handgerät zur Bedienung. Das X-pid 9500 ermöglicht sowohl Spotmessungen auf konkrete Stoffe mit hoher Selektivität (Measurement-Modus) als auch die Breitbandmessungen der Summenkonzentration von VOC im Suchmodus (Seeker-Modus). Die VOC-Zielstoffdatenbank wird stetig ausgebaut und umfasst derzeit 45 Verbindungen – insgesamt können mehr als 150 Stoffe in der Datenbank aufgenommen werden.

Erfahren Sie mehr über den Dräger X-pid 9500

Die intelligente Vernetzung der Gasmesstechnik wirkt sich direkt auf Tempo und Kosten von Rettungs- und Reparaturarbeiten aus.

 

Ein ideales Frühwarnsystem

Zwei Messstrategien verwendeten die Fachleute vor Ort: Einerseits übermittelten die entlang der Gefahrenzone aufgestellten X-pids ihre Daten mobil an die CTEH-Leitstelle, zum anderen montierten Kliethermes und Skelton sie direkt an den Kopfstützen einzelner bei den Rettungsarbeiten eingesetzter Bagger, um die Belastung am Arbeitsplatz zu überwachen. „Das war ein ideales Frühwarnsystem, um das Sperrgebiet festzulegen, Zugangsbeschränkungen anzupassen und mehr Sicherheit für alle Beteiligten zu schaffen“, erklärt Kliethermes. Er weiß, dass die Messungen im Bagger auch psychologisch wertvoll waren: „Wer bei solch einem Einsatz stundenlang in einem schweren Nutzfahrzeug arbeitet, macht sich ständig Gedanken, ob und was genau er da gerade einatmet. Jetzt konnten wir den Arbeitern zum ersten Mal genau sagen, was in ihrer Kabine passiert, weil wir Echtzeitdaten von draußen und drinnen miteinander vergleichen konnten.“ Die Informationen gaben sie per Funk an die jeweiligen Einsatzkräfte weiter. Die intelligente Vernetzung der Gasmesstechnik wirkt sich direkt auf Tempo und Kosten von Rettungs- und Reparaturarbeiten aus. Helfer wollen nicht unnötig unter Atemschutz und in entsprechender Montur arbeiten, da diese Sichtfeld und Feinmotorik bei der Bedienung von schweren Maschinen beeinträchtigt und die Leistung verringert. Die Arbeiten sollen auch nicht immer wieder voreilig eingestellt werden, weil etwa die Messung an einem Standort Alarm für das gesamte Gelände auslöst. „Wenn ich als Industriehygieniker dem Einsatzleiter rate, wegen zu hoher Benzolkonzentrationen eine Pause zu machen oder ein Gelände zu sperren, dann hängen davon unter Umständen Millionenbeträge ab“, sagt Skelton. „Man muss deshalb die besten verfügbaren Daten haben. Die Dräger-Geräte haben uns in Deer Park erheblich dabei geholfen, richtige Entscheidungen auf Grundlage von Informationen zu treffen.“ 

Im texanischen Industriehafen von Port Neches waren im Morgengrauen Teile einer Raffinerie explodiert: Es sollte einer der längsten Einsätze in der Geschichte von CTEH werden.

 

Explosion im Industriehafen: Einsatzteam binnen 10 Minuten mobilisiert

Die ersten Erfahrungen mit dem X-pid 8500 konnte CTEH bereits beim nächsten Großeinsatz nutzen. Am 27. November 2019 ging der Alarm ein: Im texanischen Industriehafen von Port Neches waren im Morgengrauen Teile einer Raffinerie explodiert, in der das hochentzündliche und krebserregende Gas 1,3-Butadien hergestellt wird. Tausende Anwohner mussten evakuiert werden. Nachdem der Betreiber die CTEH-Hotline anrief, mobilisierten Kliethermes in Houston und Skelton in Arkansas binnen zehn Minuten die Einsatzteams; mehr als 130 Experten machten sich auf den Weg zum Unfallort. Es sollte einer der längsten Einsätze in der Geschichte von CTEH werden. Bis Ende 2020 wurden rund um die Gefahrenzone und in den umliegenden Gemeinden mehr als 400.000 Messungen auf das 1,3-Butadien und andere Gefahrstoffe durchgeführt.

Die Jäger der flüchtigen Verbindungen lassen sich immer wieder Neues einfallen, um lokale Anforderungen zu erfüllen

Seit dieser zweiten Bewährungsprobe gehören die mobilen Dräger-Gasmessgeräte zur Standardausrüstung in den CTEH Notfallkits. Mit ihnen hat das Unternehmen bei fast zwei Dutzend Einsätzen bis Ende 2021 mehr als 1,2 Millionen Messungen durchgeführt. Die Jäger der flüchtigen Verbindungen lassen sich immer wieder Neues einfallen, um lokale Anforderungen zu erfüllen – etwa einen Sonnenschutz für Einsätze in glühender Hitze. Damit lässt sich ein X-pid auch bei heißen Umgebungstemperaturen nutzen. Eine weitere Lösung betrifft den Datenaustausch. Die Gasmessgeräte verfügen zwar serienmäßig über eine SIM-Karte, doch an vielen Einsatzorten hakt es mit der Mobilnetz-Abdeckung. Deshalb verbinden sich die Überwachungsstationen von CTEH über WLAN-Repeater und übertragen so auch in Funklöchern auf dem Land ihre Daten zuverlässig. Für Dräger ist das Feedback der Umweltberater aus den Einsätzen äußerst wertvoll. Auch CTEH schenkt der Zielstoffdatenbank des Gerätes große Aufmerksamkeit. Sie umfasste anfangs rund zwei Dutzend Verbindungen, kann aber mit einem Softwareupdate leicht um weitere Stoffe erweitert werden. Welche davon in den USA besonders relevant sind, weiß CTEH. Skelton und Kliethermes erstellten beispielsweise eine Liste der 30 am häufigsten auf der Schiene transportierten Gefahrgüter, die sie mit Dräger-Ingenieuren teilten. „Das Verkehrsaufkommen gibt uns eine gute Vorstellung davon, was alles unterwegs ist und welche Stoffe bei einem Unfall austreten können. Danach richten wir unsere Prioritäten aus – und sind jetzt noch besser vorbereitet.“

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