Sewer Gas Intrusion from Noncompliant Plumbing: A Scenario-Based Quantitative Risk Assessment of Two Renovated Hotels in China

Jedes Gebäude, in dem Menschen untergebracht sind, verlässt sich auf ein verborgenes, stilles Verteidigungssystem, um die Luft im Inneren sicher zu halten. Es handelt sich dabei nicht um einen hochmodernen Filter oder eine komplexe Maschine, sondern um eine einfache, passive Barriere, die in der Sanitärinstallation unter dem Boden und hinter den Wänden zu finden ist. In jedem Waschbecken, jeder Dusche und jeder Toilette gibt es einen gekrümmten Rohrabschnitt, der darauf ausgelegt ist, eine kleine Menge Wasser zu halten. Dieses Wasser fungiert als Verschluss, als flüssiger Pfropfen, der den Durchgang von Gasen aus dem darunter liegenden Abwassernetz blockiert und verhindert, dass diese in die darüber liegenden Wohnräume aufsteigen. Neben dieser Wasserbarriere muss auch die Verbindung, an der eine Toilette auf das Abflussrohr trifft, perfekt dicht sein, abgedichtet durch eine Dichtung, um sicherzustellen, dass keine Lücken bestehen. Wenn diese beiden Verteidigungsmechanismen funktionieren, bleibt die Luft im Inneren sauber. Wenn sie versagen, kann die Kanalisationsatmosphäre, die eine Mischung aus Gasen einschließlich eines giftigen Stoffes namens Schwefelwasserstoff enthält, direkt in die Räume gelangen, in denen Menschen leben und arbeiten.

Die Frage, wie oft diese Verteidigungen versagen und was passiert, wenn sie es tun, war seit langem ein Anliegen der öffentlichen Gesundheit, doch oft bleibt dies unsichtbar, bis ein Geruch unerträglich wird. Schwefelwasserstoff ist ein Gas, das selbst in niedrigen Konzentrationen bei längerem Kontakt Kopfschmerzen, Reizungen der Atemwege und andere gesundheitliche Probleme verursachen kann. Während Wissenschaftler untersucht haben, wie sich diese Gase durch den Boden bewegen und in Keller eindringen, wurde der Art und Weise, wie sie durch fehlerhafte Sanitäranlagen in Hotels und Apartments gelangen, weniger Aufmerksamkeit geschenkt. Eine jüngste Untersuchung in China versuchte, über Theorie und Geruch hinauszugehen und stattdessen auf harte Daten zu setzen, um das tatsächliche Risiko zu verstehen, das von Sanitäranlagen ausgeht, die nicht den Sicherheitsstandards entsprechen. Durch die Untersuchung von zwei Hotels, die vor kurzem eine komplette Renovierung durchlaufen hatten, konnten die Forscher den Pfad des Gases nachverfolgen, exakt messen, wie viel davon in die Zimmer eintrat, und die potenzielle Gefahr für das Personal, das dort seine Tage verbringt, berechnen.

Die Studie konzentrierte sich auf zwei spezifische Hotels in China, eines in Luoyang und eines in Peking, bei denen beide Sanitärsysteme im Jahr 2023 komplett ersetzt worden waren. Die Forscher erwarteten, dass eine so umfassende Renovierung bestehende Probleme beheben würde, doch ihre Inspektion zeichnete ein anderes Bild. In einem Hotelzimmer fehlte die Abdichtung zwischen der Toilette und dem Abflussrohr vollständig. In einem anderen war die Toilette so weit versetzt installiert, dass die Gummidichtung keinen dichten Abschluss bilden konnte, wodurch eine Lücke entstand, durch die Gas entweichen konnte. Im zweiten Hotel war das Problem noch grundlegender: Die Duschen und Bodenabflüsse waren mit mechanischen Ventilen ausgestattet worden, die zwar Luft in eine Richtung fließen ließen, aber die essenzielle Wasserbarriere vermissen ließen, die das Kanalisationsgas blockiert. In einem Fall steckte ein Ventil sogar in der offenen Position. Diese Erkenntnisse bestätigten, dass selbst eine brandneue Sanitäranlage die Bewohner nicht schützen kann, wenn die Installation nicht den korrekten technischen Regeln folgt oder die falschen Teile verwendet werden.

Um die Gefahr dieser Ausfälle zu verstehen, maß das Team die Konzentration von Schwefelwasserstoff in der Luft. Sie verwendeten einen empfindlichen elektronischen Sensor, der in der Lage ist, das Gas in extrem niedrigen Konzentrationen zu detektieren, weit unter dem, was eine menschliche Nase wahrnehmen kann. In den Fluren und Badezimmern der Hotels detektierten die Sensoren stetige Gaswerte im Bereich von 0,0044 bis 0,0159 Milligramm pro Kubikmeter. Wenn eine Toilette gespült wurde, stieg die Konzentration kurzzeitig an und erreichte innerhalb von 45 Sekunden einen Spitzenwert von 0,026-6 Milligramm pro Kubikmeter. Obwohl diese Zahlen klein erscheinen mögen, sind sie signifikant, wenn man sie mit den Sicherheitsrichtlinien für eine Langzeitexposition vergleicht. Die Forscher fanden heraus, dass das Gas nicht nur ein flüchtiger Geruch war; es häufte sich in der Luft an und schuf eine konstante, niedrig dosierte Exposition für jeden, der sich in diesen Räumen aufhält.

Das Team nutzte anschließend ein Computermodell, um das Risiko für das Hotelpersonal abzuschätzen, das täglich viele Stunden in diesen Umgebungen arbeitet. Durch die Kombination der gemessenen Gaswerte mit Standardannahmen darüber, wie viel Luft Menschen atmen und wie oft sie sich im Gebäude aufhalten, berechneten sie einen „Gefahrenquotienten“ – eine Zahl, die angibt, wie die Exposition im Vergleich zu einem sicheren Grenzwert steht. Für das zentrale Szenario, das einen typischen Mitarbeiter repräsentiert, lag der berechnete Risikowert bei etwa 1,2. In der Risikobewertung deutet eine Zahl größer als 1 darauf hin, dass die Exposition das Niveau überschreitet, das für einen kontinuierlichen, langfristigen Kontakt als sicher gilt. Um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass die Bedingungen von Raum zu Raum und von Tag zu Tag variieren, führten die Forscher eine massive Simulation mit 200.000 verschiedenen Szenarien durch. Diese Simulation zeigte, dass das durchschnittliche Risiko zwar niedriger war, es jedoch eine signifikante Wahrscheinlichkeit – etwa eins zu vier – gab, dass das tatsächliche Risiko höher ausfallen könnte, wobei die oberen Schätzungen Werte von bis zu 2,2 erreichten. Dies bedeutet, dass für einen erheblichen Teil der plausiblen Situationen das Personal Luft atmen könnte, die mehr als doppelt so gefährlich ist wie der empfohlene Grenzwert.

Es ist wichtig, zwischen der stetigen, täglichen Exposition und den kurzen Spitzenwerten zu unterscheiden, die beim Spülen einer Toilette auftreten. Der kurze Stoß von Gas nach einer Spülung war zwar unangenehm, erreichte jedoch keine Werte, die eine unmittelbare Schädigung oder akute Erkrankung verursachen würden. Das eigentliche Problem, das in der Studie identifiziert wurde, ist die chronische, stetige Präsenz des Gases in der Luft, die sich über Stunden und Tage hinweg ansammelt. Diese Unterscheidung ist entscheidend, da sie den Fokus von einem plötzlichen Notfall hin zu einem langsamen, fortlaufenden Gesundheitsrisiko verschiebt, das leicht übersehen wird. Die Studie stellte zudem klar, dass das Problem nicht an den Designstandards selbst lag, die in China technisch ähnlich sind wie in den USA und Europa, sondern an der Art und Weise, wie diese Standards angewendet werden. Im Gegensatz zu anderen Regionen, in denen ein Gebäude eine strenge Inspektion bestehen muss, bevor es bezogen werden darf, sah das chinesische System in diesem Kontext keine abschließende Prüfung vor, um zu verifizieren, dass die Wasserbarrieren tatsächlich installiert und funktionsfähig waren.

Die Ergebnisse legen nahe, dass eine bloße Renovierung eines Gebäudes nicht ausreicht, um Sicherheit zu garantieren, wenn die Installation nicht überprüft wird. Die in diesen zwei Hotels gefundenen Mängel waren nicht auf alte Rohre oder Verschleiß zurückzuführen; sie waren unmittelbar nach der Installation der neuen Systeme vorhanden. Dies deutet auf eine Lücke im Prozess hin, in dem der abschließende Schritt der Arbeitskontrolle fehlt. Die Forscher schlagen vor, dass eine obligatorische Inspektion nach der Installation, die spezifisch prüft, ob Geruchsverschlüsse vorhanden sind und die Toiletteneanschlüsse abgedichtet sind, diese Lücke schließen würde. Sie empfehlen außerdem, die Vorschriften dahingehend zu aktualisieren, dass spezifische Standards für die Montage vertikaler Toiletten vorgeschrieben werden und der Einsatz mechanischer Ventile als Ersatz für Wasserbarrieren in bewohnten Gebäuden untersagt wird. Durch diese Schritte könnte die unsichtbare Bedrohung durch Kanalisationsgas unter Kontrolle gebracht werden, um sicherzustellen, dass die Luft in unseren Gebäuden so sicher bleibt, wie es die Konstruktion vorsieht.