While technological improvements enable the production of a myriad of new products, assuring consumer safety has become an essential preoccupation for authorities. Indeed, consumers are potentially exposed to chemical risks with health consequences upon product usage. Polymer-based products have proliferated around the globe in the last decades and are appreciated for their cheap and flexible usage. However, they also often release hazardous substances that may be ingested, dermally absorbed or inhaled. This thesis focuses on the emissions of volatile organic compounds (VOCs) from plastic-based and wooden consumer products such as toys. Exposure data to apprehend the risks arising from such articles are scarce although the affected consumer group of children represent a vulnerable population. This data gap on exposure assessment is largely due to a lack of adequate analytical methods. Strategies existing for emission measurements from construction products are unsuitable for consumer products: Large emission test chambers (50 L to 20 m3) are not adapted to consumer product size. Alternative and more economical methods such as dynamic headspace (DHS, 20 mL or 1 L), microchambers (44 or 114 mL), glass chambers (24 L) and the flask method were investigated in this thesis. DHS sampling allowed semi-quantitative emission results and was further used for sample pre-selection. Both microchambers and 24 L glass chambers provided results that correlate with bigger emission test chambers: These devices would be suitable for market surveillance. The standardized flask method for formaldehyde emissions from wooden toys was not appropriate for exposure assessment. Furthermore, an assessment of the potential exposures from polymer-based consumer products was carried out. First, the samples were selected via DHS sampling and the constituting polymers were characterized. Then, the high-emitting samples were studied in conventional emission test chambers, 24 L glass chambers or microchambers. An exposure assessment was performed considering indoor air scenarios for short-term (a few hours) to long-term (28 days) exposure. Results were compared to existing toxicologically based guideline values. Emitted concentrations from single products do not typically exceed thresholds. However, scenarios with numerous products or smaller breathing zones are more concerning. Indeed, the cyclohexanone guideline value was exceeded during the study of the exposure from costume masks investigated with a doll’s head setup. This work is the first to systematically examine strategies for inhalation exposure assessment in official control laboratories. The exposure assessment data generated in the frame of this thesis give insights in the possible health risks associated with the use of polymer-based consumer products.
Während die Herstellung einer Vielzahl neuer Produkte durch technologische Entwicklungen ermöglicht werden, ist die Gewährleistung der Verbrauchersicherheit zu einem wesentlichen Anliegen für die Behörden geworden, da Verbraucher bei der Verwendung des Produkts potenziell chemischen Risiken mit gesundheitlichen Folgen ausgesetzt sind. Produkte auf Polymerbasis haben sich in den letzten Jahrzehnten weltweit verbreitet und sind wegen ihrer kostengünstigen Herstellung und flexiblen Verwendung beliebt. Sie setzen jedoch häufig gefährliche Substanzen frei, die über den Mund, die Haut oder die Atemwege aufgenommen werden können. Diese Arbeit legt den Fokus auf die Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs) aus Bedarfsgegenständen auf Kunststoff- und Holzbasis wie Spielzeug. Die betroffene Verbrauchergruppe der Produkte, Kinder, sind gegenüber den gesundheitlichen Risiken dieser Emissionen besonders empfindlich. Dennoch existieren für diese Artikel kaum Expositionsdaten, aus denen sich eine Risikobewertung ableiten lässt. Diese Datenlücke ist größtenteils auf den Mangel an geeigneten Analysemethoden zurückzuführen. Die bestehenden Strategien für die Emissionsmessungen aus Bauprodukten sind für Bedarfsgegenstände ungeeignet: Große Emissionsprüfkammern (50 L bis 20 m3) sind nicht an die Größe der Verbraucherprodukten angepasst. In dieser Arbeit wurden alternative und wirtschaftlichere Methoden wie die dynamische Headspace-Technik (DHS, 20 mL oder 1 L), Mikrokammern (44 oder 114 mL), Glaskammern (24 L) und die Flaschen-Methode untersucht. Die DHS-Technik ermöglichte semi-quantitative Emissionsergebnisse und wurde daher für die Probenvorauswahl verwendet. Sowohl die Mikrokammern als auch die 24-L-Glaskammern lieferten Ergebnisse, die mit größeren Emissionsprüfkammern korrelieren: Diese Geräte sind für die Marktüberwachung geeignet. Die standardisierte Flaschen-Methode für die Untersuchung von Formaldehydemissionen aus Holzspielzeug erwies sich als ungeeignet für die Expositionsabschätzung. Darüber hinaus wurde eine gesundheitliche Bewertung der potenziellen Expositionen gegenüber Bedarfsgegenständen auf Polymerbasis durchgeführt. Zunächst wurden die Proben mittels DHS-Probenahme ausgewählt und die konstituierenden Polymere charakterisiert. Anschließend wurden die hochemittierenden Proben in Standard-Emissionsprüfkammern, 24 L-Glaskammern oder Mikrokammern untersucht. Eine Expositionsabschätzung wurde unter Berücksichtigung von Raumluftszenarien für eine kurzzeitige (einige Stunden) bis langzeitige (28 Tage) Exposition durchgeführt. Die Ergebnisse wurden mit bestehenden toxikologisch begründeten Richtwerten verglichen. Die von einzelnen Produkten emittierten Konzentrationen überschreiten unter den meisten Bedingungen nicht die Richtwerte. Szenarien mit mehreren Produkten oder kleineren Atemzonen sind jedoch besorgniserregend. Der Cyclohexanon-Richtwert wurde während der Untersuchung der Exposition aus Faschingsmasken, die mit einem neuentwickelten Puppenkopfaufbau untersucht wurden, überschritten. Diese Arbeit ist die erste, die systematisch Strategien zur Bewertung der Inhalationsexposition durch Untersuchungsämter untersucht. Die im Rahmen dieser Arbeit generierten Expositionsdaten geben Einblicke in die potenziellen Gesundheitsrisiken, die mit der Verwendung von Bedarfsgegenständen auf Polymerbasis verbunden sind.
