Grundlagen zum Messen der Gaskonzentration in Luft
Warum die Messung der Raumluftqualität so wichtig ist
Eine unzureichende Raumluftqualität in Innenräumen (z. B. in Büros) kann beim Menschen zu Müdigkeit, Konzentrationsschwäche und sogar zu Erkrankungen führen. Indikator für die Raumluftqualität ist die Konzentration bestimmter Gase in der Luft.
Die wichtigsten sind:
- Kohlendioxid (CO2)
- Kohlenmonoxid (CO)
- Sauerstoff (O2)
- Ozon (O3)
CO2-Konzentration
Ein wichtiges Kriterium zur Beurteilung der Raumluftqualität ist die CO2-Konzentration. Eine zu hohe CO2-Konzentration infolge unzureichender Lüftung wird als schlechte oder verbrauchte Luft empfunden. Die Grafik oben zeigt das Spektrum der für den Menschen relevanten CO2-Konzentrationen.
CO-Konzentration
CO entsteht aus unvollständig verbranntem Kohlenstoff (Brennstoff). Es ist für Menschen sehr gefährlich, weil es stark toxisch, aber unsichtbar und geruchsneutral ist. Ursachen für die Entstehung bei Verbrennungsprozessen:
- Luftmangel
- zu hoher Luftüberschuss
- zu frühes Abkühlen der Flamme
Wirkung von CO in der Umgebungsluft auf den menschlichen Körper
| CO Konzentration | Inhalationzeit und Folgen | |
|---|---|---|
| 30 ppm | 0,003% | MAK-Wert (Maximale Arbeitsplatz-Konzentration bei 8-stündiger Arbeitszeit) für BRD |
| 200 ppm | 0,02% | Leichte Kopfschmerzen innerhalb 2 - 3 Stunden |
| 400 ppm | 0,04% | Kopfschmerzen im Stirnbereich innerhalb 1 - 2 Stunden breitet sich im ganzen Kopfbereich aus |
| 800 ppm | 0,08% | Schwindel, Übelkeit und Gliederzucken innerhalb 45 Minuten, Bewusstlosigkeit innerhalb 2 Stunden |
| 1600 ppm | 0,16% | Kopfschmerzen, Übelkeit, Schwindel innerhalb 20 Minuten, Tod innerhalb 2 Stunden |
| 3200 ppm | 0,32% | Kopfschmerzen, Übelkeit, Schwindel innerhalb 5 - 10 Minuten, Tod innerhalb 30 Minuten |
| 6400 ppm | 0,64% | Kopfschmerzen und Schwindel innerhalb 1 - 2 Minuten, Tod innerhalb 10 - 15 Minuten |
| 12800 ppm | 1,28% | Tod innerhalb 1 - 3 Minuten |
Einsatzbereiche
- Zum Messen, Steuern und Warnen in Garagen.
- Zur Raumluftüberwachung auf maximale Arbeitsplatzkonzentration (MAK-Wert).
- Zur Überwachung der Außenluft oder Schutzluft in Haus- und Großschutzräumen.
O2-Konzentration
Die Atemluft besteht zu etwa einem Fünftel aus dem lebensnotwendigen Sauerstoff. Der Sauerstoff ist für alle Oxidationsvorgänge notwendig: für Verbrennungsvorgänge ebenso wie für stille Oxidationen. Dazu gehören z.B. das Rosten von Eisen, Oxidationen, die bei den Lebensprozessen ablaufen oder die Zersetzung organischen Materials. Daneben brauchen alle energiespendenden Verbrennungsvorgänge dieses Gas, angefangen von der Heizung bis hin zum Flugzeugtriebwerk. Sauerstoff wird aber auch bei jeder Art von Schadfeuer wie Wald- und Steppenbränden gebunden. Durch den in den grünen Pflanzen bei Sonnenbestrahlung ständig ablaufenden Assimilations- oder Photosynthesevorgang wird Sauerstoff aus Kohlendioxid ständig neu gebildet. Das Gleichgewicht zwischen Sauerstoffverbrauch und Sauerstoffproduktion wird durch die ständig zunehmende Verbrennung fossiler Brennstoffe einseitig belastet.
In vielen Bereichen sind deshalb Kontrollmessungen des Sauerstoffgehaltes der Luft notwendig, z. B. in Klimaanlagen, Luftreinigern, Sauerstoffgleichrichtern, Gewächshäusern, Sauerstoff-Brutkästen, aber auch für Abgasuntersuchungen, z. B. in der Automobilindustrie.
O3-Konzentration
Das in der Erdatmosphäre vorhandene Ozon entsteht in Höhen um 30 km und hält als Schutzschirm um die Erde gut die Hälfte der solaren UV-Strahlung zurück, insbesondere den für Lebewesen gefährlichen kurzwelligen Anteil. Ozon ist jedoch ein giftiges, äußerst aggressives Spurengas, welches beim Menschen schwere Schleimhautverätzungen hervorrufen kann, wenn es in hohen Konzentrationen eingeatmet wird. In vielen Bereichen sind deshalb Kontrollmessungen des Ozongehaltes der Luft notwendig, z. B. zur Leckageüberprüfung in der Industrie, im Arbeitsschutz, für mobile Luftgütemessungen oder als Umweltdaten für Werbeanzeigen.
Berechnungsformeln
Mit den nachfolgenden Formeln erfolgt die Umrechnung des O3-Messwertes von ppb nach µg/m³ abhängig vom aktuellen Luftdruck und der Temperatur.
Beispiel: 20°C und 1013 hPa = Faktor 2
Ozon(µg/m³) = 2 x Ozon (ppb)
Das ist der nominale Wert zur Umrechnung von ppb in µg/m³.
