Grenzen der vorhandenen Messtechnik - IBK … · „X-am 7000“- Dräger „Micro 5“- Compur 2....

Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016

Institut für Brand- und Katastrophenschutz Heyrothsberge

Biederitzer Straße 5

39175 Biederitz /OT Heyrothsberge

Messen im (AB)C-Einsatz –

Grenzen der vorhandenen Messtechnik

Lehrgang Fortbildungslehrgang

Gemeindewehrleiter

fachliche Verantwortung Dr. Jan Voigt

aktualisiert 09 / 2016

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!

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,

Explosionsgrenzen-Warngeräte

Mehrgasmessgeräte

„Titan“- MSA „EX-OX-Meter II“- MSA

„PAC Ex 2“- Dräger

„Gazex“- Kelma

2. Explosionsgrenzen-Warngeräte / Beispiele

„EX-Tec“- Sewerin

„ALTAIR 4x Multi“- MSA

„X-am 5000“- Dräger

„Miniwarn“- Dräger

„X-am 7000“- Dräger

„Micro 5“- Compur

2. Explosionsgrenzen-Warngeräte als Mehrgasgeräte

„MX4“- Ventis

0 % 100 %

Vol.-% des Gefahrstoffes in der Luft

Gemisch ist

zu mager

„eine Zündung

ist gerade

noch nicht möglich“

„eine Zündung

ist gerade

nicht mehr möglich“

Gemisch ist

zu fett

2. Explosionsgrenzen-Warngeräte / Grundlagen

Explosionsbereich

Explosionsbereich abhängig von Substanz (Methan: 4,4 Vol % - 16,5 Vol %)

Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016 8

2. Explosionsgrenzen-Warngeräte / Grundlagen

ACHTUNG:

Anzeige am Messgerät:

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

- zwei Möglichkeiten der Kalibration

1) mit Nonan

Bei Nonan-Kalibration: „Sicherheitspolster“

2. Explosionsgrenzen-Warngeräte / Kalibrierung

- zwei Möglichkeiten der Kalibration

2) mit Methan

Bei Methan-Kalibration: „Unterschätzung der Gefahr“

„MX4“- Ventis

- es gibt auch die Möglichkeit mit Korrelationsfaktoren zu arbeiten

Anwendung Grenzen

• Bestimmung der unteren

Explosionsgrenze

• funktioniert bei fast! allen

explosionsfähigen Stoffen

• Kalibrierung muss beachtet werden

(Nonan – Methan)

• keine Möglichkeit zur Identifikation

von Stoffen

• die Geräte funktionieren nur in

Gegenwart von Sauerstoff

2. Explosionsgrenzen-Warngeräte / Anwendung

- geeignet für brennbare Substanzen

gasförmige Verbindungen

Anwendung Grenzen

• individuelle Anpassung auf die

zu messenden Substanzen

(Strategie muss festgelegt

werden)

• sehr selektive Messung von

einzelnen Komponenten

• optimale Lösung für

spezifische Gefahren

• die zu messenden Substanzen

sind fix

• Querempfindlichkeiten oft nicht

bekannt

• hohe Folgekosten

- Kalibration

- Lebensdauer von ~ 5 Jahren

• unüberschaubare Vielfalt

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 !

Photoionisationsdetektor

PID auf CBRN-Erkundungswagen

3. Photoionisationsdetektoren (PID) / Beispiele

„MultiRAE Lite“- RAE

„MultiRAE 3000“- RAE

„TOX Meter PID“- MSA-Auer

„Multi PID “- Dräger

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 Nicht nachweisbar

Lösungsmittel:

- Hexan; Pentan; Aceton; Benzol;

Toluol

Kraftstoffe:

- Benzin; Diesel

sonstiges:

- Ethen; Ammoniak (NH3)

- Methan; Ethan; Acetylen (Ethin)

typische Brandgase:

- Kohlenmonoxid (CO);

Kohlendioxid (CO2)

anorganische Gase:

- Chlor (Cl2); Salzsäure (HCl);

Blausäure (HCN); Wasserstoff (H2)

3. Photoionisationsdetektoren (PID) / Messprinzip

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

- Mit Hilfe eines Responsefaktors kann der Wert korrigiert werden.

reale Konzentration = (gemessene Konzentration) x (Responsfaktor)

3. Photoionisationsdetektoren (PID) / Kalibrierung

Substanz Responsfaktor Substanz Responsfaktor

Ethen 13,6 Toluol 0,6

Hexan 5,4 Aceton 1,3

Benzol 0,6 Ammoniak 9,5

http://www.bbk.bund.de/SharedDocs/Downloads/BBK/DE/Downloads/ABC-Schutz/Stoffliste_PID.html

Anwendung Grenzen

• Messung der Konzentration

einer bekannten Substanz

(Reinstoff, mit Responsefaktor)

• Detektion einer Quelle oder

einer Leckage

• bei Stoffgemischen:

Aussage ob Konzentration

zu- oder abnimmt

• bei Gemischen ist es nicht

möglich die Konzentration einer

Komponente zu bestimmen

• Der PID besitzt eine hohe

Empfindlichkeit gegen

Luftfeuchtigkeit

3. Photoionisationsdetektoren (PID) / Anwendung

- geeignet für VOCs (volatile organic compounds)

flüchtige organische Verbindungen

(Siedepunkt: ~ 50 °C bis ~ 260 °C)

„Freimessen“ von Einsatzstellen

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 117-1 „Arbeiten in Behältern, Silos und engen Räumen“

3. VDI 3492, 06/2013 - Freigabemessung für die Prüfung von Räumen oder

Gebäuden nach Abschluss von Asbestsanierungen

Freimessen = Freigeben

= Unbedenklichkeitsbescheinigung!

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?

4. „Freimessen“ von Einsatzstellen - Problemstellung

Schadstoff dringt zum Teil in

die Oberfläche ein ! Dekontamination durch

Feuerwehr!

für Freigabe:

1. Wieviel Schadstoff ist im

Material?

2. Ist die Menge gefährlich?

4. „Freimessen“ von Einsatzstellen - Lösung

Verfügt die Feuerwehr über die entsprechende Fachkunde ???

Freimessen = Freigeben = keine Aufgabe der Feuerwehr

FwDV 500, Abschnitt 1.5.3.8:

„…Übergabe der Einsatzstelle/des Gefahrenbereichs:

Der Gefahrenbereich wird bei ABC-Einsätzen grundsätzlich nicht von der

Feuerwehr freigegeben, sondern immer an die zuständige Behörde übergeben. …“

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 ??? …“

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!

mobiles Laboratorium - MOBLAB

5. MOBLAB

- Das IBK verfügt über ein mobiles Laboratorium (MOBLAB)

Alarmierungsmöglichkeiten:

telefonisch: - 0171 44 66 007

- 039292 61 200 bzw. 039292 61 600 (Dienstzeit)

Stufenkonzept analog zu TUIS

Bereitstellung von

• Fachexpertise

• Messtechnik

• Ausbreitungsrechnungen

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 Nachweis von radioaktiven Komponenten

Zusatz:

- Wetterstation zum Aufzeichnen meteorologischer Daten

- MEMPLEX® für Stoffinformation und Ausbreitungsabschätzung

5. MOBLAB

„First Defender“ von Thermo Scientific

Vorteile:

- Geeignet für Feststoffe und Flüssigkeiten

- Keine Probenvorbereitung, zerstörungsfrei

- Analysen durch Glasbehälter oder

Polymerverpackungen

Ausblick –

Was kann Messtechnik heute!

„HI 90“- Bruker

„SIGIS 2“- Bruker

„HYPER CAM“- Telops

Gasaustritt Detektion und Identifikation der Gaswolke

Schadstoff-

wolke IR-Strahlung:

Himmel,

Gebäude,

Allg.: Umgebung

Wechselwirkung mit

den Atomen/Molekülen Detektor

Bilder: WIS (Munster)

Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016 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 €

Anhang

Jetzt ist Zeit für

Fragen

Anmerkungen

Grenzen der vorhandenen Messtechnik - IBK … · „X-am 7000“- Dräger „Micro 5“- Compur 2....

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