EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

Kleine Konzentrationen – ppm und ppb KM-5: Substanz und Energie 75 75 Abb. 075–1: Angaben kleiner Konzentrationen Konzentrationsangaben für kleine Anteile Vom Blutalkoholgehalt kennt man den Ausdruck Promille. Er bedeutet 1/1000 (Zeichen ‰). Für noch kleinere Mengenangaben zB für Luftschadstoffe werden die Einheiten ppm, ppb und ppt verwendet. (Abb. 75–1) Die Messung so geringer Konzentrationen stellt eine große Herausforderung dar und wurde erst durch Entwicklungen auf dem Sektor Messtechnik möglich. Der Alkotest (Promille) In Österreich ist ein Grenzwert, ab der die Fahrtüchtigkeit von Verkehrsteil- nehmern nicht gegeben ist, in der Straßenverkehrsordnung mit 0,8 ‰ und im Führerscheingesetz mit 0,5 ‰ Blutalkoholgehalt (Ethanol) festgelegt (in der Probeführerscheinzeit 0,1 ‰). Das Blut steht über die Lunge in Gasaustausch mit der ausgeatmeten Luft. Der Atemalkohol ist dabei proportional zum Blut- alkoholgehalt. 0,5 ‰ Blutalkohol entsprechen dabei 0,25 mg/L Alkohol in der Atemluft. Bei Verkehrskontrollen wird der Atemalkohol gerichtsgültig mit Alko- maten gemessen. Die Alkomaten messen den Atemalkohol nach zwei verschiedenen Methoden. Die Elektrochemische Methode arbeitet nach dem Prinzip einer Brennstoffzelle (ähnlich einer Batterie). Der Alkohol wird an der Anode oxidiert, an der Katode wird dabei Sauerstoff verbraucht. Dadurch entsteht ein Strom, der gemessen wird, und der proportional zur Alkoholkonzentration ist. Da dabei auch andere Stoffe gemessen werden, die bei bestimmten Krankheiten in der Atemluft sein können (Aceton, Ammoniak), wird zugleich auch nach der Infrarotspektroskopie gemessen. Dabei wird ausgenutzt, dass Ethanol bestimmte Wellenlängen von Infrarotlicht stark absorbiert. Die Schwächung des IR Lichtes durch den Alkohol in der Atemluft wird gemessen. Diese Methode ist kaum störungsanfällig durch die genannten anderen Stoffe. Ein Vergleich beider Werte gibt ein gerichtsgül- tiges Ergebnis. Kohlenmonoxid CO in Tiefgaragen und Tunnels (ppm) Kohlenmonoxid ist sehr giftig. Es bindet an die Sauerstofftransportstelle des Hä- moglobins im Blut etwa 300 mal so stark wie Sauerstoff. Dadurch wird bereits bei geringen CO-Konzentrationen in der Atemluft der Sauerstofftransport verhin- dert. Bereits 5 ‰ wirken innerhalb weniger Minuten tödlich. CO ist in Abgasen von Autos enthalten, durch die katalytische Abgasreinigung ist der Anteil aber sehr gering. Trotzdem muss in Tiefgaragen und Tunnels die Luft auf zu hohe CO- Konzentrationen überwacht werden, falls die Lüftung nicht ausreicht. Die meis- ten Garagenverordnungen lassen heute 60 ppm als Halbstundenmittelwert zu. In Garagenräumen mit ständigen Arbeitsplätzen ist der gesetzliche MAK-Wert von 30 ppm einzuhalten. Die meisten CO-Sensoren arbeiten elektrochemisch, ähnlich wie beim Alkotest beschrieben. Ozon (ppb) Im Sommer hört man immer wieder in den Medien, dass die Ozonwarnstufe überschritten ist. Gemeint ist damit nicht nur Ozon, sondern ein Substanzge- misch, das aus unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Stickstoffoxiden unter Einwirkung von UV-Licht entsteht, und das sowohl für die Vegetation als auch für den Menschen schädlich ist („photochemischer Smog“). Ozon lässt sich genau messen und dient daher als Maß für den gesamten photochemischen Smog. Ein Ozon-Messgerät nutzt die Tatsache, dass Ozon sehr stark bestimmte UV- Wellenlängen absorbiert. Man misst die UV-Absorption von Luft und vergleicht mit Luft, die ozonfrei gemacht wurde. Die Schwächung der UV-Strahlung durch Ozon ist ein Maß für dessen Konzentration. Die Nachweisgrenze der Messung beträgt etwa ½ ppb. Unbelastete Luft enthält 20 – 30 ppb Ozon, Werte ab 100 ppb gelten als ge- sundheitsschädlich (Vorwarnstufe). Ab 130 ppb (1. Warnstufe) wird empfohlen, anstrengende Tätigkeiten im Freien zu vermeiden, ab 180 ppb sollte der Aufent- halt im Freien überhaupt vermieden werden. Im Sommer wird in Österreich die Vorwarnstufe häufig erreicht. 1 Promille in 6,4 Litern Blut 1 ppm in einem Weinfass (6400 l) 1 ppb in 3 Schwimmbädern 1 ppt in einem Badesee (d = 1 km, 8 m tief) 1 ppq in 8 x dem Wörthersee 2 cl Schnaps (40%iger Alkohol) bewirkt einen Alkoholgehalt von: PLUS Abb. 075–2: Ozon-Warnstufen OZON-Konzentration in ppb 180 130 100 30 Unbelastete Luft Vorwarnstufe 1. Warnstufe 2. Warnstufe MAK-Wert (Maximale Arbeitsplatzkonzentration) Gibt die maximale Schadstoffkonzentrati- on an, der ein Arbeitnehmer am Arbeits- platz bei Einhaltung einer Vierzigstunden- woche ausgesetzt sein darf. Bei Einhaltung wird keine Gesundheits- gefährdung angenommen. Auch eine kurzfristige Überschreitung (bei sonstiger Einhaltung im Durchschnitt) gilt als unbe- denklich. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv