Granuläre biobeständige Stäube

Es gibt allein in Deutschland mehr als 6 Millionen Arbeitsplätze mit einer gewissen Staubbelastung. Aus diesem Grund werden die Regelungen für betroffene Arbeitsplätze und die entsprechenden Grenzwerte ständig an neue Forschungsergebnisse angepasst, denn Staub schadet der Lunge. Dabei müssen in dem Staub keine giftigen Substanzen vorhanden sein, es genügt die Belastung der Lunge mit biobeständigen Staubpartikeln, sogenannte „granuläre biobeständige Stäube“ auch GBS genannt, um bei chronischer Belastung eine negative Wirkung zu haben. „Biobeständig“ bedeutet dabei, dass diese Staubpartikel in der Lunge oder im Körper weder abgebaut noch aufgelöst werden.

 

Der alveolengängige Staub – A-Fraktion

Staub in unserer Umgebungsluft kann grob in zwei Kategorien eingeteilt werden: Die einatembare Fraktion (E-Fraktion) und die alveolengängige Fraktion (A-Fraktion). Alveolen sind die Lungenbläschen, die den Gasaustausch zwischen Lunge und Blut ermöglichen (siehe auch Nanopartikel und die Lunge). Dabei ist die Größe der Staubpartikel entscheidend, denn einatembar sind auch größere Partikel bis ca. 10 µm, diese bleiben allerdings meist in den oberen Atemwegen hängen und werden sehr schnell (meist innerhalb von Stunden) mit dem Schleim aus der Lunge heraus transportiert.

Anders verhält es sich bei den kleinen und ganz kleinen Teilchen (kleiner 3 µm oder kleiner als 100 nm), die bis tief in die Lunge gelangen können. Dort abgelagert, dauert es wesentlich länger, bis diese die Lunge wieder verlassen, denn sie müssen zuerst von den alveolaren Makrophagen, unseren Fresszellen in der Lunge, gefunden, aufgenommen und dann nach oben transportiert werden. Dieser Prozess dauert meist Tage, Wochen oder gar Monate, je nach Belastung der Lunge. Dabei ist ein entscheidendes Merkmal dieser GBS-Partikel, dass sie sich nicht auflösen, also nicht einfach „verschwinden“, sondern stabil bleiben. Außerdem ist es wichtig zu erwähnen, dass von diesen GBS-Staubpartikeln keine eigene spezifische Toxizität ausgeht, denn das würde zu einer völlig anderen gesetzlichen Einstufung führen. Die GBS-Partikel selbst sind also ungiftig. Allerdings gibt es durchaus lungengängige Partikel, die wegen ihrer Zusammensetzung bereits bedenklich sind. So führen z.B. beim Schweißen Metalldampfpartikel zum bekannten „Zinkfieber“ , haben also eine eigene gesundheitlich relevante Wirkung. Diese Stäube sind am Arbeitsplatz spezifisch reguliert, stoffbezogene Grenzwerte sind einzuhalten bzw. persönliche Schutzausrüstung (z.B. Atemschutzmaske) müssen bei solchen Arbeiten getragen werden.

Anders verhält es sich mit den GBS-Partikeln, die über keine eigene spezifische Toxizität verfügen. Aber wieso sind sie dann doch gesundheitlich relevant? Das liegt in der Tatsache begründet, dass alle Staubpartikel, unabhängig von ihrer Größe und Zusammensetzung, eine gemeinsame Wirkung haben können: sie können die Reinigungsprozesse der Lunge negativ beeinflussen. Bei einer chronischen Belastung am Arbeitsplatz bedeutet dies, dass es zu einer dauerhaften Anhäufung von Partikeln in der Lunge kommen kann, vor allem, wenn die langsamen Reinigungsprozesse durch eine raschere Aufnahme überlagert werden. Dadurch wird die Lunge über die Zeit mit einer steigenden Staubfracht belastet und genau das ist der Anlass für die negative Wirkung. Ist also die Aufnahme schneller als der Reinigungsprozess, der die Partikel wieder aus der Lunge herausschaffen kann, wird die Lunge in der Regel mit Staubpartikeln „überladen“. Dies kann zu Veränderungen in der Lunge führen, da an Stellen in der Lunge mit einer hohen Belastung durch Staubpartikel Entzündungsprozesse ausgelöst werden, die auf Dauer zu einer Lungenfibrose (chronische Entzündung) oder zu einer Tumorentstehung führen können. Genau aus diesem Grund müssen auch solche, eigentlich inaktiven Partikel, gut reguliert und Grenzwerte am Arbeitsplatz beachtet werden. Dieser Grenzwert liegt für die A‑Fraktion des Staubes aktuell bei 1,25 mg/m³ ist aber auch von der jeweiligen Dichte des Materials abhängig (weitergehende Erläuterungen findet man bei der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, BAuA).

Der Nanoanteil an der A-Fraktion

Aus verschiedenen Gründen sind die kleinsten Partikel, die Nanopartikel, gesondert zu betrachten, wenn es um die mögliche Einatmung am Arbeitsplatz geht. Diese sehr kleinen Partikel verhalten sich anders (z.B. bleiben sie aufgrund der geringen Masse länger in der Luft), haben andere Eigenschaften als ihre größeren Verwandten (z.B. bilden Nanopartikel häufig sogenannte Agglomerate, also leichte Zusammenschlüsse vieler Teilchen zu einem größeren, das dann eine andere „Materialdichte“ besitzt, als das eigentliche Material selbst) und die spezifische Oberfläche der Partikel ist erheblich größer als die von Mikropartikeln. Zusammengenommen sind dies Gründe dafür, dass Nanopartikel am Arbeitsplatz strengeren Grenzwerten unterliegen:

1. Eine im Mittel 4 fach höhere Wirkstärke (wegen der geringeren Dichte und der größeren Oberfläche)
2. und eine deutlich geringere mittlere Materialdichte (1,5 g/cm³ statt die 2,5 g/m³ für die normale A-Staub Fraktion).

Dies führt generell zu niedrigeren Grenzwerten für den Nanoanteil in der A-Fraktion.

 

Weiterführende Literatur

Technische Regel für Gefahrstoffe TRGS 527 „Tätigkeiten mit Nanomaterialien“, GMBl 2020 (6), 102-118 (Download unter: https://www.baua.de/DE/Angebote/Rechtstexte-und-Technische-Regeln/Regelwerk/TRGS/TRGS-527.html)

Technische Regel für Gefahrstoffe TRGS 900 „Arbeitsplatzgrenzwerte“, GMBl 2020 (38), 815-816 (Download unter: https://www.baua.de/DE/Angebote/Rechtstexte-und-Technische-Regeln/Regelwerk/TRGS/pdf/TRGS-900.pdf?__blob=publicationFile&v=17 )