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23. Juli 2021
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Wie VOCs die Luftqualität, die Gesundheit und die Umwelt beeinflussen - Teil 1

Der Begriff VOC (Volatile Organic Compound - flüchtige organische Verbindung) bezieht sich auf eine breite Palette von kohlenstoffhaltigen chemischen Verbindungen. Bei Raumtemperatur sind VOC in der Regel flüssig oder fest und haben einen hohen Dampfdruck, was bedeutet, dass sie leicht in den gasförmigen Zustand verdampfen. In den letzten Jahren wurde den VOCs als Schadstoffen und Gesundheitsgefahren immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Dieser Blog bietet eine Einführung in die VOCs und ihre Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt und gibt einen Überblick über die Vorschriften zur VOC-Emission.

Quellen von VOC in der Luft

VOC kommen auf natürliche Weise in der Atmosphäre vor, unter anderem durch Vegetationswachstum und Bodentätigkeit sowie durch die Verbrennung von Biomasse. Ein erheblicher Teil der VOC-Anreicherung in der Atmosphäre stammt jedoch aus vom Menschen verursachten Quellen; dazu gehören Emissionen aus dem Straßenverkehr und aus chemischen Prozessen wie dem Cracken von Rohöl sowie aus Produkten, die hohe Konzentrationen von VOC freisetzen (z. B. Farben, Lösungsmittel und Lacke).

Auswirkungen von VOCs auf die menschliche Gesundheit

Die Auswirkungen von VOC-Emissionen auf die menschliche Gesundheit sind je nach Kontext sehr unterschiedlich. Einige flüchtige organische Verbindungen sind harmlos, aber viele sind in geringen Mengen giftig, während andere in höheren Konzentrationen entflammbar sind. Eine wiederholte und langfristige Exposition gegenüber schädlichen VOC in geringen Mengen kann zu ernsthaften Gesundheitsproblemen führen. So sind beispielsweise Formaldehyd, Styrol, Benzol und andere Aromaten als krebserregend bekannt - die Exposition gegenüber Verkehrsabgasen, Rauchen und starken Lösungsmitteln kann daher ein ernsthaftes Gesundheitsrisiko darstellen. Das wachsende Bewusstsein für die chronische Toxizität flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) hat zu niedrigeren Grenzwerten für die Exposition am Arbeitsplatz (OEL) und zu höheren Anforderungen an die direkte Messung geführt.

Weitere Informationen über die Gefahren von VOCs finden Sie in unserem White Paper.

Durch VOCs verursachte Umweltprobleme

Abgesehen von den negativen Auswirkungen auf die Gesundheit verursacht die Emission von VOC in die Atmosphäre ernsthafte Umweltprobleme. Eines dieser Probleme ist die Bildung von bodennahem Ozon, das zu Smog führt.

Normalerweise bildet sich Ozon (oder O3) auf natürliche Weise in großer Höhe in der Atmosphäre (Stratosphäre), wenn O2-Moleküle durch UV-Strahlung in einzelne Sauerstoffteilchen zerlegt werden. Diese freien Sauerstoffteilchen stoßen dann mit anderen O2-Molekülen zusammen und werden zu Ozon. Wir wissen zwar, dass Ozon dazu beiträgt, unseren Planeten vor den schädlichen UV-Strahlen der Sonne zu schützen, aber Ozon wird in der Troposphäre oder in Bodennähe nicht direkt in die Luft abgegeben, sondern entsteht durch chemische Reaktionen zwischen Stickstoffoxiden (NOx) und flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs).

Hier ist ein Beispiel dafür, wie Stickstoffdioxid zur Bildung von Ozon führen kann:

NO2 + Sonnenlicht (UV-Strahlen) = NO + O

Das freie Sauerstoffteilchen bindet sich dann an ein O2-Molekül und wird zu Ozon. Dies geschieht, wenn Schadstoffe, die von Fahrzeugen, Kraftwerken, Chemieanlagen und anderen Quellen ausgestoßen werden, in Gegenwart von Sonnenlicht chemisch reagieren. Das Einatmen von Ozon kann zu Reizungen der Atemwege führen und Atemwegserkrankungen wie Bronchitis und Asthma verschlimmern. Ozon in Bodennähe ist für Pflanzen gefährlich und wirkt sich negativ auf die Ernten aus.

Neben der Bildung von bodennahem Ozon können einige VOC aufgrund ihrer hohen Geruchsintensität auch Geruchsprobleme verursachen. Bei Prozessen wie der Müllverbrennung, der Lebensmittelverarbeitung und der Abwasseraufbereitung werden viele übelriechende Gase freigesetzt, und die Anwohner beschweren sich häufig über Geruchsbelästigungen. Übel riechende Gase wie H2S, NH3 und VOC sind für viele Industriezweige, darunter die Pharma-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie die Textil- und Gerbereibranche, ein erhebliches Problem.

In hohen Konzentrationen können übel riechende VOCs Schwindel und Atembeschwerden verursachen. Aus diesem Grund gibt es Vorschriften zur Reduzierung von VOC in der Luft.

Richtlinien und Vorschriften zur VOC-Emission

Die meisten Länder haben Richtlinien und Verordnungen zu VOC-Emissionen. In Europa sind die relevanten Richtlinien über Luftschadstoffe, einschließlich VOC-Emissionen, die Richtlinien 2001/81/EG und 2016/2284. Die erste Richtlinie legt nationale Emissionshöchstgrenzen für die VOC-Emissionen aus allen Quellen fest, die bis zum Jahr 2010 erreicht werden sollten. Die zweite Richtlinie legt die prozentuale Verringerung der VOC-Emissionen sowohl für das einzelne Land als auch für die EU als Ganzes fest.

Zusätzlich zu den VOC-Emissionen im Freien haben viele Länder Vorschriften zur Begrenzung der Verwendung von VOC in Verbraucherprodukten erlassen. In der EU legt die Richtlinie 2004/42/EG Emissionsgrenzwerte für VOC fest, die durch die Verwendung von organischen Lösungsmitteln in Dekorfarben und -lacken sowie in Produkten der Fahrzeugreparaturlackierung ausgelöst wurden. Die Richtlinie legt die maximal zulässigen VOC-Gehalte in g/l fest. Die Richtlinie verlangt außerdem, dass die Lieferanten die Unterkategorie des Produkts kennzeichnen, den gesetzlichen Grenzwert für den VOC-Gehalt festlegen und den maximal zulässigen VOC-Gehalt für das Produkt im gebrauchsfertigen Zustand angeben.
In unserem nächsten Blog werden wir die einzigartige Lösung von Crowcon für die VOC-Erkennung in der Umgebungsluft diskutieren.
Referenzen
1. Geruchsverursachende flüchtige organische Verbindungen in Kläranlagen und Schlammbehandlungsbereichen(J Environ Sci Health A Tox Hazard Subst Environ Eng. 2008 Nov)
2. Grundlagen des bodennahen Ozons(Leitfaden der US-Umweltschutzbehörde)
3. Können flüchtige organische Verbindungen riechen?(Foobot-Website )
4. Flüchtige organische Verbindungen (VOC) und Vorschriften für Verbraucherprodukte(Chem Safety Pro website)
5. Wirksame und nachhaltige VOC-Entfernung mit Ozon und AOP(Ozonetech-Website )

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