Vorkommen und Zusammensetzung der Terpene

Terpene kommen als natürliche Bestandteile im Harz der Coniferen (besonders der Pinus-Arten) vor. Als flüchtige Stoffe können sie somit aus Fichten- oder Kiefernholz freigesetzt werden. Dominierende Peaks sind hierbei die Monoterpene Alpha-Pinen, Beta-Pinen und Delta-3-Caren (Marutzky). Die Abgabe dieser Stoffe kann sich bei der Verwendung von neuen Holzteilen, z.B. Massivholzmöbeln, im Innenraum geruchlich deutlich bemerkbar machen. Bei Holzwerkstoffen (z.B. Spanplatten) sind Terpenemissionen von geringerer Bedeutung, da die Stoffe beim Herstellungsprozeß weitgehend aus dem Holz verflüchtigt werden.
Eine weitere Quelle für das Vorkommen der Terpene im Innenraum stellt die Verwendung der durch Extraktion/Destillation aus den Hölzern gewonnenen Terpentinöle (Balsamterpentinöl, Wurzelterpentinöl) bei der Herstellung von Lacken/Farben dar. Insbesondere die sog. "Bio-Lacke" können diese Stoffe in deutlichen Mengen als Lösemittel enthalten und entsprechend auch an die Innenraumluft emittieren.
Die Zusammensetzung der verschiedenen Terpentinöle hängt von den Pinus-Arten ab, aus denen sie gewonnen werden (Ullmann). Hierbei zeigen sich deutliche Unterschiede in den Massenanteilen der einzelnen Komponenten. In Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie finden sich über die Zusammensetzung von Terpentinölen (Anteile in Massen-%) u.a. folgende Angaben:


Alpha-Pinen Beta-Pinen Delta 3-Caren Limonen
Griechenland 92 - 97 1 - 3 0 - 1 0 - 2
Portugal 75 - 85 15 - 20 - ca. 3
UDSSR 40 - 75 4 - 15 10 - 25 0 - 5
Polen 40 - 70 5 - 15 15 - 40 1 - 5
Indien 20 - 40 5 - 20 45 - 70 -
etc.

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Einfluß der Baumaterialien / Einrichtungsgegenstände auf das Vorkommen der Terpene im Innenraum

Der Vergleich zweier Fertighaustypen (überwiegend Massivholzbau versus überwiegend Spanplattenbau) zeigt auch 9 Monate nach Fertigstellung im Gaschromatogramm der Innenraumluft die typischen Peaks der dominierenden Terpene (Alpha-Pinen, Beta-Pinen und Delta-3-Caren) bei dem überwiegend aus Massivholzteilen erstellten Fertighaus (Marutzky).

Eine ähnliche Situation zeigte sich in einer Vergleichsstudie zur Situation der Luftqualität in sogenannten "alternativen" Häusern in Schleswig-Holstein (Heisel). In dieser Studie wurden innerhalb der ersten zwei Jahre nach Abschluß der Bauarbeiten die Innenraumluft von jeweils 5 Räumen konventioneller Bauten (K1 - K5) mit der Luft aus 5 Räumen baubiologisch geplanter Gebäude (A1 - A5) verglichen. Jeweils eine Kurzzeitprobe (NIOSH) und eine Langzeitprobe (ORSA 5) wurden auf das Vorkommen von ca. 40 flüchtigen organische Verbindungen untersucht.

Während sich im Bereich der Aromaten und Aliphaten nur relativ geringe Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Gebäudetypen zeigten, waren bei den Terpenen erwartungsgemäß deutlich höhere Konzentrationen in der Innenraumluft der alternativen Gebäuden zu finden.

Wohnung K1 K2 K3 K4 K5 A1 A2 A3 A4 A5 Terpene (µg/m3)

Terpinen 4,5 53 -- 90 -- 105 85 265 217 239

Alpha-Pinen 9,3 129 1,2 291 -- 256 358 660 480 66

Beta-Pinen 1,2 4,0 -- 14 1,8 26 13 61 22 4,6

Limonen 3,0 22 0,9 35 11 18 30 72 44 41

In der Studie wurde nicht systematisch untersucht, ob das viele Holz in der Bausubstanz als prioritäre Quelle der Terpenemissionen betrachtet werden muß, oder ob der relevante Eintrag durch die Oberflächenbehandlung (Lacke/Farben etc. ) der Einrichtungsgegenstände erfolgt.


In Brandenburg wurden bei Messungen in mehreren Räumen eines Fertighauses vom Labor des Landesgesundheitsamtes folgende Terpenkonzentrationen ermittelt (µg/m3) :

Alpha-Pinen 200 bzw. 388
Beta-Pinen 254
Limonen 51 bzw. 155

Es handelte sich um ein Standardmodell einer Baureihe. Das Haus war noch unbewohnt und ohne Inneneinrichtung.

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Durchschnittliche Terpenkonzentrationen im Innenraum

Auf der Basis der Messungen in ca. 500 repräsentativ ausgewählter Wohnungen können die Daten aus dem Umweltsurvey (Bundesgesundheitsblatt) als durchschnittliche Innenraumbelastungen der deutschen Wohnungen betrachtet werden.
In dieser Studie ergaben sich für Terpene folgende Konzentrationen in µg/m3:

Verbindung 10. Perzentil Median 95. Perzentil Maximalwert

Alpha-Pinen 2,6 6,8 27 362

Beta-Pinen 0,7 1,0 4,3 14

Limonen 2,2 12 103 315

1990 wurden in Schleswig-Holstein ca. 394 Räume in Kindergärten und Schulen auf das Vorkommen sog. flüchtiger organischer Verbindungen (FOV) in der Innenraumluft untersucht (Heinzow). Hierbei ergaben sich für die Terpene (µg/m3) folgende Meßergebnisse:

Median 95.-Perzentil
Limonen 5,0 66,0
Alpha-Pinen 4,5 56,0

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Studien zu den gesundheitlichen Auswirkungen inhalativer Terpenexpositionen

Hedenstierna konnte 1983 an 48 terpenexponierten Arbeitern eines Sägewerkes im Vergleich zu 47 nicht exponierten Kontrollpersonen irritative Effekte im Bereich der oberen Luftwege und leichte obstruktive Lungenfunktionsveränderungen feststellen. Die Arbeiter im Sägewerk waren Konzentrationen im Bereich 100 - 550 mg/m3 ausgesetzt. Die zu beobachtenden Verminderungen beim Lungenfunktionstest waren nach dem Wochende vor Arbeitsbeginn bei Rauchern und Nichtrauchern gegenüber der Kontrollgruppe festzustellen. Es zeigte sich im Verlauf der Woche keine Symptomverschlechterung. Bei den Rauchern wurden additive Kombinationseffekte diskutiert. Eine kausale Mitbeteiligung von Schimmelpilzen am Symptombild konnte durch entsprechende Untersuchungen nicht festgestellt werden.
Möglicherweise konnten Effekte im Verlauf der Woche deshalb nicht sichtbar werden, weil sich offensichtlich im Verlauf der letzten Jahre die durchschnittlichen Konzentrationen der Terpene an den entsprechenden Arbeitsplätzen in Schweden mehr als verdoppelt hatten. Der damals gültige Arbeitsplatzgrenzwert für Terpentine von 450 mg/m3 wurde 1991 auf 150 mg/m3 reduziert.

Eine von Falk et al 1991 durchgeführte Studie mit freiwilligen Versuchspersonen konnte in einer Versuchskammer mit Delta-3-Caren-Konzentrationen von 10, 225 und 450 mg/m3 nur statistisch signifikante, irritative Effekte im Bereich der Nase und der Augen bei der hohen Expositionsdosis beobachten. Rachenreizungen, Atembeschwerden, CNS-Symptome oder Lungenfunktionsveränderungen wurden nicht festgestellt. In der Studie werden ähnliche Beobachtungen zum Alpha-Pinen aus einer anderen Arbeit zitiert. Im Bereich der hohen Konzentrationen soll allerdings Delta-3-Caren eine etwas stärker irritative Potenz haben als Alpha-Pinen.

Das Auslösen einer allergischen Kontaktdermatitis durch dauerhafte dermale Delta-3-Caren Exposition wird in der Arbeit als bekanntes Phänomen bestätigt. Diese Einschätzung wird auch von der Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe getragen und durch eine Kennzeichnung mit "S" (Sensibilisierungsrisiko) des in der Bundesrepublik z.Z. gültigen MAK-Wertes von 560 mg/m3 (100 ppm) für Terpentinöl deutlich gemacht (DFG).

Johard et al publizierten 1993 ihre Untersuchungen, in denen bei gezielter Exposition mit Terpenkonzentrationen von 450 mg/m3 bei den Probanden nach der Exposition mit Hilfe einer Bronchialspülung eine Zunahme der Makrophagen und der Mastzellen aufgezeigt werden konnte. Die Autoren interpretieren diesen Effekt als eine terpeninduzierte akute alveolare Zellreaktion bei gesunden Personen.

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Diskussion der bei Raumluftmessungen bisher vorgefundenen Terpenkonzentrationen bezüglich gesundheitlicher Risiken bzw. Auswirkungen.

Die in Wohnungen bzw. Gebäuden bisher gemessenen Terpenkonzentrationen können für einzelne Substanzen offensichtlich Größenordnungen von mehreren Hundert µg/m3 erreichen. In diesen Räumen kann die Summe der flüchtigen organischen Verbindungen bei 1 bis 2 mg/m3 liegen.

In den (bewohnten) alternativen Gebäuden der Heisel-Studie wurden keinerlei gesundheitlichen Effekte im Zusammenhang mit Innenraumluftschadstoffen beobachtet.

Irritative Effekte durch Terpenexposition konnten bisher nur in Konzentrationsbereichen objektiviert werden, die etwa um den Faktor 1000 höher liegen. Auch die toxikologische Beurteilung der Heisel-Studie durch Dr. Heinzow von der Untersuchungsstelle für Umweltchemikalien (Kiel) kommt zu der Einschätzung, daß anzunehmen ist, daß selbst in der Summe Werte bis zu 1000 µg/m3 Gesamtterpene möglicherweise ohne gesundheitliche Bedeutung sind.

Die vorliegenden toxikologischen Daten bzw. Studien bilden allerdings keine ausreichende Datenbasis für eine wissenschaftlich abgesicherte toxikologische Beurteilung der gesundheitlichen Auswirkungen erhöhter Terpenkonzentrationen im Innenraum. Insbesondere die Frage nach besonders empfindlichen Personengruppen muß aufgrund der viel zu geringen Zahl der untersuchten Personen in den vorliegenden Studien offen bleiben.

Eine Aussage bezüglich eines Sensibilisierungsrisikos bei dauerhafter inhalativer Exposition ist nicht möglich, da sich in der z.Z. vorliegenden Literatur keinerlei Hinweise finden.
Telefonische Rückfragen bei der Bundesanstalt für Arbeitsschutz, der Meldestelle für Vergiftungserscheinungen nach § 16e des ChemG und dem Bundesinstitut für gesundheitlichen Verbraucherschutz erbrachten keine neueren Erkenntnisse zum toxikologischen Potential der Terpene.

Unter dem Aspekt des vorbeugenden Gesundheitsschutzes sind solche Terpenkonzentrationen im Innenraum allerdings als nicht akzeptabel zu bezeichnen. Prinzipiell muß für den Innenraum gefordert werden, daß jegliche vermeidbare Chemikalieneinbringung zu unterbleiben hat. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich um Stoffe handelt, deren toxikologische Potenz nicht durch hinreichend abgesicherte Untersuchungen bekannt ist.


Über eine kritische Diskussion bezüglich der Einschätzung der gesundheitlichen Relevanz erhöhter Terpenkonzentrationen im Innenraum würde ich mich sehr freuen.
Erfahrungsaustausch, Literaturtips etc. bitte über die Mailbox oder telefonisch.

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Literatur

Bundesgesundheitsblatt 3/93
Bekanntmachungen des Bundesgesundheitsblattes
Bewertung der Luftqualität in Innenräumen
1993

Deutsche Forschungsgemeinschaft
MAK- und BAT-Werte-Liste
Senatskommission zur Prüfung gesundheitschädlicher Arbeitsstoffe
VCH Verlagssgesellschaft mbh; 1992

Falk, A.; Löf, A.; Hagberg, M.; Hjelm, E.W.; Wang, Z.;:
Human Exposure to 3-Caren by Inhalation: Toxicokinetics, Effects on Pulmonary Function and Occurence of Irritative and CNS Symptoms
Toxicology and Applied Pharmacology 110; 198-205; 1991

Hedenstierna, G.; Alexandersson, R.; Wimander, K.; Rosen, G.:
Exposure to Terpenes: Effects on Pulmonary Function.
International Archives of Occupational and Environmental Health, 51 (3), 191-198; 1983

Heinzow, B.:
Organische Schadstoffe in Schulen und Kindergärten
Jahresbericht der Untersuchungsstelle für Umwelttoxikologie
des Landes Schleswig-Holstein 1992/1993
Kiel 1994

Heisel, J.P.:
Luftqualität in sogenannten "alternativen" Häusern.
Erfahrungen aus einem Projekt in Schleswig-Holstein
In: Luftverunreinigungen in Innenräumen
Tagung Mannheim 1994
VDI - Bericht 1122; 329-345

Johard, U.; Larsson, K.; Loef, A.; Eklund, A.:
Controlled short-time terpene exposure induces an increase of the machrophages and the mast cells in bronchoalveolar lavage fluid.
American Journal of industrial Medicine 23 (5); 793-799; 1993

Marutzky, R.; Schriever, E.:
Emissionen aus Werkstoffen für Möbel und Inneneinrichtungen von Wohnwagen
In: Wilhelm-Klauditz-Institut, Fraunhofer-Arbeitsgruppe für Holzforschung
Möbel und Formaldehyd - rechtliche Situation, Prüfmethoden, Herstelltechnik, Betriebskontrollen.
Tagungsband; Braunschweig 1990; S. 55-82

Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie
Band 22, Terpentinöl, S. 553-564