Nano-spezifische Arbeitsplatzgrenzwerte

 

Teil A.:  Arbeitsplatzgrenzwerte  allgemein

Arbeitsplatzgrenzwerte sind ein wichtiges Hilfsmittel, um Arbeitnehmer vor gesundheitlichen Schädigungen durch chemische Stoffe am Arbeitsplatz zu schützen. Grundsätzlich geben diese Grenzwerte an, bis zu welcher Konzentration –in mg/m3 oder ppm -eines Stoffes in der Luft am Arbeitsplatz keine akuten oder chronischen Schädigungen der Gesundheit der Beschäftigten zu erwarten sind (gesundheitsbasierte Werte). Die Schutzfunktion können Arbeitsplatzgrenzwerte nur erfüllen, wenn die Einhaltung durch regelmäßige Messungen an den Arbeitsplätzen überwacht wird.

A.1.:   Arbeitsplatzgrenzwerte in Österreich

In Österreich gibt der MAK - Wert, die 'Maximale Arbeitsplatzkonzentration' den Grenzwert an, unterhalb dessen im Allgemeinen nicht mit gesundheitlichen Beeinträchtigungen zu rechnen ist. Für krebserzeugende Arbeitsstoffe wird ein TRK - Wert, die 'Technische Richtkonzentration' angegeben. Die Einhaltung des TRK-Wertes minimiert das Risiko einer Krebserkrankung, kann das Auftreten der Erkrankung aber nicht vollständig ausschließen. Die für Österreich geltenden gesetzlichen Grenzwerte für etwa 800 Arbeitsstoffe sind in der  'Grenzwerteverordnung 2011' (GKV 2011)  enthalten [BMASK 2011]. An Arbeitsplätzen werden zwar mehr als 8oo Arbeitsstoffe verwendet, für die wichtigsten davon gibt es aber gesetzliche Grenzwerte in Österreich. Für als unbedenklich geltende Arbeitsstoffe brauchen keine Grenzwerte abgeleitet werden. In jedem Falle greifen jedoch die Risikominimierungsmaßnahmen der Arbeitsplatzevaluierung.
  In der GKV 2011 finden sich auch Vorgaben zur Überwachung der Einhaltung der MAK- und TRK-Werte in der Luft von Arbeitsplätzen.

A.2.:   national oft unterschiedliche Regelungen

Bei einem Vergleich der Arbeitsplatzgrenzwerte in unterschiedlichen europäischen Ländern 
[UBA 2012; IVSS 2014] wird deutlich, dass selbst für identische chemische Substanzen erhebliche Unterschiede bei der Risikoabschätzung– und daher auch für die festgelegten Arbeitsplatzgrenzwerte – bestehen.  Zudem wurden bisher nur für einen kleinen Teil aller verwendeten chemischen Substanzen überhaupt Grenzwertvorschläge publiziert [Deveau 2015].
Ein wissenschaftliches EU-Expertengremium, das SCOEL - 'Scientific Committee on Occupational Exposure Limits' bewertet seit Mitte der 90er Jahre die vorliegenden Toxizitätsdaten für wichtige chemische Stoffe, die an Arbeitsplätzen eingesetzt werden, und schlägt dann einen daraus abgeleiteten Luftgrenzwert vor.
Die EU- Kommission kann diesen Vorschlag aufgreifen und - nach einer Konsultation mit dem beratenden Ausschuss für Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz -  als einen neuen verbindlichen Grenzwert oder aber als einen unverbindlichen Richtgrenzwert veröffentlichen [Gestis, Visser 2014].

A.3.:   in Zukunft: Grenzwerte als Teil der EU REACH - Regelung

Im Rahmen der EU - Chemikalienverordnungen Nr. 1907/2006 (der 'REACH'-Verordnung) sowie Nr. 1272/2008  (der CLP-Verordnung) wird die Verpflichtung der Hersteller und Importeure festgelegt, die möglichen schädlichen Wirkungen  aller chemischer Stoffe und Stoffgemische zu bewerten. 
Im Anhang I der CLP-Verordnung sind dafür die Datenanforderungen näher definiert. Zu den verlangten Daten gehört auch die Angabe eines DNEL-Wertes, des 'Derived No-Effect Levels, wenn der Stoff in 10 Jahrestonnen oder mehr vermarktet werden soll, und nicht als Zwischenprodukt unter streng kontrollierten Bedingungen gehandhabt wird. Der DNEL ist der Expositionsgrenzwert, unterhalb dessen keine schädliche Wirkung auf die menschliche Gesundheit zu erwarten ist. Diese DNEL-Werte sollen auch im (erweiterten) Sicherheitsdatenblatt enthalten sein [AGS 2012].
Allerdings liegen derzeit die Daten für  viele chemische Substanzen noch nicht vor. Erst in
der dritten Phase der REACH - Registrierung, die noch bis Ende Mai 2018 läuft, müssen auch die Stoffe gemeldet werden, die in Mengen von 1 – 10 Jahrestonnen produziert werden. Es wird erwartet, dass bis 2018 auch Einigkeit darüber erzielt wird, wie im Rahmen von REACH die Nanomaterialien eingestuft und bewertet werden. 

Teil B.:  Arbeitsplatzgrenzwerte für Nanomaterialien

Eine umfassende Bewertung der schädigenden Eigenschaften ist für synthetische Nano-materialien noch schwieriger als für chemische Stoffe in gröberer, 'makroskaliger' Form. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Nanomaterialien können andere biologische Auswirkungen haben als die des gröberen Ausgangsmaterials.
Von der EU-Kommission wurde ein Leitfaden zur Risikoermittlung und –bewertung beim Umgang mit Nanomaterialien veröffentlicht, der in Abhängigkeit vom verwendeten Nanomaterial und von den Arbeitsplatzbedingungen zu unterschiedlichen Risikostufen im Sinne eines „control banding“ führt. Es gibt jedoch bisher noch keine Vorschläge zu konkreten Arbeitsplatzgrenzwerten für Nanomaterialien.

Charakteristisch für Belastungen durch Nanomaterialien am Arbeitsplatz ist die Partikelanzahl, die in Summe nur ein geringes Gesamtgewicht aufweist [Pietroiusti 2014].  Daher sind für Nanomaterialien Arbeitsplatzgrenzwerte  - z.B.in 300 µg/m3 – wenig aussagekräftig. Stattdessen werden  Grenzwerte für Nanomaterialien oft als Partikelanzahl je Volumeneinheit – z.B. 20.000/cm3 -angegeben.


Grundsätze des vorsichtigen Umgangs mit Nanomaterialien gemäß EU-Vorsorgeprinzip

Generell sollte für den Umgang mit Nanomaterialien an Arbeitsplätzen beachtet werden

  • Wenn sie als Nanostäube vorliegen, können sie leicht eingeatmet werden
    und gelangen bis tief in den Bereich der Alveolen der Lunge
  • Nanopartikel können neuartige biologische Eigenschaften aufweisen.
  • Sie sind im menschlichen Körper sehr mobil und können unabhängig
    vom Eintrittsort in andere Organe gelangen und zu Schäden führen.
  • Aus Gründen der Vorsicht sollte die Konzentration durch Nanopartikel 
    an Arbeitsplätzen daher soweit wie möglich minimiert werden.
  • Besonders risikoreiche Nanomaterialien sind nach derzeitigem Wissensstand:
      1) unlösliche und biobeständige Nanomaterialien (wie Nanofasern, besonders
          Kohlenstoffnanoröhrchen)
      2) Nanopartikel, deren Grundsubstanz krebserregende, mutagene, reproduk-
          tionstoxische, oder asthmaauslösende Eigenschaften aufweist (CMAR-
          Substanzen).

Hingegen weisen lösliche Nanomaterialien keine zusätzlichen Gefahreneigenschaften gegenüber dem gröberen Ausgangsmaterial auf. 

 

B.1.:   Vorschläge aus Österreich

Das von der Allgemeinen Unfallversicherungsanstalt AUVA veröffentlichten Merkblatt M310 – 'Nanotechnologien, Arbeits- und Gesundheitsschutz' [AUVA 2010] gibt Hinweise zur Risikobeurteilung bei Verwendung von Nanomaterialien. Da derzeit noch keine spezifischen Grenzwerte für Nanomaterialien in Österreich existieren, wird vorgeschlagen, eine Risikobeurteilung auf der Basis der Materialeigenschaften, der Einatembarkeit, der Expositionsdauer und der Expositionshöhe vorzunehmen.

Folgende Risikostufen werden für die Expositionshöhe in Partikelanzahl pro cm3 angegeben:

  • Hohes Risiko: Anzahl der Nanopartikel mehr als das zweifache der Hintergrundkonzentration
  • Mittleres Risiko: Anzahl der Nanopartikel bis max. das 2fache der Hintergrundkonzentration
  • Geringes Risiko: Anzahl der Nanopartikel nahe der Hintergrundkonzentration (max + 10%)

Für als CMR (Cancerogen, Mutagen, Reproduktionstoxisch) eingestufte Stoffe-, insbesondere für biobeständige Nanofasern, die der Asbestdefinition entsprechen, gilt ein Grenzwert von 0,1 Fasern /cm3 oder 100.000Fasern/m3.

Die Vorschläge für die Risikobeurteilung beruhen auf der langjährigen Messerfahrung und stellen keine toxikologisch begründeten Beurteilungswerte dar.

 

B.2.:  Vorschläge aus Deutschland

Auch das deutsche IFA, das Institut für Arbeitsschutz der Gesetzlichen Unfallversicherung, schlägt für eine pragmatische Regelung eine Orientierung an 'Beurteilungswerten' vor, die für unterschiedliche Arten von Nanomaterialien festgelegt werden [IFA 2015].
Das IFA weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Beurteilungswerte zum Ziel haben, die Belastung zu minimieren, sie sind aber nicht toxikologisch begründet. Daher könne auch bei Einhaltung dieser Beurteilungswerte ein gesundheitliches Risiko für die Beschäftigten bestehen; es wurden die folgenden Werte vorgeschlagen (Stand: Jahresende 2015)

BeschreibungDichteBeurteilungswert
(gemessen als Erhöhung über die Hintergrundbelastung)
Biobeständige granulare Nanomaterialien 1 - 100 nm
> 6000 kg m-3

20.000 Partikel cm-3
Biobeständige granulare oder faserförmige Nanomaterialien 1 - 100 nm
< 6000 kg m-3

40.000 Partikel cm-3
Ultrafeine Flüssigkeitspar-
tikel (wie: Fette, Siloxane)


reguläre MAK -
Arbeitsplatzgrenzwerte

Feste und biobeständige Nanofasern

0.01 Fasern cm -3 (entsprechend 10,000 Fasern m -3)
zusätzlich dringende Empfehlung [ * ]

[*]   dringende Empfehlungen: 
( 1 ) wegen der zunehmenden Hinweise, dass biobeständige CNT (Carbon Nanotubes)-Fasern einen dem Asbest ähnliche Wirkungen entfalten könnten, sollten nur CNTs verwendet werden, für die der Hersteller bestätigt, dass die von ihm produzierten Materialien diese Eigenschaften nicht aufweisen;
( 2 ) es sollten beim Umgang mit CNTs weitere Schutzmaßnahmen nach dem Stand der Technik (einschließlich von Atemschutz, Tragen von persönlicher Schutzkleidung) verwendet werden.
 

 

 B.3.:   Vorschläge aus Grossbritannien

In der 2007 von BSI - 'British Standards' veröffentlichten Ausarbeitung [BSI 2007] wurde als Grundlage für eine Kontrollstrategie eine Einteilung in Risikoklassen vorgeschlagen:
( i. ) in faserförmige und unlösliche Objekte;
( ii. ) in Nanomaterialien, die aus krebserregenden/mutagenen/asthmagenen/reproduktionstoxischen Substanzen (CMAR-Substanzen) bestehen;
( iii. ) in unlösliche Nanomaterialien, die weder faserförmig noch CMAR-Substanzen sind;
( iv. ) schließlich in lösliche Nanomaterialien, die weder Fasern noch CMAR-Substanzen sind.

Unter Bezug auf die von der UK - Gesundheitsbehörden veröffentlichten Zusammenstellungen der britischen Arbeitsplatzgrenzwerte (die als WEL - 'workplace exposure limits' bezeichnet werden) [HSE 2013 b] schlägt die Ausarbeitung von British Standards [BSI 2007] die folgenden Richtwerte für Nanomaterialien vor:

Beschreibung der RisikoklassePragmatischer vorgeschlagener Richtwert
Faserförmige Nanomaterialien0.01 Fasern cm-3 (wie auch für Asbestfasern)
zusätzliche Empfehlung:
soweit als möglich Umgang nur in geschlossenen Systemen
Nanomaterialien aus CMAR-Substanzen (karzinogen, mutagen,
asthmagen, reprotoxisch)
0.1 x des WEL-Wertes für diese Substanz
zusätzliche Empfehlung:
soweit als möglich Umgang nur in geschlossenen Systemen
Unlösliche Nanomaterialien 0.066 x des WEL-Wertes für diese Substanz
Empfehlung: vorzugsweise Umgang in geschlossenen Systemen,
oder unter besonderer Entlüftung (extraction hoods)
Lösliche Nanomaterialien0.5 x des WEL-Wertes für diese Substanz

Ähnlich wie auch das deutsche IFA weist auch das britische BSI ausdrücklich darauf hin, dass diese Richtwerte ('benchmark levels') nicht das Ergebnis einer umfassenden Risikobewertung darstellen. Sie sollen die in vielen Fällen höheren Risiken berücksichtigen, die eine Verwendung von Nanomaterialien – im Vergleich zu der von größeren Partikeln – mit sich bringt. Es dürfe aber nicht davon ausgegangen werden, dass diese pragmatischen Vorschläge zugleich auch Arbeitsplatzgrenzwerte darstellen, bei deren Einhaltung die Sicherheit der Beschäftigten garantiert wäre. 

 

B.3.:   Vorschläge aus den Vereinigten Staaten

Von der U.S. Einrichtung NIOSH, dem 'National Institute for Occupational Safety and Health',
sind zwei umfangreiche Ausarbeitungen vorgelegt worden, in denen die Risiken des Umgangs mit
( a. ) Nano-Titaniumdioxide TiO2 und ( b. ) mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen - CNTs  evaluiert und Arbeitsplatzgrenzwerte vorgeschlagen werden. Diese Werte sind als Mittelwert über 8 h (TWA – 'time weighted average') zu verstehen.

NanomaterialVorgeschlagener Arbeitsplatzgrenzwert Quellenangabe
Nano-TiO20.3  mg.m-3
Anmerkungen:
Der Grenzwert für TiO2 Feinpartikel (Ø 0.1 ?m - 3. ?m) liegt mit 2.4 mg m-3 weitaus höher.
Nano-TiO2 wird als potentiell krebserregend eingestuft,
als 2B-Substanz in der IARC- Klassifizierung;
bei Einhaltung der o.a. Arbeitsplatzgrenzwerte wird das Risiko für dadurch verursachten Lungenkrebs bei max. 1:1000
für lebenslange Nano-TiO2-Belastungen abgeschätzt.


[NIOSH 2011]
Kohlenstoff-Nanoröhrchen CNT1  µg m-3
Anmerkungen:
In einem vorhergehenden NIOSH - Entwurf aus 2010 war noch ein CNT-Grenzwert von 7. ?g m-3 vorgesehen -  neue Daten aus Tier-versuchen haben zur Reduktion auf nur mehr 1. ?g m-3 geführt.
Das Risiko, selbst bei Einhaltung der o.a. Arbeitsplatzgrenzwerte im Verlauf eines Arbeitslebens Lungenschädigungen zu erleiden, wird mit 10 % geschätzt.
CNT-Materialien haben nach neuen Veröffentlichungen zudem  das Potential, die Krebsentwicklung beim Vorliegen von anderen
Kanzerogenen signifikant zu verstärken; diese Wirkungen wurden bei der Festlegung des o.a. Grenzwerts noch nicht berücksichtigt.
Empfehlungen:
Das NIOSH empfiehlt zudem, alle Beschäftigte laufend arbeits-medizinisch zu überwachen, um frühzeitig Lungenschädigungen erkennen zu können.
Wo immer möglich, sollten ungefährliche oder weniger gefährliche Materialien anstelle von CNTs verwendet werden. 

[NIOSH 2013]