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Reinigung und Dekontamination von Oberflächen nach Insektizidanwendungen: Vergleichende biologische und chemische Untersuchungen zum Dekontaminationserfolg

AutorThomas Leiblein
VerlagDiplomica Verlag GmbH
Erscheinungsjahr2012
Seitenanzahl116 Seiten
ISBN9783842820326
FormatPDF
Kopierschutzkein Kopierschutz/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis29,99 EUR
Der Einsatz von Bioziden - unter diese Mittel fallen Insektizide - ist erforderlich, um hygienischen, aber auch volkswirtschaftlichen Schäden vorzubeugen. Biozide finden in vielen Bereichen des alltäglichen Lebens ihre Anwendung, angefangen beim Pflanzenschutz zur Bekämpfung von schädlingsbedingten Ernteeinbußen (Pflanzenschutzmittel) bis hin zum Material- und Vorratschutz (Insektizideinsatz) und der Steigerung der hygienischen Sicherheit. Nicht außer Acht gelassen werden darf der Aspekt, dass der Nutzen auf der einen Seite, z.B. der Schutz eines Gutes durch Inaktivierung von Schädlingen, zu Nachteilen auf der anderen Seite (Risiken für den Menschen und seine Umwelt durch Rückstände) führen kann. Dass es sich bei bioziden Wirkstoffen größtenteils um chemische Substanzen handelt, die ein erhebliches Gefährdungspotential bergen, kommt allein schon durch die Einstufung als Gefahrstoffe, einhergehend mit strengen Gesetzesvorschriften, Auflagen und Verordnungen, zum Ausdruck. In der Vergangenheit verloren einige Wirksubstanzen bereits ihre Zulassung (Lindan, Nikotin) oder wurden mit verschärften Auflagen behaftet. Um neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen Rechnung zu tragen, werden laufend Neubewertungen der Toxikologie dieser Stoffe und das Risiko der Exposition von Verbrauchern vollzogen. In verschiedenen Rechtsvorschriften wird vom Gesetzgeber verlangt, Gefahren für die Gesundheit von Mensch, Tier und Natur abzuwenden. Gerade in der Lebensmittelindustrie, in landwirtschaftlichen Betrieben, in der Vorratshaltung, aber auch in anderen Innenräumen können durch Insektizidrückstände Gefahren und Risiken für damit in nicht gewünschten Kontakt tretende Lebewesen entstehen. Daher drängt sich gleich zu Beginn von bioziden Maßnahmen die Frage auf, wie eine Dekontamination der noch vorhandenen Rückstände nach dem Aufbringen auf eine Zielfläche gewährleistet werden kann. Dass es auf diese Fragestellung keine universelle Antwort gibt und sich der Nachweis von Insektiziden in diesem Zusammenhang als schwierig erweisen kann, kam bereits in wissenschaftlichen Arbeiten zum Ausdruck. Zwar konnten auf diesem Gebiet bereits Empfehlungen zur Dekontamination einiger Substanzen und Stoffklassen erarbeitet werden, jedoch müssen für genauere Aussagen experimentelle Anstrengungen unternommen werden. Ziel der vorliegenden Studie war es, durch Reinigung erzielte Dekontaminationserfolge für sechs Insektizide verschiedener Wirkstoffzusammensetzungen zu belegen. Neben unterschiedlichen Ausbringungsmethoden wurden verschiedene Oberflächenarten berücksichtigt. Der Dekontaminationserfolg wurde mittels Gaschromatographie / Massenspektrometrie (GC/MS) analytisch bestimmt. Parallel hierzu wurden Bioindikationsversuche mit Musca domestica durchgeführt, um die Bioverfügbarkeit nach Dekontamination der unterschiedlichen Insektizidformulierungen zu bewerten. Daneben wurden in den Untersuchungen zwei Hochdruck-Sprühextraktionsgeräte auf ihre Dekontaminationsleistung miteinander verglichen.

Thomas Leiblein wurde 1983 in Miltenberg am Main geboren. Während seines Zivildienstes im Gesundheitswesen wurde sein Interesse für Themen rund um die Hygiene geweckt. Hierbei erkannte er die Wichtigkeit einer sauberen und hygienischen Arbeitsweise in einem zugehörigen Arbeitsumfeld, welche beim Umgang von Menschen mit Substanzen, die für einen bestimmten Zweck der Reinigung/Hygiene/Dekontamination Verwendung finden, notwendig ist. 2003 folgte das Studium der Ernährungs- und Hygienetechnik an der Hochschule Albstadt-Sigmaringen, welches er 2008 als Diplom-Ingenieur (FH) erfolgreich abschloss. 2007 absolvierte er einen Ausbildungslehrgang am Hygieneinstitut Schubert, nach welchem er den Titel 'geprüfter Desinfektor' führt. Während und auch nach seines Studiums sammelte er praktische Erfahrungen bei verschiedenen Gebäudedienstleistungsunternehmen (Gebäudereinigung, Cleaning Services). Seine Diplomarbeit zum Thema 'Biozide' wurde 2008 vom Verein für Reinigungstechnik e.V. zur 'besten Diplomarbeit 2008' ausgezeichnet. Im Oktober 2009 erfolgte der Wechsel in die Schweiz. Dort nahm er seine Tätigkeit als wissenschaftlicher Assistent am Institut für Facility Management der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) auf. An der Seite von Thomas Hofmann werden in interdisziplinärer Zusammenarbeit Themen aus den Fachgebieten Chemie, Hygiene, Arbeitshygiene und Arbeitssicherheit behandelt.

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Leseprobe
Textprobe: Kapitel 5.4.5.1, Entwickeln einer Wisch-Methode für die Analyse: Die Untersuchung von flüssigen, leicht zu extrahierenden Proben stellt für die GC keine schwierige Hürde dar. Eines der zentralen Probleme, das sich für die analytische Untersuchung in dieser Arbeit stellte, war die Entwicklung einer Methode, um die auf den Oberflächen vorhandenen Insektizid-Rückstände in eine für die GC-Anlage geeignete Probenform zu überführen, um sie nachweisen zu können. Hierzu wurde ein Wisch-Verfahren entwickelt, mit Hilfe dessen die insektiziden Rückstände von glatten Oberflächen abgelöst werden konnten. Da unterschiedliche Materialoberflächen untersucht wurden, musste die Reproduzierbarkeit dieses Verfahrens für jede Belagsart und für jede insektizide Substanz überprüft und optimiert werden. Bei den zu untersuchenden Insektiziden handelte es sich sowohl um schnell flüchtige, gut lösliche Substanzen (z.B. Dichlorvos, Löslichkeit in Wasser 10g/L) als auch um unpolare, schwer flüchtige Substanzen wie Pyrethrum. Die zu entwickelnde Methode sollte nach Möglichkeit für beide Extreme anwendbar und reproduzierbar sein. In Vorversuchen wurde zunächst untersucht, welches Lösemittel (polar: Aceton, Ethylacetat; unpolar: Toluol, Cyclohexan) bei der zuvor festgelegten Wischtechnik mit Zellstofftüchern (AquaSoft) die höchste Wiederfindung einer bekannten Menge aufgetragenen insektiziden Wirkstoffs lieferte. Danach folgten Versuche, um die Anzahl der nötigen Wischvorgänge mit dem gewählten Lösemittel (Ethylacetat) zum möglichst vollständigen Ablösen von Insektizidrückständen von der Oberfläche zu ermitteln. Es benötigte insgesamt vier Wischvorgänge mit einlagigen, zweimal gefalteten Papierstücken. Hierdurch konnten ca. 99% der haftenden Rückstände abgelöst werden. Nach dem Abwischen kontaminierter Oberflächen waren die Insektizide im Zellstoff gebunden und mussten von dort mit Hilfe einer Pufferlösung in ein flüssiges, unpolares Medium ausgetrieben werden. Des Weiteren wurden Direktextraktionstests (Verzicht auf den Wisch-Schritt; Direktaufgabe einer bestimmten Menge Probenlösung bekannter Konzentration auf Zellstoffpapier in Messkolben; Zugabe von Lösemittel und Puffer; Extraktion) durchgeführt um zu ermitteln, wie gut sich an Zellstoff (selbst auch unpolar) gebundene Insektizidsubstanzen durch welches unpolare Lösemittel (Toluol, bzw. Cyclohexan) in Kombination mit einem zugesetzten Puffer besser extrahieren lassen. Die Faktoren Extraktionszeit auf dem Magnetrührer (5-15min) und der Salzgehalt der Pufferlösung (15%ig - 30%ig) wurden ebenfalls in Betracht gezogen, um die Ausbeute bei der Extraktion zu erhöhen. 5.4.5.2, Resultierendes Probennahmeverfahren zur Extraktion: Das aus den Vorversuchen resultierende Verfahren zum Überführen der auf den Oberflächen vorhandenen Insektizidrückstände lautet wie folgt: a) Auf eine mit Insektizid belasteten Oberfläche (15cm x 15cm) werden 500µL Ethylacetat pipettiert und sofort mit Zellstoffpapier (einlagiges Blatt, zwei Mal mittig bis zur Größe ca. 5cm x 6cm gefaltet) in ca. zehn nebeneinander parallel verlaufenden Bahnen abgewischt. Dieser Wischvorgang wird insgesamt mit vier Zellstofftüchern (zwei Mal längs, zwei Mal quer) hintereinander durchgeführt. b) Jedes Zellstoffpapier sofort nach dem Wischen in 100mL Messkolben überführen und verschließen. c) Zugabe von 1mL Toluol, Rührfisch und 50mL 20%iger Pufferlösung*. d) 10min Extraktion auf Magnetrührer auf höchster Stufe. e) Zugabe weiterer 50mL 20%iger Pufferlösung und weitere 5min auf Magnetrührer, um unpolares Lösemittel und darin enthaltene Insektizide herauszutreiben. f) Abpipettieren des aliquoten Überstands. Überführen in Zentrifugenröhrchen und 1 min Aufreinigung in Zentrifuge bei 13.000 U/min. g) 500µL des Überstands als Aliquot in Probenaufnahmegefäß pipettieren. h) Analyse im GC/MS. *20% NaCl, pH 4,8, 15,4 Na-Acetat, 5mL Essigsäure. Dieses Verfahren wurde bei der Extraktion aller Einzelproben in gleicher Weise angewendet. Die Berechnung zur Ermittlung der Rückstandmenge ist in Kapitel 5.4.9 exemplarisch aufgeführt und erläutert. Dort wird auch die chemische Reinheit der Substanz (vgl. Tabelle 4) im Anwenderpräparat berücksichtigt.
Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis5
Abbildungsverzeichnis9
Tabellenverzeichnis11
Abkürzungsverzeichnis15
1 Abstract17
2 Einleitung18
3 Grundlagen20
3.1 Gesetze, Richtlinien, Verordnungen, Leitlinien [48]20
3.1.1 Chemikalienrecht der Europäischen Union20
3.1.2 Chemikalienrecht der Bundesrepublik Deutschland20
3.1.3 Gefahrstoffverordnung20
3.1.4 Richtlinie 98/8/EG21
3.1.5 Hygienepaket der europäischen Union21
3.1.6 Infektionsschutzgesetz21
3.1.7 TRGS 523 und TRGS 90022
3.1.8 IVA-Leitlinien22
3.1.9 Wasserhaushaltsgesetz22
3.2 Schädlingsbekämpfungsmaßnahmen23
3.3 Zum Begriff der Dekontamination23
3.4 Ausgewählte Insektizidklassen und deren Eigenschaften25
3.4.1 Stoffklasse der Pyrethroide26
3.4.2 Stoffklasse der Organophosphate29
3.4.3 Die Stoffklasse der Carbamate31
3.4.4 Synergist Piperonylbutoxid32
3.5 Formulierungstypen [42]32
3.6 Abbauprozesse33
3.6.1 Hydrolytische Spaltung33
3.6.2 Photolyse34
3.6.3 Tenside, Lösemittel, Alkalien34
4 Material36
4.1 Oberflächen36
4.2 Verwendete insektizide Produkte (Frowein) [40, 41]36
4.3 Maschinen und Reinigungsmittel für die Dekontamination38
4.3.1 Hochdruck-Extraktionsgeräte38
4.3.2 Dekontaminationsmittel39
4.4 Weitere Materialien zur Durchführung der Versuche40
4.5 GC/MS-Komponenten für analytische Untersuchungen40
4.6 Bioindikationsversuche mit Musca domestica WHO N41
4.7 Mikroskopische Betrachtung der Oberflächen41
4.8 Messung der Rautiefe und des Mittenrauwerts41
5 Methoden42
5.1 Applikation der insektiziden Substanzen42
5.1.1 Raumvernebelung43
5.1.2 Spritzverfahren43
5.1.3 Lackieren44
5.2 Dekontamination insektizidbelasteter Oberflächen44
5.2.1 Nach Applikation im Spritz- bzw. Nebelverfahren44
5.2.2 Nach Applikation durch Lackieren46
5.3 Bioindikationsversuche mit Musca domestica WHO N47
5.3.1 Prüfung der Residualbeläge47
5.3.2 Kontrollen zur Überprüfung der Reinigungsmitteleinwirkung48
5.4 Analytische Untersuchung der Oberflächen mittels GC/MS48
5.4.1 GC/MS als rückstandsanalytische Messmethode48
5.4.2 Aufbau und Funktionsweise eines Gaschromatographen49
5.4.3 Aufbau und Funktion eines Massenspektrometers50
5.4.4 Verwendetes Gerät und Einstellparameter51
5.4.5 Screening-Versuche und Probennahmeverfahren51
5.4.6 Chemische Reinheit der untersuchten Substanzen54
5.4.7 Massen und Zeitfenster54
5.4.8 Nachweisgrenzen der einzelnen Wirksubstanzen56
5.4.9 Berechnung des analytisch ermittelten Rückstands56
5.5 Mikroskopische Betrachtung von Oberflächen57
5.6 Messung der Rautiefe und des Mittenrauwerts58
6 Ergebnisse59
6.1 Bioindikationsversuche mit Musca domestica WHO N59
6.1.1 Dekontamination von beschichteten Spanplatten59
6.1.2 Dekontamination von Fliesen60
6.1.3 Dekontamination von Hart-PVC61
6.1.4 Dekontamination von Betonoberflächen62
6.1.5 Kontrollen zur Überprüfung der Reinigungsmittelwirkung62
6.2 Analytische Dekontaminationsergebnisse aus Laborversuchen63
6.2.1 Dekontamination von beschichteten Spanplatten63
6.2.2 Dekontamination von Fliesen64
6.2.3 Dekontamination von Hart-PVC65
6.2.4 Dekontamination von Betonoberflächen66
6.3 Analytische Dekontaminationsergebnisse aus Praxisversuchen67
6.4 Dekontamination von Chlorpyrifos (insektizider Lack, Detmol-Lack)68
6.4.1 Qualitativer Versuch68
6.4.2 Quantitativer Versuch69
6.5 Dekontamination des Vernebelungspräparats (Detmolin F)71
6.5.1 Dekontamination von beschichteten Spanplatten71
6.5.2 Dekontamination von Fliesen72
6.6 Mikroskopische Betrachtung der Oberflächen73
6.7 Messung der Rautiefe und des Mittenrauwerts73
7 Diskussion74
7.1 Bioindikationsversuche74
7.2 Kontrolle zur Überprüfung der Reinigungsmittelwirkung auf Fliegen75
7.3 Dekontaminationsleistung der Geräte „CFR“ und „MC 600“76
7.4 Gründe für unterschiedliche Dekontaminationsleistung der Geräte76
7.5 Dekontamination von Cyphenothrin (mikroverkapselt, Detmol-cap)77
7.6 Dekontamination von Betonoberflächen78
7.7 Dekontamination von Chlorpyrifos (insektizider Lack, Detmol-Lack)79
7.8 Instabilität von Insektiziden beim Praxisversuch79
7.9 Insektizidformulierung79
7.10 Rauigkeitsmessungen80
8 Zusammenfassung81
9 Literaturverzeichnis83
Anhang88
A Glossar88
B Mikroskopische und photographische Aufnahmen89
C Fliegenmortalitäten93
D Übersicht über Einzelproben94
E Betriebsprotokolle der GC/MS-Anlage95
F Analysenstandards, Umrechnungsfaktoren, Nachweisgrenzen98
G Peakflächen aller Einzelproben aus der Analyse99
I resultierende Wirkstoffmengen und Unsicherheitsfaktor103
J Auftragsmengen, Wirkstoffmengen und Reduktionsfaktoren104
K Ergebnisprotokolle der Rauigkeitsmessungen107
Autorenprofil110

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