Was sie sind, Umweltemissionen und Auswirkungen auf den Menschen, Grenzwerte und Vorschriften
Einblicke | 08 November 2019
Haben Sie schon einmal von VOCs gehört? Wussten Sie, dass viele der Produkte und Materialien, die wir in unseren Wohnungen verwenden, flüchtige organische Verbindungen freisetzen? Was kann dies zur Folge haben?
Keine Sorge, Sie werden in diesem Artikel die Antworten auf Ihre Zweifel finden.
In den letzten Jahrzehnten hat die Luftverschmutzung immer mehr an Bedeutung gewonnen, und es wurde viel für die Emissionskontrolle und die Verringerung oder Beseitigung von Schadstoffen getan. Obwohl die Umweltverschmutzung im Freien Anlass zu großer Sorge gibt, ist es ebenso wichtig, die Verschmutzung in Innenräumen zu berücksichtigen!
Lesen Sie den Artikel, um zu erfahren, was VOC eigentlich sind, welche Gefahren sie bergen, wie man die besten Produkte auswählt und wie man versucht, die Emissionen am Arbeitsplatz und zu Hause zu reduzieren, denn mit ein bisschen mehr Sorgfalt können wir viel für unsere Gesundheit und die Umwelt tun!
VOC steht für Volatile Organic Compounds (flüchtige organische Verbindungen).
Lassen Sie uns nun einen Schritt zurückgehen und zunächst die Definition einer organischen Verbindung betrachten. Artikel 268 des italienisches Gesetzesdekrets Nr. 152 aus dem Jahr 2006 ("Norme in materia ambientale") liefert uns eine solche. Eine organische Verbindung ist jede Verbindung, die mindestens das Element Kohlenstoff (C) und eines oder mehrere der Elemente Wasserstoff (H), Sauerstoff (O), Fluor (F), Chlor (Cl), Brom (Br), Jod (I), Schwefel (S), Phosphor (P), Silizium (Si) oder Stickstoff (N) enthält, mit Ausnahme von Kohlenstoffoxiden (z. B. CO2 ) und anorganischen Carbonaten und Bicarbonaten.
In demselben Erlass wird auch definiert, was eine flüchtige organische Verbindung ist: jede organische Verbindung, die bei 293,15 K (d. h. bei 20 °C) einen Dampfdruck von 0,01 kPa oder mehr hat oder die unter bestimmten Verwendungsbedingungen eine entsprechende Flüchtigkeit aufweist.
"Dampfdruck? Volatilität? OK, aber ich weiß nichts über diese Dinge", werden Sie vielleicht denken. Eigentlich sind dies wissenschaftliche Begriffe, die recht einfache physikalische Phänomene beschreiben. Die beiden Begriffe bezeichnen die Fähigkeit von festen oder flüssigen Stoffen, in den Dampfzustand überzugehen (im ersten Fall spricht man von Sublimation, im zweiten von Verdampfung).
Die europäische Richtlinie 2004/42 definiert einen VOC als "jede organische Verbindung mit einem Anfangssiedepunkt von 250 °C oder weniger, gemessen bei einem Standarddruck von 101,3 kPa".
Hinzu kommt eine weitere Unterteilung, die von der Weltgesundheitsorganisation vorgenommen wurde, die vier Klassen festgelegt hat:
Die VOC-Definitionen in den beiden oben genannten Normen beziehen sich auf zwei unterschiedliche physikalische Eigenschaften: die erste basiert auf dem Dampfdruck (auch Dampfdruck genannt) und bezieht sich auf die Verdunstung, die zweite auf den Siedepunkt. Worin besteht der Unterschied? Sowohl das Sieden als auch das Verdampfen sind Phasenumwandlungen, bei denen Stoffe vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergehen (Verdampfung), aber während beim Verdampfen nur die Oberfläche einer Flüssigkeit betroffen ist, ist beim Sieden das gesamte Volumen betroffen. Daraus folgt, dass einige Verbindungen auf der Grundlage des einen Kriteriums als flüchtige organische Verbindungen eingestuft werden können, nicht aber auf der Grundlage des anderen, obwohl klar sein sollte, dass die meisten flüchtigen organischen Verbindungen beide Bedingungen erfüllen.
Mit der jüngsten europäischen Richtlinie Nr. 2284 von 2016 wurde die Definition von flüchtigen organischen Verbindungen ohne Methan (NMVOC) eingeführt, die als "alle organischen Verbindungen außer Methan, die durch Reaktion mit Stickstoffoxiden in Gegenwart von Sonnenstrahlung photochemische Oxidationsmittel erzeugen können" verstanden werden. Diese Definition, mit der die Definition der vorherigen Richtlinie 2001/81/EG übernommen und geändert wurde, trägt der Tatsache Rechnung, dass flüchtige organische Verbindungen durch chemische Reaktionen, die durch die Sonneneinstrahlung katalysiert werden, den so genannten photochemischen Smog erzeugen können, d. h. die Gesamtheit der in der Luft vorhandenen Schadstoffverbindungen.
Zusammenfassend kann man sagen, dass flüchtige organische Verbindungen eine Klasse verschiedener chemischer Verbindungen sind, die sich durch leichte Verdampfung bei Raumtemperatur auszeichnen und in der Lage sind, in der Troposphäre unter Bildung umweltschädlicher Verbindungen zu reagieren. Dazu gehören aliphatische (z. B. Butan, n-Hexan) und aromatische (z. B. Benzol, Toluol) Kohlenwasserstoffe, Halogenderivate (z. B. Dichlormethan), Aldehyde (z. B. Formaldehyd), Ketone (z. B. Ketamin) und Alkylderivate (z. B. Keton). Formaldehyd), Ketone (z. B. Aceton), Alkohole (z. B. Ethanol, Butanol), Ester (z. B. Ethylacetat) und andere Verbindungen (z. B. Essigsäure, Acrylamid, Nikotin, Acetonitril).
VOC können je nach ihrer Herkunft in zwei Kategorien unterteilt werden. Man spricht daher von:
Dann gibt es biogene Verbindungen, die extrapoliert und bei der Herstellung von Produkten verwendet werden und somit anthropogen werden.
VOC können aus Fahrzeug- oder Industrieemissionen (Außenquellen), aber auch aus vielen Produkten und Materialien stammen, die in öffentlichen und privaten Gebäuden vorhanden sind oder verwendet werden (Innenraumquellen). Flüchtige organische Verbindungen können aus Baumaterialien - z. B. Farben, Lacken, Klebstoffen, Polstermöbeln - oder aus Reinigungsmitteln, Deodorants, Pestiziden, Kosmetika, Desinfektionsmitteln, Zigarettenrauch und Heizgeräten stammen.
Schauen wir uns einige der Verbindungen im Detail an:
unter "Indoor" alle nicht-industriellen Umgebungen verstehen, die zum Wohnen, zur Freizeitgestaltung, zur Arbeit und zum Verkehr genutzt werden, d.h. öffentliche und private Büros, Gemeinschaftseinrichtungen (Schulen, Krankenhäuser, Banken, Hotels usw.) und solche, die für soziale Aktivitäten bestimmt sind (Restaurants, Sportanlagen, Kinos usw.), öffentliche und private Verkehrsmittel und natürlich unsere Wohnungen.
Zahlreiche Erhebungen über die Lebensweise der Menschen haben gezeigt, dass sie den größten Teil ihrer Zeit in engen Räumen verbringen. Während die Menschen vor 20 Jahren durchschnittlich nur 10-12 % ihrer Zeit im Freien verbrachten, sind es heute nur noch 5-6 %. Außerdem haben verschiedene Studien gezeigt, dass die Schadstoffe in der Außenluft die gleichen sind wie in der Innenluft, dass aber die Konzentration der letzteren oft höher ist: Wir sind also den Emissionen in Innenräumen stärker ausgesetzt als den Emissionen im Freien.
Wie bereits im vorigen Abschnitt erwähnt, können VOC in die externe und interne Umwelt freigesetzt werden. Die wichtigsten externen Quellen sind sowohl anthropogenen als auch biogenen Ursprungs, wie z. B. bestimmte Verbindungen, die von Pflanzen emittiert werden (insbesondere Isopren, Monoterpene und andere Terpenoide), Verbindungen aus dem biologischen Abbau organischer Stoffe oder Methan aus der Fermentation, das in Güllebetrieben oder Deponien entstehen kann. Zu den externen Quellen anthropogenen Ursprungs gehören Fahrzeugabgase, industrielle Lösungsmittelemissionen und in geringerem Maße auch Abgase aus der Verbrennung in Wärmekraftwerken.
Die Hauptquellen für VOC in Innenräumen sind anthropogen und stammen aus Reinigungsmitteln, Baumaterialien, Möbeln, Kosmetika, Deodorants, Insektiziden, Heizgeräten, Zigarettenrauch, Druckern und Kopierern, Klebstoffen, Farben und verschiedenen Lösungsmitteln.
In einem Bericht des Istituto Superiore di Sanità (ISS) über "Monitoring Strategies for Volatile Organic Compounds in the Indoor Environment" wird erläutert, dass zwischen VOC-Quellen anhand der zeitlichen Entwicklung der Emissionswerte unterschieden werden kann. Bei den VOC-Emissionen kann man im Allgemeinen zwischen kontinuierlichen und intermittierenden Emissionen unterscheiden. Erstere können wiederum in konstant oder unregelmäßig, letztere in wiederkehrend oder gelegentlich unterteilt werden.
Kontinuierliche und konstante Quellen sind solche, die im Laufe der Zeit gleichmäßige Emissionen erzeugen, wie z. B. Linoleum, Kork, Holzoberflächen oder Möbel, die Formaldehyd emittieren (die Emission kann mehrere Jahre anhalten). Kontinuierliche, aber unregelmäßige Quellen hingegen produzieren Emissionen, die im Laufe der Zeit abnehmen: Beispiele sind Farben, Klebstoffe und Lacke.
Ein klassisches Beispiel für eine wiederkehrende, intermittierende Quelle ist das Kochen von Lebensmitteln, während Raumdüfte eine gelegentliche, intermittierende Quelle darstellen.
VOC, die in die Umwelt freigesetzt werden, ob in Innenräumen oder im Freien, können eine Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellen.
In den letzten Jahrzehnten wurde die Luftverschmutzung immer stärker in den Mittelpunkt gerückt, und es wurde viel für die Emissionskontrolle, die Verringerung oder Beseitigung von Schadstoffkomponenten und die Festlegung von zulässigen Höchstkonzentrationen für verschiedene Kategorien von Verbindungen getan. Obwohl die Umweltverschmutzung im Freien, wie wir gesehen haben, Anlass zu großer Sorge gibt, ist es ebenso wichtig, die Umweltverschmutzung in Innenräumen zu berücksichtigen, da sie für den Ausbruch von Krankheiten oder die Verschlimmerung bestehender Krankheiten verantwortlich sein kann.
Das Ausmaß der Exposition gegenüber flüchtigen organischen Verbindungen in Innenräumen hängt von verschiedenen Faktoren ab:
Mehrere Studien haben gezeigt, dass VOC in Innenräumen bei Vorhandensein von Innenraum-Emissionsquellen und reduzierter Luftrückführung in 10- bis 20-mal höheren Mengen vorhanden sein können als in der Außenumgebung.
VOCs können zwei Arten von Toxizität verursachen:
Es ist zu bedenken, dass nicht alle flüchtigen organischen Verbindungen eine besondere Gefahr für den Menschen darstellen: Beispiele sind Methan oder Propan. Andere sind sogar von der IARC (International Agency for Research on Cancer) als krebserregend eingestuft worden: Dazu gehören Formaldehyd und Benzol.
In Anhang B des ISS-Berichts über Überwachungsstrategien für flüchtige organische Verbindungen in Innenräumen" finden Sie eine Liste der wichtigsten flüchtigen organischen Verbindungen, die in Innenräumen vorkommen können, sowie deren CAS-Nummern für die einzelnen Stoffe. Sie können die Website der ECHA (Europäische Chemikalienagentur) aufrufen und die CAS-Nummern eingeben, um die spezifischen Gefahren der einzelnen Verbindungen zu prüfen.
Bislang wurden zahlreiche Studien zu den gesundheitlichen Auswirkungen der Exposition gegenüber einzelnen Chemikalien durchgeführt, während es weniger Studien zu kombinierten Chemikalien gibt.
In diesem Zusammenhang ist die europäische Richtlinie 42/2004 wichtig, da sie eine Bewertung der gesamten VOC-Emissionen von Farben, Lacken und Karosserieprodukten vorschreibt.
Im Laufe der Jahre wurden mehrere europäische und italienische Vorschriften über VOC-Emissionen erlassen. Zu den wichtigsten gehören:
Viele der eingangs erwähnten flüchtigen organischen Verbindungen bergen besondere Gefahren für Mensch und Umwelt. Während einige sogar so weit gegangen sind, ihre Verwendung in verschiedenen Bereichen zu verbieten, gibt es für die gesamte Kategorie der flüchtigen organischen Verbindungen seit Jahren Rechtsvorschriften zur Begrenzung ihrer Emissionen, wie wir im vorangegangenen Abschnitt "VOC-Vorschriften" gesehen haben.
Zusätzlich zu den Grenzwerten für VOC-Gesamtemissionen (ohne Methan), die in der Gesetzesverordnung Nr. 81/2018 festgelegt sind, gibt es, wie wir bereits gesehen haben, auch genaue Grenzwerte für Emissionen aus Farben, Lacken und Karosserieprodukten.
Gemäß Anhang I der Richtlinie 2004/42/EG sind Farben und Lacke definiert als " Beschichtungsstoffe für
Gebäude, Gebäudedekorationen und Einbauten sowie zugehörige Strukturen zu dekorativen, funktionalen oder
schützenden Zwecken". Sie sind unterteilt in:
Sowohl die europäische Richtlinie als auch das italienische Dekret legen in Artikel 4 die Kennzeichnung dieser Art von Produkten fest. Sie dürfen daher nur in Verkehr gebracht werden, wenn sie auf dem Etikett angegeben sind:
Beispiel für die Kennzeichnung gemäß der Richtlinie 2004/42/EG und der Gesetzesverordnung Nr. 161/2006
In den Rechtsvorschriften werden sowohl die Obergrenze für die verschiedenen Kategorien festgelegt, wobei zwischen Produkten auf Wasser- und Lösungsmittelbasis unterschieden wird (Anhang II), als auch die Analysemethoden zur Berechnung der VOC (Anhang III): ISO 11890-1, ISO 11890-2 oder ASTMD 2369, wenn reaktive Verdünnungsmittel im Produkt enthalten sind.
In Bezug auf die Analysemethoden möchten wir darauf hinweisen, dass es unmöglich ist, eine Analyse mit einem VOC-Wert von Null zu erhalten. Daher sollten Sie sich vor Produkten hüten, die als "VOC-frei" oder "VOC-neutral" gekennzeichnet sind, da dies unwahr und irreführend ist. Der Nachweis dafür kann durch die Anforderung eines VOC-Analysezertifikats erbracht werden, in dem dies bestätigt wird.
Verordnungen werden häufig im Laufe der Jahre geändert, so auch die Lösungsmittelverordnung 2005 (zur Umsetzung der europäischen Richtlinie), die 2005 einige kleinere Änderungen erfuhr, darunter die Ersetzung der Definition von " Hauchdünne Holzbeizen" durch "Minimal filmbildende Lasuren".
Können wir etwas tun, um die VOC-Emissionen zu reduzieren? Natürlich können wir das!
Wir können an mehreren Fronten handeln, angefangen bei der Nutzung von Verkehrsmitteln. Natürlich ist das Fahrrad das umweltfreundlichste Fahrzeug, aber wenn man sich für ein Kraftfahrzeug entscheidet, sollte man bedenken, dass die Freisetzung von Kohlenwasserstoffen in die Atmosphäre von den Eigenschaften des Kraftstoffs selbst abhängt. Während Methan in der Regel vollständig verbrennt, steigt mit zunehmender Dichte des Gemischs (LPG > Benzin > Diesel) die Wahrscheinlichkeit, dass unverbrannte Kohlenwasserstoffe und andere Verbindungen in die Atmosphäre freigesetzt werden, proportional an.
Wie auch in einer Broschüre des italienischen Gesundheitsministeriums über flüchtige organische Verbindungen angegeben, können zahlreiche Maßnahmen zur Reduzierung von VOC in Innenräumen ergriffen werden:
Kurzum, mit ein wenig mehr Sorgfalt können wir viel für unsere Gesundheit, die unserer tierischen Freunde und für die Umwelt tun!
Wir hoffen, dass wir mit diesem Artikel Ihre Zweifel ausgeräumt und Ihnen Denkanstöße gegeben haben. Wenn Sie noch weitere Fragen haben, zögern Sie nicht, uns zu schreiben!
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