Materialanalytik und Innenluftchemie

Forschungsprojekt

Chemische und sensorische Untersuchung von Brandgerüchen

Im Institut für Ökologische Chemie und Abfallanalytik der TU Braunschweig (IÖCA) gelang vor einiger Zeit die Identifizierung von Brandgerüche verursachenden Chemikalien. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um Hydroxy-Alkyl-Phenole, die zu den mittelflüchtigen organischen Verbindungen gerechnet werden können. Vor diesem Hintergrund bietet sich die Verwendung obenflächenkatalytisch aktiver Baumaterialien zur Verringerung von Brandgerüchen an. Darüber hinaus könnten Erkenntnisse zum Abbau weiterer geruchs- oder schadstoffrelevanter Komponenten gewonnen werden. Voraussetzung für solche Untersuchungen sind jedoch zum einen Methoden zur analytischen Erfassung der Stoffe und zum anderen Kenntnisse über deren Geruchsschwellen. Diese wurden im Rahmen eines gemeinsamen Projekts des WKI, Fachbereich MAIC, mit dem IÖCA geschaffen.

© Fraunhofer WKI

Olfaktometer zur Bewertung von Geruchsstoffkonzentrationen.

© Fraunhofer WKI

Probanden bei der Bewertung der Geruchsstoffkonzentration mittels Olfaktometer.

Ein vom IÖCA zur Verfügung gestelltes Brandgeruchsgemisch wurde in eine 1-m³-Glaskammer dosiert. Zunächst erfolgten Probenahmen auf TENAX-TA mit anschließender Bestimmung der Substanzkonzentrationen mittels eines massenselektiven Detektors nach Thermodesorption und gaschromatographischer Trennung. Darüber hinaus wurde eine Probe für die Messung der Geruchsstoffkonzentration direkt aus der Kammer entnommen. Diese wurden zeitnah durch vier Probanden mittels eines Olfaktometers bewertet (s. Abb.). Den Probanden werden mehrere Verdünnungsstufen angeboten, bis die Geruchsschwelle erreicht war. Üblich ist die Ermittlung des Z50-Werts. Er beziffert die Verdünnung der Geruchsprobe (Verdünnungszahl), bei der 50 % der Darbietung keinen Geruchseindruck (es riecht nicht) und 50 % der Darbietung einen Geruchseindruck (es riecht) auslöst. Darüber hinaus wurde die Geruchsprobe sowohl auf deren Geruchsintensität als auch auf deren hedonische Wirkung untersucht.

Ergebnisse

Zunächst wurde geprüft, ob die in dem Gemisch vorhandenen Substanzen mittels routineanalytischer Methoden detektierbar sind. Die Ergebnisse der ersten Messung zeigten, dass in dieser Hinsicht zwar noch Optimierungsbedarf besteht, die Substanzen grundsätzlich jedoch mit diesen Methoden analysiert werden können (s. Tab.). Die Geruchsschwelle des Gemischs lag bei einer Verdünnungszahl (Z50) von 110. Daraus errechnet sich mittels der gemessenen Kammerkonzentration eine Geruchsschwelle von 3 µg/m³ bezogen auf den Summenwert des Substanzgemischs. Das bestätigt den Eindruck, dass ein Brandgeruch bereits bei sehr geringen Konzentrationen der verursachenden Substanzen festzustellen ist. Die hedonische Wirkung gibt Auskunft über die »Lästigkeit« eines Geruchs. Die Probe wurde von den Probanden als »leicht unangenehm« (Hedonik = 6) bewertet. Die Geruchsintensität ist die Stärke der Geruchsempfindung, die durch einen Geruchsreiz ausgelöst wird. Die Probe wurde von den Probanden als »deutlich« wahrnehmbar (Intensität = 3) beurteilt. Alle vier Probanden beschrieben den Geruch als »brandig«.

Grundsätzlich lassen sich somit Brandgerüche sowohl analytisch identifizieren als auch geruchlich charakterisieren. Auf dieser Basis sollen weiterführend Untersuchungen im Hinblick auf Sanierungsverfahren zur Beseitigung solcher Gerüche erfolgen.

Tab.: Ergebnisse der ersten TENAX-Messungen zur Identifizierung der Brandgeruchsstoffe

Substanz Konzentration in µg/m³ nach           
  2h 24h
Salicylaldehyd (2-Hydroxybenzaldehyd) 2 2
o-Cresol (2-Methylphenol) 125 160
Acetophenon 9 12
m-Cresol (3-Methylphenol) + p-Cresol (4-Methylphenol) 69 90
4-Hydroxyanisol (2-Methoxyphenol) 23 29
Naphthalin 6 9
Phenol, 4-ethyl-2-methoxy- 7 8
2-methoxy-4-methylphenol < 1 < 1
2-Hydroxy-5-methylbenzaldehyd < 1 < 1
Benzylalkohol < 1 < 1

Nachweisgrenze: 1 µg/m³

 

Förderung:
Institutsprojekt in Zusammenarbeit mit der TU Braunschweig