Messen bei Gefahrstofflagen: Ex, Ox, Tox

Das Wichtigste in Kürze

Messen ist eine Gefahrenabschätzung, keine Laborarbeit. Die Ergebnisse haben nur orientierenden Charakter, die Messungenauigkeit liegt nicht selten bei bis zu 50 %.
Drei Messgrößen: Ex (Explosionsgefahr), Ox (Sauerstoffmangel oder -überschuss) und Tox (giftige Stoffe).
Ex-/Ox-Gerät allein reicht nicht: Auch bei 0 % UEG und 21 % Sauerstoff kann umluftunabhängiger Atemschutz nötig sein, weil giftige Gase damit nicht erfasst werden. Das gilt besonders für Räume, Schächte, Kanäle und Behälter.
Erst warnen, dann messen. Entwarnung nicht vergessen. Notwendige Maßnahmen dürfen nicht aufgeschoben werden, nur weil die Messtechnik fehlt.
Wer misst, prüft die Plausibilität: Querempfindlichkeit, Temperatur und Feuchte können die Anzeige verfälschen.
Einheit und Ort protokollieren, denn ein Faktor 1.000 daneben führt zu gefährlichen Fehleinschätzungen.

Ex und Ox messen

Ex-/Ox-Messgeräte messen brennbare Gase und Dämpfe und den Sauerstoff. Die Anzeige erfolgt in % UEG (untere Explosionsgrenze).
Zündfähig ist ein Gemisch zwischen UEG und OEG (obere Explosionsgrenze). Darunter ist es zu mager, darüber zu fett. Der Bereich ist stoffspezifisch. Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Acetylen haben so große Bereiche, dass sie fast in jedem Verhältnis mit Luft zündfähig sind.
Alarmwerte liegen meist bei 10 % und 20 % UEG. Ein Alarm heißt nicht, dass der Zündbereich schon erreicht ist. Er beginnt erst bei 100 % UEG.
Das Gerät kann Gase nicht unterscheiden. Der Sensor ist auf einen Stoff geeicht. Toluol zeigt sehr früh Alarm, deshalb ist die Eichung darauf sicherer.
Sauerstoff braucht das Gerät zum Messen: In reinem Stickstoff kann es nicht messen. Ex-Geräte sollen deshalb einen Sauerstoffsensor haben.
Sauerstoff: In der Luft sind knapp 21 Vol.-%. Mangel und Überschuss nimmst du nicht wahr. Typische Alarmwerte: 17 % (Mangel) und 23 % (Überschuss). Zu viel Sauerstoff fördert Brände bis zur Selbstentzündung.
Zusammensetzung trockener Luft: etwa 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff, 0,9 % Argon, 0,04 % Kohlendioxid.

Tox messen

Elektrochemische Sensoren messen kontinuierlich einzelne giftige Gase, meist um den Arbeitsplatzgrenzwert herum. Sie sind schnell überladen. Bei höheren Konzentrationen nimmst du Prüfröhrchen.
Prüfröhrchen enthalten einen Stoff, der mit dem Messstoff reagiert und sich verfärbt. Es ist nur eine Momentaufnahme, also genau protokollieren (Ort, Höhe, Zeit).
Simultantests (fünf Röhrchen gleichzeitig) nimmst du, wenn unklar ist, welche Gase da sind. Zeigt ein Röhrchen an, bestätigst du mit einem anderen. Unter der ersten Markierung ist die Konzentration unbedenklich, zwischen den Markierungen bedenklich, darüber sehr bedenklich.
Weitere Geräte: Photoionisationsdetektor (PID) für leicht flüchtige organische Verbindungen, Infrarot-Spektrometer, Ionenmobilitäts-Spektrometer und Gaschromatograph mit Massenspektrometer (Spezialkräfte).
Grenzen: Für Langzeitwirkungen und komplexe Gemische gibt es meist keine verlässlichen Vor-Ort-Messmittel, dann sind Proben und Laboranalyse nötig. Arbeitsplatz- und Freigabemessungen machen akkreditierte Fachfirmen.

Messen mit Prüfröhrchen: Ablauf

Beipackzettel lesen, Querempfindlichkeit und Messbereich beachten.
Dichtheit der Pumpe prüfen (mit einem ungeöffneten Röhrchen).
Zähler auf 0, Röhrchen an beiden Seiten öffnen, in Pfeilrichtung einsetzen.
Hübe nach Anleitung ausführen, Hubzahl notieren. Röhrchen und Pumpe sind vom gleichen Hersteller.
Wert ablesen und notieren. Bei schlechtem Licht ein ungeöffnetes Röhrchen zum Vergleich daneben halten.
Pumpe spülen, Zähler wieder auf 0.
Verfärbt sich das Röhrchen vor der vorgeschriebenen Hubzahl weit, brichst du ab und rechnest grob hoch: Konzentration = abgelesener Wert × vorgeschriebene Hübe ÷ tatsächliche Hübe. Beispiel: 50 ppm bei 5 statt 10 Hüben ergibt etwa 100 ppm.
Manche Röhrchen haben zwei Skalen mit unterschiedlicher Hubzahl, nicht verwechseln.

Einheiten und Umrechnung

Hohe Konzentrationen in Vol.-%, kleine in ppm (1 Teil auf 1 Million Teile Luft). 1 Vol.-% = 10.000 ppm.
1 mg/l = 1 g/m³ = 1.000 mg/m³.
Bei Gasen meint man ohne Angabe Volumenanteile. Bei Flüssigkeiten muss man klären, ob Volumen- oder Gewichtsprozent gemeint sind.
Messwert immer mit Einheit weitergeben, sonst entstehen Fehleinschätzungen.

Wozu misst du?

Freisetzung abschätzen (Ausbreitung, Konzentration), Gefahrenbereiche festlegen, grobe Identifikation eines unbekannten Stoffes, Rechenmodelle überprüfen.
Schnelltests wie pH-Papier, Nachweispasten und Prüfröhrchen geben mit wenig Aufwand eine schnelle Aussage, ob ein Stoff da ist.

Was heißt das für dich?

Messen ersetzt keinen Schutz. Solange giftige Gase nicht ausgeschlossen sind, Atemschutz tragen.
Messgerät kennen: Eichgas, Alarmwerte, Sauerstoffsensor, Querempfindlichkeit.
Protokollieren: Ort, Höhe, Zeit, Wert mit Einheit.
Misstraue einem einzelnen Wert. Prüfe ihn, wiederhole, vergleiche.

Siehe auch: Informationsquellen und Grenzwerte, Gefahrenbereich und Absperrbereich, Schutzausrüstung, Explosion.

Die Inhalte beruhen auf dem Handbuch für ABC-Einsätze der Feuerwehr Koordination Schweiz (Version 1.1, C-Wehr), technischer Teil. Gerätebezeichnungen und Alarmwerte sind Beispiele, maßgeblich sind die Anleitung deines Messgeräts und die Vorgaben deiner Feuerwehr. Das ist eine Zusammenfassung zum Lernen.

Grundsätze für die Messgeräteauswahl

Das Gerät muss zum Stoff passen. Du wählst die Sensorik so, dass sie den Stoff erfasst und Querempfindlichkeiten durch ähnliche Stoffe ausschließt (falsch positive oder falsch negative Anzeige). Ist der Stoff unbekannt, entnimmst du zuerst eine Luftprobe mit ausreichend Volumen für eine Laboranalyse (zum Beispiel GC-MS).
Die Konzentration muss im Messbereich liegen. Zu niedrig: das Gerät zeigt nichts an. Zu hoch: Fehlermeldung, im schlimmsten Fall wird das Gerät beschädigt.
Ort und Zeitpunkt müssen repräsentativ sein. Im Freien trägt Wind den Stoff weg, der Messwert fällt zu niedrig aus. Alternative: schlagartig eine große Luftprobe in einen Probenahmebeutel ziehen und daraus messen.
Die Umgebungsbedingungen müssen zur Kalibrierung passen: Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchte. Weichen sie ab, wird das Ergebnis verfälscht. Du dokumentierst sie im Probenahmeprotokoll.
Natürlicher Hintergrund: Viele Stoffe sind immer nachweisbar, zum Beispiel Nullrate bei Strahlung, Grundbelastung nahe von Chemiebetrieben, Tankstellen, Drogerien, Verkehrsbelastung an Hauptstraßen, Gewässerproben. Vergleiche immer mit einer Nullprobe.
Querempfindlichkeiten: Prüfröhrchen und Messchips haben alle eine hohe Querempfindlichkeit (Beipackzettel lesen). Elektrochemische Messzellen sind bei kleinen Molekülen besonders anfällig. Beispiele aus Versuchen: Die H₂S-Zelle reagiert auch auf Cyanwasserstoff, Stickstoffmonoxid, Schwefeldioxid, Chlor und Acetylen. Die CO-Zelle reagiert auch auf Acetylen, Wasserstoff, Stickstoffmonoxid, Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid und Ammoniak. Mit weiteren Querempfindlichkeiten musst du rechnen.

Lizenz und Quellenhinweis

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Ex: Brennbare Gase und Dämpfe, Anzeige in % UEG
Ox: Sauerstoff, Normalwert etwa 21 Vol.-%, typische Alarmwerte 17 % und 23 %
Tox: Giftige Gase und Dämpfe, Prüfröhrchen und elektrochemische Sensoren
Umrechnung: 1 Vol.-% = 10.000 ppm
Methan-Eichung: 100 % UEG entsprechen 4,4 Vol.-% Methan
Toluol-Eichung: 100 % UEG entsprechen 1,2 Vol.-% Methan, die Anzeige ist viermal empfindlicher
Prüfröhrchen: Röhrchen und Pumpe vom gleichen Hersteller

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