Abschlussbericht AGÖF-Forschungsprojekt: "Bereitstellung einer Datenbank zum Vorkommen von flüchtigen organischen Verbindungen in der Raumluft"

Die vollständige Version des Abschlussberichtes des Forschungsvorhaben "Bereitstellung einer Datenbank zum Vorkommen von flüchtigen organischen Verbindungen in der Raumluft " wird veröffentlicht als Publikation des Umweltbundesamtes unter: http://www.umweltbundesamt.de/publikationen/bereitstellung-einer-datenbank-vorkommen-von

Zusammenfassung (Auszug aus dem Abschlussbericht)

Gegenstand des Vorhabens war die Zusammenführung und Auswertung aktueller VOC- Messdaten und Begleitinformationen aus anlassbezogenen Untersuchungen von 19 Instituten, die in der Arbeitsgemeinschaft ökologischer Forschungsinstitute (AGÖF) zusammengeschlossen sind.

Zunächst wurde das bei den Instituten der AGÖF vorhandene Datenmaterial möglichst vollständig gesichtet und erfasst. Hierzu wurden umfangreiche Fragebögen an alle Institute verschickt, die in den Bereichen der Probenahme, Analytik oder Bewertung von VOC in Innenräumen tätig sind. Die Abfragen zielten insbesondere auf die Erfassung und Dokumentation von Angaben zu Messwerten, Qualitätskriterien und Merkmalen der Untersuchungsobjekte. Weiterhin wurden allgemeine Angaben zu den Instituten erfragt.

Während der Datenerhebung wurde die Konzeption der Datenbank entwickelt und ein Eingabe-Tool in Excel programmiert. Dieses Import-Tool stellte die zentrale Schnittstelle für die Datenerfassung der einzelnen Datensätze aus den verschiedenen Instituten in die zentrale Datenbank dar. Es hatte die Funktion, die in ihrer Form sehr unterschiedlich vorliegenden Informationen einheitlich zu erfassen, den Arbeitsaufwand dafür zu reduzieren und durch Minimierung der Fehlermöglichkeiten bei der Dateneingabe eine hohe Datenqualität zu gewährleisten.

Die erhobenen Zusatzinformationen dienen der Beschreibung des betrachteten Kollektivs, der Gruppierung und Analyse von Einflussfaktoren sowie der Vergleichbarkeit mit anderen Studien. Sie wurden vor dem Hintergrund ausgewählt, dass möglichst einheitliche, vollständige und plau¬sible Angaben in die Datenbank aufgenommen werden sollten.

Für die Auswahl der Daten wurden folgende Vorgaben festgelegt:

• Zeitliche Begrenzung (nur Daten ab 01.01.2002).
• Festlegung auf die vorgegebenen Methoden.
• Nur aktive Probenahme.
• Vollständigkeit der geforderten Angaben.
• Möglichst umfangreiches Substanzspektrum > 15 Einzelstoffe.
• Möglichst viele unterschiedliche Gebäude. Pro Gebäude in maximal 2 repräsentativen Räumen Messungen, um Verzerrungen zu vermeiden. Mehrfachmessungen in einem Raum (Abklingkurven/ Zeitreihen) nur, wenn sie als solche erkennbar sind.

Die Eingabe der Daten erfolgte durch die beteiligten AGÖF-Institute. Alle pro Institut zu erfassenden vollständigen Datensätze wurden systematisch aufgenommen.

Nach Erhalt der Daten von den Instituten wurden sie mit Hilfe einer entwickelten Software aus den Excel-Worksheets ausgelesen und zentral in einer MS-Access-Datenbank erfasst.

Die Stoffliste umfasste nach dem Rücklauf der Daten von den Instituten 428 Einzelstoffe, Stoffgemische und Stoffsummen.

Insgesamt wurden 300.129 Messwerte in die Datenbank aufgenommen. Unter Berücksichtigung der getroffenen Auswahlkriterien an die Zusatzinformationen verblieben 294.221 Messwerte für die weitere Auswertung.

Insgesamt wurden 2462 verschiedene Räume untersucht. 102 Räume wurden mehrfach beprobt.

Bei den Angaben zur Raumnutzung dominiert die Nennung Büroraum mit 967 Nennungen. Es wurden insgesamt 211 verschiedene Bezeichnungen für die Raumnutzung angegeben. Weitere häufige Nennungen waren Klassenraum (259), Wohnzimmer (235), Schlafzimmer (233), Aufenthaltsraum (122) und Kinderzimmer (116).

Qualitätssichernde Maßnahmen aus den Bereichen: Probenahme, Probenaufarbeitung, Analyse, Externe Qualitätssicherung wurden einzeln abgefragt und mit einem Punktsystem bewertet, das zu einem Summenwert zusammengefasst die Qualität der jeweiligen Untersuchungsmethode beschreibt.

Für die Beschreibung des Vorkommens der untersuchten VOC in Innenräumen wurden verschiedene statistische Kennwerte verwendet. Da Mittelwerte bei Abweichungen von der Normalverteilung alleine wenig aussagekräftig sind, wurden weitere Lagemaße, wie Median, Perzentilwerte und Maxima für die Beschreibung der Verteilung verwendet. Die Standardabweichung, als das gängige Streuungsmaß bei Normalverteilungen, ist bei den vorliegenden Verteilungen ebenfalls wenig aussagekräftig.

Die Tabellen zu den Kennwerten im Anhang zeigen die wichtigsten statistischen Kenndaten für die 336 untersuchten relevanten Einzelverbindungen. Dies sind die Größe der Stichprobe, die Anzahl der Messwerte oberhalb der Bestimmungsgrenze (sowie % unterhalb der BG), die Maximalwerte, das arithmetische Mittel (AM) und die Perzentilwerte 10, 25, 50, 75, 90, 95, 98.

70 % der Messwerte lagen unterhalb der BG. Dennoch wurden für einen Großteil der Substanzen einzelne sehr hohe Messwerte im Milligramm/m³-Bereich ermittelt.

Formaldehyd und Toluol sind die einzigen Substanzen, die bei fast jeder der Messungen oberhalb der BG ermittelt wurden.

Zu den Stoffen, die fast immer nachgewiesen wurden, das heißt bei über 95 % der durchgeführten Messungen, gehören neben Formaldehyd und Toluol m,p-Xylol, Acetaldehyd, Propanal und n-Hexanal. Aldehyde als quasi ubiquitäre Innenraumbelastung nehmen damit eine Sonderstellung in Innenräumen ein, wobei zu bedenken ist, dass das Datenkollektiv für die C1- bis C3-Aldehyde sehr viel kleiner ist als für die übrigen Substanzen.

Zu den Substanzen, die in etwa 90 % der Räume gefunden wurden, gehören neben den Terpenen alpha-Pinen und Limonen 1-Butanol, n-Pentanal, Aceton, Essigsäure, n-Undecan, Ethylbenzol und 1,2,4-Trimethylbenzol.

In etwa 80 % der untersuchten Räume wurden n-Heptan, n-Decan, n-Dodecan, Benzol, o-Xylol, 3-/4-Ethyltoluol, Diisopropylnaphthalin, n-Butanal, n-Octanal, Methylethylketon, Ethylacetat, n-Butylacetat, Siloxan D5 oberhalb der BG gemessen.

Die Bestimmungsgrenzen lagen in der Mehrzahl der Fälle bei 1 µg/m³.

An einigen Einzelstoffen und Stoffgruppen wurde die Veränderung der Perzentilwerte mit dem Jahr der Messung verfolgt.

Der allgemein bekannte Trend der abnehmenden Toluolkonzentrationen mit der Zeit lässt sich auch in dem relativ kurzen Messzeitraum von fünf Jahren klar nachvollziehen.

1-Butanol verzeichnet in den letzten fünf Jahren einen deutlichen Anstieg der Perzentilwerte.

alpha-Pinen hat im Messzeitraum deutlich abgenommen, dasselbe gilt auch für den Terpenkohlenwasserstoff Limonen.

Hexanal hat in den oberen Perzentilbereichen nicht mehr deutlich zugenommen.

Was sich bei den Einzelstoffen andeutet, wird bei den Summenwerten weitgehend bestätigt.

Es wurde der Versuch unternommen, den Einfluss verschiedener Messmethoden auf die Messergebnisse abzubilden. Bei der Auswertung der Diagramme kann keine durchgehende Tendenz zu höheren oder niedrigeren Mittelwerten, Medianen oder Geometrischen Mittelwerten beim Vergleich von Thermodesorption und Lösemitteldesorption erkannt werden. Die Werte schwanken für einzelne herausgegriffene und zum Teil auch analytisch problematische Stoffe je nach Desorptionsmethode um bis zu 35% in beide Richtungen.

Sicherlich ist ein direkter Vergleich der Messmethoden im Rahmen eines Laborvergleichs in einer normierten Umgebung der bessere Weg, Abhängigkeiten der Ergebnisse von den Messmethoden zu überprüfen.

Innerhalb des Beobachtungszeitraums hat der Anteil der Thermodesorption gegenüber den Lösemittelmethoden deutlich zugenommen. DNPH-Methoden für die Bestimmung von Carbonylverbindungen haben ihren Platz behaupten können, da sie die einzigen zur Bestimmung auch der C1- bis C3-Alkenale geeigneten Methoden sind.

Anhand der aufwändigen Erfassung von Qualitätsmerkmalen zu den einzelnen Messmethoden wurden drei Qualitätsklassen von Datensätzen gebildet. Die nachträgliche Untersuchung der Auswirkungen der QS-Klassen auf die Höhe der Ergebnisse zeigt, dass sie selbst bei analytisch kritischen Substanzen gering sind. So wichtig und sinnvoll der Nachweis der Qualität der Daten im Einzelfall ist, so scheinen sich die Auswirkungen der Qualität der Daten bei statistischen Auswertungen weitgehend zu kompensieren.

Die Variable "Zeit nach Renovierung oder Neubau" hat einen erheblichen Einfluss auf die in den Innenräumen festgestellten VOC-Konzentrationen. Obwohl keine echten Abklingkurven aus mehreren Messungen in einem Raum, sondern die Perzentile aus vielen Einzelmessungen nach gewissen Zeitabständen nach Renovierung aus ganz verschiedenen Räumen ausgewertet wurden, zeigt sich ein differenziertes "Abklingverhalten", das je nach Art der Schadstoffe ein verschiedenes Muster zeigt.

Anhand des Forschungsvorhabens ist es gelungen, Kenndaten zum Vorkommen eines großen Schadstoffspektrums aus einem großen und gut beschriebenen Datenbestand zu erzeugen.

Diese Daten wurden in ihrer Struktur und Zusammensetzung analysiert und erste Zusammenhangsanalysen durchgeführt. Es werden Beispiele für weitere mögliche Analysen vorgestellt, die im Rahmen dieses Forschungsvorhabens nicht durchgeführt werden konnten.

Ausblick: Weitere Auswertung und Nutzung der Datenbank

Die Datenbasis bietet umfangreiche Auswertungsmöglichkeiten, die im Rahmen dieses Vorhabens nur ansatzweise genutzt werden konnten. Das Vorhaben liefert in erster Linie eine ausführliche Beschreibung der Datenbasis und statistische Kenndaten für eine große Zahl untersuchter VOC. Lediglich einige Verknüpfungen der Messergebnisse mit ausgewählten Gliederungsmerkmalen, wie zeitliche Trends, Einflüsse von Messmethoden, der Qualität der Daten und dem Zeitpunkt nach Renovierung konnten im Rahmen dieses Vorhabens untersucht werden.

Weitergehende statistische Auswertungen auf der Basis multivariater statistischer Methoden, wie Faktorenanalyse und Clusteranalyse, wären wünschenswert, um die Vielzahl an variablen Einflussfaktoren zu reduzieren.

Ebenso wären Korrelationsrechnungen und Verteilungstests bzw. Verteilungsanpassungen und Berechnung von Konfidenzintervallen hilfreiche Instrumente für die weitergehende Auswertung und Nutzung der Daten.

Gezielte Auswertungen für Teilstichproben können aufgrund der vorliegenden Datenbankstruktur in Zukunft ohne großen Aufwand durchgeführt werden.

Beispiele hierfür wären:

• Gibt es auffällige Stoffkonzentrationen in Räumen mit Geruchsbelastungen?
• Ist eine Gruppierung des Datenkollektivs nach Raumnutzungsarten in Klassenräume, Büroräume und Wohnräume etc. erforderlich?
• Bei welchen Stoffen sind jahreszeitliche Einflüsse zu berücksichtigen?
• Wie stark beeinflussen raumklimatische Faktoren und Lüftungsparameter die Konzentrationsverteilungen?
• Wie unterscheiden sich die Belastungsspektren für die verschiedenen Renovierungsmaßnahmen?
• Interessante Ergebnisse könnte auch die Auswertung der Extremwerte liefern. Handelt es sich hierbei um Einzelfälle, Anwendungsfehler oder lag ein bestimmungsgemäßer Gebrauch von Produkten vor.

Die bisherige Auswertung der Daten liefert wichtige Anhaltspunkte für die zukünftige Dokumentation auswertungsrelevanter Gliederungsmerkmale.

Anhand der vorliegenden Ergebnisse kann eine Begrenzung auf relevante Gliederungsmerkmale, Abstimmung der Begriffe und eine Vereinheitlichung bei der Datenerhebung stattfinden. Dies würde in einigen Bereichen eine gezieltere und differenziertere Auswertung ermöglichen. Hierzu gehört beispielsweise eine eindeutige Klassifizierung der Anlässe sowie die einheitliche Dokumentation, ob und wann bauliche Maßnahmen durchgeführt wurden.

Die mit diesem Vorhaben gemachten Erfahrungen und die entwickelte Struktur für die Datenaufnahme ermöglichen eine Fortsetzung des Vorhabens und die regelmäßige Aktualisierung der Daten.

© AGÖF Stand: 29.10.08