Startseite » Fachbeiträge » Archiv SI »

Nano­par­ti­kel – und was nun?

Hilfsmittel zur Gefährdungsbeurteilung beim Umgang mit Nanopartikeln
Nano­par­ti­kel – und was nun?

Anzeige
Nano­par­ti­kel stel­len zurzeit eine der größ­ten Heraus­for­de­run­gen im Arbeits­schutz dar. Insbe­son­dere eine adäquate Beur­tei­lung der auftre­ten­den Gefähr­dun­gen wird durch unzu­rei­chende Kennt­nisse und Beur­tei­lungs­me­tho­den erschwert. Die Arbeits­schutz­ver­ant­wort­li­chen benö­ti­gen aber Krite­rien, mit denen sie wirk­same Schutz­kon­zepte entwi­ckeln können. Dies auch deshalb, da Nano­par­ti­kel nicht nur in der reinen Nano­tech­no­lo­gie, sondern auch bei ande­ren Tätig­kei­ten auftre­ten [1].

Problem 1: Gesund­heits­ge­fah­ren unklar
Toxi­ko­lo­gi­sche und medi­zi­ni­sche Unter­su­chun­gen deuten darauf hin, dass insbe­son­dere die Aufnahme über die Atem­luft zu Beschwer­den und Erkran­kun­gen der oberen Atem­wege und der Lungen führen kann, dass gege­be­nen­falls aber auch andere Organe einschließ­lich des Gehirns und des Nerven­sys­tems betrof­fen sein könn­ten. Die orale und dermale Aufnahme schei­nen dage­gen nur eine geringe bis keine Rolle zu spie­len [2]. Als Schad­me­cha­nis­men werden in diesem Zusam­men­hang z. B. Oxidations- und Reduk­ti­ons­vor­gänge, die Bildung reak­ti­ver Sauer­stoff­ar­ten, Bindung körper­ei­ge­ner Substan­zen an die Parti­kel und das Heraus­lö­sen von Stof­fen aus den Parti­keln disku­tiert.
Verschie­dene Forschungs­ar­bei­ten zeigen weiter­hin, dass bei kleins­ten Parti­keln unter etwa 20 – 40 nm beson­dere Effekte zum Tragen kommen können, die weder aus dem Mate­rial an sich noch als Ergeb­nis der großen Ober­flä­chen zu verste­hen sind [3]. Die Trag­weite dieser Beob­ach­tun­gen ist bisher nicht abzu­schät­zen, kann aber gege­be­nen­falls sehr wich­tig werden, da die Depo­si­tion von Stäu­ben in den Lungen­bläs­chen gerade in diesem Größen­be­reich ihr Maxi­mum erreicht [4].
Zu beden­ken sind auch mögli­che krebs­er­re­gende Wirkun­gen. Der bekannte „19-Stäube-Versuch“ [5] hat gezeigt, dass zumin­dest im Tier­ex­pe­ri­ment alle Stäube Tumo­ren auslö­sen können, dass der Effekt aber bei den ultra­fei­nen Stäu­ben deut­li­cher ausge­prägt ist als bei gröbe­ren Mate­ria­lien. Es gibt auch Hinweise darauf, dass entspre­chend dimen­sio­nierte Nano­röh­ren gege­be­nen­falls zu Krebs­er­kran­kun­gen führen können [6, 7].
Insge­samt gese­hen sind aber unsere derzei­ti­gen Kennt­nisse in diesem Bereich stark lücken­haft und in den meis­ten Fällen auf vergleichs­weise wenige Unter­su­chun­gen beschränkt. Eine Über­tra­gung der wissen­schaft­li­chen Befunde in die betrieb­li­che Situa­tion ist daher nur bedingt möglich, da sich die expe­ri­men­tel­len Bedin­gun­gen in der Regel stark von denen am Arbeits­platz unter­schei­den.
Problem 2: Unzu­rei­chende Expo­si­ti­ons­ab­schät­zun­gen
Bei der Erstel­lung einer Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung kommt der Expo­si­tion eine beson­dere Bedeu­tung zu, da die Expo­si­tion den Über­gang vom „Hazard“ zum „Risk“ vermit­telt. Ohne Expo­si­tion keine Gefahr.
Gene­rell stehen die notwen­di­gen Mess­ap­pa­ra­tu­ren, z. B. Konden­sa­ti­ons­par­ti­kel­zäh­ler oder elek­tri­sche Mobi­li­täts­spek­tro­me­ter zur Verfü­gung, sind aber für den einzel­nen Betrieb, vor allem in KMU, viel zu teuer und zu kompli­ziert in der Hand­ha­bung. Zwar gibt es hand­ge­tra­gene Mess­ein­hei­ten, die aber ledig­lich Parti­kel­zah­len und keine Größen­ver­tei­lun­gen ermit­teln. Auch hier liegen aber die Preise so hoch, dass diese Geräte beson­ders in klei­ne­ren Unter­neh­men keine Akzep­tanz haben. Körper­ge­tra­gene Expo­si­ti­ons­samm­ler sind dage­gen noch nicht verfüg­bar. Somit verfü­gen in vielen Fällen die Verant­wort­li­chen (noch) nicht über hinrei­chende bzw. güns­tige Metho­den, die Expo­si­tion der Mitar­bei­ter mit ausrei­chen­der Genau­ig­keit zu ermit­teln. Dadurch ist auch die Anwen­dung des BAuA/VCI Konzepts [8] zur Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung stark einge­schränkt, da an zwei entschei­den­den Stel­len, Kennt­nisse über die Parti­kel­ei­gen­schaf­ten und die Expo­si­ti­ons­höhe benö­tigt werden. Für den Arbeits­schüt­zer spielt daher die Über­tra­gung von doku­men­tier­ten Mess­ergeb­nis­sen aus Forschungs­ar­bei­ten in die jewei­lige konkrete Situa­tion eine wich­tige Rolle. Dass hier­bei jedoch rela­tiv hohe Unsi­cher­hei­ten in Kauf genom­men werden müssen, ist verständ­lich. Hinzu kommt, dass selbst bei Vorlie­gen entspre­chen­der Mess­ergeb­nisse eine Bewer­tung der vorge­fun­de­nen Situa­tion z. B. anhand von Grenz­wer­ten nicht möglich ist, da diese Bewer­tungs­maß­stäbe sich noch im Stadium der Diskus­sion befin­den [9].
Gefähr­dun­gen bewer­ten
Trotz dieser ungüns­ti­gen Ausgangs­lage sind die Verant­wort­li­chen gehal­ten, Gefähr­dungs­be­ur­tei­lun­gen beim Umgang mit oder beim Auftre­ten von Nano­par­ti­keln zu erstel­len. Hier­für werden jedoch Entschei­dungs­kri­te­rien benö­tigt, die die Verant­wort­li­chen in die Lage verset­zen, die Gefähr­dun­gen zumin­dest rela­tiv zu bewer­ten. Liegt eine solche Bewer­tung dann vor, ist die Zuord­nung der notwen­di­gen Arbeits­schutz­maß­nah­men möglich [10, 11].
Im Jahre 2008 hat die Nano­Kom­mis­sion der Bundes­re­gie­rung in ihrem zusam­men­fas­sen­den Bericht [12] eine drei­stu­fige Risi­ko­be­schrei­bung von Nano­par­ti­keln gege­ben (Tab. 1), die geeig­net ist, entspre­chende Einstu­fun­gen im Rahmen einer Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung vorzu­neh­men.
Natur­ge­mäß fokus­siert das Konzept stark auf die reine Nano­tech­no­lo­gie und lässt sich nicht ohne weite­res auf andere Tätig­kei­ten über­tra­gen. Konzepte zur Eintei­lung in Gefähr­lich­keits­stu­fen soll­ten aber nicht nur die Parti­kel­ei­gen­schaf­ten beinhal­ten, sondern auch die Arbeits­pro­zesse betrach­ten und die jewei­li­gen Quali­fi­ka­tio­nen der Beschäf­tig­ten berück­sich­ti­gen.
Grund­sätz­lich können – selbst­ver­ständ­lich grob verein­fa­chend – Nano­par­ti­kel bei drei unter­schied­li­chen Arbeits­ty­pen zum Einsatz kommen oder auftre­ten:
  • 1. Gewollte Herstel­lung oder Verwen­dung von Nano­par­ti­keln im Rahmen spezi­el­ler Tech­no­lo­gien wie z. B. dem, was summa­risch als „Nano­tech­no­lo­gie“ bezeich­net wird.
  • 2. Frei­set­zung von matrix­ge­bun­de­nen Nano­par­ti­keln durch Mate­ri­al­be­ar­bei­tun­gen aber auch durch Gebrauch/Verschleiß etc. Dabei müssen nicht unbe­dingt die ehema­li­gen Primär­par­ti­kel frei­ge­setzt werden, es wären auch (sekun­däre) Nano­par­ti­kel denk­bar, die die primä­ren enthal­ten. Typi­sche Vorgänge wären z. B. Schleif- und Polier­ar­bei­ten, Sägen, Abrieb durch mecha­ni­sche Belas­tun­gen etc. Auch das Versprü­hen von Flüs­sig­kei­ten, die Nanoteil­chen enthal­ten gehört in diese Kate­go­rie. Dieser Prozess könnte gege­be­nen­falls als „Remo­bi­li­sie­rung“ bezeich­net werden.
  • 3. Neuent­ste­hung von primä­ren Nano­par­ti­keln als Neben­pro­dukte bei Arbeits­vor­gän­gen. Auch hier wären beispiels­weise Schlei­far­bei­ten und Abrieb­vor­gänge zu nennen, wobei das jewei­lige bear­bei­tete oder bean­spruchte Mate­rial an sich keine Nano­par­ti­kel enthält. Ein großer Bereich in diesem Segment wären vor allem die ther­mi­schen Prozesse wie Schwei­ßen, Löten etc. oder auch Verbren­nungs­pro­zesse, von denen wir wissen, dass sie große Mengen an Nano­par­ti­keln erzeu­gen.
Ohne Zwei­fel sind sowohl die Arbeits­ab­läufe und die Prozess­kennt­nisse als auch die Quali­fi­ka­tion der Mitar­bei­ter in den drei genann­ten Berei­chen sehr unter­schied­lich. Gefähr­dun­gen durch Nano­par­ti­kel hängen daher nicht nur von den Parti­keln selbst ab, sondern auch von dem Wissen um Nano­par­ti­kel, der Genau­ig­keit der Prozess­kennt­nisse und der Art der Gefah­ren­wahr­neh­mung bei Verant­wort­li­chen und Mitar­bei­tern (Abb. 1).
Tab 2. versucht nun, diese unter­schied­li­chen Ausgangs­ge­dan­ken synop­tisch darzu­stel­len und „Besorg­nis­stu­fen“ zu defi­nie­ren. Dabei wird das drei­stu­fige System der Nano­Kom­mis­sion und das Schlüs­sel­wort „Besorg­nis“ beibe­hal­ten. „Besorg­nis“ verdeut­licht immer einen Schwe­be­zu­stand zwischen Wissen und Unwis­sen und kann sich bei nähe­rer Kennt­nis entwe­der auflö­sen oder zu einer Gefähr­dung konkre­ti­sie­ren. Beibe­hal­ten wurde auch die Charak­te­ri­sie­rung der Parti­kel durch die Nano­Kom­mis­sion, doch soll­ten sowohl das Stau­bungs­ver­hal­ten als auch die Größe der Parti­kel betrach­tet werden.
Ergänzt wird die Parti­kel­be­schrei­bung im Schema durch Kennt­nisse zu Gesund­heits­ge­fah­ren sofern diese vorhan­den sind, wobei die Krite­rien grob an die Defi­ni­tio­nen der krebs­er­zeu­gen­den Gefahr­stoffe K3K1 ange­lehnt sind. Die Numme­rie­rung der Parti­kel und der Tätig­keits­be­rei­che erfolgte eben­falls in Anleh­nung an diese Stufen von 1 – 3 mit abneh­men­der Gefähr­lich­keit.
Die Zuord­nung dieses Sche­mas ist rela­tiv restrik­tiv, allein fünf der neun Felder gehö­ren der Stufe „Hoch“ an. Für die gefähr­li­che Parti­kel­gruppe 1 ist das einfach nach­zu­voll­zie­hen, nicht aber unbe­dingt für die Gruppe 2. Der grund­sätz­li­che Präven­ti­ons­ge­danke ist hier so umge­setzt, dass bei fehlen­den Kennt­nis­sen zu den Parti­keln oder aber bei wider­sprüch­li­chen toxi­ko­lo­gisch – medi­zi­ni­schen Befun­den die Gefähr­dung in einem ersten Schritt als hoch bewer­tet wird. Dies entspricht auch den Inten­tio­nen der Nano­Kom­mis­sion.
Aller­dings ist dieses Prin­zip für die Berei­che der Nano­tech­no­lo­gie durch­bro­chen, wenn alle erfor­der­li­chen Daten zur Expo­si­tion und entspre­chende Quali­fi­ka­tio­nen vorhan­den sind. In ähnli­cher Weise könnte bei der Kombi­na­tion Arbeits­be­reich 2/Partikeltyp 2 das „Hoch“ auf gege­be­nen­falls „Mittel“ gesetzt werden, wenn bereits Erfah­run­gen aus glei­chen Tätig­keits­be­rei­chen vorlie­gen.
Das damit zur Diskus­sion gestellte Konzept erlaubt nun, je nach Bedin­gun­gen eine Zuord­nung in diese „Besorg­nis­stu­fen“, wobei selbst­ver­ständ­lich nicht immer alle Krite­rien erfüllt sein müssen oder können. Hier wird der poten­zi­elle Anwen­der immer auch eine Auswahl tref­fen und eigene Schwer­punkte setzen müssen. Tabelle 3 stellt Vorschläge für die dann jeweils zu ergrei­fen­den Schutz­maß­nah­men dar.
Selbst­ver­ständ­lich sollte nun das System in der Praxis ange­wen­det und auf Taug­lich­keit geprüft werden. Es sollte auch als Anre­gung verstan­den werden, dieses oder noch zu entwi­ckelnde ähnli­che Konzepte als Stan­dards zu disku­tie­ren und gege­be­nen­falls fest­zu­le­gen. Jeden­falls so lange bis andere Beur­tei­lungs­kri­te­rien (z. B. Grenz­werte) genauere Beur­tei­lun­gen erlau­ben.
Lite­ra­tur
  • 1. Möhl­mann, C.: Ultra­feine Aero­sole am Arbeits­platz. BGIA-Handbuch Lfg. 2/07, IX/2007
  • 2. Müller, M., F. Matthias, A. Buch­ter. Nano­to­xi­ko­lo­gie. Zbl. Arbeits­med 58, 238 – 252, 2008
  • 3. Auffan, M., J. Rose, J‑Y. Bottero, G. V. Lowry, J.-P. Joli­vet & M. R. Wies­ner. Towards a defi­ni­tion of inor­ga­nic nano­par­ti­cles from an envi­ron­men­tal, health and safety perspec­tive. – Nature Nano­tech­no­logy, 4, 634 – 640, 2009
  • 4. ISO / TR 27628: Work­place atmo­s­phe­res – Ultra­fine nano­par­ti­cle and nano-structured aero­sols – Inha­la­tion expo­sure charac­te­riz­a­tion and assess­ment, 2007
  • 5. Roller, M: Unter­su­chun­gen zur krebs­er­zeu­gen­den Wirkung von Nano­par­ti­keln und ande­ren Stäu­ben.- Forschung Projekt F 2083, Dortmund/Berlin/Dresden 2008, 309 pp.
  • 6. Rymann-Rasmussen, J. P., M.F. Cesta, A. R. Brody, J. K. Shipley-Phillips, J. I. Everitt, E. W. Tewks­bury, O. R. Moss, B. A. Wong, D. E. Dodd, M. E. Ander­sen & J. C. Bonner: Inha­led carbon nanotu­bes reach the subpleu­ral tissue in mice. – Nature Nano­tech­no­logy, 4, 747 – 751, 2009
  • 7. Beth-Hübner, M: Nano­tech­no­lo­gie – Gesund­heits­ri­si­ken und Toxi­ko­lo­gie. – DGUV Forum 12/09, 16 – 19, 2009
  • 8. Leit­fa­den für Tätig­kei­ten mit Nano­ma­te­ria­lien am Arbeits­platz. BAuA/VCI 2007
  • 9. Maßstäbe zur Beur­tei­lung der Wirk­sam­keit von Schutz­maß­nah­men. Inter­net: www.dguv.de/ifa/de/fac/nanopartikel/beurteilungsmassstaebe/index.jsp
  • 10. Prinz, W.: Umgang mit Nano­ma­te­ria­lien – Risi­ko­be­wer­tung und Arbeits­schutz­maß­nah­men. – DGUV Forum 12/09, 20 – 22, 2009
  • 11. Nano­ma­te­ria­lien: Arbeits­schutz­aspekte. Landes­an­stalt für Umwelt, Messun­gen und Natur­schutz Baden-Württemberg, 2009
  • 12. Verant­wort­li­cher Umgang mit Nano­tech­no­lo­gien. Bericht und Empfeh­lun­gen der Nano­Kom­mis­sion der Deut­schen Bundes­re­gie­rung 2008
Autor
Dr. Gerald Schnei­der,
B A D Gesund­heits­vor­sorge und Sicher­heits­tech­nik GmbH,
Bonn
E‑Mail:
Anzeige
News­let­ter

Jetzt unse­ren News­let­ter abon­nie­ren

Meistgelesen

Jobs
Sicher­heits­be­auf­trag­ter
Titelbild Sicherheitsbeauftragter 9
Ausgabe
9.2020
ABO
Sicher­heits­in­ge­nieur
Titelbild Sicherheitsingenieur 9
Ausgabe
9.2020
ABO
Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de