Andreas Kühar - Dekontamination

Da die Wanderung ungerichtet verläuft, kommt es dazu, dass bereits tiefer in das Material eingedrungene Schadstoffteilchen aus diesem wieder an die Oberfläche zurückwandern und an die Umgebung abgegeben (desorbiert) werden. Diese Abgabe an die Umgebungsatmosphäre erfolgt auch dann noch, nachdem die Oberflächenkontamination bereits entfernt wurde. Da jetzt kein Gefahrstoff mehr von außen in das

Bild 2: Eindringen von Lösungsmittelteilchen in einen Kunststoff aufgrund Permeation durch das Lösen in diesem (links) und Penetration durch Wandern entlang eines Hohlraums im Material (rechts)

Material eindringt, verringern die Desorptionsvorgänge die Konzentration der darin befindlichen Schadstoffteilchen. Die der Grenzfläche nächste Materialschicht hat die Masse des Gefahrstoffs aufgenommen. Statistisch gesehen können deshalb zuerst die in oberflächennahen Schichten befindlichen Schadstoffteilchen wieder an die Oberfläche gelangen. Tiefer eingedrungene Teilchen müssen einen entsprechend längeren Weg bis zur Oberfläche zurücklegen und werden deshalb erst später desorbiert. Der zeitliche Verlauf der Desorption und die daraus resultierende Gefahr, desorbierte Stoffe einzuatmen (Inhalationsrisiko), sind abhängig von der Wechselwirkung des Schadstoffs mit dem Oberflächenmaterial.

Schadstoffe können fest, flüssig oder gasförmig auftreten. Ihr Aggregatzustand ist wesentlich für das Verhalten einer Kontamination.

Bild 3: Kontamination einer Oberfläche durch feste Stoffe, gasförmige Stoffe und Flüssigkeiten

Mit einer Absorption oder Adsorption an Oberflächen ist bei einer Kontamination durch Feststoffe unter den im Feuerwehreinsatz herrschen Bedingungen kaum zu rechnen. Dazu verlaufen Festphasenreaktionen unter Umweltbedingungen zu langsam. Das hängt unter anderem damit zusammen, dass Feststoff-Teilchen ihre Oberfläche nicht verändern können und dadurch zwischen einem Feststoff-Partikel und der kontaminierten Oberfläche nur eine relativ kleine Kontaktfläche besteht. Aufgrund der kleinen Grenzfläche kommt es kaum zu Teilchenwanderungen zwischen den Substanzen. Deshalb lassen sich feste, staubförmige Feststoffkonzentrationen zumeist leicht entfernen.

Gase können Materialien korrodieren und aufgrund ihrer geringen Größe schnell in poröse Oberflächen eindiffundieren. Sie führen aber nur in wenigen Fällen zu einer Oberflächenkontamination, die eine Gefährdung darstellen kann. Das hängt damit zusammen, dass die Stoffkonzentration in Gasen weit geringer ist als in Flüssigkeiten gleichen Volumens. Folgendes Beispiel macht dies deutlich: Ein Liter Wasser ergibt 1 700 Liter Wasserdampf. Umgekehrt enthält ein Liter Wasserdampf nur 1/1700 der Teilchen, die in einem Liter Wasser im flüssigen Aggregatzustand vorhanden sind.

Flüssigkeiten können mit Oberflächen aufgrund ihrer variablen Oberfläche in engen Kontakt treten. Dadurch wird es Schadstoffteilchen erleichtert, die Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und der Materialoberfläche zu überwinden und mit dieser in Wechselwirkung zu treten. Die Benetzung ist wesentlich von der Oberflächenspannung der jeweiligen Flüssigkeit abhängig. Dieser Effekt lässt sich an einem Wassertropfen auf einer Lackschicht verdeutlichen. Stark polare Flüssigkeiten, wie Wasser, haben eine hohe Oberflächenspannung. Wasser zieht sich deshalb zu einem Tropfen zusammen und perlt ab. Benzin hat eine geringere Oberflächenspannung und ist in der Lage, die Lackschicht zu benetzen. Die Oberflächenspannung hängt mit der Polarität der Flüssigkeitsteilchen zusammen. Polare Flüssigkeiten lassen sich untereinander gut mischen (z. B. Wasser und Ethanol) und lösen polare Feststoffe (z. B. Salze) zumeist gut. Polare Stoffe werden deshalb als hydrophil (wasserfreundlich) bezeichnet. Unpolare Flüssigkeiten (Benzin) lassen sich untereinander gut, mit polaren Flüssigkeiten jedoch nur schlecht mischen. Unpolare Feststoffe wie Wachse und Fette werden von unpolaren Flüssigkeiten gut, von polaren Flüssigkeiten aber nur schlecht gelöst. Sie werden deshalb als lipophil (fettfreundlich) bzw. hydrophob (wasserfeindlich) bezeichnet.

Wesentlich für das Verhalten einer Flüssigkeit unter Umweltbedingungen ist ihr Siedepunkt. Flüssige Substanzen werden in Niedrigsieder und Höhersieder (Siedepunkt unter bzw. über 65 °C) eingeteilt. Da Flüssigkeiten mit einem niedrigen Siedepunkt rasch verdunsten, kontaminieren sie Oberflächen nur kurzzeitig, können aber schnell schädliche Konzentrationen in der Umgebungsatmosphäre erreichen.

In Flüssigkeiten können gasförmige und feste Schadstoffe gelöst sein.

Aerosole nehmen eine Zwischenstellung im System der Aggregatzustände ein. Es handelt sich bei ihnen um fein verteilte kleinste Feststoffteilchen (Rauch) oder Flüssigkeitstropfen (Nebel) in einem Gas. Die Aerosole bewegen sich ungerichtet. Dieses Verhalten kann gut an der Bewegung von Staubteilchen in einem Sonnenstrahl beobachtet werden. Das Absetzen von Aerosolen auf Oberflächen erfolgt durch Sedimentation aufgrund der Schwerkraft. Schwerere Partikel scheiden sich in kurzer Zeit aus der Gasphase ab und können sich als feiner Staub oder Tau auf einer Oberfläche niederschlagen. Nach dem Absetzen verhalten sie sich vergleichbar einer Kontamination durch Feststoffe bzw. Flüssigkeiten.

Für das Verhalten einer Kontamination ist, neben den physikalischen und chemischen Eigenschaften des Gefahrstoffs, die Beschaffenheit der von ihm kontaminierten Oberfläche von wesentlicher Bedeutung. Dichte glatte Materialien vermögen dem Eindringen von Stoffen besser zu widerstehen als poröse. Diese verfügen über eine vielfach größere Oberfläche, über die Stoffe aufgenommen werden können. Hinzu kommen Kapillareffekte an der Grenzfläche. Schadstoffe können daher in Glas und Metalle kaum, in Holz und Mauerwerk gut eindringen. Polyurethanlacke oder einbrenngetrocknete Alkydharzlacke setzen dem Eindringen chemischer Substanzen mehr Widerstand entgegen als luftgetrocknete Alkydharzanstriche.

Während der Diffusion eines Schadstoff-Moleküls in Kunststoffen und Lacken können Wechselwirkungen mit dem Polymermaterial, aber auch mit darin enthaltenen Weichmachern und Farbpigmenten auftreten. Diese Reaktionen führen häufig zu Veränderungen der Materialeigenschaften von Werkstoffen wie Verfärbung, Versprödung, Quellung oder Ablösungen.

Kann nach der Grobreinigung von Schutzbekleidung davon ausgegangen werden, dass anhaftende Kontaminationen entfernt wurden, so ist aber in Betracht zu ziehen, dass das Bekleidungsmaterial noch darin eingedrungene Schadstoffe enthält. Da die Diffusion der in das Material eingedrungenen Schadstoffteilchen ungerichtet verläuft, können sie aus dem Polymermaterial zurück an die Oberfläche wandern und dort in die Gasphase übertreten. Da sich die Teilchen mit zunehmender Temperatur schneller bewegen, ist davon auszugehen, dass diese im Anzugstoff »gelösten« Teilchen das Anzugmaterial schneller verlassen, wenn es erwärmt wird. Dieser Sachverhalt wird für die Dekontamination genutzt. Bei Erwärmung treten über der Lack- oder Anzugoberfläche aber auch höhere Schadstoffkonzentrationen auf. Auch ist zu beachten, dass der Schadstoff nach der Wanderung durch den Schutzstoff auch im Anzuginneren eines CSA freigesetzt werden kann.