Bauen und Wohnen mit Holz

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1 Bauen und Wohnen mit Holz Dr. rer. nat. Julia Hurraß Medizin Umwelt Technik Hexenberg Aachen

2 Durchschnittlicher Aufenthalt eines Erwachsenen pro Tag Zuhause 60,0% Arbeitsplatz 25,0% Draußen 2,0% Straßenverkehr 6,0% Andere Innenräume 7,0% Samet JM. Marbury MC, Spengler JD: Healtheffectsandsourcesofindoorairpollution. Part. I. Am Rev Respir Dis 1987; 136:

3 Der Arbeitsplatz im Wandel der Zeit

4 Sick Building Syndrom Sick HousingSyndrom Konzentrationsstörungen Müdigkeit Wiederholt Kopfschmerzen Nasennebenhöhleninfektionen Mittelohrprobleme Asthma Hautausschlag Bronchitis Brooks et al Schwindel Gereizte Augen Schnupfen Allergische Alveolitis Gefühl von Atemschwierigkeiten Grippeähnliche Beschwerden Wiederholt Atemwegsinfektionen

5 Häufig auftretende Innenraum-assoziierte Gesundheitsbeschwerden Augen: Brennen, Jucken, tränende oder trockene Augen, Rötung, Reizung, Entzündung,... Hals, Nase, Ohren: Schmerzen, Jucken, Reizung, Entzündung, Trockenheit, Speichelfluss, verstopfte Sehr Nase, unspezifische... Symptome Sonstiges im Bereich Meistens des Kopfes: mehrere Gefühlsstörungen, Symptome gleichzeitig Kribbeln, Taubheit, Kopfschmerzen, Haarausfall, Durch... Reizungen der Augen, der Atemwege Atemwege/Bronchien: und Atemnot, der Haut Asthma, geprägthusten, Schleimbildung, vermehrte Infekte,... Wenn der größte Teil der Personen in einem Herz/Kreislauf: Herzklopfen, Gebäude Herzrasen, diese Symptome Brustschmerzen, aufweist und Kreislaufschwäche, die... Haut: Veränderungen, Beschwerden Rötung, Entzündung, nach dem Schuppung, Verlassen des Ausschlag, Juckreiz,... Verdauung: Appetitlosigkeit, Gebäudes Übelkeit, abklingen, Blähungen, Durchfall, Verstopfung, Bauchschmerzen,... Bewegungsapparat: Verspannungen, Schmerzen, Beschwerden/Schwellung von Muskeln, Sehnen, Gelenken,... Sick Building Syndrom Nervensystem: Gefühlsstörungen, Taubheit, Kribbeln, Lähmungen, Schwindel, Schwäche, Müdigkeit, Schlaflosigkeit, Konzentrationsstörungen, Reizbarkeit,...

6 Ursachen für Innenraum-assoziierte Gesundheitsbeschwerden Biologische Parameter Schimmelpilze, Bakterien, Hausstaub-Allergene, Physikalische Faktoren Klima, Luftwechsel, Raumlufttechnische Anlagen, Lärm, Feinstaub, Beschwerden Medizinische Befunde, Belästigungen, Befindlichkeitsstörungen, Innenraumassoziierte Gesundheitseffekte Gebäude und Einrichtung Baujahr, Bauart, Nutzung, Lage, Baumaterialien, Einrichtungsgegenstände, Psychische Einflüsse Arbeitsbedingungen, Betriebsklima, Stress, Leistungsdruck, Chemische Parameter Flüchtige organische Verbindungen, Formaldehyd, Weichmacher, Flammschutzmittel, Biozide, PCB, PAK, Ergonomische Faktoren Arbeitsplatzgestaltung, Beleuchtung,

7 Chemische Parameter Flüchtige organische Verbindungen (VOC) Mikrobiologisch bedingte VOC (MVOC) Niedermolekulare Aldehyde und Ketone, z.b. Formaldehyd Duft- und Geruchsstoffe Holzschutzmittel, z.b. PCP, Lindan, DDT Weitere Biozide, z.b. Organochlor-Pestizide, Organophosphor-Insektizide, Pyrethroide, Carbamate Weichmacher und Flammschutzmittel Polychlorierte Biphenyle (PCB) Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) Anorganische Gase, z.b. CO, CO 2, NO 2 ETS (Environmental Tobacco Smoke) Radon

8 Ursachen für VOC-Belastungen VOC(volatile organic compounds) Siedepunkte im Bereich von 50 C bis 250 C Neue Baumaterialien, neue Chemikalien (Farben, Lacke, Klebstoffe, etc.) und neue Einrichtungsgegenstände Emissionen Energieeffiziente Bauweisen: Passiv- und Niedrigenergiehäuser mit sehr dichter Gebäudehülle (niedrige U-Werte) geringer Luftwechsel Anreicherung von Schadstoffen in der Innenraumluft Befindlichkeitsstörungen, Geruchsbelästigungen, Gesundheitseffekte

9 VOC-Quellen im Innenraum Bauprodukte (Hölzer, Bodenbeläge, Klebstoffe) Einrichtungsgegenstände Textilien Wasch-, Putz- und Reinigungsmittel Kosmetika und Körperpflegemittel Kochen, Braten, Backen Verbrennungsprozesse (Kamine, Öfen, ETS, Kerzen) Haushaltsgeräte Bürogeräte (Drucker, Kopierer) Hobby- und Bastelarbeiten Personal cloud Eintrag durch die Außenluft

10 TVOC-Konzept der Ad-hoc-AG IRK/AOLG Stufe Konz.- Bereich Hygienische Bewertung Empfehlungen Hygienisch unbedenklich. 1 0,3 mg/m 3 Keine weiteren Maßnahmen. In der Regel keine Beschwerden. Der TVOC-Wert hat aufgrund der unterschiedlichen Ausreichend Lüften besonders nach Zusammensetzung Hygienisch des auffällig. in der Innenraumluft auftretenden Renovierungsarbeiten. Substanzgemisches 2 > 0,3-1 mg/m 3 Nutzung der keine Räume konkrete toxikologische Basis. VOC-Quellen ermitteln. nur befristet akzeptabel (<12 auf statistischer Monate). Daten-Auswertung Basiert Verwendung von Putz- und Reinigungsmitteln überprüfen. Hygienische Gesamtbeurteilung für VOC 3 > 1-3 mg/m 3 Nutzung der Räume nur befristet akzeptabel Hygien. bedenklich. (< 1 Monat). Auffällige Referenzwertüberschreitungen auf gesundheitliche Relevanz prüfen. Quellensuche durchfuhren und Lüftungsverhalten überprüfen. Nach 12 Monaten Sanierungsmaßnahmen in Planung aufnehmen.

11 Holzschutzmittel PCP, Lindan, DDT nicht mehr zugelassen Ersatzstoffe, z.b. Chlorthalonil, Dichlofluanid oder Tolylfluanid auch nicht mehr in größerem Umfang verwendet Pyrethroide (u.a. Permethrin) schwache Giftwirkung (u.a. Übelkeit, Kopfschmerzen, Schwindel) Teerölprodukte (Carbolineum) hautreizend, krebserregende Bestandteile, stark eingeschränkte Verwendung Chrom-, Kupfer- und Borsalze Chromverbindungen auch krebserregend, Borsalze leicht auswaschbar Quat-Präparate (quartäre Ammoniumverbindungen)

12 Bestandteile von Schimmelpilzen Wirkungen? können Toxine und Allergene enthalten und infektiös sein vermutlich eher unspezifische Wirkungen wie Schleimhautreizungen und Kopfschmerzen karzinogen, neurotoxisch, immunsuppressiv, mutagen, teratogen, u.a. Beta-Glucane mit immunmodulierenden Eigenschaften

13 Gefährdung von immunkompetenten Personen Umweltkatastrophen Hochwasser, Tsunami, Hurrikane Exposition am Arbeitsplatz Kompostwerke, Landwirtschaft, Bauwirtschaft (Sanierung), mikrobiologische Laboratorien, etc. Ernährung allgemein Hier hauptsächlich Toxine (toxische und kanzerogene Wirkung) Feuchte Wohnungen Vor allem Allergierisiken und unspezifische Effekte mit noch ungeklärten Mechanismen

14 WHO-Guidelines for Dampness and Mould Exposition gegenüber mikrobiellen Schadstoffen Zusammenhang gut belegt Erkrankungen der Atemwege, Allergie und Asthma Ursache ist aber nicht verstanden Schwierigkeit: Der Mensch ist mehreren Einflussfaktoren gleichzeitig ausgesetzt. Zusammenwirken von z.b. Bakterien, Aktinomyceten, Schimmelpilzen, chemischen und physikalischen Einflüssen ist ungeklärt. Eine Abschätzung der Exposition ist schwierig. Es gibt eine Vielzahl von Symptomen und gesundheitliche Folgen.

15 Schimmelpilzquellen im Innenraum Außenluft Primäre Quellen - Aktiver Befall aufgrund von Feuchteschäden - Ehemaliger Schimmelpilzbefall ohne aktuelles Wachstum - Verderben/Verrotten biologischen Materials Sekundäre Quellen Hausstaub = Senke für Schimmelpilzsporen

16 Ursachen für Mikroorganismenwachstum organisches Material Jahreszeit Feuchtigkeit!!! Temperatur ph-wert

17 Ursachen für Feuchteschäden Verletzung de Außenhaut eines Gebäudes (Dach, Fassade, Keller) Nicht ausreichende Beachtung bauphysikalischer Gesetzmäßigkeiten (fehlende Dampfsperren, unzureichender Luftwechsel, Wärmebrücken) Konstruktions- und Planungsfehler (z.b. Undichtigkeit durch Materialschrumpfung) Havarien und Überschwemmungen Nutzungsfehler (Möbelplatzierung, Nichtbeachtung der Lüftungsregeln)

18 Emissionen aus Holz bzw. Holzwerkstoffen TERPENE [α-pinen, β-pinen, 3 -Caren 2), Limonen 2) ] C1-C2-Aldehyde [Formaldehyd 1)2)3), Acetaldehyd 1) ] GESÄTTIGTE C3-C10-ALDEHYDE [Propanal, Butanal, Pentanal, Hexanal, Heptanal, Octanal, Nonanal, Decanal] α/β-ungesättigte C5-C11-ALDEHYDE [2-Pentenal, 2-Heptenal, 2-Hexenal, 2-Octenal, 2-Decenal, 2-Undecenal] ZYKLISCHE ALDEHYDE [Furfuraldehyd 1), Benzaldehyd] SÄUREN [Essigsäure, Butansäure, Pentansäure, Hexansäure (Capronsäure)] ALKANE 4) C2-C4-ALKYLBENZOLE 4) 1) Mögliche Kanzerogene (Formaldehyd: IARC 1, Acetaldehyd: EU Kat. 3, Furfural: IARC 3) 2) Typ IV-Kontaktallergene (bei Limonen insbesondere die Oxidationsprodukte) 3) Asthma, nicht-asthmatische obstruktive Lungenerkrankungen und weitere Atemwegssymptome 4) Reizungen der Augen und Atmungsorgane

19 Ziele der durchgeführten Kiefernholz-und OSB-Studien Charakterisierung der chemischen Zusammensetzung der Emissionen aus Kiefernholz und OSB-Platten Untersuchung, ob gesundheitliche Effekte von aus Kiefernholz oder OSB gefertigten Bauprodukten oder Einrichtungsgegenständen ausgehen können

20 Schlussfolgerungen der in-vitro-studie Die aus Kiefernholz und OSB-Platten emitierten VOC-Gemische verursachten keine zellschädigenden Effekte (Zytotoxizität und Gentoxizität) in A549-Zellen - auch nicht bei Konzentrationen, die um den Faktor 10 2 bis 10 5 über den üblichen Innenraum-Konzentrationen lagen. Es lassen sich folglich auf Basis dieser in-vitro-studie keine Risiken für die menschliche Gesundheit durch die Exposition gegenüber Kiefernholz- oder OSB- Emissionen ableiten. Im Gegensatz zu allen anderen getesteten Einzelerbindungen induzierten die α,β-ungesättigten Aldehyde 2-Heptenal und 2-Octenal deutliche DNA-Migrationen in den A549-Zellen, wobei die LOAEL-Konzentrationen bei 100 und 40 mg/m 3 lagen. Da die Innenraumluft aber unter normalen Bedingungen nur wenige Mikrogramm der α,β-ungesättigten Aldehyde enthält, ist von keinem relevanten Risiko für die Bewohner durch diese Innenraum-Schadstoffe auszugehen.

21 Schlussfolgerungen der humanen Kiefernholz-und OSB-Studien Die Kurzzeit-Expositionen (2 Stunden) gegenüber Kiefernholz- und OSB- Emissionen hatten keinen Einfluss auf klinische Symptome Lungenfunktionsparameter Stickoxid (NO) im Exhalat Lidschlussfrequenz Symptombewertungen mittels VAS-Skalen mit Ausnahme des Geruchs (Der Geruch wurde als neutral oder angenehm bewertet.) bei den 15 (Kiefernholz) / 24 (OSB) untersuchten Probanden, sogar bei VOC-Konzentrationen bis zu 13 (Kiefernholz) / 9 (OSB) mg/m³. In Gebäuden und Wohnungen liegen Kiefernholz- bzw. OSB-basierte VOC-Konzentrationen üblicherweise um eine oder zwei Größenordnungen unter den in der Studie verwendeten Konzentrationen.

22 Vergleich mit Reizschwellen und Richtwerten Substanz Quotient VOC-Konzentration (OSB frisch) / Schwellenwert humane RD50 Maus -basierte Reizschwellen Reizschwellen NIK Terpene α-pinen 0,005 0,5 1,5 β-pinen 0,002 0,1 0,5 3-Caren 0,003 0,2 0,8 Camphen 0,0006 0,3 0,2 Limonen 0,0006 0,06 0,2 Summe Terpene 0,01 1,0 3,1 Aldehyde Pentanal 0,008 0,1 0,2 Hexanal 0,06 0,8 2,9 Octanal 0,0003 0,004 0,01 2-Heptenal 0,0003 0,05 2,4 2-Octenal 0,0008 0,1 5,8 Summe Aldehyde 0,07 1,0 11,2 Sonstige Formaldehyd 0,02 5,9 Andere Aldehyde 0,01 0,2 Hexansäure 0,004 0,3 0,2 Summe Sonstige 0,04 6,3 0,2 Summe Gesamt 0,12 8,4 14,5

23 Schlussfolgerungen bzgl. möglicher Gesundheitseffekte durch Holz-spezifische Emissionen Die Ergebnisse der vorgestellten Studien weisen auf keine merklichen Gesundheitsffekte bei gesunden Probanden durch kurzzeitige inhalative Exposition gegenüber Kiefernholz- oder OSB- Emissionen hin nicht einmal bei hohen VOC-Konzentrationen. Es ist unwahrscheinlich, dass lange Zeit nach der Kurzzeit- Exposition gesundheitliche Effekte auftreten. Zudem liefern die im Zusammenhang mit Kiefernholz- und OSBbasierten VOC-Emissionen diskutierten gesundheitlichen Beeinträchtigungen wie die sensorischen Irritationen (Auge, Nase, Rachenraum) keine Anhaltspunkte für chronische Effekte oder Erkrankungen infolge wiederholter Kurzzeit- oder Langzeit- Exposition.

24 Studie zu den Emissionen und ihren gesundheitlichen Effekte während der Bauphase eines Holzhauses Untersuchtes Holzrahmen-Haus Beginn der Messungen 19 Wochen später Ende der Messungen

25 Abdichtung der Gebäudehülle Blower-Door-Test Studiendesign 19 Wochen Fertigstellung Einzug der Bewohner in das neue Gebäude 8 Messzeitpunkte Messung von Konzentrationen an flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und niedermolekularen Aldehyden und Ketonen im EG und 1. OG des Hauses Zytotoxische Effekte sowie Ausschüttung von Entzündungsmediatoren einer alveolaren Zelllinie, die gegenüber der Raumluft exponiert wurde Außerdem: dieselben Analysen für die Abluft einer Emissionstestkammer, die mit ausgewählten Baumaterialien des Hauses beladen wurde

26 TVOC-Konzentrationen TVOC-Konzentration [mg/m³] 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 EG 1. OG > 1-3 mg/m³: Hygienisch auffällig mg/m³: Hygienisch noch unbedenklich < 0.3 mg/m³: Hygienisch unbedenklich Messzeitpunkt [Wochen]

27 Terpene Konzentration [µg/m³] * * 518* * * RW I (UBA) * 368 α-pinen ß-Pinen 3-Caren Limonen Longifolen Camphen Verbenon α-terpinen Messzeitpunkt [Wochen]

28 Aldehyde Konzentration [µg/m³] RW I (UBA) Acetaldehyd Propanal Butanal Pentanal Hexanal Benzaldehyd Messzeitpunkt [Wochen]

29 Zusammenfassung der Holzhaus-Studie Während der Bauphase hohe VOC-Konzentrationen (z.b. im Vergleich zu den AGÖF-Orientierungswerten) Hauptsächlich charakteristische Emissionen von Holzwerkstoffen, aber auch aromatische Kohlenwasserstoffe von üblichen Lösungsmitteln VOC-Spektrum spiegelt das Einbringen der unterschiedlichen Materialien wider (z.b. Styrolemissionen durch Bodendämmung in Woche 8 und Emissionen von Aldehyden, Terpenen und Alkanen durch das Parkettlegen in Woche 19) Unabhängig davon generelle Abnahme der Emissionen schon ab Woche 2 Im Untersuchungszeitraum ständiges Überschreiten des RW I für aliphatische Aldehyde und bizyklische Terpene, aber keine RW II-Überschreitungen Voraussichtlich alle Konzentrationen in der Nutzungsphase unter RW I Keine Effekte auf A549-Zellen, die gegenüber Raumluftproben aus dem Haus und Baumaterial-Emissionen exponiert wurden

30 PMDI-gebundene Holzwerkstoffe Umgengssprachlich: Polyurethan-, PU- oder Isocyanat-Klebstoffe Alternative zu formaldehydhaltigen Bindemitteln Einzelne Isocyanate sind sehr giftig und eindeutig krebserregend, das im PMDI v.a. enthaltene MDI allerdings nicht MDI hat irritative und sensibilisierende Wirkungen bei Kontakt mit den Atemwegen, teilweise auch mit der Haut In Holzwerkstoffproduktion sind Risiko und Schwere der Gesundheitsgefährdung durch Holzstaub deutlich höher als die Gefährdung durch frei werdende Kleberbestandteile Arbeitsschutzrechtliche Vorschriften sind ausreichend, um die Beschäftigte vor Gesundheitsgefährdungen zu schützen Bei PMDI-haltigen Holzwerkstoffen wenige Minuten nach Produktion sehr geringe Mengen an MDI in der Raumluft feststellbar, nach einigen Minuten Konzentrationen unterhalb der analytischen Nachweisgrenze

31 Gebrauch fossiler oder organischer Brennstoffe Tabakrauch Gesundheitsrisiken in der Innenraumluft (Bio)Allergene* Klimaanlagen * Milbe, Katze, Hund, Maus, Schaben, Trigger: ETS, NO 2 Feuchtigkeit und Schimmel Radon VVOC / VOC / Duftstoffe MVOC / Mykotoxine SVOC (PCP, PCB)??? Einzelstoffe