Messen im (AB)C-Einsatz Grenzen der vorhandenen Messtechnik

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1 Institut für Brand- und Katastrophenschutz Heyrothsberge Biederitzer Straße Biederitz /OT Heyrothsberge Messen im (AB)C-Einsatz Grenzen der vorhandenen Messtechnik Lehrgang Fortbildungslehrgang Gemeindewehrleiter fachliche Verantwortung Dr. Jan Voigt aktualisiert 09 / 2016

2 Messen im ABC-Einsatz 1. Begriffsbestimmung 2. Explosionsgrenzen-Warngeräte und Mehrgasmessgeräte 3. Photoionisationsdetektoren (PID) 4. Freimessen von Einsatzstellen 5. mobiles Laboratorium MOBLAB 6. Ausblick Was kann Messtechnik heute! 2

3 Begriffsbestimmungen Nachweisen: - Oberbegriff für Spüren, Messen und Analysieren Spüren: - Suche nach freigesetzten Gefahrstoffen Ja/Nein Antwort = Detektion - meist unspezifisch Nachweispapiere, Pulver, Spray Messen: - Konzentrationsbestimmung eines bekannten Stoffes = Detektion - Nachweis eines stoffspezifischen Merkmals Prüfröhrchen, Explosionsgrenzen-Warngeräte, Photoionisationsdetektoren (PID), elektrochemische Sensoren Analysieren: - Identifizieren eines Stoffes bzw. eines Gemisches = Identifizieren Ionenmobilitätsspektrometer (IMS), Infrarot-Spektrometer (IR, Raman), Massenspektrometer, 3

4 Explosionsgrenzen-Warngeräte Mehrgasmessgeräte 4

5 2. Explosionsgrenzen-Warngeräte / Beispiele Titan - MSA EX-OX-Meter II - MSA EX-Tec - Sewerin PAC Ex 2 - Dräger Gazex - Kelma 5

6 2. Explosionsgrenzen-Warngeräte als Mehrgasgeräte Miniwarn - Dräger MX4 - Ventis ALTAIR 4x Multi - MSA X-am Dräger X-am Dräger Micro 5 - Compur 6

7 2. Explosionsgrenzen-Warngeräte / Grundlagen eine Zündung ist gerade noch nicht möglich Gemisch ist zu mager UEG (LEL) Explosionsbereich OEG (UEL) 0 % 100 % Vol.-% des Gefahrstoffes in der Luft eine Zündung ist gerade nicht mehr möglich Gemisch ist zu fett Explosionsbereich abhängig von Substanz (Methan: 4,4 Vol % - 16,5 Vol %) 7

8 2. Explosionsgrenzen-Warngeräte / Grundlagen ACHTUNG: Anzeige am Messgerät: oder XX % UEG XX % LEL Damit ist nicht Vol.-% in der Luft gemeint!! 50 % UEG (Methan) heißt, dass 50 % der unteren Explosionsgrenze erreicht wurden. 2,2 Vol.-% Methan in Luft 8

9 2. Explosionsgrenzen-Warngeräte / Kalibrierung - zwei Möglichkeiten der Kalibration 1) mit Nonan Bei Nonan-Kalibration: Sicherheitspolster 9

10 2. Explosionsgrenzen-Warngeräte / Kalibrierung - zwei Möglichkeiten der Kalibration 2) mit Methan Bei Methan-Kalibration: Unterschätzung der Gefahr 10

11 2. Explosionsgrenzen-Warngeräte / Kalibrierung - es gibt auch die Möglichkeit mit Korrelationsfaktoren zu arbeiten MX4 - Ventis 11

12 2. Explosionsgrenzen-Warngeräte / Anwendung - geeignet für brennbare Substanzen Anwendung Bestimmung der unteren Explosionsgrenze funktioniert bei fast! allen explosionsfähigen Stoffen gasförmige Verbindungen Grenzen Kalibrierung muss beachtet werden (Nonan Methan) keine Möglichkeit zur Identifikation von Stoffen die Geräte funktionieren nur in Gegenwart von Sauerstoff 12

13 2. Mehrgasgeräte Welche Gase gemessen werden können, ist abhängig von Anwender - Sensorbestückung meist variabel Die Beschaffung sollte auf Basis einer Gefahrenabschätzung erfolgen - Welche Gefahren im Ausrückebereich möglich? Synergieefekte! Anwendung individuelle Anpassung auf die zu messenden Substanzen (Strategie muss festgelegt werden) sehr selektive Messung von einzelnen Komponenten optimale Lösung für spezifische Gefahren Grenzen die zu messenden Substanzen sind fix Querempfindlichkeiten oft nicht bekannt hohe Folgekosten - Kalibration - Lebensdauer von ~ 5 Jahren unüberschaubare Vielfalt 13

14 Photoionisationsdetektor 14

15 3. Photoionisationsdetektoren (PID) / Beispiele TOX Meter PID - MSA-Auer MultiRAE Lite - RAE Multi PID - Dräger MultiRAE RAE PID auf CBRN-Erkundungswagen 15

16 3. Photoionisationsdetektoren (PID) / Messprinzip Das Funktionsprinzip eines PID beruht auf der Ionisation von Molekülen durch UV- Strahlung. - Die verwendete UV-Lampe hat ein Ionisierungspotential von 10,6 ev Es lassen sich nur Substanzen messen, die bis 10,6 ev ionisiert werden!! nachweisbar Lösungsmittel: - Hexan; Pentan; Aceton; Benzol; Toluol Kraftstoffe: - Benzin; Diesel sonstiges: - Ethen; Ammoniak (NH 3 ) Nicht nachweisbar Gase: - Methan; Ethan; Acetylen (Ethin) typische Brandgase: - Kohlenmonoxid (CO); Kohlendioxid (CO 2 ) anorganische Gase: - Chlor (Cl 2 ); Salzsäure (HCl); Blausäure (HCN); Wasserstoff (H 2 ) 16

17 3. Photoionisationsdetektoren (PID) / Kalibrierung Unterschiedliche Stoffe werden vom Photoionisationsdetektor mit verschiedener Empfindlichkeit detektiert. Kalibrierung erfolgt mit Isobuten 100 ppm - Wird ein andere Substanz vermessen, so entspricht der angezeigte Wert für die Konzentration nicht der realen Konzentration Aber: - Mit Hilfe eines Responsefaktors kann der Wert korrigiert werden. reale Konzentration = (gemessene Konzentration) x (Responsfaktor) Substanz Responsfaktor Substanz Responsfaktor Ethen 13,6 Toluol 0,6 Hexan 5,4 Aceton 1,3 Benzol 0,6 Ammoniak 9,5 17

18 3. Photoionisationsdetektoren (PID) / Anwendung - geeignet für VOCs (volatile organic compounds) flüchtige organische Verbindungen (Siedepunkt: ~ 50 C bis ~ 260 C) Anwendung Messung der Konzentration einer bekannten Substanz (Reinstoff, mit Responsefaktor) Detektion einer Quelle oder einer Leckage bei Stoffgemischen: Aussage ob Konzentration zu- oder abnimmt Grenzen bei Gemischen ist es nicht möglich die Konzentration einer Komponente zu bestimmen Der PID besitzt eine hohe Empfindlichkeit gegen Luftfeuchtigkeit 18

19 Freimessen von Einsatzstellen 19

20 4. Freimessen von Einsatzstellen - Grundsatz Der Begriff Freimessen ist bei der Feuerwehr nicht klar definiert! Es gibt aber Bereiche, in denen der Begriff erläutert wird: 1. Strahlenschutzverordnung Abschnitt 9 Freigabe 2. BGR Arbeiten in Behältern, Silos und engen Räumen 3. VDI 3492, 06/ Freigabemessung für die Prüfung von Räumen oder Gebäuden nach Abschluss von Asbestsanierungen Freimessen = Freigeben = Unbedenklichkeitsbescheinigung! 20

21 4. Freimessen von Einsatzstellen - Grundsatz Personen die Freimessen (Freigeben) müssen einen Fachkundenachweis ablegen über: - die verwendeten Messgeräte bzw. Messverfahren - Querempfindlichkeiten - Wie beeinflusst die Beschaffenheit der Räume den Messwert - Welche Grenzen hat das Messgerät (Nachweisgrenze, Vertrauensintervall) - die Eigenschaften des Gefahrstoffes zu kennen - Wie verteilt sich der Stoff im Raum? - Wird der Stoff ad-/absorbiert? - die Fähigkeit, Gefährdungen zutreffend beurteilen zu können - Welche Grenzwerte sind relevant? - Welche Auswirkung hat eine bestimmte Konzentration? 21

22 4. Freimessen von Einsatzstellen - Problemstellung Schadstoff dringt zum Teil in die Oberfläche ein! für Freigabe: 1. Wieviel Schadstoff ist im Material? 2. Ist die Menge gefährlich? Dekontamination durch Feuerwehr! 22

23 4. Freimessen von Einsatzstellen - Lösung Verfügt die Feuerwehr über die entsprechende Fachkunde??? Freimessen = Freigeben = keine Aufgabe der Feuerwehr FwDV 500, Abschnitt : Übergabe der Einsatzstelle/des Gefahrenbereichs: Der Gefahrenbereich wird bei ABC-Einsätzen grundsätzlich nicht von der Feuerwehr freigegeben, sondern immer an die zuständige Behörde übergeben. 23

24 4. Freimessen von Einsatzstellen - Lösung zuständige Behörden können sein: Straßenbaulastträger (z. B. bei Ölspur), Umweltbehörde, Gesundheitsbehörde, Untere Wasserbehörde Gewerbeaufsichtsamt allgemein: Ein Bevollmächtigter des Landkreises! Sind diese Stellen nicht verfügbar, so wird die Einsatzstelle zur weiteren Absicherung/Absperrung an die zuständige Ordnungsbehörde übergeben, wenn von der Einsatzstelle keine weitere Gefahr ausgehen kann??? 24

25 4. Freimessen von Einsatzstellen - Empfehlung Empfehlung: - Szenario Gasaustritt in einer Wohnung - die Austrittstelle konnte verschlossen werden - das Explosionsgrenzen-Warngerät zeigt im gesamten Gebäude keine Stoffe mehr an Freimessen ist durchaus möglich, wenn entsprechende Behörde zugegen! 25

26 mobiles Laboratorium - MOBLAB 26

27 5. MOBLAB - Das IBK verfügt über ein mobiles Laboratorium (MOBLAB) Alarmierungsmöglichkeiten: Stufenkonzept analog zu TUIS Bereitstellung von Fachexpertise Messtechnik Ausbreitungsrechnungen telefonisch: bzw (Dienstzeit) 27

28 5. MOBLAB Messsysteme auf dem MOBLAB: System Gase Flüssigkeiten Feststoffe Prüfröhrchen X (X) - PID X (X) - GC-MS X (Identifikation) X - Raman - X (Identifikation) X (Identifikation) FT-IR - X (Identifikation) X (Identifikation) radiologische Messgeräte Zusatz: Nachweis von radioaktiven Komponenten - Wetterstation zum Aufzeichnen meteorologischer Daten - MEMPLEX für Stoffinformation und Ausbreitungsabschätzung 28

29 5. MOBLAB First Defender von Thermo Scientific Vorteile: - Geeignet für Feststoffe und Flüssigkeiten - Keine Probenvorbereitung, zerstörungsfrei - Analysen durch Glasbehälter oder Polymerverpackungen 29

30 Ausblick Was kann Messtechnik heute! 30

31 6. Ausblick Was kann Messtechnik heute! HI 90 - Bruker SIGIS 2 - Bruker HYPER CAM - Telops 31

32 6. Ausblick Was kann Messtechnik heute! Schadstoff- IR-Strahlung: Himmel, Gebäude, Allg.: Umgebung Gasaustritt wolke Wechselwirkung mit den Atomen/Molekülen Detektor Detektion und Identifikation der Gaswolke Bilder: WIS (Munster) 32

33 Empfehlung Messtechnik im Feuerwehreinsatz Autoren: J. Rönnfeld; M. König Preis: 28,80 Gefahrstoffnachweis im Feuerwehreinsatz vfdb-richtlinie 10/05-Tx T1: Nachweistechnik T2: Nachweistaktik und Einsatzstrategien T3: Qualifikation des Personals, PSA Preis. 3 x 11,95 33

34 Anhang Jetzt ist Zeit für Fragen Anmerkungen 34