Chloranisolbelastung in einer Schule

Quelle:PantherMedia/ Arthur Verhovetzkyi

1 Einführung

Geruchsbelästigungen durch Chloranisole (CA) sind ein häufiges Problem älterer Fertighäuser. Die Verbindungen weisen einen typischen muffigen und anhaftenden intensiven Geruch auf. Der Geruchssinn adaptiert innerhalb kurzer Zeit, sodass die CA bei längerem Aufenthalt kaum mehr wahrgenommen werden. Allerdings adsorbieren CA rasch an Kleidung, Büchern etc., weshalb die Nutzer auch außerhalb des Gebäudes mit dem Geruch konfrontiert werden.

Betroffen sind Gebäude in Holzfertigbauweise aus dem Bauzeitraum zwischen ca. 1960 und Mitte der 1980er- Jahre, die zum Schutz des Holzes vor Insekten- oder Pilzbefall mit Pentachlorphenol (PCP) behandelt wurden. Üb­licherweise wurde eine Wirkstoffkombination mit Lindan verwendet, z. B. 6,5 % PCP und 0,7 % Lindan. PCP und weitere enthaltene Chlorphenole werden mikrobiell zu geruchsintensiven CA umgesetzt. Wegen der für die Vermehrung der Mikroorganismen nötigen Feuchtigkeit tritt dieser Prozess häufig bei Gebäuden mit undichter Fassade und bevorzugt an der meist feuchteren Nordseite auf [1 bis 3]. Mit dem Verbot im Jahr 1989 wurde PCP aus den Bau­elementen verbannt [4].

2 Auftretende Geruchsprobleme und analytische Bestätigung

In einem älteren Schulgebäude kam es zu Beschwerden über einen unangenehmen muffigen Geruch. Das Gebäude wurde in mehreren Bauabschnitten in den Jahren 1968 bzw. 1972 in Holztafelbauweise erstellt. Die äußeren Holztafeln waren mit einem PCP-haltigen Holzschutzmittel behandelt worden. Darüber hinaus ist ein konventioneller, aus Stein errichteter jüngerer Bauabschnitt vorhanden.

Der Gesundheitsdienst des zuständigen Kreises machte eine Gebäudebegehung und ließ Innenraumluftuntersuchungen durchführen. Dabei wurde nachgewiesen, dass der Geruch von CA ausgeht. Während PCP und Lindan nicht oder nur in geringer Konzentration in der Raumluft nachweisbar waren, wiesen alle Proben Konzentrationen von CA auf, die wegen der geringen Geruchswahrnehmungsschwellen [5 bis 7] dieser Stoffe die Geruchsbelästigung plausibel erklärten (Tabelle 1).

Tabelle 1. Raumluftuntersuchungen in einer Schule in Holzfertigbauweise vor der Sanierung; RW = Richtwert.

3 Sanierung

Nach Beauftragung eines spezialisierten Fachgutachtens wurden folgende Sanierungsschritte umgesetzt:

a) Entfernung des äußeren Klinkervorsatzes und der Dachabdichtung,

b) Entfernung der äußeren hölzernen Wand-/Dachbeplankung und der Mineralwolldämmung,

c) Aufbringen einer Polyurethan-Sperrschicht auf die verbliebenen Holzoberflächen,

d) Einbau einer Dämmung aus Zellulosefasern und Anbringen einer neuen Beplankung.

Die Sanierung des Gebäudes wurde von außen vorgenommen und zugleich zur Verbesserung der Energieeffizienz genutzt. Die lediglich sekundärkontaminierte innere Be­plankung wurde nicht entfernt, da diese in einem überschaubaren Zeitraum die adsorbierten CA wieder abgeben würde. Auf das Einbringen von mit Aktivkohle versehener Mineralwolledämmung wurde verzichtet.

Der Erfolg der Sanierungsmaßnahmen wurde über mehrere Jahre durch CA-Messungen in jeweils drei bis vier Räumen verfolgt. In Bild 1 ist erkennbar, dass die Sanierung etwa zu einer Halbierung der CA-Belastung geführt hat.

Bild 1. Verlauf (2011 bis 2015) der mittleren Chloranisolkonzentration in der Luft mehrerer Räume relativ zur Belastung vor der Sanierung (2006).

Nach einer anfänglichen Reduktion um ca. 75 % im Jahr 2012 stabilisierte sich die Belastung bei rund 50 % des Ausgangswertes. Allerdings ist die Vergleichbarkeit der Messungen dadurch eingeschränkt, dass auf Wunsch der Nutzer bei den Kontrollmessungen zum Teil wechselnde Räume beprobt wurden.

Nach der Sanierung ist der muffige Geruch, wenn auch schwächer, weiterhin wahrnehmbar. Ein weiterer Abfall – wie prognostiziert – findet nicht statt. Dies führt immer wieder zur Beunruhigung bei den Eltern und beim Personal. Dabei gilt es nicht nur, die Ursache des Geruchs zu erklären, sondern auch Ängsten vor gesundheitlicher Beeinträchtigung entgegenzutreten oder einen Verdacht auf Schimmel auszuräumen.

Um die Situation zu entspannen, wurde deshalb mit einem „runden Tisch“ mit allen Beteiligten und Betroffenen nach Möglichkeiten, auch baulichen, gesucht, die Geruchsbelastung zu vermindern. Zunächst wurde vereinbart, ein umfangreiches Untersuchungsprogramm aus Raumluftuntersuchungen und Geruchsbewertungen durchzuführen.

4 Methoden

Die Luftprobenahme erfolgte im ungelüfteten Raum durch Adsorption an Florisil. Das Probenahmevolumen betrug 800 l, die Flussrate 2 l/min. Die gesammelten CA wurden mit Dichlormethan eluiert. Die Bestimmung erfolgte mit GC-ECD¹⁾ gegen externe Standards von 2,4,6-TriCA, 2,3,4,5-, 2,3,4,6- und 2,3,5,6-TetraCA und PentaCA. Die Bestimmungsgrenze betrug 0,0005 µg/m³ je Kongener.

Die Geruchsbewertungen wurden in einem vereinfachten Verfahren in Anlehnung an DIN ISO 16000-30 [8] durchgeführt. Je zwei weibliche und männliche untrainierte Personen, die selbst nicht in einem Fertighaus wohnten und nicht rauchten, begingen pro Tag einen Bauabschnitt durch separate Eingänge. Fenster und Türen der Räume waren während dieser Zeit geschlossen, die Flure wurden so gut wie möglich gelüftet. Die Geruchsintensität auf einer Skala von 1 (nicht wahrnehmbar) bis 6 (extrem stark), die Hedonik auf einer Skala von -4 (sehr unangenehm) bis +4 (sehr angenehm) sowie eine Beschreibung des Geruchs in Worten wurden erfasst²⁾.

5 Gesundheitliche Bewertung der Chloranisol­exposition

Toxikologische Studien für CA liegen nur wenige vor und beziehen sich ausschließlich auf PentaCA. Eine Übersicht über die vorhandenen Daten gibt der Anhang S1 zu [7]. Innenraumluftrichtwerte (RW) wurden für CA nicht abgeleitet. Die orientierende gesundheitliche Bewertung stützt sich deshalb durch Analogieschlüsse auf PCP, für das RW vorliegen [9].

Die CA werden nach Aufnahme in den Körper zunächst zu den entsprechenden chlorierten Phenolen hydrolysiert [7]. Der weitere Metabolismus und die Ausscheidung verlaufen für die Chlorphenole unabhängig vom Chlorierungsgrad weitgehend identisch. Die Toxizität der Chlorphenole nimmt mit steigendem Chlorierungsgrad zu. PCP weist die höchste Toxizität aller Chlorphenole auf [10]. Zieht man zur Beurteilung der Summe der CA die RW für PCP heran, so wird das Risiko tendenziell eher überschätzt. Die Konzentration von PentaCA sollte den Zielwert (RW I) für PCP einhalten.

In allen Proben waren CA nachweisbar. Tabelle 2 enthält die Messergebnisse für die einzelnen CA und Bauabschnitte.

Tabelle 2. Geruchswahrnehmungsschwellen (GWS) für Chloranisole nach [7] und Messergebnisse: Mittelwert (Minimum bis Maximum) in µg/m³.

Der Median aller Proben betrug für die Summe der CA 0,12 µg/m³, das 95. Perzentil 0,65 µg/m³. Die Konzentrationen waren für die Bauabschnitte 1 bis 3 vergleichbar, obwohl Bauabschnitt 3 ein konventioneller Steinbau ist und hier lediglich Sekundärkontaminationen durch Luftaustausch vorliegen können. Die höchsten Konzentrationen wurden im Bauabschnitt 4 gemessen. Zwei der drei am stärksten belasteten Räume weisen eine gemeinsame Wand mit dem Bauabschnitt 3 auf.

Bild 2 zeigt die Konzentrationen von PentaCA und der Summe der CA für alle 33 Räume.

Bild 2. Konzentration in µg/m³ von Pentachloranisol (dunkel) und Summe CA (hell) in 33 Räumen im Herbst 2015. Durchbrochene Linien: RW I (0,1 µg/m³) und RW II (1 µg/m³) für PCP. Bauabschnitte BA 1, 2, 4 = Holzfertigbau­weise; BA 3 = Steinbau.

6 Bewertung der Geruchsbelästigung durch Chloranisole

Beim Betreten des Gebäudes wird der Geruch als unangenehm und störend empfunden. Sehr viele Nutzer akzeptieren den Geruch im Gebäude nicht. Zur Versachlichung der damit verbundenen Diskussionen wurde eine Objektivierung der Geruchsbelastung mithilfe des vorläufigen Geruchsleitwertkonzepts und mit Geruchsbewertungen angestrebt.

Für die CA werden in der Literatur sehr unterschiedliche Geruchswahrnehmungsschwellen genannt [5 bis 7]. In der weiteren Betrachtung werden die neueren Angaben nach [7] verwendet (Tabelle 2). Unter der Annahme, dass die Gerüche der einzelnen CA im Gemisch additiv wirken, lässt sich die Wahrnehmbarkeit eines CA-Gemischs über die Berechnung eines Geruchsindex (GI) beurteilen.

GI = c₁/ODT₁ + c₂/ODT₂ + c₃/ODT₃ …

mit

GI = Geruchsindex

c_i = Konzentration der Komponente i in der Raumluft

ODT_i = Geruchswahrnehmungsschwelle der Komponente i

Der Geruch eines Gemischs ist nach diesem Ansatz wahrnehmbar, wenn der GI > 1 ist. Bild 3 zeigt, dass die berechneten GI trotz der umfassenden Sanierung in allen Räumen den Wert 1 weit überschreiten (Median: 14,1).

Bild 3. Berechneter Geruchsindex in 33 Räumen nach der Sanierung. Durch­brochene Linien: provisorische vorläufige Geruchsleitwerte (vGLW) I und II.

In der Diskussion mit Betroffenen stellt sich die Frage, ob ein vorhandener Geruch zumutbar ist. Um in Fragen der Geruchsbelästigung durch flüchtige organische Verbindungen einen Beurteilungsmaßstab zu erhalten, wurde das Konzept der (vorläufigen) Geruchsleitwerte (vGLW I/II) entwickelt. Das vGLW-Konzept betrachtet die Geruchsintensität, nicht jedoch die Hedonik. Gerüche werden anhand der gemessenen Konzentration des den Geruch verursachenden Stoffs bewertet. Gerüche bis zu einer Intensität, die der sechsfachen Stoffkonzentration der Geruchswahrnehmungsschwelle entspricht, sind in der Regel als akzeptabel anzusehen (vGLW I). Intensitäten, die mehr als dem 48-Fachen der Geruchswahrnehmungsschwelle entsprechen, sind unzumutbar (vGLW II) [12].

Das Konzept befindet sich zurzeit in einer Testphase. Für CA sind bisher keine vGLW veröffentlicht worden. Für eine Abschätzung lassen sich die oben genannten Geruchswahrnehmungsschwellen [7] und die damit berechneten GI verwenden. Für ein CA-Gemisch entspräche der vGLW I einem GI von 6. Dieser Wert wird in den ungelüfteten Räumen in allen Fällen erreicht oder überschritten (Bild 3). Der Geruch wäre demnach als „auffällig“ und „eventuell störend“ zu bewerten. Der vGLW II (GI = 48) wird in drei Räumen überschritten und der Geruch wäre als „unzumutbar“ zu klassifizieren [12]. Diese Räume befinden sich alle im Bauabschnitt 4. Einschränkend ist anzumerken, dass das vGLW-Konzept auf Messungen unter Nutzungsbedingungen basiert und nicht wie hier unter Ausgleichsbedingungen.

Die vereinfachte sensorische Bewertung, bezogen auf die vier Bauabschnitte, ergab die in Tabelle 3 gezeigten Ergebnisse.

Tabelle 3. Vereinfachte sensorische Bewertung; Mittelwerte.

Der Bauabschnitt 4 wird geringfügig schlechter bewertet als die übrigen und der in Stein erbaute Abschnitt 3 schneidet keineswegs besser ab. Wenn auch die Unterschiede zwischen den Bauabschnitten gering sind, stehen doch die Befunde im Einklang mit den chemischen Untersuchungen. Es hat sich gezeigt, dass der verbalen Beschreibung des wahrgenommenen Geruchs eine große Bedeutung zukommt, weil vor Ort der eigentlich zu identifizierende und zu bewertende Geruch überdeckt sein kann, z. B. von Kaffee oder Reinigungsmitteln. So wurde der gemäß der chemischen Analyse am stärksten belastete Raum recht positiv bewertet (Intensität = 2,5; Hedonik = -0,2), vermutlich weil durch die Nutzung als Werkraum der Geruch von frischem Holz, Leim und Farbe bei der kurzen Aufenthaltszeit der Probanden überwog. Die Nutzer, die sich länger in dem Raum aufhalten und entsprechend stark unter Sekundärkontamination leiden, empfinden ihn dagegen als sehr belastet.

 

7 Bewertung und Ausblick

Die umfangreichen Sanierungsarbeiten haben die Geruchsbelastung durch CA verringert und es entstand ein modernes, helles und freundliches Schulgebäude. Dennoch wird das Gebäude von vielen Nutzern wegen des verbliebenen Geruchs nicht akzeptiert. Offenbar überwiegen der unangenehme Charakter des Geruchs und seine Eigenschaft, sich rasch an unterschiedliche Materialien anzuhaften. Die schnelle Adaption an den Geruch nach Betreten des Gebäudes und die Tatsache, dass eine Gesundheitsbeeinträchtigung bei regelmäßigem Lüften nicht zu befürchten ist, treten demgegenüber in den Hintergrund.

Problematisch ist insbesondere, dass die Geruchsbelastung nach der Sanierung nicht weiter abgenommen hat. Somit ist es nicht möglich, eine Perspektive dafür zu bieten, wann die CA-Konzentration unter die Wahrnehmungsschwelle gesunken sein wird. Verschärft wird die Lage durch die hohe Personalfluktuation, wodurch die Problematik stets neu erörtert werden muss.

Die umfangreichen Untersuchungen haben die subjektiven Beschwerden der Nutzer gegenüber der Verwaltung objektiviert. Durch die Messungen ergaben sich ferner Hinweise auf weitergehende Sanierungsmöglichkeiten. So wird derzeit geprüft, ob an den von außen nicht zugänglichen ehemaligen Außenwänden, die durch Bauerweiterungen zu Innenwänden wurden, noch primärbelastetes Material vorhanden ist.

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass eine deutliche Verringerung der Geruchsbelästigung mit entsprechend hohem Sanierungsaufwand realisierbar ist. Eine solche Sanierung muss jedoch sehr sorgfältig und vollständig durchgeführt werden. Ein verbleibender CA-Geruch kann gerade in öffentlichen Gebäuden zu erheblichen Diskussionen und zur Ablehnung des Gebäudes führen. Die Kosten für die Baumaßnahmen betrugen im vorliegenden Fall bislang etwa 75 % der Kosten für einen Neubau.

Literatur

1. Watanabe, I.: Isolation of pentachlorophenol decomposing bacteria from soil. Soil Sci. Plant Nutr. 19 (1973) Nr. 2, S. 109-116.
2. Gunschera, J.; Fuhrmann, F.; Salthammer, T.; Schulze, A.; Uhde, E: Formation and emission of chloroanisoles as indoor pollutants. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 11 (2004) Nr. 3, S. 147-151.
3. Gunschera, J.; Rüther, N.; Schliesing, S.; Schwarz, T.; Siwinski, N.: Entwicklung eines Sanierungsverfahrens für geruchsbelastete ältere Holzhäuser durch bauphysikalische und chemisch-physikalische Maßnahmen. Schlussbericht, Förderkennzeichen AIF 14179 N. Braunschweig: Fraunhofer Wilhelm-Klauditz- Institut 2008.
4. Pentachlorphenol-Verbotsverordnung (1989); heute Verordnung über Verbote und Beschränkungen des Inverkehrbringens gefährlicher Stoffe, Zubereitungen und Erzeugnisse nach dem Chemikaliengesetz (ChemVerbotsV – Chemikalien-Verbotsverordnung) BGBl. I (2003), S. 867.
5. Maraun, W.; Pfeil, S.; Unger, P.: Fertighausgeruch durch Chlor­anisole in der Raumluft älterer Fertighäuser: Ableitung eines Zielwertes für die Geruchsbeurteilung. Hrsg.: ARGUK Umweltlabor. Oberursel 2015. www.arguk.de/forschung/documents/Fertighausgeruch_durch_Chloranisole_in_der_ Raumluft_ aelterer_Fertighaeuser.pdf
6. Binder, M.; Obenland, H.; Maraun, W.: Chloranisole als Ver­ursacher von schimmelähnlichem Geruch in älteren Fertig­häusern. In: Umwelt, Gebäude & Gesundheit. Hrsg. Arbeits­gemeinschaft ökologischer Forschungsinstitute (AGÖF). Springe-Eldagsen 2004.
7. Lorentzen, J. C.; Juran, S. A.; Nilsson, M.; Nordin, S.; Johansson, G.: Chloranisoles may explain mold odor and represent a major indoor environment problem in Sweden. Indoor Air (2015), published online: 8 May 2015, DOI: 10.1111/ina.12207.
8. DIN ISO 16000-30: Innenraumluftverunreinigungen – Teil 30: Sensorische Prüfung der Innenraumluft. Berlin: Beuth 2014.
9. Richtwerte für die Innenraumluft: Pentachlorphenol. Bundesgesundheitsbl. (1997) 40, S. 234-236.
10. Stoffmonografie Chlorphenole – Referenzwerte. Stellungnahme der Kommission „Human-Biomonitoring“ des Umwelt­bundesamtes. Bundesgesundheitsbl. (2009) 52, S. 987-1001.
11. Richtwerte für die Innenraumluft: Erste Fortschreibung des Basisschemas. Mitteilung der Ad-hoc-Arbeitsgruppe Innenraumrichtwerte der Kommission Innenraumlufthygiene und der Obersten Landesgesundheitsbehörden. Bundesgesundheitsbl. (2012) 55, S. 279-290.
12. Gesundheitlich-hygienische Beurteilung von Geruchsstoffen in der Innenraumluft mithilfe von Geruchsleitwerten. Entwurf der Ad-hoc-Arbeitsgruppe Innenraumrichtwerte der Kommission Innenraumlufthygiene und der Obersten Landesgesundheitsbehörden zur öffentlichen Diskussion bis Ende Dezember 2015. Bundesgesundheitsbl. (2014) 57, S. 148-153.

¹⁾ GC-ECD: Gaschromatographie; electron capture detector (Elektroneneinfangdetektor),

²⁾ Weitere Informationen zu den Methoden sind bei den Autoren erhältlich.