Chemische Verunreinigung auf der Internationalen Raumstation ist atemberaubend, zeigt Studie.

8. August 2023

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von der Universität Birmingham

Die Konzentrationen potenziell schädlicher chemischer Verbindungen in Staub, der aus Luftfilteranlagen auf der Internationalen Raumstation (ISS) gesammelt wurde, übertreffen laut einer neuen Studie die in Hausstaub vieler amerikanischer Häuser gefundenen Werte.

In der ersten Studie dieser Art analysierten Wissenschaftler eine Probe von Staub aus den Luftfiltern innerhalb der ISS und stellten fest, dass die Werte organischer Schadstoffe höher waren als die Medianwerte, die in US-amerikanischen und westeuropäischen Häusern gefunden wurden. Die Ergebnisse wurden von Forschern der Universität Birmingham im Fachmagazin Environmental Science & Technology Letters veröffentlicht. Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit dem NASA Glenn Research Center durchgeführt. Die Forscher sagen, dass ihre Ergebnisse den Entwurf und Bau zukünftiger Raumfahrzeuge beeinflussen könnten.

Zu den in diesem 'Weltraumstaub' gefundenen Schadstoffen gehörten polybromierte Diphenylether (PBDEs), Hexabromocyclododecan (HBCDD), 'neuartige' bromierte Flammschutzmittel (BFRs), organische Phosphorsäureester (OPEs), polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), perfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) und polychlorierte Biphenyle (PCBs).

BFRs und OPEs werden in vielen Ländern verwendet, um die Brandschutzbestimmungen für Verbraucher- und Gewerbeanwendungen wie elektrische und elektronische Geräte, Gebäudeisolierung, Möbelstoffe und Schaumstoffe zu erfüllen.

PAK sind in Kohlenwasserstoffkraftstoffen enthalten und werden bei Verbrennungsprozessen freigesetzt. PCBs wurden in Bau- und Fensterdichtungen sowie in elektrischen Geräten als Dielektrikaflüssigkeiten verwendet, während PFAS in Anwendungen wie dem imprägnieren von Stoffen und Kleidung als fleckenabweisende Mittel eingesetzt wurde. Aufgrund ihrer potenziellen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit wurden einige dieser Stoffe verboten oder in der Verwendung eingeschränkt.

PCBs, bestimmte PFAS, HBCDD sowie die kommerziellen Formulierungen Penta-, Octa- und Deca-BDE von PBDEs gehören zu den persistenten organischen Schadstoffen (POPs) gemäß dem Stockholmer Übereinkommen des Umweltprogramms der Vereinten Nationen (UNEP). Darüber hinaus werden einige PAK als krebserregend für den Menschen eingestuft, während einige OPEs von der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) für eine Beschränkung in Betracht gezogen werden.

Mitautor Professor Stuart Harrad von der Universität Birmingham sagte: "Unsere Ergebnisse haben Auswirkungen auf zukünftige Raumstationen und Lebensräume, bei denen es möglich sein könnte, viele Quellen von Schadstoffen durch eine sorgfältige Auswahl von Materialien in den frühen Phasen von Design und Bau auszuschließen."

"Während die Konzentrationen von organischen Schadstoffen, die in Staub von der ISS entdeckt wurden, oft die Medianwerte in Häusern und anderen Innenräumen in den USA und Westeuropa übertreffen, lagen die Werte dieser Verbindungen im Allgemeinen im Bereich der auf der Erde gefundenen Werte."

Die Forscher stellen fest, dass die PBDE-Konzentrationen in der Staubprobe, die innerhalb des Bereichs der in US-Hausstaub nachgewiesenen Konzentrationen liegen, darauf hinweisen können, dass für die Herstellung von Stoffen und Gurten zur Flammschutzmittelumrüstung auf der ISS anorganische FRs wie Ammoniumdihydrogenphosphat verwendet werden. Sie glauben, dass die Verwendung von kommerziell erhältlichen Gegenständen, die für den persönlichen Gebrauch der Astronauten mit an Bord gebracht wurden, wie Kameras, MP3-Player, Tablet-Computer, medizinische Geräte und Kleidung, potenzielle Quellen für viele der nachgewiesenen Chemikalien sind.

Die Luft in der ISS wird kontinuierlich mit acht bis zehn Luftwechseln pro Stunde umgewälzt. Während CO2 und die Entfernung gasförmiger Spurenkontaminanten erfolgt, ist nicht bekannt, inwieweit dies Chemikalien wie BFRs entfernt. Hohe Strahlungsbelastung kann zu einer beschleunigten Alterung von Materialien führen. Dazu gehört auch der Abbau von Kunststoffwaren zu Mikro- und Nanoplastik, das in der Schwerelosigkeit in der Luft schwebt. Dies kann dazu führen, dass sich die Konzentrationen und das Verhältnis von PBDEs, HBCDD, NBFRs, OPEs, PAK, PFAS und PCBs im ISS-Staub deutlich von denen in Staub aus terrestrischen Innenraummikroumgebungen unterscheiden.

Die Wissenschaftler maßen die Konzentrationen einer Reihe von Zielchemikalien im aus der ISS gesammelten Staub. In einer Schwerelosigkeitsumgebung schwimmen Partikel je nach Strömungsmuster des Lüftungssystems umher und setzen sich schließlich auf Oberflächen und Ansaugöffnungen ab.

Die Schutzgitter der HEPA-Filter der ISS fangen diese Ablagerungen auf und erfordern wöchentliches Staubsaugen, um eine effiziente Filtration aufrechtzuerhalten. Das Material in den Staubsaugerbeuteln der ISS besteht aus zuvor in der Luft schwebenden Partikeln, Flusen von Kleidung, Haaren und anderen Ablagerungen, die im Allgemeinen als Raumkabinenstaub identifiziert werden. Einige Staubsaugerbeutel wurden zur Untersuchung dieses einzigartigen Staubs zur Erde zurückgebracht, und eine kleine Probe wurde zur Analyse an die Universität Birmingham geschickt.

Journal information: Environmental Science & Technology Letters

Provided by University of Birmingham