Kitabı oku: «Dekontamination»
Rotes Heft 88
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2., überarbeitete Auflage 2021
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© 2007/2021W. Kohlhammer GmbH, Stuttgart
Gesamtherstellung: W. Kohlhammer GmbH, Stuttgart
Print: ISBN 978-3-17-034873-8
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epub: ISBN 978-3-17-034876-9
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Vorwort zur 2. Auflage
Die Dekontamination zählt zu den grundsätzlichen Aufgaben im ABC-Einsatz. Dekontaminationsmaßnahmen reduzieren die Gefährdung betroffener Personen und verringern das Risiko für die im Gefahrenbereich tätigen Kräfte. Sie tragen damit entscheidend zum Einsatzerfolg bei. Dazu muss die Dekontamination so schnell wie möglich und so gründlich wie nötig erfolgen. Komplizierte und zeitaufwendige Lösungen haben im Feuerwehreinsatz wenig Aussicht auf Erfolg. Die Anpassung an die jeweilige örtliche Situation stellt hohe Anforderungen an das Können und Improvisationsvermögen der mit Dekontaminationsaufgaben befassten Einsatzkräfte. Das setzt, wie in der Brandbekämpfung, eine gründliche Ausbildung und das Beherrschen der Einsatzgrundsätze voraus.
Ziel dieses Buches ist es, die dazu notwendigen wissenschaftlichen Kenntnisse und die in der Feuerwehr nutzbaren Verfahren zu vermitteln. Der Fokus liegt auf der Darstellung der Grundlagen, auf denen die in den einzelnen Bundesländern erlassenen Regelungen basieren. Die aktuelle Entwurffassung der FwDV 500 (Stand Juni 2021) wurde berücksichtigt.
An dieser Stelle möchte ich allen danken, die mich bei der Überarbeitung dieses Roten Heftes unterstützt haben.
Andreas Kühar
Vught, den 01.03.2021
Inhaltsverzeichnis
1 Vorwort zur 2. Auflage
2 1 Kontaminationen und ihre Eigenschaften
3 1.1 Das Verhalten von Kontaminationen
4 1.2 Wechselwirkungen zwischen Kontamination und Oberfläche
5 1.3 Der Einfluss des Aggregatzustands einer Kontamination
6 1.4 Einflüsse der kontaminierten Oberfläche
7 1.5 Gesundheitliche Risiken durch Kontaminationen
8 2 Die Dekontamination
9 2.1 Grundlagen der Dekontamination
10 2.2 Die Dekontaminationsverfahren
11 2.3 Physikalische Dekontaminationsverfahren
12 2.4 Chemische Dekontaminationsverfahren
13 2.5 Kombinationen physikalischer und chemischer Dekontaminationsverfahren
14 2.6 Ausbringen von Dekontaminationsmitteln
15 2.7 Ansetzen von Dekontaminationsmittellösungen
16 2.8 Kriterien für die Auswahl von Dekontaminationsverfahren
17 3 Dekontamination radioaktiver Substanzen
18 3.1 Die Gefährdung durch radioaktive Kontaminationen
19 3.2 Dekontamination
20 3.3 Der Nachweis radioaktiver Kontaminationen
21 4 Dekontamination biologischer Gefahrstoffe
22 4.1 Die Gefährdung durch biologische Gefahrstoffe
23 4.2 Desinfektion
24 4.2.1 Desinfizierende Verbindungen und ihre Eigenschaften
25 4.2.2 Desinfektion der Körperoberfläche
26 4.2.3 Desinfektion der PSA
27 4.2.4 Verfahrensabläufe bei der Bekämpfung von Tierseuchen
28 4.3 Nachweis des Dekontaminationserfolges
29 5 Dekontamination chemischer Gefahren
30 5.1 Eigenschaften chemischer Gefahrstoffe
31 5.2 Die Dekontamination chemischer Gefahrstoffe
32 5.3 Der Nachweis chemischer Kontaminationen
33 6 Die Dekontamination im Feuerwehr-Einsatz
34 7 Dekontamination von Personen
35 7.1 Das Stufenkonzept der Personen-Dekontamination
36 7.2 Die Notdekontamination (Dekon-Stufe I)
37 7.3 Massendekontamination
38 7.4 Die Dekontamination von Einsatzkräften in PSA (Dekon P)
39 7.5 Die Dekontamination Verletzter (Dekon V)
40 7.5.1 Dekon V gehfähiger Personen
41 7.5.2 Die Dekontamination nicht gehfähiger Verletzter
42 7.5.3 Schutz des Rettungsdienstpersonals
43 7.6 Die Notfallstation (NFS)
44 8 Dekontamination von Geräten und Infrastruktur (Dekon G)
45 8.1 Dekontamination von Persönlicher Sonderausrüstung und Kleingeräten
46 8.2 Dekontamination von Fahrzeugen
47 8.2.1 Aufbau des Dekon-Platzes G in Abhängigkeit vom Fahrzeugaufkommen
48 8.2.2 Ermittlung des Zeitbedarfs
49 8.3 Dekontamination von Gebäuden und Infrastruktur
50 9 Sicherheit und Ausbildung
51 9.1 Sicherheitshinweise für Dekontaminationsarbeiten
52 9.1.1 Witterungseinflüsse
53 9.1.2 Sicherheitsregeln beim Umgang mit Dekontaminationsmitteln
54 9.1.3 Persönliche Schutzausrüstung
55 9.2 Aus- und Fortbildung
56 Fazit
57 Literaturverzeichnis
58 Anhang 1
59 Anhang 2
1 Kontaminationen und ihre Eigenschaften
1.1 Das Verhalten von Kontaminationen
Unter einer Kontamination wird allgemein die Verunreinigung einer Substanz mit einer anderen verstanden. Das muss nicht immer ein Nachteil sein. So führt die gezielte Kontamination von Eisen mit anderen Elementen, wie Kohlenstoff, Nickel, Mangan usw., zu den Stählen. Auch die Halbleitertechnik wäre ohne die gezielte Kontamination von Silizium mit anderen chemischen Elementen nicht denkbar.
Die vfdb-Richtlinie 10/04 »Dekontamination bei Einsätzen mit ABC-Gefahren« definiert eine Kontamination als »die Verunreinigung der Oberfläche von Lebewesen, des Bodens und/oder von Gegenständen mit radioaktiven, biologischen oder chemischen Gefahrstoffen, sowie mit ABC-Gefahrstoffen verunreinigte Flüssigkeiten«. Darunter fallen radioaktive Strahlenquellen, Krankheitserreger und deren Überträger, Toxine, Industriechemikalien und chemische Kampfstoffe. Die Freisetzung von Gefahrstoffen erfolgt in der Regel aufgrund eines Schadens an einer industriellen Anlage, durch Transportunfälle oder die unsachgemäße Anwendung. Die geänderten sicherheitspolitischen Rahmenbedingungen der Bundesrepublik Deutschland erfordert es aber auch, eine geplante Freisetzung, z. B. im Rahmen eines terroristischen Anschlags, als mögliche Ursache einer Gefährdung in Betracht zu ziehen. Ferner können industrielle und militärische Altlasten Kontaminationen hervorrufen.
Die Kontamination kann eine Gefahrenquelle darstellen und zu einer Verschleppung der Gefahrstoffe auch außerhalb des ursprünglich betroffenen Bereichs führen. Neben einer primären Gefährdung durch den direkten Kontakt der Körperoberfläche mit dem austretenden Gefahrstoff entsteht so eine sekundäre Gefährdung über die durch ihn kontaminierten Oberflächen. Deshalb sind erkannte Kontaminationen zu entfernen. Wo das nicht möglich ist, müssen sie abgedeckt oder gekennzeichnet werden. Dekontaminationsmaßnahmen haben das Ziel, diese sekundäre Gefährdung zu beseitigen oder zumindest zu minimieren.
Die Freisetzung von Gefahrstoffen ist als Feststoff in Form von Stäuben, als Flüssigkeit, Gas oder Aerosole möglich. Diese können sich nach ihrer Freisetzung auf Oberflächen niederschlagen und dort als Kontamination anhaften. Bei Kontakt mit einer Oberfläche kommt es zu Wechselwirkungen zwischen dem Gefahrstoff und dem kontaminierten Stoff. Die Wechselwirkungen sind abhängig von der physikalischen und chemischen Beschaffenheit der beteiligten Stoffe, wie Aggregatzustände, Temperatur und dem Vorhandensein reaktiver Bestandteile in einem der beiden Partner.
1.2 Wechselwirkungen zwischen Kontamination und Oberfläche
Nach dem Niederschlag von Stoffen auf eine Oberfläche kommt es zur Adhäsion an diese. Die Adhäsion beschreibt die Anlagerung einer Substanz auf einer Oberfläche anhand physikalischer Effekte (Physisorption). Diese »Bindungen« kommen nur durch schwache Bindungskräfte, z. B. durch Ladungsverschiebungen zustande und führen nur zu einer sehr lockeren Anhaftung auf dem Oberflächenmaterial. Treten nach einer Kontamination allein Adhäsionskräfte auf, so lässt sich der Schadstoff problemlos entfernen.
Können die Schadstoffe dagegen mit dem kontaminierten Material Wechselwirkungen eingehen, sind Reaktionen der beiden Substanzen möglich. In diesem Fall kann sich der Gefahrstoff mit der Oberfläche verbinden oder abhängig von deren Beschaffenheit und Material in sie eindringen. Werden dessen Moleküle bzw. Atome auf der Oberfläche chemisch gebunden, liegt eine Adsorption vor, dringt die Substanz in die Oberfläche ein, spricht man von Absorption (Bild 1).
Bild 1: Adsorption eines Stoffes an einer Materialoberfläche (links) und Absorption (rechts) in das kontaminierte Material, z. B. einer Lackschicht
Im Verlauf der Adsorption entstehen chemische Bindungen an der Oberfläche. Das klassische Beispiel ist das Einwirken von Sauerstoff auf Metalle, in dessen Verlauf Oxide entstehen. Dieser Vorgang wird als Chemisorption bezeichnet. Auch der Ionenaustausch stellt eine Adsorption dar. Dabei werden elektrisch geladene Atome (Ionen) zwischen Kontamination und Oberfläche ausgetauscht. Dieser Prozess basiert auf dem Platzwechsel von Ionen der Kontamination mit auf der Oberfläche befindlichen, elektrisch geladenen Teilchen, welche dann in Lösung gehen. Voraussetzungen sind ähnliche Größen- und Ladungsverhältnisse von Ionen der Kontamination und den auf der Oberfläche befindlichen Ionen.
Die Absorption durch das Eindringen eines Stoffes in eine Oberfläche vollzieht sich durch Penetration und Permeation. Die Penetration bezeichnet das Hineinwandern von Teilchen in einen Stoff entlang von Kanälen und Hohlräume, die schadensaber auch herstellungsbedingt im Material vorhanden sein können. Die Permeation vollzieht sich als Lösungsprozess, in dessen Verlauf der Schadstoff in das Material der Oberfläche eindringt. Nachdem ein Teilchen durch Lösungsprozesse in die Oberfläche gelangt ist, kann es durch Diffusion (ungerichtete Teilchenbewegung) von der Oberfläche in tiefere Schichten des kontaminierten Materials wandern.
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.
1.3 Der Einfluss des Aggregatzustands einer Kontamination
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
Kontamination durch Feststoffe
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.
Kontamination durch Gase und Dämpfe
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.
Kontamination durch flüssige Gefahrstoffe
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.
Kontamination durch Aerosole
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.
1.4 Einflüsse der kontaminierten Oberfläche
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.
Bild 4: Wanderungsmöglichkeiten eines Gefahrstoff- Moleküls im Material eines Chemikalienschutzanzugs und Desorption an den Oberflächen
1.5 Gesundheitliche Risiken durch Kontaminationen
Gefahrstoffe können durch ihre giftigen, ansteckenden oder korrosiven Eigenschaften auf den Körper einwirken. Ferner können von ihnen physikalische Kräfte, wie ionisierende Strahlung, ausgehen. Die Aufnahme eines Gefahrstoffs in den Körper kann über die Atemwege, die Haut, über die Augen, den Magen-Darmtrakt und über Verletzungen erfolgen.
Wesentlich für den Eintritt eines negativen Effekts ist die aufgenommene Dosis, häufig verbunden mit der Zeitdauer der Aufnahme. Zum Beispiel wirken 500 mg Blausäure je Kubikmeter Atemluft für die Hälfte der Betroffenen innerhalb von zehn Minuten tödlich. Wird dagegen die gleiche Dosis über einen Zeitraum von einem Jahr aufgenommen, treten keine Symptome auf, da die Blausäure im Körper schnell abgebaut und ausgeschieden wird. Chronische Vergiftungen sind daher nicht zu erwarten. Zusätzlich zu den akuten Schäden können abhängig von dem aufgenommenen Stoff Langzeitfolgen auftreten, wie Krebserkrankungen oder Schäden des Erbguts.
Die von einer Kontamination ausgehende Gefährdung resultiert aus dem direkten Kontakt mit kontaminierten Flächen durch Berührung (Kontaktrisiko) und durch das Einatmen von ausgasenden, abdampfenden oder reaerosolisierten Gefahrstoffen (Inhalationsrisiko). Daher müssen Kontaminationen stets auch als Quellen einer Inkorporation betrachtet werden.
Das Kontaktrisiko
Durch das Berühren der kontaminierten Oberfläche kann der Gefahrstoff die Haut direkt oder durch eine Kontaminationskette über die Bekleidung und Gebrauchsgegenstände kontaminieren. Die intakte Haut stellt eine Schutzhülle des Körpers vor Umwelteinflüssen dar. Viele Substanzen, wie Lösungsmittel, können sie aber durchdringen, ätzende und oxidierende Stoffe schädigen sie direkt. Verletzungen – selbst nur geringfügige – führen zu einer beschleunigten Inkorporation von Schadstoffen und erlauben auch solchen Substanzen, welche die intakte Haut nicht durchdringen können, in den Körper zu gelangen.
Das Kontaktrisiko ist, neben den toxikologischen Eigenschaften des Gefahrstoffs, wesentlich durch die Größe der kontaminierten Oberfläche bestimmt, die während der Handhabung eines Gerätes oder Fahrzeugs berührt wird. Gerade das Risiko des zufälligen Kontakts durch Sitzen, Anlehnen usw. darf nicht vernachlässigt werden.
Die Bekleidung stellt einen vorübergehenden Schutz gegen den direkten Kontakt mit einer Kontamination dar. Ist sie selbst kontaminiert, erhöht sich jedoch das Kontaktrisiko. Anhand der Abbildung 5 ist ersichtlich, dass selbst bei sommerlichen Temperaturen ca. 50 % der Körperoberfläche durch Kleidung bedeckt sind. Durch Entfernen der äußeren Kleidungsschicht lässt sich die Kontamination einer Person bereits deutlich verringern. Das frühzeitige Ablegen der kontaminierten Oberbekleidung ist deshalb ein entscheidender Schritt der Dekontamination.
Bild 5: Abschätzen der Verringerung einer Kontamination durch Ablegen der Oberbekleidung (Foto: Michael Weigle)
Das Inhalationsrisiko
Abdampfende bzw. ausgasende Schadstoffe und reaerosolisierte Gefahrstoffpartikel stellen besonders in geschlossenen Räumen, wie Fahrzeuginnenbereichen, eine nicht unerhebliche Gefahr dar. Die Abdampfrate (mg/m2 x min) ist abhängig vom Schadstoff, vom Oberflächenmaterial und der Temperatur. Sie gilt streng genommen nur für die oberflächennahe Materialschicht. Tiefer eingedrungene Schadstoffmoleküle, die erst durch Diffusion an die Oberfläche gelangen müssen, treten langsamer aus, führen aber zu einer länger anhaltenden Gefährdung. Als Maß für die Gefährlichkeit einer Kontamination kann der Arbeitsplatz-Grenzwert des Schadstoffs herangezogen werden.
2 Die Dekontamination
2.1 Grundlagen der Dekontamination
Das Beseitigen oder die Verringerung einer Kontamination wird als Dekontamination bezeichnet. Man versteht darunter sowohl das Entfernen radioaktiver Substanzen (Entstrahlung), die Beseitigung von Krankheitserregern (Entseuchung bzw. Desinfektion) und deren Überträgern (Entwesung), als auch das Entfernen oder Umsetzen von chemischen Gefahrstoffen (Entgiftung). Die vollständige Beseitigung einer Kontamination durch Dekontaminationsmaßnahmen ist allein im Idealfall zu erreichen. In der Realität wird sie nur in Ausnahmefällen möglich sein. Mit einem Zurückbleiben von Restkontaminationen muss daher gerechnet werden. Wie gründlich die Dekontamination verlaufen ist, lässt sich mit den in der Feuerwehr verfügbaren Messgeräten nur im Strahlenschutzeinsatz annähernd feststellen. Für biologische und chemische Gefahren stehen dazu noch keine für den Einsatz tauglichen Geräte zur Verfügung. Dekontaminationsarbeiten sollen die Konzentration eines Gefahrstoffs soweit verringern, dass sowohl ein gesundheitliches Risiko als auch die Gefahr einer Kontaminationsverschleppung beseitigt oder zumindest minimiert werden.
Die Feuerwehr-Dienstvorschrift 500 »Einheiten im ABC-Einsatz« definiert die Dekontamination durch die Feuerwehr als »Grobreinigung von Einsatzkräften einschließlich ihrer Schutzbekleidung, von anderen Personen sowie von Geräten«. Ziel ist »die Reduzierung der Kontamination der Oberflächen von Lebewesen, des Bodens, von Gewässern oder Gegenständen. Die eigentliche Dekontamination obliegt den Fachbehörden. Unter deren Verantwortung kann die Feuerwehr in Amtshilfe bei der Dekontamination unterstützend tätig werden.«
Damit können in der Feuerwehr zwei Stufen der Dekontamination unterschieden werden:
1. Die Grobdekontamination (Grobreinigung) beseitigt bzw. minimiert das Kontaktrisiko. Beim Umgang mit grob dekontaminierten Materialien müssen aber aufgrund des Inhalationsrisikos und einer möglichen Desorption weiterhin Atemschutz und Schutzhandschuhe getragen werden.
2. Die Gründliche Dekontamination (Feinreinigung) minimiert die Gefährdung so weit, dass das dekontaminierte Material wieder ohne Schutzmaßnahmen genutzt werden kann.
Da zu den Aufgaben der Feuerwehr auch der Erhalt von Sachwerten gehört und die Fachbehörden meist nicht über das Personal und die Ausrüstung zur Durchführung von Dekontaminationsarbeiten verfügen, sollten die Dekon-Kräfte der Feuerwehr in der Lage sein, auch über die Grobreinigung hinausgehende Maßnahmen durchführen zu können. Die zuständige Behörde gibt dann das Verfahren und die zu verwendenden Dekontaminationsmittel vor. Sie ist auch für die Freigabe verantwortlich. Erst nach der Freigabe (die zu dokumentieren ist) dürfen Geräte aus dem Gefahrenbereich herausgebracht werden, bzw. Ausrüstung und Gebäude wieder uneingeschränkt genutzt werden.
Die Entscheidung, ob, wann und wie eine Kontamination zu beseitigen ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab, unter anderem:
von der Gefährlichkeit des freigesetzten Stoffes,
von der freigesetzten Menge,
vom Ort der Freisetzung (ein Säureunfall auf dem Betriebshof einer Spedition hat eine andere Qualität als in einer belebten Ortsdurchfahrt),
von der Art der kontaminierten Oberfläche,
vom Umweltverhalten des Schadstoffs und von der seit der Freisetzung vergangenen Zeit (eine Kontamination mit Diethylether, der einen Siedepunkt von ca. 35 °C aufweist, wird verdunstet sein, bevor sich Dekontaminationsmaßnahmen auswirken können).
2.2 Die Dekontaminationsverfahren
Die Dekontamination kann grundsätzlich durch das Entfernen eines Gefahrstoffs von einer Oberfläche oder der Umsetzung in ungefährliche oder weniger gefährliche Substanzen erfolgen. Dazu finden physikalische und chemische Dekontaminationsverfahren Anwendung. Häufig werden Kombinationen angewendet.
Die vfdb-Richtlinie 10/04 unterscheidet zwischen Nass- und Trockendekontamination. Unter Nassdekontamination werden die Verfahren zusammengefasst, bei denen Dekontaminationsflüssigkeiten ausgebracht werden. Mit Ausnahme des Abwaschens zählen die physikalischen Verfahren zur Trockendekontamination. Dagegen sollten die chemischen
Tabelle 1: Übersicht über die in der Gefahrenabwehr angewendeten Dekontaminationsverfahren
Verfahren immer als Nassdekontamination durchgeführt werden, da es sonst zu heftigen Umsetzungsreaktionen kommen kann.
2.3 Physikalische Dekontaminationsverfahren
Abwaschen von Kontaminationen
Das Entfernen von Gefahrstoffen durch Abwaschen stellt in der Feuerwehr, neben dem Einsatz von Bindemitteln, aufgrund ihrer Ausrüstung das gebräuchlichste Dekontaminationsverfahren dar. Gefahrstoffe können mit Wasser oder organischen Lösungsmitteln (z. B. Waschbenzin) durch Lösen von Oberflächen entfernt werden. Dabei geht der Gefahrstoff auf das Lösungsmittel über. Er wird durch das Lösungsmittel aber zumeist nicht umgesetzt, sondern behält weiterhin seine gefährlichen Eigenschaften. Die zum Abwaschen genutzten Lösungsmittel lassen sich in hydrophile (»wasserliebende«) und lipophile (»fettliebende«) Flüssigkeiten unterscheiden.
Hydrophile, polare Flüssigkeiten, wie Wasser, verfügen über gute Lösungseigenschaften gegenüber hydrophilen Verschmutzungen (»Gleiches löst sich in gleichem«), beispielsweise Säuren und Laugen. Wasser ist ungiftig, nicht brennbar und in Deutschland fast überall verfügbar. Aufgrund seines chemischen Aufbaus kann es jedoch hydrophobe (»wasserfeindliche«) organische Verbindungen (z. B. Kraftstoffe, Fette und Lacke) nur schlecht lösen. Elektronische Geräte können durch Wasser zerstört werden. Bei Temperaturen unter 0°C gefriert es und kann dadurch eine Gefährdung für den Verkehr darstellen. Der Reinigungseffekt von Wasser lässt sich durch Druckerhöhung, Erwärmung und Zumischen von Netzmitteln (Tenside) steigern. Das Wasser dient dabei als Transportmedium für die kinetische Energie, die Wärmeenergie und die oberflächenaktiven Netzmittel.
Durch die Druckerhöhung unterstützt die mechanische Energie des Wasserstrahls die Lösemitteleigenschaften des Wassers. Der Druck stellt einen Kompromiss zwischen der gesteigerten Ablösekraft und der Gefahr von Schäden an dem zu reinigenden Objekt dar. Der mit handelsüblichen Hochdruckreinigern erreichbare Druck beträgt an der Düse ca. 200 bar. Die Energie des Strahls nimmt mit zunehmendem Abstand zwischen Düse und Objekt aber stark ab. Neben dem Wasserdruck ist der Auftreffwinkel auf die zu reinigende Oberfläche ein wichtiger Parameter. Zum Entfernen fest anhaftender Verschmutzungen muss der Strahl in einem Winkel von 0 bis 25° auf die Oberfläche auftreffen. Sonst wird ein Winkel von 30 bis 35° als optimal erachtet (Spachteleffekt).
Die Temperatur des Lösungsmittels übt einen wesentlichen Einfluss auf den Dekontaminationserfolg aus. Dieser Effekt wird täglich beim Geschirrspülen ausgenutzt. Mit zunehmender Temperatur wird die Oberflächenspannung von Wasser herabgesetzt, was zu einer optimierten Benetzung der zu dekontaminierenden Oberfläche führt. Gleichzeitig werden höher viskose Kontaminationen, z. B. Fette, dünnflüssig und lassen sich leichter mechanisch entfernen.
Netzmittel (Tenside), wie Reinigungs-, Spül- oder Schaummittel, setzen die Oberflächenspannung des Wassers herab und ermöglichen so das Lösen und Abwaschen von hydrophoben Verschmutzungen. Tenside verfügen aufgrund ihres chemischen Aufbaus über einen (zumeist negativ geladenen) hydrophilen und einen hydrophoben Teil. Dadurch ordnen sie sich an der Phasengrenze zwischen den Schmutzteilchen und dem Wasser so an, dass sich die hydrophoben Teile an die Oberflächen der Verschmutzung und des kontaminierten Materials anlagern, während die hydrophilen Köpfe in das umgebende Wasser ragen.
Bei der Anlagerung von Tensiden an die Materialoberfläche werden dort befindliche Verschmutzungen abgelöst und von den Tensidmolekülen vollständig umschlossen (Mizellenbildung). Aufgrund der jeweils nach außen zeigenden negativen Ladungen kommt es zur Abstoßung zwischen der zu reinigenden Oberfläche und den Mizellen (siehe Bild 6). Die in Lösung befindliche organische Kontaminationen werden besser emulgiert und als fein verteilte Tröpfchen in Lösung gehalten. So wird ein erneutes Absetzen auf der zu dekontaminierenden Oberfläche verhindert.
Bild 6: Ablösen von Schmutzteilchen und Mizellenbildung
Bei der Dekontamination der Haut wird eine als »angenehm« empfundene Wassertemperatur in Verbindung mit einer pH-neutralen Seife und geringem Wasserdruck (Handbrause) empfohlen.
Unpolare Lösungsmittel eignen sich besonders zum Entfernen von lipophilen Verschmutzungen (Fette, Öle, Lacke). Lipophobe Schadstoffe oder salzartige Verschmutzungen können durch sie nicht gelöst werden. Weitere Nachteile sind häufig die Umweltbelastung (etwa bei der Verwendung von Kohlenwasserstoffen, wie Waschbenzin oder Bremsenreiniger), die Brandgefahr vieler Lösungsmittel und der Preis. Diese Faktoren schränken die Verwendung auf Spezialgebiete, z. B. die Dekontamination von wasserempfindlichen Kleingeräten, wie Handfunkgeräte, ein. Die gelösten Schadstoffe werden durch das Lösungsmittel nicht umgesetzt, sondern reichern sich in ihm an.
Aufgrund seines hohen Flammpunkts und seiner biologischen Abbaubarkeit eignet sich Polyethylenglycol (PEG 400) besonders als organisches Lösungsmittel für die Dekontamination. PEG 400 (400 gibt das Molgewicht an) ist eine viskose Flüssigkeit, die aufgrund ihrer Hautverträglichkeit als Dekontaminationsmittel für die Körperoberfläche zur Anwendung kommt. Um darin gelöste Schadstoffe abbauen zu können, werden dem PEG reaktive Komponenten zugesetzt.
Waschbenzin und Bremsenreiniger bestehen aus flüchtigen Kohlenwasserstoffen. Sie eignen sich gut zur Beseitigung von Kontaminationen mit hydrophoben Stoffen, z. B. Fetten. Aufgrund der von ihnen ausgehenden Risiken der Brandgefahr, einer Umweltgefährdung und der Kontaminationsverschleppung beschränkt sich ihre Anwendung auf die Beseitigung kleinräumiger Verschmutzungen.
Bild 7: Verhalten von Wasser (links) und einem unpolaren Lösungsmittel (rechts) auf einer wasserabweisenden Oberfläche
Durch Abwaschen können nur an Oberflächen anhaftende Kontaminationen entfernt werden. In die Materialoberfläche eingedrungene Stoffe lassen sich dagegen kaum beseitigen. Daher ist dieses Verfahren allein für eine gründliche Dekontamination von Material häufig nicht ausreichend.
Das Abwaschen findet seine Anwendung bei der Personendekontamination, der Grobreinigung von Gerät und bei der Nachbehandlung zum Entfernen der aufgebrachten Dekontaminationsmittel im Rahmen der gründlichen Dekontamination. Empfindliche Kleingeräte (z. B. Funkgeräte) lassen sich häufig nur durch Abwischen mit geeigneten Lösungsmitteln dekontaminieren.
Dekontamination durch Luftströmung
Gefahrstoffe, die nur schwach an Oberflächen gebunden sind, können durch Absaugen oder Wegblasen entfernt werden. Bei Stäuben besitzt das Absaugen den Vorteil, dass die Kontamination im Staubsauger gesammelt wird und sich nicht erneut in der Umgebung niederschlägt. Voraussetzung ist ein Gerät mit entsprechend leistungsfähigem (HEPA)-Partikelfilter, der eine Verteilung des Gefahrstoffs in Form von Aerosolen verhindert. Der Einsatz von Gebläsen erzeugt einen kräftigeren Luftstrom, führt aber zu einer unkontrollierten Kontaminationsverschleppung. Ist dieses Risiko vernachlässigbar, können beispielsweise auch Laubblasgeräte eingesetzt werden.
Absaugen und Wegblasen eignen sich vorzugsweise zum Beseitigen von Stäuben. Bei Flüssigkeiten besteht die Gefahr der Verschleppung durch Verschmieren. Außerdem kann bei Staubsaugern der Partikelfilter Schadstoffdämpfe nicht zurückhalten. Anwendung findet dieses Verfahren z. B. bei der Dekontamination von Innenräumen und der Grobdekontamination von Bekleidung.
Verdampfen von Kontaminationen
Flüssige Schadstoffe können durch Beaufschlagen mit einem Luftstrom oder Wasserdampf von Oberflächen und aus porösen Materialien entfernt werden. Durch den Luftstrom verdunsten Flüssigkeits-Kontaminationen schnell und werden mit diesem abgeleitet. Bei Flüssigkeiten mit Siedepunkten unter 150°C sind die in der Feuerwehr genutzten Überdrucklüfter geeignet. Bei höheren Siedepunkten können gewerbliche Raumheizgeräte eingesetzt werden.
Beim Einsatz von Lüftern und Heizgeräten muss beachtet werden, dass Flüssigkeiten aus dem Luftstrom wieder auskondensieren können. Die daraus resultierende Gefahr einer Kontaminationsverschleppung muss bei der Planung berücksichtigt werden. Besonders ist zu beachten, dass explosible Dampf-/Luftgemische auftreten können.
Dekontaminationsmodule für Schutzbekleidung nutzen u. a. Dampf zur Dekontamination. Durch die große Volumenzunahme des Wassers beim Verdampfen ist der Wasserbedarf im Vergleich zum Abwaschen geringer. Die Verwendung von Wasserdampf führt, neben dem Verdampfen der Kontamination, zur hydrolytischen Umsetzung vieler chemischer Gefahrstoffe. Den guten Ergebnissen, die für die Dekontamination chemischer und biologischer Kontaminationen erzielt werden, steht allerdings ein erheblicher apparativer Aufwand gegenüber. Feste Schadstoffe werden kaum beseitigt, da das gasförmige Medium nicht in der Lage ist, Teilchen von der Oberfläche zu lösen und gelöst abzutransportieren. Die Dekontamination durch Verdampfen kann bei der Dekontamination von Textilien, Schutzbekleidung und Innenräume nach Kontaminationen mit Flüssigkeiten angewendet werden.
Bild 8: Beschickung eines Dekontaminationsmoduls für Bekleidung (Foto: Kärcher Futuretec GmbH)
Dekontamination durch Adsorption
Materialien mit großer Oberfläche, wie z. B. Aktivkohle oder Chemikalienbinder, spielen in der Dekontamination von flüssigen Schadstoffen eine wichtige Rolle. Sie reichern Schadstoffe an ihrer Grenzfläche an. Dabei erfolgt die Bindung durch Adsorption. Verschiedene Bindemittel können Flüssigkeiten auch absorbieren, dabei kommt es zu einer Volumenzunahme durch Quellung. Neben pulverförmigen Bindemitteln werden Bindetücher und Ölschlängel eingesetzt. Beim Einsatz von Bindemitteln muss beachtet werden, dass durch die um ein Vielfaches vergrößerte Oberfläche flüssige Schadstoffe leichter in die Dampfphase übertreten können. Das kann zu einer Zunahme der Brandgefahr führen.
Die Anwendung erfolgt bei der Dekontamination von Straßen und der Aufnahme von hydrophoben Chemikalien auf Gewässern. Bindetücher können auch zur Beseitigung erkennbarer Kontaminationen auf Geräten verwendet werden.
Bild 9: Entfernen von Kontaminationen durch Bindemittel. Durch mechanisches Bewegen wird die gesamte Oberfläche des Bindemittels mit Schadstoffen beladen.
Abdecken von Material, Abdecken der Kontamination, Fixieren von Kontaminationen
Abdeckungen aus undurchlässigem Material stellen kein Dekontaminationsverfahren im eigentlichen Sinn dar, werden aber zur Vermeidung einer Kontaminationsverschleppung eingesetzt. Das Abdecken kann sowohl vor, während, als auch nach einer Kontamination sinnvoll sein.
Das Abdecken von Material oder Infrastruktur vor einer Kontamination bzw. während eines Einsatzes verringert das Kontaminationsrisiko und erleichtert die Dekontamination. Das Abdeckmaterial wird nach einer Kontamination vom Gerät abgenommen und entsorgt. Viele chemische Gefahrstoffe sind allerdings in der Lage, Abdeckmaterialien zu durchdringen oder mit ihnen zu reagieren, was zu einem Verlust der Schutzfunktion führen kann. Daher sollten diese schnellstmöglich nach der Anwendung wieder entfernt werden.
Nach erfolgter Kontamination kann die Gefahr einer Kontaminationsverschleppung durch das Abdecken kontaminierter Bereiche minimiert werden. Kontaminierte Geräte können luftdicht in Kunststoffsäcke verpackt abtransportiert werden Gut geeignet als Abdeckmaterial sind Folien aus Hochdruck-Polyethylen (HD-PE). Auch das Umpacken von leckgeschlagenen Gebinden in Überfässer fällt in diese Kategorie.
Luftvergiftungen durch Gefahrstoffe, die aus einem kontaminierten Geländeabschnitt verdunsten, können kurzzeitig durch Abdecken der Geländeoberfläche mit Mittel- oder Schwerschaum verringert werden. Der Effekt ist identisch mit der Minimierung der Brand- und Explosionsgefährdung durch das Abdecken brennbarer Flüssigkeiten. Es besteht jedoch die Gefahr der Kontaminationsverschleppung durch den kontaminierten Schaum.
Staubförmige Kontaminationen können durch Sprühlacke, Sprühkleber und Klebefolien auf der kontaminierten Oberfläche fixiert werden. Dadurch wird die Gefahr der Kontaminationsverschleppung verringert. Beispielsweise wird dieses Verfahren zur Minimierung der Staubentwicklung bei der Bergung von abgebrannten Kohlefaser-Verbund-Bauteilen genutzt, um die Freisetzung gefährlicher Kohlefaser-Partikel zu verhindern.
2.4 Chemische Dekontaminationsverfahren
Verdünnung und Neutralisation
Ein großer Anteil der bei Gefahrstoffunfällen freigesetzten Stoffe entfällt auf Säuren und Basen (Laugen). Ihre schädigende Wirkung hängt von ihrer Stärke und Konzentration ab und wird in wässrigen Lösungen durch den pH-Wert beschrieben. Nach Freisetzung einer Säure oder Base kann diese durch Verdünnen mit Wasser oder Neutralisation auf einen pH-Wert um den Neutralpunkt (pH 7) gebracht werden. Verdünnen verringert die Konzentration der Säure oder Base. Da der pH-Wert eine logarithmische Größe ist, werden jedoch große Mengen Wasser benötigt, um eine relevante Änderung herbeizuführen.
Bei der Neutralisation erfolgt die Umsetzung einer Säure mit einer Base (und umgekehrt). Dabei entstehen Wasser und Salze. Bei Zusatz äquivalenter Mengen wird im Idealfall der pH-Wert 7 erreicht (unter Einsatzbedingungen sind pH-Werte von 5 bis 9 realistisch). Säuren können durch Zugabe von wässriger Natriumcarbonat-Lösung neutralisiert werden. Analog lassen sich Basen durch eine wässrige Zitronensäurelösung neutralisieren. Im Gegensatz zur Verdünnung wird dabei eine deutlich geringere Wassermenge benötigt. Konzentrierte Säuren und Laugen reagieren bei der Verdünnung und Neutralisation unter starker Wärmeabgabe, die Wasser zum Sieden bringen kann. Daher sollte das Verfahren nur unter Aufsicht einer fachkundigen Person mit großer Vorsicht unter geeigneter PSA angewendet werden. Verdünnen und Neutralisieren werden bei der Dekontamination von Gerät und Infrastruktur angewendet.
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