Erfahrungen mit einem PCB- Sanierungsfall

Erfahrungen mit einem PCBSanierungsfall Das Mercator-Hochhaus in Kiel
Dr. Siegfried
Mohr
Dr. Birger
Heinzow
Dr. Guido
Ostendorp
Hermann Pitulle
Das Mercator-Hochhaus in Kiel-Wik ist ein
Bürogebäude der Landesregierung, in
dem vor der Sanierung etwa 350 Beschäftigte in 210 Büroräumen arbeiteten. Es
wurde 1969 in Betonskelett-Bauweise mit
eingehängten Fassadenelementen errichtet. Die Versiegelung der verschiedenen
Fugen dieser Fassadenelemente und der
eingesetzten Fenster erfolgte sowohl im
Außen- wie im Innenbereich mit den zu
dieser Zeit üblichen dauerelastischen
Dichtungsmassen.
Durch die ab 1990 allgemein bekannt gewordene Verwendung Polychlorierter Biphenyl (PCB)-haltiger Thiokol-Fugendichtungsmassen bei bestimmten Hochbauverfahren erfolgte im Herbst 1990 auch
eine Routineüberprüfung des MercatorHochhauses, in deren Folge bis Juli 1992
umfangreiche Raumluftmessungen durchgeführt wurden. In 220 Einzeluntersuchungen wurden PCB-Raumluftgehalte zwischen 10 und 2.800 Nanogramm pro Kubikmeter gemessen. Der Mittelwert dieser
Messungen lag bei zirka 600 Nanogramm.
Nach diesem Zeitraum durchgeführte weitere Messungen ergaben in Einzelfällen
Spitzenwerte bis 4.500 Nanogramm pro
Kubikmeter Luft.
Sanierungsentscheidung
Die Einzelmessungen im Mercator-Hochhaus waren für eine systematische Bestandsaufnahme der schadstoffbelasteten
Baumaterialien wenig geeignet. Einerseits
kamen sie ohne systematisches Messkonzept auf erheblichen Druck der Betroffenen zustande und orientierten sich deshalb verständlicherweise nach Art und
Umfang an deren Forderungen und Ängsten. Andererseits lassen sich, wie die Erfahrungen auch dieses Sanierungsfalls
zeigten, aus der Höhe der Raumluftgehalte nur sehr begrenzt Aussagen über Art
und Menge der primär- beziehungsweise
sekundär-kontaminierten Materialien machen.
Verschiedene einfache Sanierungsversuche, bei denen die zunächst als alleinige
Quelle angesehenen und mit Thiokol verfüllten Wandfugen zwischen den Betonelementen sowohl von innen entfernt als
auch mit Folienbändern abgeklebt wurden, scheiterten.
Das Mercator-Hochhaus in Kiel-Wik
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Die fortschreitende und zunehmend kritischere Diskussion mit den Betroffenen
über mögliche gesundheitliche Gefährdungen und die zwischenzeitlich vorlie-
genden Messwerte deutlich oberhalb von
3000 Nanogramm führten im Oktober
1992 zu dem Beschluss der Landesregierung, eine grundsätzliche, systematische
Sanierungsuntersuchung für das Gebäude
durchzuführen, um daraus ein tragfähiges
Sanierungskonzept zu entwickeln. Dieser
Entschluss deckte sich sowohl mit den
Empfehlungen des ehemaligen Bundesgesundheitsamtes als auch mit den Maßnahmewerten der später verabschiedeten
PCB-Richtlinie des Deutschen Instituts für
Bautechnik (IfBt-Berlin), die als Technische
Baubestimmung später auch in Landesrecht übernommen wurde. Empfehlung
und Regelwerk sehen für PCB-belastete
Gebäude jeweils einen Eingriffswert von
3000 Nanogramm und einen Sanierungszielwert von 300 Nanogramm pro Kubikmeter Luft vor.
Erleichtert wurde die systematisch Sanierungsuntersuchung durch die im Dezember 1992 weitgehende und im Juni 1993
vollständige Räumung des Gebäudes. Die
Fortschreibung der Sanierungsmaßnahmen wurde in der Folge dann jeweils
durch einen externen Gutachter (IFUA,
Bielefeld), durch das Finanzministerium,
die Oberfinanzdirektion Kiel und durch die
Untersuchungsstelle für Umwelttoxikologie (UfU) beziehungsweise als deren
Nachfolgeeinrichtung durch die Abteilung
Umwelttoxikologie im Landesamt für
Natur und Umwelt (LANU) abgestimmt.
Die Umwelttoxikologie führte sämtliche
Beprobungs- und Analytikarbeiten und
zunehmend auch die fachliche Beratung
und Bewertung durch.
Systematische
Vierkantheizkörper-Vorlaufrohr am Boden
mit Dichtungsstreifen (grau) und Feuchteschäden der Außenwand
Gehalten über einem Prozent PCB. Entsprechend sind Sekundärquellen (Sekundärkontamination) aus Primärquellen verunreinigte Materialien mit Gehalten von
unter einem Prozent PCB. Die Sekundärkontamination erfolgt in der Regel durch
Transportprozesse über die Luft. Sekundärquellen können wiederum PCB an die
Innenluft abgeben.
Primärquellen
(Primärkontaminationen)
Bestandsaufnahme
Luftmessungen geben nur einen generellen Hinweis auf die PCB-Belastung eines
Gebäudes. Ein Sanierungskonzept setzt
darüber hinaus eine lückenlose Kenntnis
des bauseitigen Vorkommens aller Primärund Sekundärquellen voraus.
Für die systematische Erfassung aller
Schadstoffquellen wurde deshalb eine
repräsentative Anzahl von rasterförmig
über das Gebäude verteilten Räumen
untersucht. Die Ergebnisse sind nachfolgend summarisch dargestellt. Primärquellen (Primärkontaminationen) sind dabei
nach unserer Begriffsdefinition herstellerseitig mit PCB versetzte Materialien mit
Als Primärquellen wurden ausschließlich
Fugendichtungsmassen in folgenden Verwendungsbereichen festgestellt:
• Dichtungsmassen des bodennahen
Heizkörpervorlaufrohres
Die einzelnen Etagen wurden jeweils
durch ein Einrohrheizungssystem versorgt, wobei die wand- und fußbodenseitigen Fugen mit Dichtungsmaterial
ausgefüllt waren. Die PCB-Gehalte lagen
zwischen 2,5 und 16,9 Gewichts-Prozent.
Da die Heizkörper die Verdampfung aufgrund der hohen Temperaturen während der Heizperiode beschleunigen, ist
davon auszugehen, dass ehemals in den
Dichtungsmassen im Mittel erheblich
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taminationen erfasst. Das heißt, es erfolgte eine größenordnungsmäßige Bestimmung der PCB-Gehalte in allen vorhandenen relevanten Materialien.
Besonders bedeutsam für die Raumluftbelastung und mithin für die Sanierung
sind dabei die flächigen Sekundärquellen,
deren PCB-Gehalte nachfolgend in Milligramm pro Quadratmeter angegeben
sind:
• der PVC-Fußbodenbelag: 50 bis 200,
• die Dispersions-Wandfarben (in unterschiedlich dicken Farbschichten): 5 bis 70,
• der Putz (im Mittel etwa ein Zentimeter
starke Putzschicht): 5 bis 25.
Der gesamte PCB-Gehalt der Wandflächen
betrug also bis 100 Milligramm, im Mittel
etwa 50 Milligramm PCB pro Quadratmeter. Anteilsmäßig waren davon etwa zwei
Drittel in der Farbschicht und ein Drittel
im darunter liegenden Putz lokalisiert.
Sanierungsverlauf
Modellsanierungen - Erster Abschnitt:
„Abbeizen oder Aktivkohletapete“
Eingeschäumte
Fensterelemente
mit grauen Dichtungsmassen
höhere PCB-Gehalte vorhanden waren.
Diese Dichtungsmassen sind damit vermutlich die Hauptquelle der Sekundärkontamination.
• Dichtungsmassen der vertikalen
Innenfugen
Sie wiesen die höchsten PCB-Belastungen im Gebäude auf. Die PCB-Belastungen schwankten stark zwischen 0,05 und
45,5 Gewichts-Prozent und waren etagenabhängig. Die Dichtungsmassen der
horizontalen Innenfugen waren nicht
belastet.
• Dichtungsmassen aus dem
Außenbereich der Fassade
Die PCB-Gehalte lagen zwischen „nicht
nachweisbar“ und 40,8 Gewichts-Prozent. Da das gering kontaminierte Material nur selten vorkam und die Verteilung keinem Muster entsprach, wurde
die Belastung als durchgängig angenommen.
Sekundärquellen
(Sekundärkontaminationen)
Im Zuge der Primärquellenermittlung wurden auch alle möglichen Sekundärkon-
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Um ein geeignetes Sanierungsverfahren
für das Gesamtgebäude festzulegen, wurden ab März 1994 in insgesamt fünf Büroräumen Probesanierungen durchgeführt.
Die Entfernung der Primärquellen, der
Austausch des Fußbodens und das Absperren der Außenwand mit Aluminiumkaschierter Tapete erfolgten in allen Fällen gleich. Die Maßnahmen unterschieden
sich jeweils durch die Behandlung der
Sekundärquellen.
Der alleinige Einsatz von Aluminium-kaschierter Rauhfasertapete führte bei den
Modellsanierungen nicht zu dem gewünschten Erfolg einer sicheren und dauerhaften Absenkung der Raumluftwerte
unter 300 Nanogramm Es verblieben mithin nur die beiden nachfolgend skizzierten
Varianten „Abbeizen“ und „AktivkohleTapete“:
Variante „Abbeizen“
• Abbeizen der alten Dispersionsfarbe
von den Wänden,
• Austausch der Zimmerdecke;
Variante „Aktivkohle-Tapete"
• Aktivkohle-Adsorptionstapete als Diffusionssperre an der Decke und den
Der Vorteil des Verfahrens ist die direkte
Entfernung von hohen Anteilen der Sekundärkontamination aus dem Gebäude
und ein gegenüber dem A-KohletapeteVerfahren niedrigerer Kostenaufwand.
Zusätzlich entfällt die später notwendige
Entfernung und Entsorgung der A-Kohletapete. Nachteilig ist der Einsatz relativ
großer Mengen lösemittelhaltiger Abbeizer.
Bei der für die PCB-Sanierung entwickelten „Aktivkohle-Tapete“ handelt es sich
um eine Vliesstoff-Mehrschichttapete mit
einer eingearbeiteten Adsorberschicht aus
Aktivkohle-Kügelchen. Deren flächenbezogene Aufnahmekapazität ist für den gesamten PCB-Wandinhalt ausreichend und
unterbindet nach Aufbringung auf die
Wandflächen die Rückemission von PCB
aus der Wand praktisch vollständig.
Sanierungsversuche durch Abkleben der fensterseitigen Dichtungsmassen mit Aluminiumfolie
übrigen Wänden ohne Entfernung der
Altanstriche,
• Austausch des Fußleisten-Heizkörperrohres und der alten Fenster.
Die beiden letztgenannten Maßnahmen
(Austausch Heizkörperrohr und Fenster)
ermöglichten erst eine lückenlose Entfernung aller Dichtungsmassen in diesen
Bereichen.
Die Variante „Abbeizen“ beruht auf der
Tatsache, dass zwei Drittel der in den
Wandflächen insgesamt enthaltenen PCBKontaminationen der Farbschicht zuzuordnen sind. Die Probesanierung mit einem
handelsüblichen Abbeizer zeigte, dass
sich mit der Farbschicht problemlos fast
die Hälfte des Gesamt-PCB-Gehaltes der
Wandfläche entfernen ließ. Dies ist weniger als dem Gehalt der Farbschicht entspricht. Es wurde aber eine realistische
„Arbeitsgüte“ zugrunde gelegt, bei der
noch deutliche Restanteile der Farbe auf
den abgebeizten Wänden verblieben. Als
Ergebnis konnten im Langzeit-Monitoring
Raumluftwerte um 200 Nanogramm pro
Kubikmeter Luft und damit deutlich unterhalb des Zielwertes eingehalten werden.
Die Variante „Aktivkohle-Tapete“ ermöglichte auch über längere Zeiträume eine
problemlose Einhaltung von Raumluftwerten im Bereich unter 100 Nanogramm pro
Kubikmeter. Sie stellt damit eine sehr
sichere, allerdings auch teure Sanierungsvariante mit hoher Nutzerakzeptanz dar.
Im Februar 1996 wurde die Verwendung
der Aktivkohle-Tapete zur Sekundärquellensanierung des Mercatorhauses endgültig festgelegt.
Sanierung der Primärquellen
Die im Rahmen der Gebäudesanierung
durchzuführenden Arbeiten des ersten Bauabschnitts „Primärquellenentfernung“ erstreckten sich von Februar 1996 bis Dezember 1996. Dazu gehörten der Rückbau der
vorgesetzten Fassade, der Austausch aller
Büroraumfenster und der der umlaufenden
Heizkörperrohre sowie die Entfernung aller
Bodenbeläge. Auf die lückenlose Entfernung aller Dichtungsmassen wurde größter
Wert gelegt. Dies wurde durch mehrfache
Sichtkontrollen von zwei erfahrenen Mitarbeitern als Voraussetzung zur Bauabnahme
sehr sorgfältig überprüft.
Im September 1996 war die neue Fassade
einschließlich der Fenster fertiggestellt. Im
weiteren Verfahren sollte die Sekundärquellensanierung mit Aktivkohle-Tapete durchgeführt werden. Die Maßnahme wurde
dann jedoch ausgesetzt, da durch einen
Kabinettsbeschluß vom Dezember 1996 ein
neuer Nutzer für das Gebäude festgelegt
wurde (Umweltministerium anstelle der
Landesbauämter und Landesbezirkskassen).
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Sanierungsunterbrechung durch Nutzerwechsel und Brandschutzproblematik
Die Raumanforderungen des Umweltministeriums wurden im August 1997 genehmigt und die daraus resultierenden erheblichen Abrissarbeiten innerhalb des
Gebäudes einschließlich der Entfernung
von Decken und Estrich wurden von September 1997 bis Februar 1998 durchgeführt. Zum gleichen Zeitpunkt deutete sich
für den Einbau der Aktivkohle-Tapete im
Mercatorhaus ein mögliches Verwendungsverbot aus Brandschutzgründen
gemäß Hochhausrichtlinien (HHR) an.
Um die bereits begonnene Sanierung
nicht scheitern zu lassen, mußte deshalb
zwangsweise ein alternatives Verfahren
zur Sekundärquellensanierung entwickelt
werden.
Modellsanierungen - Zweiter Abschnitt:
„Abfräsen“
Ein „nasses Abtragsverfahren“, mit dem
die oberen, kontaminierten Farb- und
Putzschichten unter hohem Wasserstrahldruck entfernt werden sollten, erwies sich
aufgrund des hohen technischen Aufwandes und entsprechend hoher Kosten als
ungeeignet.
Alternativ wurde ein „trockenes Abfräsverfahren“ erprobt und damit in vier Musterräumen eine komplette Sekundärquelensanierung durchgeführt, um eine entsprechende Verfahrenssicherheit für die
Sanierung des Gesamtgebäudes zu haben. Eingesetzt wurde dabei eine handgeführte Tellerfräse im Trockenbetrieb mit
einem kombinierten Absauge- und Staubabscheidesystem. Damit wurden von allen
vorhandenen Altflächen zirka fünf Millimeter der Farb- und Putzschicht abgefräst,
die verbliebene rauhe Putzfäche anschließend verfestigt und neu verputzt. Der
Raum wurde danach als bezugsfertiger
Büroraum vollständig hergerichtet. Die
einzelnen Arbeitsschritte wurden wie
üblich wieder durch PCB-Raumluftmessungen überwacht. Das Ergebnis war hervorragend. Durch das Abfräsverfahren
wurden nach Abschluss der Modellsanierungen durchgängig Raumluftwerte um
50 Nanogramm pro Kubikmeter erreicht.
Sanierung der Sekundärquellen und
Sanierungsabschluss
Durch die Modellsanierungen wurde gezeigt, dass das „Abfräsverfahren“ minde14
stens ebenso gute Werte wie die Sanierung mit Aktivkohle-Tapete liefert. Zudem
entfällt die Brandschutzproblematik und
die spätere Entfernung der belasteten
Tapete bei gleichzeitig erheblich geringeren Gesamtkosten des Verfahrens. Nach
dem im Herbst 1998 inzwischen abgeschlossenen Einbau der noch fehlenden
Wände und aller Decken wurde das
gesamte Gebäude folgerichtig nach dem
„Abfräsverfahren“ saniert.
Die Arbeitsschritte „Abfräsen, Verfestigen
der gefrästen Altflächen, Putzen der Fräsflächen und Einbringen von Estrich“ im
gesamten Gebäude erfolgten von November 1998 bis März 1999.
Sämtliche noch fehlende Restarbeiten
wurden dann Anfang August 1999 abgeschlossen und nach einer Bauschlussreinigung erfolgte eine Freimessung in 33
exemplarisch ausgewählten Räumen mit
folgendem Ergebnis:
Sanierungsabschluß August 1999:
Der Mittelwert aller Räume betrug 95
Nanogramm PCB pro Kubikmeter Raumluft. Die Einzelwerte der 33 gemessenen
Räume betrugen 42 bis 177 Nanogramm
(Messung ohne Lüftung, Temperatur in
Grad Celsius: 24 ± 2).
Mit diesem für ein Gebäude dieser Größe
hervorragenden Ergebnis wurde das Mercatorhaus am 1. September 1999 an den
Nutzer (Ministerium für Umwelt, Natur
und Forsten des Landes SchleswigHolstein) übergeben.
Auch nach dem Einzug wird der weitere
Verlauf der PCB-Konzentrationen durch
ein längerfristiges, mit dem Nutzer abgestimmtes Messprogramm überprüft. Eine
Kontrollmessung der oben genannten
Räume vom Oktober/November 1999
ergab einen um ein Viertel niedrigeren
Mittelwert von 75 Nanogramm. Eine weitere Messung einer Auswahl der 16 am
höchsten belasteten Räume nach vier Monaten ergab wiederum gegenüber der
Vormessung eine Abnahme um mehr als
40 Prozent, so dass zum Zeitpunkt März
2000 mittlere Raumluftkonzentrationen
unter 45 Nanogramm mit weiter abnehmender Tendenz zu veranschlagen sind.
Gemessen an dem Sanierungszielwert
von 300 Nanogramm haben damit die
zum Teil erheblichen Anstrengungen aller
Beteiligten einen hervorragenden vorläufigen Abschluss gefunden.
Schlagzeilen über das Mercator-Hochhaus in der Presse (Zeitungsausschnitte)
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