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Flüchtige Kohlenwasserstoffe

Flüchtige Kohlenwasserstoffe

Erstmals wurden in Vorarlberg die Luftbelastung durch flüchtige Kohlenwasserstoffe an einem verkehrsnahen und an einem ländlichen Standort erhoben.
Bildrechte: Umweltinstitut
Lage der Messstationen
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VOC Immissionen Feldkirch Bärenkreuzung und in Gisingen
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mittlerer Wochengang der VOC Immissionen

Als Vorläufersubstanzen von bodennahem Ozon werden in der EU-Regelung 2003/3/EG über den Ozongehalt in der Luft 32 bedeutsame Kohlenwasserstoffe benannt. Erstmalig wurde für Vorarlberg die Luftkonzentration von 16 flüchtigen Kohlenwasserstoffen (Volatile Organic Compounds, VOC) im Sommer 2004 im Raum Feldkirch gemessen (siehe untenstehende Tabelle).

Im Rahmen einer Diplomarbeit von Schülern der HTL Dornbirn wurde unter Betreuung des Umweltinstituts des Landes Vorarlberg während sieben Wochen der Konzentrationsverlauf der 16 Schadstoffe in der Luft erhoben. Die Messungen fanden an einem verkehrsnahen und an einem ländlichen Messstandort im Raum Feldkirch statt (Bärenkreuzung und Gisingen – Jux).

Die Immissionen an den beiden Messstandorten sowie die Unterschiede an Werktagen und Wochenenden wurden mit zwei unabhängigen Probenahme-Verfahren untersucht (passive beziehungsweise aktive Probenahme). Es zeigt sich sowohl in örtlicher als auch in zeitlicher Hinsicht ein deutlicher Einfluss des Verkehrs auf die Immissionen der flüchtigen Kohlenwasserstoffe. Die bedeutendsten Konzentrationen ergeben sich für Toluol und die zwei Pentane, drei VOC mit mittlerem Ozonbildungspotential. Die Konzentrationen von VOC mit höherem Ozonbildungspotential (m- und p-Xylol, 1,2,4 Trimethylbenzol) liegen im Mittelfeld.

16 untersuchte flüchtige Kohlenwasserstoffe (VOC):
Festgelegte Zielwerte (Mikrogramm/m³) und Ozonbildungspotentiale

VOC Chemische Formel Zielwert1 Zeitfenster für den Zielwert Ozonbildungspotential123
Isopren C5H8       1001
i-Pentan C5H12       40
n-Pentan C5H12       57
n-Hexan C6H14 200 Tagesmittel 81
Benzol C6H6 5 Grenzwert für Jahresmittel 28
Toluol C7H8 300 Tagesmittel 62
Heptan C7H16       89
i-Octan C8H18       801
n-Octan C8H18       82
m-Xylol und p-Xylol C8H10 350 Tagesmittel für Summe m+o+p-Xylol 121
o-Xylol C8H10 350 Tagesmittel für Summe m+o+p-Xylol 69
Ethylbenzol C8H10       75
1,2,3-Trimethylbenzol C9H12       124
1,2,4-Trimethylbenzol C9H12       131
1,3,5-Trimethylbenzol C9H12        124
mittlerer VOC-Wert             84

¹ Luftverunreinigung – Immissionsmessung, Richtlinie 16: „Flüchtige Kohlenwasserstoffe in der Atmosphäre – Luftqualitätskriterien VOC“, Bundesministerium für Umwelt, Jugend und Familie, Wien, April 1997
² Anhang IV des Protokolls zu dem Übereinkommen von 1979 über weiträumige grenzüberschreitende Luftverunreinigungen betreffend die Bekämpfung von Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen oder ihres grenzüberschreitenden Flusses, BGBl III Nr. 164/1997
³ Photochemisches Ozonbildungspotential (bezogen auf Ethen = 100)

Ergebnisse der Messserie mit Passivsammler am Standort Feldkirch / Bärenkreuzung und Gisingen / Jux

An zwei Messstandorten wurden über einen Zeitraum von sieben Wochen neben der Gesamtperiode jeweils auch die Periode aller Werktage und die Periode aller Wochenendtage als Messwerte erfasst. Die größte durchschnittliche Immission ergibt sich an beiden Messstandorten für Toluol und für i-Pentan mit Werten um 10 µg/m³ an der Straßenkreuzung und um 3 µg/m³ am ländlichen Standort. Isopren (C5H8), die zwei Oktane und die drei Trimethylbenzole zeigen an beiden Standorten jeweils die geringsten durchschnittlichen Immissionen. Diese liegen zum Teil unter den methodischen Erfassungsgrenzen. Im mittleren Konzentrationsbereich liegen einige klassische VOC wie Benzol, Ethylbenzol oder die drei Xylole. Weitere Details sind in der Diplomarbeit angeführt (Seite 136 ff, Tabellen 8-18 und 8-19).

Am ländlichen Standort ergibt sich über die Messperiode eine mittlere Gesamtimmission für alle 16 VOC von 10 µg/m³; in Verkehrsnähe liegt die VOC-Immission mit 32 µg/m³ beim dreifachen Wert. Das Ozonbildungspotential dieser Gesamtimmission aus allen 16 VOC beträgt im Mittel 84. Für einzelne VOC betrachtet erhöht sich die Luftbelastung im Stadtkern an der stark befahrenen Kreuzung um das 1,2 bis 4-fache (Angaben für Heptan und Hexan an Wochenendtagen beziehungsweise für Trimethylbenzole an Werktagen).

Ergebnisse der Messserie mit aktiver Probenahme am Standort Feldkirch / Bärenkreuzung

Bei der aktiven Probenahme wurden während der Messperiode von sieben Wochen am Standort Bärenkreuzung 45 Tagesmittelwerte für die 16 VOC erfasst.

Der höchste Tagesmittelwert für alle gemessenen VOCs wurde bei Toluol mit 39 µg/m³ ermittelt. Der in der Veröffentlichung „Luftqualitätskriterium VOC“ angeführte Zielwert für Toluol von 300 µg/m³ wird während der Messperiode im Sommer deutlich eingehalten (siehe Zielwerte in der Tabelle). Dasselbe gilt auch für die Zielwerte für n-Hexan und für die Summe der Xylole (maximaler Tagesmittelwert für n-Hexan von 5,3 µg/m³ und für Xylole von 12 µg/m³). Weitere Details sind in der Diplomarbeit angeführt (Seite 148, Tabelle 8-22). Im Abschnitt Kapitel „BTEX-Messungen“ des Jahresberichtes 2004 zur Luftgüte in Vorarlberg ist zu ersehen, dass auch der Grenzwert für das Jahresmittel der Benzolbelastung eingehalten wird.

Die Immissionswerte am ländlichen Standort Gisingen sind aufgrund der vertikalen Durchmischung (thermische Aufwinde untertags) und dem großen Abstand zu Verkehrswegen stets geringer als an der Bärenkreuzung. Die Einhaltung der Zielwerte ist daher auch am ländlichen Standort gegeben.

Aus den Tagesmessdaten für den Standort Bärenkreuzung wurde auch ein Mittel der VOC-Immission  für jeden Wochentag berechnet. In der graphischen Darstellung ist ein charakteristischer Wochenverlauf ersichtlich: Erhöhte Immissionen zeigen sich zu Wochenbeginn, dann fällt die Immission bis zum Wochenende ab. Diese Tendenz im Wochengang deckt sich mit den Messergebnissen der passiven Probenahme.

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