Innenraumluftbelastungen in Indoor-Gokartbahnen in Bayern

Das Projekt wurde vom Sachgebiet Chemikaliensicherheit und Toxikologie des Bayerischen Landesamtes für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit (LGL) in Zusammenarbeit mit den Gewerbeaufsichtsämtern der Regierungen von Oberbayern, Niederbayern, Schwaben und Mittelfranken durchgeführt.

Hintergrund

Das Gokart-Fahren ist ein beliebtes Freizeitvergnügen für alle Altersklassen, das für einen Ausflug von vielen Familien und auch für Feiern von Firmen und Vereinen zunehmend wahrgenommen wird. Indoor-Gokart-Rennen können unter Umständen 1-2 Stunden oder auch noch länger andauern (bis zu 24 Stunden). Gesundheitsgefahren können jedoch insbesondere bei Risikogruppen wie Schwangeren, älteren Menschen, Personen mit Lungen- oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Kindern auftreten. In den meisten Indoor-Gokart-Bahnen ist der Zuschauerbereich direkt an die Rennstrecke, neben dem Bahnbereich, angegliedert. Grundsätzlich ist der Einsatz von Verbrennungsmotoren in geschlossenen Innenräumen aus Sicht des Arbeits- und Gesundheitsschutzes immer problematisch. Die Abgase können in diesem Fall in konzentrierter Form in den Atembereich der Kunden und Beschäftigten gelangen. Besonders in der kälteren Jahreszeit sind erhöhte Werte an Schadstoffen zu befürchten, da Fenster und Türen der Hallen geschlossen sind und die Lüftungsanlagen oft nicht immer mit ausreichender Leistung betrieben werden. Je nach Länge und Dauer der Rennen können z. B. hohe Konzentrationen an Kohlenstoffmonoxid (CO) entstehen, die letztendlich sogar zu akuten CO-Vergiftungen führen können.1,2 Bei hohen Schadstoffgehalten muss durch den Betreiber sichergestellt werden, dass die Abluftleistung maximiert wird oder organisatorische Maßnahmen wie die Räumung der Halle ergriffen werden.

Beim Indoor-Gokart-Fahren kommen Verbrennungsmotoren auf der Basis von Benzin oder Gas und selten Elektromotoren zum Einsatz. Durch eine unvollständige Verbrennung von Benzin und Gas mit Sauerstoff entstehen unerwünschte Nebenprodukte wie CO, Stickoxide (NOx), unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) und Partikel (PM). Auch der Einsatz von Sonderkraftstoffen, sog. benzolarme bzw. -freie Spezialbenzine mit einem Gehalt <0,1 % Benzol kann zwar die Benzolemissionen vermindern, nicht jedoch die anderer Schadstoffe. Besonders das CO stellt, aufgrund seiner akuten Toxizität, in diesen besonderen Innenräumen immer wieder ein Problem dar. Bereits bei einer CO-Exposition von 30 ppm über ca. 8 Stunden wird ein CO-Hämoglobin-Gehalt (CO-Hb) im Blut von ca. 4 % erreicht. Erste gesundheitliche Effekte treten bei Personen mit Vorerkrankungen und Schwangeren schon bei 2-3 % CO-Hb auf, bei Gesunden erst oberhalb von >4 % CO-Hb.3

Fachliche Vorgaben

Die Normen DIN EN 16230-1 und 16230-2 stellen die Grundlagen für die technischen Spezifikationen wie Sicherheitsanforderungen und Prüfverfahren für Gokarts (z. B. Klassifizierungen, signifikante Gefährdungen, Brems- und Kontrollsysteme, Betankung der Karts, Benutzerhandbücher und Schutzausrüstung) und Kartbahnen (z. B. Boxengasse, Streckenbreite, Anzahl der Karts, Zuschauerbereich, persönliche Schutzausrüstung und Betankung) sicher.

Projektdurchführung

Im Rahmen des Projektes wurde die Innenraumluft von 8 Indoor-Gokart-Bahnen in Bayern auf CO, Kohlendioxid (CO2), NOx, flüchtige organische Verbindungen (VOC), polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), PM und verschiedene Klimaparameter in der Zeit zwischen September 2015 und November 2016 untersucht. Die Innenraumluftmessungen erfolgten im Herbst, Winter und Frühjahr, den Jahreszeiten mit der höchsten Auslastungsfrequenz der Bahnen. Im Mai und Juni wurden aus organisatorischen Gründen nur die Indoor-Gokart-Bahnen mit Karts, die Gas und zwei Bahnen mit Karts, die Spezialbenzin nutzten, gemessen. Zur Charakterisierung der Exposition von Bahnmitarbeitern und Kartbahn-Fahrern wurden die Messpunkte innerhalb des Bahnbereichs in der Nähe der Leitstelle, der Boxengasse oder der Bahnmitte berücksichtigt. Darüber hinaus wurde im Zuschauerbereich in der Nähe des Restaurants, der Lounge oder des Eingangs ein repräsentativer Ort zur Charakterisierung der Besucherexposition ausgewählt. Die Messungen wurden an einem typischen Renntag, gleichzeitig im Zuschauerbereich und auf der Strecke selbst, durchgeführt, mit Ausnahme der NOx-Messungen, die ausschließlich im Bahnbereich stattfanden. Alle Messgeräte wurden für mindestens 5 bis maximal 8 Stunden aufgestellt und betrieben, wobei die Kartbahnen i. d. R. für weitere max. 7 Stunden geöffnet waren. Die Messbedingungen (z. B. Anzahl der Karts, Kraftstoffart, Rennrunden, Messpunkte) wurden dokumentiert, so dass ein Vergleich der Ergebnisse mit Grenz- und Richtwerten möglich war.

Ergebnisse

Ausgewählte 95. Perzentil-Konzentrationen von Stoffen, die die Innenraumluftqualität der untersuchten 8 Indoor-Gokart-Bahnen im Zuschauer- und Bahnbereich in Bayern charakterisieren, sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

Exposition Karts angetrieben mit
 (Zuschauer-/Bahnbereich) Normalbenzina Spezialbenzinb Gasc Elektrod
CO mg/m³ 10/90 40/50 10/10 ‹6/‹6
CO2 ppm 460/560 450/490 540/530 590/620
NO µg/m³ -/300 -/180 -/2680 -/70
NO2 µg/m³ -/70 -/70 -/280 -/30
n-Hexan µg/m³ 60/160 60/80 90/140 1/1
n-Heptan µg/m³ 30/100 40/40 510/830 5/5
Benzol µg/m³ 40/170 20/20 2/2 2/2
Toluol µg/m³ 200/700 70/70 9/20 2/4
Ethylbenzol µg/m³ 30/110 10/10 1/2 -/-
p-Xylol µg/m³ 90/390 40/40 4/6 2/3
TVOC µg/m³ 720/2600 370/560 660/1140 60/80
∑ PAKe ng/m³ 780/2470 470/510 140/140 180/160
Naphthalin ng/m³ 170/1150 120/110 24/24 40/35
BaP ng/m³ 1,1/8,3 3,1/2,3 1,4/1 0,4/1
PM2.5 µg/m³ 5,7/7,4 20/30 13/16 12/10
PM10 µg/m³ 14/15 31/36 27/37 36/57
Partikelanzahlkonzentration 105/cm3 0,7/2,1 0,8/1,3 2,3/2,7 0,1/0,2

NO Stickstoffmonoxid; NO2 Stickstoffdioxid;
TVOC Summe der flüchtigen organischen Verbindungen; BaP Benzo(a)pyren;
a Normalbenzin von der Tankstelle.
b Sonderkraftstoffe wie Aral ASF (benzol- und schwefelfrei, unverbleit sowie aromatenarm), Hoesch TK4 (synthetisch, schadstoff- und aromatenarm sowie benzolreduziert) oder Bioethanol.
c Autogas (engl. LPG: “Liquefied Petroleum Gas”), Hauptbestandteile: Butan und Propan.
d LiPo4-Batterie.
e Summe der US EPA PAK-16.

In den letzten 10-15 Jahren wurden immer wieder Meldungen und Berichte in der Presse und im Internet über CO-Vergiftungen in Deutschland und der Schweiz in Zusammenhang mit Indoor-Gokart-Bahnen veröffentlicht. Hierbei wurde auch öfter über Vergiftungserscheinungen bei den Kartbahn-Besuchern berichtet und in einigen Fällen musste die Karthalle vorübergehend geschlossen werden. Die Feuerwehr evakuierte und entlüftete die Karthalle. Des Weiteren mussten Besucher teilweise in Krankenhäusern behandelt werden. Die tatsächliche Zahl der Erkrankungen an akuten Vergiftungen aufgrund der nicht erkannten, gemeldeten und untersuchten Fälle ist unklar. In der wissenschaftlichen Literatur wurden wiederholt, teilweise schwere Fälle u. a. von CO-Vergiftungen in Indoor-Gokart-Bahnen beschrieben.4-10 Die Ursachen für die erhöhten Schadstoffkonzentrationen waren die Abgase der Gokart-Motoren in Verbindung mit unzureichender oder schlechter Belüftung der Halle.

Zusammenfassend zeigten die 8 untersuchten Indoor-Gokart-Bahnen in Bayern, dass die Problematik der Gesundheitsbelastung, hervorgerufen durch CO, NOx, VOC (Alkane, Benzol, Alkylbenzole), PAK, PM und Lärm in Indoor-Gokart-Bahnen immer noch aktuell ist.

Empfehlungen

Aus der Sicht des Arbeits- und Gesundheitsschutzes sollten Betreiber von Kartbahnen deutlich mehr auf die Optimierung der Lüftung in Bezug auf die Verbrennungs- und Abgasprodukte und der Rennorganisation der Kartbahnen achten, um gesundheitlich problematische Innenraumluftgehalte zu vermeiden.

  • Wenn Gokarts noch mit Benzin fahren, sollten zumindest Sonderkraftstoffe verwendet werden, die benzolarm, -reduziert oder -frei sind (wie z. B. Aral ASF oder Hoesch TK4).
  • Während des Betriebes von Kartbahnen sollten Rennen, die länger als 1 Stunde andauern, vermieden werden, oder die Lüftungsanlage auf maximales Leistungsniveau eingestellt werden.
  • Die optimale Rennlänge beträgt 10 Minuten, gefolgt von einer Pause mit Fahrerwechsel.
  • Das Betanken sollte während des Rennens nicht stattfinden, um die Schadstoffquellen zu minimieren.
  • Der Zuschauerbereich sollte räumlich von der Bahn getrennt und mit frischer Außenluft ausgestattet sein.
  • Eine weitere Belastung beim Betrieb von Kartbahnen mit Benzin oder Gas stellt die Lärmsituation dar.
  • Für Risikopersonen wie Schwangere, ältere Menschen, Personen mit Lungen- oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Kindern ist aufgrund der hohen Schadstoffbelastung durch Karts in Indoor-Gokart-Bahnen mit Normalbenzin der Aufenthalt hingegen nicht bzw. nur für kurze Zeit zu empfehlen.
  • Risikopersonen sollten vornehmlich nur in Kartbahnen mit elektrisch betriebenen Karts aufhalten oder fahren.
  • In Bezug auf CO, VOC, insbesondere Benzol und den Alkylbenzolen, erscheint die Umstellung auf Elektrokarts für Besucher und Bahnarbeiter vorteilhafter zu sein und wird empfohlen.
  • Eine regelmäßige Stoßlüftung und feuchte Reinigung der Karthallen mit Elektroantrieb wird außerdem empfohlen.
    • Ein enormer Vorteil für Elektro-Indoor-Gokart-Bahnen besteht darin, dass die Elektrokarts keine Abgase mehr produzieren und lärmreduziert sind. Die ständige Belüftung fällt dadurch weg und das Beheizen der Bahn wird möglich. Die Fahrzeuge sind in der Anschaffung preisintensiver als Benzin- und Gaskarts, jedoch wartungsärmer und verursachen somit wesentlich geringere Folge- und Betriebskosten.11,12

Literatur

  1. WHO (World Health Organization) (2010) Selected pollutants. WHO guideline for indoor air quality
  2. Wright G, Randell P, Shephard RJ (1973) Carbon monoxide and driving skills. Arch Environ Health 27: 349-354
  3. MAK (Maximale Arbeitsplatz-Konzentration) (1981) Kohlenmonoxid. The MAK Collection for Occupational Health and Safety
  4. Keshishian C, Myers I, Pratten M, Clarke S, Arnold J, Kidney D (2013) Holidaying with carbon monoxide: an unsuitable companion. CHaP Rep 22: 4-6
  5. Kim T, Wagner J (2010) PM2.5 and CO concentration inside an indoor go-kart facility. J Occup Environ Hyg 10 (7) 397-406
  6. BfR (Bundesinstitut für Risikobewertung) (2008) Kohlenmonoxidintoxikation nach Gokart-Fahren. Ärztliche Mitteilungen bei Vergiftungen 47-48
  7. Lévesque B, Bellemare D, Sanfaçon G, Duchesne JF, Gauvin D, Prud`Homme H, Ayotte P (2005) Exposure to carbon monoxide during indoor karting. Int J Environ Health Res 15 (1) 41-44
  8. Padfield S, Gent M (2006) Carbon monoxide poisoning at an indoor go-karting track. CHaP Rep 8: 7-9
  9. Mortelmans LJM, Van Rossom P, Du Bois M, Jutten G (2003) Carbon monoxide load in indoor carting. Eur J Emerg Med 10 (2) 105-107
  10. LfU (2002-2011) Berichte über die Konzentrationen an Gefahrstoffen in der Luft von Indoor-Kartbahnen. Unveröffentlichte Berichte
  11. Ince H (2011) Stumme Renner. Das elektrische Fahrtenbuch, der ADAC Blog zur Elektromobilität und alternativen Antrieben
  12. Sivert A, Betin F, Bécar JP, Lequeu T (2012) Do electric go-karts are getting better than gas-powered ones? EVER: 1-7