4. Gesundheitliche Auswirkungen und Richtwerte für Innenräume
4.1 Formaldehyd
4.2 Flüchtige organische Verbindungen (VOC)
4.3 Geruchsimmissionen
4.4 Positive Effekte von Holz und Holzwerkstoffen oder sind Zirbenmöbel gesund?
4.5 Reaktive Substanzen
4.6 Für Holz relevante Innenraum-Richtwerte
4.1 Formaldehyd
Formaldehyd ist ein Reizgas, das auf Grund seiner guten Wasserlöslichkeit bereits bei niedriger Konzentration eine die Schleimhäute irritierende Wirkung entfalten kann. Wegen seiner raschen Verstoffwechselung stehen bei Exposition über den Luftweg Effekte am Ort der Einwirkung (obere Atemwege, Augenbindehäute) im Vordergrund.
In seltenen Fällen kann bei hoher Exposition (bspw. an Arbeitsplätzen der Holz verarbeitenden Branche) eine Überempfindlichkeitsreaktion des Bronchialsystems im Sinne eines Berufsasthmas entstehen. Hohe Formaldehydkonzentrationen in der Raumluft können asthmatische Reaktionen auslösen, wobei auch dabei die Reizwirkung im Vordergrund zu stehen scheint. Umstritten ist die Frage, ob durch Formaldehyd auch inhalative Allergien vom Typ I hervorgerufen werden können. Einzelne Fallberichte von Atemnot unter Formaldehyd-Exposition lassen jedenfalls auf eine Form atopischen Asthmas schließen.
Die IARC (International Agency for Reseach on Cancer) hat die Kanzerogenität von Formaldehyd neu bewertet und ihn zu den Stoffen eingeordnet, die für den Menschen kanzerogen sind (Einstufung in Klasse 1A als humankanzerogen, IARC 2006). 2014 kam es zu einer Reklassifikation innerhalb der Europäischen Union durch die Europäische Chemikalienbehörde ECHA, wobei Formaldehyd als Substanz durch das Risk Assessment Committee (RAC) reevaluiert wurde. Seit 2016 wird Formaldehyd in CLP (Classification and Labelling and Packaging of Substances) als Kanzerogen der Kategorie 1B und als Mutagen der Kategorie 2 eingestuft.
Bei den in Innenräumen üblicherweise auftretenden Konzentrationen ist allerdings nicht mit einem relevanten Krebsrisiko zu rechnen. Es wird abgeleitet, dass eine Konzentration von 0,1 ppm Formaldehyd als sicher angesehen werden kann und das Krebsrisiko für den Menschen nicht nennenswert erhöht. Daher werden vom BfR und vom Umweltbundesamt ein “safe level“ von 0,1 ppm (entspricht bei Raumtemperatur etwa 0,12 mg/m³) empfohlen (Ad-hoc-AG 2006).
4.2 Flüchtige organische Verbindungen (VOC)
Holz und Holzprodukte tragen zweifelsfrei auf Grund ihrer haptischen und optischen Eigenschaften signifikant zum Wohlbefinden in Innenräumen bei. Das bewusste Ausstatten von Innenräumen mit bestimmten Holzarten (wie beispielsweise bei „Zirbenstuben“) und die damit verbundene Einbringung von Gerüchen ist mit dem Beduften von Räumen vergleichbar. In der Regel werden in solchen Räumen keine Beschwerden auf Grund der Gerüche auftreten.
Holz, das nicht in stärkeren Lagen verarbeitet wurde, wie z.B. Möbel oder Bodenbeläge, weist längerfristig keine erhöhte Eigen-Emissionen auf. Die Relevanz holzgenerierter Substanzen wie Terpene und Aldehyde für die Gesundheit und Zufriedenheit der Nutzer wird in Fachkreisen sehr kontrovers diskutiert. Vor allem die gesundheitliche Wirkung dieser Substanzen im Konzentrationsbereich der in Innenräumen bei Verwendung von bestimmten Holzerzeugnissen real auftritt (in Einzelfällen bis zu einigen Tausend Mikrogramm pro Kubikmeter für Terpene) ist noch wenig bis gar nicht erforscht. Diverse Studien der letzten Jahre beschäftigen sich mit den positiven Auswirkungen von Holz und seinen Emissionen sowie mit dessen optischer Wirkung. Dabei wurden unter anderem die positive Beeinflussung von Stressreaktionen des menschlichen Körpers und auch des Immunsystems untersucht (z.B.: Fell 2010, Li et al. 2009, Sang Cho et al. 2017).
Das Institut für Umweltmedizin und Krankenhaushygiene der Universität Freiburg und das Fraunhofer-Institut für Holzforschung in Braunschweig führten eine umfangreiche Studie durch, die das Ziel hatte, mittels Exposition freiwilliger Probanden gegenüber deutlich erhöhten Belastungssituationen durch Terpene die Frage nach der Schädlichkeit oder Unschädlichkeit dieser Holzemissionen zu überprüfen. Gesundheitliche Risiken einer Kurzzeitexposition waren bei jungen, gesunden Erwachsenen in dieser durchgeführten Studie nicht zu erkennen (Gminsky et al. 2011). Studien zeigen hingegen, dass in Innenräumen in einigen Fällen trotzdem Beschwerden auftreten können, die mit großer Wahrscheinlichkeit auf erhöhte Emissionen ausgehend von Holzerzeugnissen zurückzuführen sind (bspw. Schulte-Hubbert 2012). Erfahrungen aus der gebäudediagnostischen Praxis lassen annehmen, dass auf den Einbau großflächiger Holzprodukte zurückzuführende längerfristige Expositionen gegenüber flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) im Bereich über etwa 1 mg/m³ zu diversen gesundheitlichen Beschwerden und einem subjektiven Empfinden schlechter Luftqualität führen (Tappler 2018). Die möglichen Auswirkungen überhöhter Konzentrationen von holzgenerierten VOC auf die Gesundheit und das Wohlbefinden der Raumnutzer reichen von als negativ empfundenen Geruchswahrnehmungen über Reizerscheinungen an Schleimhäuten bis hin zu längerfristigen gesundheitlichen Auswirkungen. Expositionsversuche deuten darauf hin, dass kontinuierlich erhöhte VOC-Emissionen Krankheitssymptome hervorrufen, die unter der Bezeichnung Sick-building-Syndrom zusammengefasst werden (Wilke et al 2001). Mit einiger Wahrscheinlichkeit sind an der Entstehung von Beschwerden auch Reaktionsprodukte beteiligt (Wolkoff et al. 1997, 1999).
4.3 Geruchsimmissionen
Der Geruch nach Holz und der wohltuende optische Eindruck werden bekanntlich von vielen Menschen als sehr angenehm empfunden. Gerüche nach Holzprodukten in Innenräumen mit höherer Geruchsintensität werden von den Raumnutzern jedoch mitunter auch als störend und inakzeptabel wahrgenommen (Schünemann 2004). Aus der Geruchsforschung und der gebäudediagnostischen Praxis ist bekannt, dass die Wahrnehmung von Gerüchen stark situativ geprägt ist. Geruchsbelästigte Personen klagen häufig über unspezifische zentralnervöse Symptome wie Kopfschmerzen, Konzentrationsstörungen, Abgeschlagenheit, Reizbarkeit und Müdigkeit sowie unspezifische Reizsymptome im Bereich der oberen Atemwege, der Augen und der Haut (Hutter et al. 2016).
Es zeigte sich, dass es bei der Beurteilung von Geruchsimmissionen wesentlich ist, neben der Dosis auch personale Faktoren sowie soziale und situative Kontextfaktoren und deren Bewertung zu berücksichtigen. Dem Geruchssinn kommt eine wesentliche Bedeutung als Informations- und Warnsystem zu, der Reiz wirkt als Signal für erhöhte Aufmerksamkeit. Immer, wenn Gerüche über das Riechhirn „Alarmsignale“ setzen, sind sie als Stressoren anzusehen, die Stressreaktionen im Organismus auslösen können. In der Folge kann es zu einer vegetativen Gleichgewichtsverschiebung bis hin zur Belastung (Stressphänomen) kommen. Daher stehen bei unerwünschten Gerüchen nicht die akuten gesundheitlichen Schäden im Vordergrund, sondern die durch Gerüche verursachten Belästigungen. Als Belästigungsreaktion treten im Sinne psychologischer Abwehrmechanismen Symptome wie allgemeines Unbehagen und Gereiztheit bis hin zur Niedergeschlagenheit auf. Ist die Exposition lang anhaltend, können sich über Stressmechanismen psychosomatische Wirkungen bzw. Erkrankungen entwickeln (Hutter et al. 2016).In der Praxis zeigte sich ein weiterer überraschender Aspekt der Geruchswirkung von eingebauten Holzerzeugnissen. Der Geruch von Holz (Terpene) oder OSB-Platten (Aldehyde) wird, so die Materialien sichtbar sind, von den Raumnutzern den Attributen „Holz- oder OSB-Plattengeruch“ zugeordnet. Bis zu einer gewissen Geruchsintensität ist dabei eine gute Akzeptanz gegeben, der Eigengeruch ist in vielen Fällen sogar ausdrücklich erwünscht. Wenn die Materialien jedoch verdeckt eingebaut sind (wie bspw. bei mit Gipswerkstoffplatten verkleideten Wandelementen aus Brettsperrholz), wird bei höheren Konzentrationen an geruchlich wahrnehmbaren Holzemissionen von den Nutzern in der Regel die Geruchsqualität „muffig, dumpf“ angegeben. Es können in der Folge Beschwerden über „untypische Gerüche“ oder „inakzeptabel schlechte Raumluft“ auftreten und es wird in derartigen Fällen mitunter über gesundheitliche Probleme berichtet (Tappler 2018).
4.4 Positive Effekte von Holz und Holzwerkstoffen oder sind Zirbenmöbel gesund?
Allgemein wird von Raumlufthygienikern die Meinung vertreten, dass geringere Mengen an flüchtigen organischen Stoffen in der Innenraumluft der Gesundheit und dem Innenraumklima zuträglicher sind als höhere (Ad-hoc-AG 2007). Bei „natürlichen“ Emissionen von Baustoffen und Materialien zur Innenausstattung (dazu gehören auch VOC-Emissionen aus Holz) sind die Meinungen dagegen nicht immer so eindeutig. Zirben-Möbel werden häufig damit beworben, dass sie auf Grund ihrer Emission an flüchtigen Holzinhaltsstoffen Schlaf und Gesundheit fördern sollen (z.B. Grote et al. 2003). Diese Behauptung muss nicht zwingend falsch sein, wissenschaftlich belegt ist sie allerdings nicht. Die Fragestellung wurde bisher nur von einigen sehr bescheidenen, in keinem Journal publizierten Studien untersucht. Deren Ergebnisse werden aufgrund zahlreicher offensichtlicher Mängel bei der Studiendurchführung zudem als nicht vertrauenswürdig eingeschätzt.
International beschäftigten sich mehrere Forscher mit dem Themenfeld der positiven Auswirkungen einiger von Holz emittierter Substanzen. Dabei erfolgt meist keine Einschränkung auf die Holzart Zirbe, da die Beliebtheit dieser Holzart regional beschränkt ist. Es wurden in diversen Veröffentlichungen positive Effekte einzelner von Hölzern emittierter VOC beschrieben (z.B. Li et al. 2009, Sang Cho et al. 2017). Aufgrund der Komplexität des Themas ist jedoch weiterer Forschungsbedarf gegeben, bevor eindeutige Aussagen zu positiven Effekten von holztypischen Emissionen getätigt werden können. Der Meinung, dass sich der Mensch evolutionär an holztypische Emissionen wie z.B. Terpene angepasst hätte, wie das mitunter behauptet wird (Dobianer 2015), kann auf Grund der Datenlage eine klare Absage erteilt werden.
4.5 Reaktive Substanzen
Studien zeigen, dass in Innenräumen produzierte oder aus der Außenluft stammende Luftbestandteile wie Ozon und andere reaktive Verbindungen in der Gasphase oder an Materialoberflächen mit anderen Stoffen reagieren und neue Verbindungen erzeugen können (Salthammer 2000). Diese Reaktionen finden auch mit typischen Emissionen von Holz und Holzwerkstoffen wie z.B. den Terpenen statt. Art und Menge dieser so genannten sekundären Emissionsprodukte sind von den Vorläufersubstanzen und den klimatischen Parametern (Temperatur, Luftfeuchte, Sonneneinstrahlung usw.) abhängig und können zu irritativen Wirkungen führen (Wolkoff et al. 1999). Mit unseren derzeitigen analytischen Standardmethoden kann man nur einen Bruchteil der dabei entstehenden, zum Teil sehr kurzlebigen Verbindungen erfassen. Für den Nachweis dieser Reaktionsprodukte ist zum Teil eine über Routinemethoden hinausgehende, spezielle Analytik notwendig. Manche Substanzen können derzeit überhaupt noch nicht charakterisiert werden (Wolkoff et al. 1997).
4.6 Für Holz relevante Innenraum-Richtwerte
Grenzwerte im engeren Sinne für Substanzen in der Raumluft gibt es mit einer Ausnahme (Tetrachlorethen) nur für Arbeitsplätze, an denen mit gesundheitsschädlichen Substanzen gearbeitet wird. Für „Innenräume" wie Büros, Schulen, Wohnräume und dergleichen wurden spezielle Richtwerte veröffentlicht, die aus Vorsorgegründen weit unter den Arbeitsplatzgrenzwerten liegen. Diese bundeseinheitlichen Richt- und Leitwerte für die Innenraumluft wurden vom „Ausschuss für Innenraumrichtwerte“ (AIR, früher „Ad-hoc-Arbeitsgruppe“) festgesetzt, nachdem zahlreiche Verunreinigungen der Innenraumluft toxikologisch bewertet worden waren.
Richtwert II (RW II) ist ein wirkungsbezogener Wert, der sich auf die gegenwärtigen toxikologischen und epidemiologischen Kenntnisse zur Wirkungsschwelle eines Stoffes unter Einführung von Unsicherheitsfaktoren stützt. Er stellt die Konzentration eines Stoffes dar, bei deren Erreichen bzw. Überschreiten unverzüglich Handlungsbedarf besteht, da diese Konzentration geeignet ist, insbesondere für empfindliche Personen bei Daueraufenthalt in den Räumen eine gesundheitliche Gefährdung darzustellen.
Richtwert I (RW I) ist die Konzentration eines Stoffes in der Raumluft, bei der im Rahmen einer Einzelstoffbetrachtung nach gegenwärtigem Kenntnisstand auch bei lebenslanger Exposition keine gesundheitlichen Beeinträchtigungen zu erwarten sind. Eine Überschreitung ist mit einer über das übliche Maß hinausgehenden, hygienisch unerwünschten Belastung verbunden. Aus Vorsorgegründen besteht auch im Konzentrationsbereich zwischen RW I und RW II Handlungsbedarf. Oftmals genügt es, die Lüftungssituation zu verbessern, was in Hinblick auf anthropogene (durch den Menschen erzeugte) Emissionen wie bspw. CO2 oder körpereigene VOC ohnehin empfehlenswert ist. Der RW I wird vom RW II durch Berechnung mittels eines zusätzlichen Faktors (in der Regel 10) abgeleitet. Der RW I kann als Sanierungszielwert dienen. Er soll nicht ausgeschöpft, sondern nach Möglichkeit unterschritten werden. Im Falle von Geruchsstoffen ist der Richtwert I meist beim Geruchsschwellenwert angesetzt (Ad-hoc-AG 2007).
Für Holz und Holzwerkstoffe als mögliche Emissionsquelle sind vor allem die Richtwerte für Formaldehyd, bicyclische Terpene (Leitsubstanz α-Pinen) und Aldehyde relevant. Einschränkend ist zu bemerken, dass die Herleitung der innenraumbezogenen Richtwerte für Terpene und Aldehyde nicht auf Grund des Auftretens von akuten Beschwerden in Innenräumen, sondern aus Untersuchungen an Arbeitsplätzen mittels Sicherheitsfaktoren ermittelt wurden. Angesichts der dargestellten Datenbasis stellt die irritativ-entzündliche Wirkung auf Schleimhäute, insbesondere des oberen Atemtraktes, den kritischen Effekt von α-Pinen und 3-Caren den Endpunkt im Atemtrakt bei subakuter Exposition dar (Sagunski und Heinzow 2003). Die Wirkung von Gerüchen und sekundären Emissionsprodukten, die durch den Abbau der genannten Verbindungen entstehen können, werden damit nicht berücksichtigt.
Der österreichische wirkungsbezogene Innenraumrichtwert (WIR) für bicyclische Terpene (einstufiges Richtwert-System) liegt bei 1000 µg/m³ = 1 mg/m³ (BMNT 2018).
Für Holz und Holzwerkstoffe relevante Innenraum-Richtwerte für Einzelstoffe und Stoffgruppen | ||
Verbindung | Richtwert II (mg/m3) = „Gefahrenwert“ | Richtwert I (mg/m³) = „Vorsorgerichtwert“ |
Formaldehyd | nicht abgeleitet auf Grund des Fehlens von Daten | 0,1 |
Aldehyde, C4 bis C11 (gesättigt, azyklisch, aliphatisch) | 2 | 0,1 |
Terpene, bicyclisch (Leitsubstanz α-Pinen) | 2 | 0,2 |
Für Formaldehyd wird vom BfR und vom Umweltbundesamt ein “safe level“ von 0,1 ppm (entspricht 0,124 mg/m³) empfohlen (Ad-hoc-AG 2006), da diese Konzentration als sicher angesehen werden kann und das Krebsrisiko für den Menschen nicht nennenswert erhöht. Der Vorsorgerichtwert I von 0,1 mg Formaldehyd/m³ in der Innenraumluft sollte dennoch auch kurzzeitig nicht überschritten werden (AIR 2016).
Wie die Tabelle zeigt, liegt der Vorsorgerichtwert für bicyclische Terpene von 0,2 mg/m³ in einem derart niedrigen Bereich, dass dieser Wert bei großflächiger Verwendung von Holzerzeugnissen vor allem in den ersten Monaten nach Einbau oftmals überschritten wird (Heisel & Heinzow 1993, Tappler et al. 2014). Der Richtwert I (Vorsorgerichtwert) wird in der Praxis mitunter fälschlich als „Grenzwert für Innenräume“ interpretiert, obwohl eine Überschreitung dieses Wertes streng genommen nur Handlungsbedarf, wie bspw. verstärkte Lüftung, anzeigt (Ad-hoc-AG 2007).
Neben den Richtwerten für Einzelstoffe wurden außerdem relevante Referenzwerte für die Innenraumluft, die sich auf die Summe der flüchtigen organischen Verbindungen (Total Volatile Organic Compounds – TVOC) beziehen, definiert (Ad-hoc-AG 2007). Aufgrund der vielen Einzelsubstanzen die zur Gruppe der VOC zählen, kann sich diese Summe jedoch sehr unterschiedlich zusammensetzen. So kann sich in der Realität ein aufgetretener hoher TVOC aus toxikologisch unbedenklichen Substanzen zusammensetzen, oder auch ein niedriger TVOC aus toxikologisch bedenklichen Substanzen. Die Bewertung solcher heterogenen Gemische als Gesamtes ist daher schwer möglich. Leitwerte geben, unter der Voraussetzung, dass die toxikologisch begründeten Richtwerte von Einzelstoffen nicht überschritten werden, keinen Aufschluss über eine mögliche Gesundheitsgefährdung. Sie können daher nur als Indikator für die Gesamtsituation dienen.
Für Holz und Holzwerkstoffe relevante Innenraum-Referenzwerte für TVOC | ||||
Verbindung | Innenraumhygienische Einschätzung | Konzentrationen (mg/m3) | Nähere Beschreibung
| |
TVOC | Hygienisch unbedenklich | < 300 | Zielwert | |
Hygienisch noch unbedenklich | 300 ... 1000 | Erhöhter Lüftungsbedarf | ||
Hygienisch auffällig | 1.000 ... 3.000 | Befristet (<12 Monate) als Obergrenze für Räume, die für einen längerfristigen Aufenthalt bestimmt sind | ||
Hygienisch bedenklich | 3.000 ... 10.000 | Raum befristet (maximal 1 Monat) und bei verstärkter Lüftung nutzbar | ||
Hygienisch inakzeptabel | > 10.000 | Die Raumnutzung ist allenfalls vorübergehend täglich (stundenweise) und bei Durchführung verstärkter regelmäßiger Lüftungsmaßnahmen zumutbar | ||
Weitere Informationen zu Formaldehyd – Eigenschaften, Verwendung, Regelung und Sanierung – findet man unter www.wecobis.de/Service/Sonderthemen/Formaldehyd
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VOC und Formaldehyd aus Holz und Holzwerkstoffen; Dipl.-Ing. Peter Tappler, allgemein beeideter und gerichtlich zertifizierter Sachverständiger, Arbeitskreis Innenraumluft am Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus (BMNT), Mitglied der Kommission Innenraumlufthygiene des Umweltbundesamtes (D), IBO-Innenraumanalytik OG; Wien, 2018