Flüchtige organische Verbindungen Statische Headspace-GC analysiert flüchtige Stoffe

Die Dampfraum-Gaschromatographie (HS-GC) ist eine Technik zur Konzentration und Analyse flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs). Hier kann sie in vielen unterschiedlichen Anwendungen wie beispielsweise der Ausdünstung von Kunststoffen in Autoinnenräumen eingesetzt werden.

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Die HS-GC ist in den letzten Jahren zunehmend populär geworden und konnte eine weltweite Akzeptanz für viele Arten von Analysen gewinnen, z.B. Alkohol im Blut, Restlösemittel in pharmazeutischen Produkten, Restmonomergehalte in industriellen Polymeren, Farben, Kunststoffen, Baustoffen, Aromakomponenten in Lebensmitteln sowie Düfte für Parfums und Kosmetika. Matrices wie Blut, Kunststoff und Kosmetika sind sehr komplex, zum Teil mit nicht-flüchtigen Bestandteilen mit hohem Molekulargewicht, aber auch flüchtigen, niedermolekularen Stoffen. Die statische Headspace-Analyse ist eine der bevorzugten Methoden zur Untersuchung flüchtiger organischer Verbindungen und erfolgt durch direkte Probennahme der flüchtigen Substanzen im Dampfraum über einer Probe bei einer bestimmten Temperatur. In vielen Fällen kann die Konzentration der spezifischen flüchtigen Stoffe im Luftraum über einem Kunststoff, Kraftstoff, Öl oder pharmazeutischen Produkt sehr genaue Informationen über die Vorgänge innerhalb der festen oder flüssigen Substanz liefern. So dürfen sich zum Beispiel in pharmazeutischen Darreichungsformen keine Restlösungsmittel befinden. Bei Lösungsmittelresten ist ein Dampfdruck gegeben, der in der chemischen Zusammensetzung der Luft über dem Feststoffmedikament festgestellt werden kann.

Kunststoffe und VOCs

Neue Kunststoffe können sehr anfällig sein für die Entgasung flüchtiger Chemikalien (z.B. überschüssige Monomere oder Weichmacher), sowohl unter Wärmebeanspruchung, aber auch bei Raumtemperatur. Ein gutes Beispiel sind solche Kunststoffe (Polypropylen, Polyvinylchlorid oder Polyethylen-Copolymere mit Phthalatester), die in Armaturenbrettern und Blenden, in neuen Teppichen, Gebäuden aber auch in Kunststoff-Baumaterialien (PVC- oder Polypropylen-Rohre) sowie in Getränkeverpackungen zum Einsatz kommen. Ein erhöhtes Bewusstsein für flüchtige organische Verbindungen und deren Beitrag zur Umweltverschmutzung und zu gesundheitlichen Problemen hat zu strengen EU-Richtlinien über ein vertretbares Maß an flüchtigen Bestandteilen in Kunststoffprodukten geführt [1].

Ein Beispiel für EU-Bauprodukte-Richtlinien bezüglich Innenraum-Luftqualität sind die Eurofins-Produktnormen [2], die auch auf solche Consumer-Produkte angewandt werden, die niedrige VOC-Werte nachweisen können. EU-Hersteller von Kunststoffprodukten müssen zudem in jedem Fall die Reach-Verordnungen (Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe) erfüllen, indem sie nachweisen, dass die bei der Herstellung verwendeten Chemikalien keine schädlichen Wirkungen auf Mensch und Umwelt [3] haben.

Im Gegensatz dazu liegt bei den VOC-Richtlinien [4] der amerikanischen Umweltbehörde (EPA) die Betonung auf der Gefahr von Chemikalien in Möbeln, Baumaterialien und Teppichen – strenge Richtlinien gibt es jedoch nur für Formaldehyd. Die für einzelne VOCs in den USA geltenden Normen stützen sich auf die erheblichen Konzentrationen, wie sie in der industriellen Fertigung oder in Industriebereichen vorkommen. Die gesundheitlichen Auswirkungen von VOCs haben eine komplexe Epidemiologie, und da wenig oder gar keine Zuständigkeiten für nicht-industrielle Indoor-Umgebungen existieren (z.B. Autos), gibt es keine US-Standards zur Regulierung von VOC-Spurenkonzentrationen. Lediglich in Kalifornien werden VOCs durch Proposition 65 und den Vorschriften des California Air Resources Board (CARB) [5] in verbrauchernahen Produkten, einschließlich Autos und Gebäude, streng reguliert.

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