Tätigkeiten mit gesundheitsschädigenden Metallen · • Spezifische Metalle • Allgemeines • Toxikologie • Grenzwerte • Die neue TRGS 561 • „Tätigkeiten mit krebserzeugenden

Tätigkeiten mit gesundheitsschädigenden Metallen

09.02.18 Carsten Schleh BGHM


Dr. Carsten Schleh, Verein Deutscher Revisionsingenieure e.V. Nürnberg, 09.02.2018

Agenda

• Einleitung

• Spezifische Metalle

• Allgemeines

• Toxikologie

• Grenzwerte

• Die neue TRGS 561

• „Tätigkeiten mit krebserzeugenden Metallen“

Tätigkeiten mit gesundheitsschädigenden Metallen, Dr. Carsten Schleh, VDRI, 09.02.2018 2



Agenda

• Einleitung


• Allgemeines

• Toxikologie

• Grenzwerte




Metalle

• Ca. 80 % der Elemente sind Metalle

• Übergang zu Halbmetallen und Nichtmetallen ist fließend

• 4 charakteristische Eigenschaften

• elektrische Leitfähigkeit

• Wärmeleitfähigkeit

• Verformbarkeit

• metallischer Glanz (Spiegelglanz)




Einsatz von Metallen


Die Kehrseite der Medaille


„Alle Dinge sind Gift, und nichts ist ohne Gift; allein die Dosis

macht's, dass ein Ding kein Gift sei.“

Zitat: Paracelsus



Ist die Dosis allein entscheidend?

• Ist ein Metall = ein Metall?

• Ist Chrom = Chrom?

• Ist Nickel = Nickel?


Bioverfügbarkeit ist entscheidend




Beispiel Nickel

• Nickelverbindungen

• Wasserlöslich kanzerogen

• Wasserunlöslich kanzerogen


Intrazelluläre Freisetzung Ni-Ionen

Ni-Ionen ultimal schädigende Agens

Wasserlösliches Nickel

• Lösliche Nickelverbindungen über Ionenkanäle in Zellen




Wasserunlösliches Nickel

• Wasserunlösliche Partikel werden phagocytiert

• Gelangen in Lysosomen

• Zellkernnah

• Saurer pH-Wert

• Langsames Auflösen

• Ni-Ionen direkt bei Zellkern

• Längere Retentionszeit in vivo

• Qualitativ gleiche Wirkung

• Unterschiedliche Bioverfügbarkeit und Halbwertszeit


Der erste Kontakt




Toxizität und Kanzerogenität ist abhängig …

• Art des Metalls

• Verbindung des Metalls

• Aggregatzustand des Metalls

• Aufnahmepfad

• Individuelle Biochemie


Dosis

beim Gießen„chrom-/nickelhaltiger Legierungen“

Krebserzeugende Metalle/Metallverbindungen können z. B. auftreten …


bei der Herstellung von „chrom-/nickelhaltigen Legierungen“





beim Schleifen/Trennen „chrom-/nickelhaltiger Legierungen“

beim Schweißen/Brennen von „chrom-/nickelhaltigen Legierungen“



bei der chemischen Oberflächenbehandlung (z. B. Verchromen, Chromatieren, Cadmieren, Vernickeln, …)

beim Spritzauftrag Cr(VI)-haltiger Beschichtungsstoffe



Grenzwerte/Beurteilungsmaßstäbe

• AGW: Arbeitsplatzgrenzwerte

• MAK: Gesundheitsbasierte Werte der MAK-Kommission

• Akzeptanzkonzentration/Toleranzkonzentration

• Beurteilungsmaßstäbe

• Europäische Grenzwerte

• Asbest, Benzol, Blei und anorg. Bleiverbindungen, Hartholzstäube, Vinylchlorid

• Internationale Grenzwerte

• TRK: Technische Richtkonzentration


Seit 2005 aufgehoben

Arbeitsplatzgrenzwerte


• Gesundheitsschäden nicht zu erwarten

• Schichtmittelwerte - 8h/5d/Lebensarbeitszeit

• Expositionsspitzen möglich



Technische Richtkonzentrationen (TRK)

• Maximale Konzentration nach Stand der Technik

• Richtwerte

• Berücksichtigung medizin. und tox. Kenntnisse

• Keine gesundheitsbasierten Werte

• Gesundheitsschaden bei Einhaltung nicht ausgeschlossen

• Seit 2005 neues Grenzwertkonzept in GefStoffV

• Ausschließlich gesundheitsbasierte Grenzwerte


2005 aufgehobene TRKen

• Beryllium und seine Verbindungen

• Cadmium und seine Verbindungen

• Chrom (VI) - Verbindungen

• Cobalt und seine Verbindungen

• Nickel und seine Verbindungen

• Platinverbindungen

• Wolfram

• Zinn




Die Alternative: Risikokonzept des AGS*)


Grundphilosophie des Risikokonzeptes:

Nicht die Technik bestimmt die Höhe des verbleibenden Risikos, sondern das verbleibende (Gesundheits)Risiko entscheidet über die Dringlichkeit

und den erforderlichen Aufwand von Schutzmaßnahmen.

*) AGS = Ausschuss für Gefahrstoffe beim Bundesministerium für Arbeit und Soziales (BMAS)

Akzeptanzkonzentration/Toleranzkonzentration

Grundlagen des Risikokonzeptes

Festlegung stoffübergreifender Risikogrenzen (Exposition-Risiko-Beziehungen)

Toleranzrisiko (4 : 1.000; hohes Risiko):

→ statistisch 4 zusätzliche Krebserkrankungen pro 1.000 Arbeitnehmer bei 40-jähriger arbeitstäglicher Exposition

Akzeptanzrisiko (4 : 10.000 / 4 : 100.000; geringes Risiko):

→ statistisch 4 zusätzliche Krebserkrankungen pro 10.000 bzw. 100.000 Arbeitnehmer bei 40-jähriger arbeitstäglicher Exposition


Zum Vergleich: statistisches Lu-CA-Risiko für Raucher: ca. 108 : 1.000



Dringlichkeit und erforderlicher Aufwand von Maßnahmen


Maßnahmenplan bzw. risikobezog.

Maßnahmenkonzept

keine Maßnahmen notwendig, aber

Minimierungsgebot

höchster Handlungsbedarf

Niedriges Risiko Mittleres Risiko Hohes Risiko

Grenzwerte/Beurteilungsmaßstäbe

• AGW: Arbeitsplatzgrenzwerte

• MAK: Gesundheitsbasierte Werte der MAK-Kommission

• Akzeptanzkonzentration/Toleranzkonzentration

• Beurteilungsmaßstäbe

• Europäische Grenzwerte

• Asbest, Benzol, Blei und anorg. Bleiverbindungen, Hartholzstäube, Vinylchlorid

• Internationale Grenzwerte

• TRK: Technische Richtkonzentration


Seit 2005 aufgehoben



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• Toxikologie

• Grenzwerte




Metalle

• Ubiquitär in der Umwelt

• Oft essentiell für Menschen

• Calcium, Magnesium, Zink, Cobalt, Mangan

• Viele Metalle nicht essentiell

• Blei, Quecksilber, …


Gesundheitsschädigend

Tolerabel Gesundheitsschädigend

Essentiell



Kanzerogene Wirkung von Metallen

• Induktion von DNA-Schäden

• Hemmung DNA-Reparatur

• Hemmung antioxidativer Abwehr

• Stimulation Zellproliferation

• Modulation Genexpression


Tumor

Nickel

Essenzielles Spurenelement; durchschnittliche orale Aufnahme 90-100 µg/Tag

• nickelreiche Nahrungsmittel (z. B. Nüsse, Schokolade, Hülsenfrüchte, Getreidekörner)

Weltweiter Verbrauch mehrere 100.000 Tonnen/Jahr

• Edelstahl, Nichteisen-Metalllegierungen (z. B. NiCd)

• Galvanisierung, etc.

Aufnahme am Arbeitsplatz

• Inhalativ und dermal




Nickel/Nickelverbindungen im biologischen System

Nickel-Mangel (Tierversuch):

• Wachstumseinschränkungen bei Mangel• Beeinflussung Glucose-Stoffwechsel• Störung Cholesterin-Stoffwechsel• Beeinflussung der Leber-Struktur

Nickel-Toxikologie

• Ni-Metall: nicht krebserzeugend (K 2) aber lungentoxisch• hohe Lungentoxizität • Nickeloxide: krebserzeugend (K 1A; Lungen- und Nasenkrebs)• Allergien


Nickel im Formellen

Nickel-Metall

• Kanzerogen Kategorie 2• Reinmetall/Metallpulver oder Legierung• Luftgrenzwert: 6 µg/m3 im A-Staub als AGW (TRGS 900)


Nickel-Verbindungen

• z. B. Ni-Oxide und -Mischoxide Kanzerogen Kategorie 1A• Luftgrenzwert

Akzeptanzkonzentration (AK) = Toleranzkonzentration (TK) = 6 µg/m³ (A)

zusätzlich für Ni-Metall und Ni-Verbindungen: 30 µg/m³ (E-Staub)



Nickelmetall oder -oxid

• Nickelmetall oder Nickeloxid


Nickeloxid- und Nickelmischoxid-Bildung

• Messtechnik

• Ni-Oxide und -Mischoxide nicht unterscheidbar

• Ni-Metall und -Oxide nur sehr schwer unterscheidbar

• Gesamtgehalt Nickel wird bestimmt

Nickel und seine Verbindungen

• Entstehung Nickeloxid

• Thermische Prozesse

• In Verbindung mit Luftsauerstoff




Empfehlung für die Gefährdungsbeurteilung

• Oberflächenoxidierte Gemische

• Behandeln wie Nickel-Metall

• Thermische Verfahren unter Anwesenheit Luftsauerstoff

• Bildung Nickeloxide


Annahme Nickelmetall

• Nichtmaschinelles Handschleifen

• Nassschleifen

• Bohren

• Polieren

• Drehen

• Mechanisches Schneiden

• Nachweis durch geeignete Messungen

• Literaturnachweise




Annahme Nickeloxid

• Schweißen

• Thermisches Schneiden

• Schmelzen

• Gießen

• Schleifen mit Funkenbildung

• Trennung mit Funkenbildung


Chrom

• essenzielles Spurenelement

• enthalten in Fleisch, Fisch, Fetten, Ölen, Brot, Nüssen, …

• geringe Resorption aus Nahrung

• kommerzielle Anwendung:

• Pigment in Rostschutzlacken

• Lederfärbung

• Holzschutz-Konservierungsmittel

• Edelstahl




Chrom - Toxikologie

• klarer Unterschied: Cr(III) und Cr(VI)

• Cr(VI) ist kanzerogen

• Cr(III) hat nur geringe Toxizität

• unterschiedliche Bioverfügbarkeit

• Cr(VI) wird über Anionentransporter in Zelle aufgenommen• interne Reduktion zu Cr(III) bspw. DNA Schäden

• kaum intrazelluläre Aufnahme von Cr(III)

• in Lebensmitteln hauptsächlich Cr(III)

• Oxidation zu Cr(VI) im Organismus nicht wahrscheinlich


Chrom im Formellen

Luftgrenzwert (TRGS 900)

• Chrom und anorganische Chrom(II) und (III)-Verbindungen: 2 mg/m3 (AGW)


Luftgrenzwert (TRGS 910):

• Chrom (VI)-Verbindungen: 1 µg/m³ (E) risikobasierter Beurteilungsmaßstab



Cobalt

• essenzielles Spurenelement

• blaufärbendes Pigment

• Keramik, Schmuck, Glas

• Bestandteil Hartmetalllegierungen

• hohe Korrosionsbeständigkeit

• hohe Hitzebeständigkeit

• Flugzeug- und Werkzeugbau


Cobalt - Biologische Wirkung

• essenzieller Teil Vitamin B12

• orale Aufnahme wenig toxisch• Ausnahme bei zusätzlicher Gabe

in Lebensmitteln

• 1960er Cobaltsulfat zur Schaumstabilisierungim Bier

• Herzmuskelschädigungen bei starken Biertrinkern




Cobalt und seine Verbindungen - Toxikologie

• Hauptzielorgan Atemwegstrakt

• entzündliche Veränderungen

• allergische Reaktionen

• fibrotische Veränderungen ( BK 4107)

• verstärkende Wirkung durch Wolframcarbid ( Hartmetalle)

• kanzerogene Wirkung (Kategorie 1B)• oxidativer Stress (insbesondere zusammen mit Wolframcarbid)

• Hemmung DNA Reparatur


Cobalt im Formellen

• karzinogen Kategorie 1B (Achtung! Cobaltoxid „nur“ Kat 2)

• Sensibilisierung der Atemwege Kategorie 1

• kann allergische Hautreaktionen verursachen


Luftgrenzwerte (TRGS 910):

• Toleranzkonzentration: 5 µg/m³ (A)

• Akzeptanzkonzentration: 0,5 µg/m³ (A)



Cadmium

• ubiquitär im Boden• in allen Lebensmitteln• Cadmiumreich: Nüsse, Kerne, Samen

• erhebliche Aufnahme über Zigaretten

• Vorkommen am Arbeitsplatz• Lötmetalle, Pigmente, Stabilisatoren

in PVC, Batterien, Galvanik, Zink-/Kupfer-/Bleigewinnung


Cadmium Toxikologie

• Cadmium und seine Verbindungen• wasserlöslich und wasserunlöslich

• Reizung der Atemwege• Lungenschädigungen• Schädigung Niere• Schädigung Knochen• karzinogen Kategorie 1B

• Lunge, Niere, Prostata• oxidativer Stress, Hemmung DNA Reparatur

• reproduktionstoxisch Kategorie 2




Cadmium im Formellen

• karzinogen Kategorie 1B

• akute Toxizität Kategorie 2 (Einatmen)



• Toleranzkonzentration: 1 µg/m³ (E) !!! E-Staub aufgrund Nierentoxizität

• Akzeptanzkonzentration: 0,16 µg/m³ (A) A-Staub aufgrund Lungenkrebs

Beryllium

• Beryllium-Metall in Flugzeug-/Weltraumtechnik

• Beryllium-Kupfer für Schweißelektroden (Widerstandsschweißen)

• Beryllium-Kupfer für Werkzeuge (funkenfrei/nicht-magnetisch)

• Legierungsbestandteil in Leichtmetallen (Al, Mg)




Toxikologie Beryllium

• Hautreizung/Kontaktekzeme

• schwere Augenreizungen

• Sensibilisierung/Allergien

• chronische entzündliche Lungenerkrankung; Berylliose (BK 1110)

• kanzerogen


Beryllium im Formellen

• akute Toxizität Kategorie 1 (einatmen)

• Sensibilisierung der Haut Kategorie 1

• karzinogen Kategorie 1B



• AGW: 0,06 µg/m³ (A) 60 ng/m³

• AGW: 0,14 µg/m³ (E) 140 ng/m³

Ableitung von AGW aufgrund der Berylliose, die früher auftreten kann als die krebserzeugende Wirkung.



Arsen

• Zusatz zu Bleilegierungen• bessere Fließbarkeit

• Zusatz von Halbleitern

• gilt als Spurenelement

• Mangelerscheinungen nur im Tier

• Mangel: Wachstumsstörungen bei Hühnern/Ratten


Toxikologie Arsen

• schnelle Resorption über Lunge

• quantitative Daten liegen nicht vor

• Aufnahme über Haut theoretisch möglich

• kein experimenteller Beweis vorhanden

• geringe Resorption über GIT

• akute Schleimhautschäden

• schwere Störungen im Elektrolyt- und Wasserhaushalt

• schwere Herz-Kreislauf-Störungen

• Nierenschäden




Arsen im Formellen

• akute Toxizität Kategorie 3 (einatmen)

• Arsen-Metall: Kategorie K2

• Arsenverbindungen Kategorie 1A und 1B


Luftgrenzwerte für Arsenverbindungen (TRGS 910):

• Toleranzkonzentration: 8,3 µg/m³ (E)

• Akzeptanzkonzentration: 0,83 µg/m³ (E)

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• Toxikologie

• Grenzwerte






Metall/Metallverbindung als Carc. 1A, Carc. 1B eingestuft

Risikobasierte Luftgrenzwerte (TRGS 910)

zum Vergleich TRK bis 12/2004

(…)

Chrom (VI)-Verbindungen BM 1,0 µg/m³ (E) 100 µg/m³ bzw. 50 µg/m³ (E)

Cobalt und Cobaltverbindungen TK 5,0 µg/m³ (A) AK 0,5 µg/m³ (A)

500 µg/m³ bzw. 100 µg/m³ (E)

Nickelverbindungen TK 6,0 µg/m³ (A) AK 6,0 µg/m³ (A)

500 µg/m³ (E)

(…)

Von welchen Risikogrenzen reden wir überhaupt bei Metallen/Metallverbindungen?


Warum eine TRGS 561?

• Einführung des Risikokonzeptes für krebserzeugende Stoffe des AGS

• Ableitung risikobasierter Luftgrenzwerte (ERB, BM) in TRGS 910• Absenkung der Luftgrenzwerte im Vergleich zu den ehemaligen

TRK-Werten um Faktoren von 10 - 100• teilweise Änderung der zu bewertenden Staubfraktion von E A

• Nur eine TRGS für alle krebserzeugenden Metalle!


AGS-Beschluss November 2012Vor dem Inkrafttreten dieser niedrigen Luftgrenzwerte soll eine Hilfestellung für die Betriebe erarbeitet werden TRGS 561

AGS-Beschluss November 2012Vor dem Inkrafttreten dieser niedrigen Luftgrenzwerte soll eine Hilfestellung für die Betriebe erarbeitet werden TRGS 561



Ziele der TRGS 561

In Kombination mit DGUV-Branchenregeln sollen

1. Expositionen unterhalb der risikobasierten Grenzwerte bzw. AGW erreicht werden!

2. Maßnahmen zur weiteren Absenkung von Belastungen im Bereich hohen und mittleren Risikos vorgeschlagenwerden.

3. Anzustreben ist die Unterschreitung der Akzeptanzkonzentration!


Aufbau der TRGS

1. Anwendungsbereich

2. Begriffsbestimmungen

3. Informationsermittlung und Gefährdungsbeurteilung

4. Allgemeine Schutzmaßnahmen

5. Besondere Schutzmaßnahmen für spezielle Bereiche

6. Arbeitsmedizinische Prävention

7. Literatur




Anwendungsbereich

• Tätigkeiten mit Metallen und ihren anorganischen Verbindungen die als K1Aoder K1B eingestuft sind mit und ohne BM


• spezielle Branchen und Bereiche• Nichteisenmetall-Metallerzeugung • Hartmetallproduktion• Roheisen- und Stahlerzeugung• Galvanik und Beschichtung mit Chromaten• Batterieherstellung• Recycling• Herstellung und Verwendung von Katalysatoren und Pigmenten

sowie damit vergleichbare Tätigkeiten und Expositionen

Die TRGS 561 enthält u.a. …

Branchenübergreifende Schutzmaßnahmen nach Risikobereichen,jeweils untergliedert in:

Technische Maßnahmen

Organisatorische Maßnahmen

Hygiene-Maßnahmen

Persönliche Schutzausrüstung




Technische Maßnahmenbei Tätigkeiten mit krebserzeugenden Metallen (Auszug)


Generell

Verschleppung von krebserzeugenden Stoffen ist durch räumliche Abtrennungzu verhindern (ggf. lüftungstechnische oder bauliche Maßnahmen), …

Zusätzlich im Bereich mittleren Risikos

Sofern o.g. Maßnahmen nicht ausreichen, ist eine räumliche Trennung notwendig, …

Zusätzlich im Bereich hohen Risikos

Sofern o.g. Maßnahmen nicht ausreichen, ist eine räumliche Trennungbevorzugt durch bauliche Maßnahmen notwendig, …

Organisatorische Maßnahmenbei Tätigkeiten mit krebserzeugenden Metallen (Auszug)


GenerellTätigkeiten nur durch fachkundige oder entsprechend unterwiesene Personen; Zugangsbeschränkungen, Unterweisung inkl. arbeitsmedizinisch-toxikologischer Beratung. Fachgerechte Reinigung der Arbeitsbereiche, …

Zusätzlich im Bereich mittleren Risikos

„Expositionsverzeichnis“ gemäß TRGS 410 führen, …

Zusätzlich im Bereich hohen Risikos

Expositionsdauer verkürzen; Empfehlung: Behörde informieren und Maßnahmenplan übergeben, …



Hygiene-Maßnahmenbei Tätigkeiten mit krebserzeugenden Metallen (Auszug)


GenerellAG hat ausreichend Zeit für Hygiene-Maßnahmen zur Verfügung zu stellen; keine Nahrungs- oder Genussmittelaufnahme am Arbeitsplatz …

Zusätzlich im Bereich mittleren RisikosPrivate Gegenstände (z. B. Handys) sollen nicht an den Arbeitsplatz gebracht werden; Einrichtung räumlicher Schwarz-Weiß-Trennung kann erforderlich sein …

Zusätzlich im Bereich hohen RisikosPrivate Gegenstände (z. B. Handys) dürfen nicht an den Arbeitsplatz gebracht werden; bei absehbar dauerhafter Überschreitung der TK: Schwarz-Weiß-Trennung prüfen …

Persönliche Schutzausrüstungbei Tätigkeiten mit krebserzeugenden Metallen (Auszug)


Generellgeeignete PSA ist bereitzustellen, Trageverpflichtungen regeln; bevorzugt nicht belastender Atemschutz (mind. P2) auswählen, …

Zusätzlich im Bereich mittleren RisikosPrüfung, ob bei Tätigkeiten mit Expositionsspitzen während der Dauer der erhöhten Exposition Atemschutz getragen werden muss, …

Zusätzlich im Bereich hohen RisikosAtemschutz (mind. P2) ist zu tragen, ggf. zeitlich befristete Ausnahme bei Behörde, wenn belastender Atemschutz getragen werden muss (AMR 14.2), …





• Besondere Schutzmaßnahmen für spezielle Bereiche

Beispiel:

Galvanotechnische und chemische Oberflächenbehandlung


Generelle Vorgaben zur Staubvermeidung

Materialien, Arbeitsverfahren, Maschinen und Geräte sind so auszuwählen, dass möglichst wenig Staub freigesetzt wird, z. B.

• geschlossene Systeme mit Luftpendelung• kein offener Umgang mit staubenden/pulverförmigen

Materialien• Kapselung und wirksame Absaugung• kurze Transportwege bzw. kontinuierliche

Transportmethoden in geschlossenen Systemen/Behältern





Arbeitsräume

• Staubablagerungen vermeidenz. B. glatte Wände/Decken, leicht zu reinigende Böden, Arbeits- und Oberflächen …


Instandhaltung/Wartung

• Aggregate, Messgeräte etc., die zu Wartungszweckenaus dem Arbeitsbereich herausgenommen werden, sind zuvor zu reinigen

• Aufwirbelung von Stäuben bei der Reinigung ist zu vermeiden (Nassverfahren, Kehr-Saugmaschinen)

Fazit

• TRGS 561 stellt hohe Anforderungen an Betriebe und Mitarbeiter, insbesondere bzgl. Staubvermeidung bis zur Forderung von SW-Bereichen bei Belastungen in µg-Bereichen (!)

• Es werden allgemeine Maßnahmen und Maßnahmen für spezielle Bereiche und Branchen beschrieben.

• TRGS 561 wirkt im Kombination mit DGUV-Branchenregeln (und DGUV-I).

• Branchen, die nicht von der TRGS 561 erfasst werden, müssen innerhalb von 3 Jahren nach Inkrafttreten einer ERB/BM diese einhalten.




Veröffentlichung am 17.10.2017


Vielen Dank

… für Ihre Aufmerksamkeit!


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