© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
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
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
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!
2
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
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,
3
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
Explosionsgrenzen-Warngeräte
Mehrgasmessgeräte
4
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
„Titan“- MSA „EX-OX-Meter II“- MSA
„PAC Ex 2“- Dräger
„Gazex“- Kelma
2. Explosionsgrenzen-Warngeräte / Beispiele
5
„EX-Tec“- Sewerin
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
„ALTAIR 4x Multi“- MSA
„X-am 5000“- Dräger
„Miniwarn“- Dräger
„X-am 7000“- Dräger
„Micro 5“- Compur
2. Explosionsgrenzen-Warngeräte als Mehrgasgeräte
6
„MX4“- Ventis
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
0 % 100 %
Vol.-% des Gefahrstoffes in der Luft
UEG
(LEL)
OEG
(UEL)
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
7
Explosionsbereich abhängig von Substanz (Methan: 4,4 Vol % - 16,5 Vol %)
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016 8
2. Explosionsgrenzen-Warngeräte / Grundlagen
ACHTUNG:
Anzeige am Messgerät:
XX % UEG
oder
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
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
- zwei Möglichkeiten der Kalibration
1) mit Nonan
Bei Nonan-Kalibration: „Sicherheitspolster“
2. Explosionsgrenzen-Warngeräte / Kalibrierung
9
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
- zwei Möglichkeiten der Kalibration
2) mit Methan
Bei Methan-Kalibration: „Unterschätzung der Gefahr“
2. Explosionsgrenzen-Warngeräte / Kalibrierung
10
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
„MX4“- Ventis
2. Explosionsgrenzen-Warngeräte / Kalibrierung
11
- es gibt auch die Möglichkeit mit Korrelationsfaktoren zu arbeiten
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
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
12
- geeignet für brennbare Substanzen
gasförmige Verbindungen
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
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
13
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 !
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
Photoionisationsdetektor
14
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
PID auf CBRN-Erkundungswagen
3. Photoionisationsdetektoren (PID) / Beispiele
„MultiRAE Lite“- RAE
„MultiRAE 3000“- RAE
„TOX Meter PID“- MSA-Auer
„Multi PID “- Dräger
15
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
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)
Gase:
- Methan; Ethan; Acetylen (Ethin)
typische Brandgase:
- Kohlenmonoxid (CO);
Kohlendioxid (CO2)
anorganische Gase:
- Chlor (Cl2); Salzsäure (HCl);
Blausäure (HCN); Wasserstoff (H2)
3. Photoionisationsdetektoren (PID) / Messprinzip
16
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
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
Aber:
- 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
17
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
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)
18
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
„Freimessen“ von Einsatzstellen
19
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
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!
20
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
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?
21
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
4. „Freimessen“ von Einsatzstellen - Problemstellung
22
Schadstoff dringt zum Teil in
die Oberfläche ein ! Dekontamination durch
Feuerwehr!
für Freigabe:
1. Wieviel Schadstoff ist im
Material?
2. Ist die Menge gefährlich?
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
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. …“
23
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
4. „Freimessen“ von Einsatzstellen - Lösung
24
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 ??? …“
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
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!
25
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
mobiles Laboratorium - MOBLAB
26
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
5. MOBLAB
27
- 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
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
5. MOBLAB
28
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
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
5. MOBLAB
29
„First Defender“ von Thermo Scientific
Vorteile:
- Geeignet für Feststoffe und Flüssigkeiten
- Keine Probenvorbereitung, zerstörungsfrei
- Analysen durch Glasbehälter oder
Polymerverpackungen
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
Ausblick –
Was kann Messtechnik heute!
30
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
„HI 90“- Bruker
„SIGIS 2“- Bruker
„HYPER CAM“- Telops
31
6. Ausblick – Was kann Messtechnik heute!
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
Gasaustritt Detektion und Identifikation der Gaswolke
Schadstoff-
wolke IR-Strahlung:
Himmel,
Gebäude,
Allg.: Umgebung
Wechselwirkung mit
den Atomen/Molekülen Detektor
Bilder: WIS (Munster)
32
6. Ausblick – Was kann Messtechnik heute!
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
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 €
© In
stitu
t fü
r B
rand
- u
nd
Ka
tastr
oph
en
schu
tz H
eyro
thsb
erg
e
Messen im ABC-Einsatz - Grenzen der vorhandenen Messtechnik FL „Gemeindewehrleiter“ – 18.10.2016
Anhang
Jetzt ist Zeit für
Fragen
Anmerkungen
34