Biomonitoring im Rahmen der arbeitsmedizinischen Vorsorgeuntersuchung G 27 am Beispiel von Hexamethylen-1,6-Diisocyanat (HDI)

ASU Arbeitsmed Sozialmed Umweltmed 2013; 48: 392–396

Einleitung und Ziele

Hexamethylen-1,6-diisocyanat (HDI, CAS-Nr. 822-06-0) gehört zu der Gruppe der aliphatischen Isocyanate mit der Strukturformel C8H12N2O2. HDI ist eine farblose bis gelbliche Flüssigkeit mit stechendem Geruch und dient als Ausgangsstoff zur Herstellung von Polyisocyanaten. HDI wird hauptsächlich eingesetzt als Härter in 2-Komponenten-Polyurethan-Lacken, die meist im Automobilbau zur Anwendung kommen. Am Arbeitsplatz kann HDI sowohl inhalativ als auch dermal aufgenommen werden.

HDI kann wie die aromatischen Diisocyanaten MDI und TDI sowohl zu Irritationen der Haut und Schleimhäute als auch zu Sensibilisierungen der Haut und der Atemwege bis hin zum Isocyanatasthma führen (ATSDR 1998; Greim 1996; Nakashima et al. 2002; Jones et al. 2006).

HDI wird zu HDA (Hexamethylendiamin) verstoffwechselt und mit einer Halbwertszeit von 2,5 Stunden über den Urin ausgeschieden (Greim 1996; Tinnerberg et al. 1995). Zur Bewertung einer HDI-Belastung liegt ein AGW von 35 µg/m³ und ein BAT-Wert von 15 µg HDA/g Kreatinin vor. Der BAT-Wert begründet sich auf die sehr gute Korrelation zwischen HDI in der Luft und HDA im Urin; dies wurde in verschiedenen arbeitsmedizinischen Studien gezeigt (   Tabelle 1 ).

Nach ArbMedVV ist Biomonitoring Bestandteil der arbeitsmedizinischen Vorsorgeuntersuchung (AVU). Es wird eine Pflichtuntersuchung durchgeführt wenn der AGW überschritten wird oder eine Gesundheitsgefährdung durch direkten Hautkontakt besteht – ist dies nicht der Fall wird eine Angebotsuntersuchung unterbreitet (ArbMedVV 2008). Eigene Erfahrungen zeigen, dass die Teilnahme an Angebotsuntersuchungen fast 100 % ist bei Mitarbeitern, die in großen Unternehmen beschäftigt sind. Allerdings zeigen eigene Erfahrungen auch, dass je kleiner ein Unternehmen ist, desto seltener nehmen die Angestellten an den offerierten Angebotsuntersuchungen teil und wenn doch, so ist Biomonitoring meist nicht Bestandteil der Untersuchung. In der vorliegenden Studie wird anhand des Isocyanats HDI (Hexamethylen-1,6-Diisocyanat) gezeigt, wie wesentlich es für Mitarbeiter ist, an Angebotsuntersuchungen teilzunehmen und wie wichtig es ist, Biomonitoring durchzuführen zusätzlich zu Luftuntersuchungen, um den dermalen Aufnahmepfad mit zu erfassen. Aber die Untersuchung zeigt auch, dass es schwierig ist, im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung zu beurteilen, welcher Mitarbeiter belastet ist und welcher nicht. Eigene Erfahrungen zeigen, dass mittels Biomonitoring Schwachstellen des Arbeitsschutzes sowie der Arbeitshygiene immer wieder aufgedeckt werden können, was im Sinne des Präventionsgedankens wichtig ist zur Vermeidung von Erkrankungen.

Hintergrund der vorliegenden Untersuchung waren die stark erhöhten Biomonitoringbefunde (HDA im Urin) in der zeitlich vorhergegangenen arbeitsmedizinischen Vorsorgeuntersuchung G 27 „Isocyanate“ bei Mitarbeitern desselben HDI-Produktionsbetriebes. In der AVU wurden interessanterweise die höchsten Werte nicht bei Produktionsmitarbeitern, sondern Messwartemitarbeitern sowie Büromitarbeitern gefunden, d. h. bei Beschäftigten, bei denen als Folge der Gefährdungsbeurteilung keine Angebotsuntersuchung notwendig gewesen wäre. Die Mitarbeiter wurden erfasst, weil in dem vorliegenden Betrieb es seit vielen Jahren üblich ist, dass die gesamte Mannschaft jährlich zur arbeitsmedizinischen Vorsorgeuntersuchung inkl. Biomonitoring geht. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es nun, die Quelle der HDI-Belastung zu ermitteln.

Kollektiv und Methode

Kollektiv

2011 wurde bei 32 Beschäftigten eines HDI-Produktionsbetriebs während Stillstandsarbeiten der Produktionsanlage eine Woche lang Biomonitoring (HDA im Urin) inkl. ausführlicher (Arbeitsplatz)-Anamnese durchgeführt. Darüber hinaus wurden zur Expositionsermittlung Luftmessungen durchgeführt sowie Wischproben gezogen.

In der Untersuchungswoche hatten 18 Schichtmitarbeiter nach Schichtende eine Urinprobe abgegeben und zwar 17 Probanden an 5 Tagen und 1 Proband an 4 Tagen, d. h., es wurden 89 Urinproben abgegeben. Von diesen Urinproben kamen 22 Proben von Mitarbeitern, die mehr als 8 h in der Messwarte arbeiteten, 22 von Mitarbeitern, die weniger als 8 h in der Messwarte arbeiteten und somit noch Stillstandsarbeiten mitverrichteten und 45 Urinproben von Mitarbeitern, die ausschließlich Stillstandsarbeiten verrichteten.

Die Kontrollgruppe bestand aus 14 Mitarbeitern: 9 Mitarbeiter gaben an 5 Tagen und 5 Mitarbeiter an 4 Tagen täglich Urin ab, d. h., es lagen 65 Urinproben vor. Von diesen Urinproben kamen 36 Proben von Mitarbeitern, deren Büro im Gebäude der Messwarte war und 29 Proben von denjenigen, deren Büro in einem anderen Gebäude war. In   Abb. 1 ist die Aufteilung der 154 Urinproben nach der Tätigkeit der Mitarbeiter dargestellt.

Methode

Zum Nachweis einer HDI-Belastung wird HDA im Urin nach Expositionsende bestimmt. Mit dem Belastungsmarker HDA kann nicht zwischen Expositionen gegenüber HDA und monomerem oder polymerem HDI unterschieden werden (Creely et al. 2006).

Die Urinprobe wurde nach saurer Hydrolyse alkalisch eingestellt und mit Chlorameisensäureethylester versetzt. Dabei wurden die Hexamethylendiaminkonjugate in Hexamethylendiamin überführt und zum 1,6-Bis-(ethoxycarbonylamino)-hexan (HDA-Diurethan) derivatisiert. Nach Extraktion mit Cyclohexan erfolgte die Messung mittels GC/MS (Greim 2003). Die Nachweisgrenze zum Zeitpunkt der Untersuchung betrug 5 µg HDA/L Urin. Der BAT-Wert beträgt 15 µg/g Kreatinin (Hartwig 2012). Da zum Zeitpunkt der Untersuchung 2011 noch kein BAT-Wert vorlag, ist die Bewertung dieser Studie anhand eines internen arbeitsmedizinischen Erfahrungswerts von 20 µg/l Urin erfolgt.

Zusätzlich zum Biomonitoring wurden stationäre Luftmessungen an 4 Tagen jeweils im Pausenraum als auch in der Messwarte durchgeführt. Personenbezogene Luftmessungen wurden bei 2 Mitarbeitern ebenfalls 4 Tage lang gezogen. Des Weiteren wurden Wischproben (qualitativer Nachweis) durchgeführt und bei 18 Personen die Arbeitshandschuhe sowie bei 5 Personen die Schnürsenkel der Arbeitsschuhe auf HDA untersucht – es waren allesamt Mitarbeiter, bei denen HDA im Urin gefunden wurde.

Ergebnisse

  Tabelle 2 zeigt die Übersicht der HDA-Wert-Verteilung in der Schichtgruppe und dem Kontrollkollektiv. 25 % der Schichtgruppe und 19 % der Kontrollgruppe hatten HDA-Werte oberhalb des zur Bewertung einer HDI-Belastung herangezogenen innerbetrieblichen Beurteilungswertes von 20 µg HDA/l Urin. Obwohl die Kontrollgruppe aus Büromitarbeitern bestand, wurde in 31 % der Urinproben HDA gefunden.

In   Abb. 2 ist die prozentuale Verteilung der HDA-Werte (HDA < 5 µg/l, HDA 5 bis 20 µg/l sowie HDA > 20 µg/l) in den 154 Urinproben dargestellt. Die Untergruppen der Schichtarbeiter werden sind in den jeweils ersten drei Säulen dargestellt, die Kontrollgruppe in den letzten beiden Säulen. Bei der Schichtgruppe ist Folgendes ersichtlich: Urinproben von Mitarbeitern, die durch die Stillstandsarbeiten am meisten gegenüber HDI exponiert waren, waren am seltensten (10 %) oberhalb des innerbetrieblichen Beurteilungswerts. Dies zeigt, dass die getroffenen Schutzmaßnahmen (persönliche Schutzausrüstung etc.) in den meisten Fällen ausreichten. Am häufigsten (41 %) wurde eine Verletzung des innerbetrieblichen Beurteilungswerts festgestellt in Urinproben von Mitarbeitern, die mehr als 8 h in der Messwarte arbeiteten, also keinen direkten Kontakt zu HDI hatten. Aus der Schichtgruppe kamen die höchsten Werte wie   Tabelle 3 zeigt von Mitarbeitern, die in der Messwarte arbeiteten. Abb. 2 zeigt, dass in der Kontrollgruppe im Mittel 19 % der HDA-Werte oberhalb des innerbetrieblichen Beurteilungswertes waren.

Die Konzentrationen von HDI in der Luft waren in der Messwarte bei allen vier Messungen < 0,4 µg/m³ (Nachweisgrenze). Im Pausenraum wurde in drei Fällen ebenfalls nichts nachgewiesen, in einem Fall (4. Tag) 2,3 µg/m³. Bei den personenbezogenen Luftmessungen wurde 5-mal < 0,4 µg/m³ gefunden, die korrespondierenden HDA-Werte im Urin waren 4-mal < 0,5 µg/l und einmal 6,2 µg/l Urin. Darüber hinaus wurden einmal 8 µg/m³ und einmal 34 µg/m³ gemessen, das Biomonitoring war in beiden Fällen negativ (< 5 µg/l). Schließlich wurde einmal 2,3 µg/m³ gefunden, der HDA-Wert betrug in diesem Fall mehr als 150 µg/l Urin. Aus diesen Daten wurde gefolgert, dass der inhalative Aufnahmepfad als Belastungsquelle keine bedeutende Rolle gespielt hat. Somit lag nahe, den dermalen Aufnahmepfad näher zu betrachten. Um hier die Belastungsquellen zu ermitteln wurden Wischproben untersucht. Diese zeigten einen positiven HDA-Nachweis an verschiedenen Stellen in der Messwarte (z. B. PC-Tastaturen) sowie im Betrieb u. a. an Handlauf, Türen, Treppenhaus, Werkzeug und Helmfächer. Im Nachgang wurde HDA nachgewiesen auf Wischproben von Lenkrädern von Gabelstapler. Des Weiteren wurden HDA nachgwiesen bei der Analyse der Arbeitshandschuhe und der Analyse der Schnürsenkel der Arbeitsschuhe. Auch dies ein eindeutiges Zeichen einer dermalen Belastung – die Schnürsenkel werden in der Regel ohne Handschuhe auf und zu geschnürt.

Diskussion

Die vorliegende Untersuchung zeigt, dass Mitarbeiter, die laut Gefährdungsbeurteilung keine HDI-Exposition haben, trotzdem eine HDA-Belastung sogar oberhalb des BAT-Werts haben können. Gründe hierfür sind unzureichende Arbeitshygiene der exponierten Produktionsmitarbeiter sowie Verschleppung von Kontaminationen in den „Weißbereich“. Zum Beispiel hatten die Produktionsmitarbeiter ihre mit HDA kontaminierten Handschuhe etc. auf Tische in der Messwarte abgelegt auf die später der Messwartenmitarbeiter ohne Handschuhe gefaßt hat, d. h., die HDI-Aufnahme erfolgte indirekt über den dermalen Eintragspfad. Das gleiche galt für Türen, Handläufe, Werkzeug, Gabelstaplerfahren. Durch diese Verschleppung des HDIs konnte die gesamte Problematik geklärt werden. Durch Luftmessungen allein wäre diese Problematik nicht festgestellt worden. Die Belastung der Produktionsmitarbeiter wurde ebenfalls über den dermalen Aufnahmepfad geklärt. Die Schnürsenkel der Arbeitsschuhe wurden ohne Handschuh auf und zu gemacht, die Hände anschließend nicht gewaschen. Die Arbeitshandschuhe wurden oft falsch ausgezogen und zwar so, dass beim Ausziehen des 2. Handschuhs die saubere Hand auf die Außenseite des Handschuhes fasst – auch hier wurden die Hände nicht gewaschen. Für das Gabelstaplerfahren war kein Handschuh vorgeschrieben. Diese hat dazu geführt, dass die Lenkräder nicht sauber aussahen und dann wiederum einige Mitarbeiter aus „hygienischen Gründen“ mit ihren benutzten Handschuhen das Lenkrad angefaßt haben. Dies führte zur Kontamination der Mitarbeiter, die dies nicht wussten und keine Handschuhe trugen.

Nachdem die Kontaminationsmöglichkeiten erkannt wurden, wurden die folgenden Veränderungen umgesetzt.

Schaffung von Schwarz-Weiß-Bereichen zur Etablierung strikter arbeitshygienischer Standards:

• Klare Regelung für Handläufe, Gabelstaplerbenutzung – wo sollen Handschuhe getragen werden und wo nicht.
• Zugangbeschränkungen zu den Weißbereichen:

Klare Definition welche Bereiche Weißbereiche sind – Messwarte, Büros, Besprechungsräume, Pausenräume, Treppenhaus, Nebenräume

• Die persönliche Schutzausrüstung (PSA) darf nicht im Weißbereich abgelegt werden, Schaffung von ausreichender Ablagemöglichkeiten außerhalb des Bereichs.
  • Installation von Waschbecken an den Zugängen zu den Weißbereichen, Handwäsche vor Betreten von Weißbereichen.
  • Keine Arbeitsmittel (z. B. Werkzeug, Probenbehälter etc.) innerhalb von Weißbereichen.
• Maßnahmen zur Erleichterung der PSA Nutzung (z. B. ortsnahe Handschuhschränke zur Akzeptanzverbesserung des Handschuhwechsels).
• Handwäsche + nach Binden/Anziehen und Ausziehen der Schuhe.
• Anpassung von Reinigungsplänen.

Bei Anlagenneubau sollte eine strikte Trennung von Produktion und Administration, d. h. auch Messwarte, angestrebt werden.

Nachdem diese Maßnahmen umgesetzt wurden, erfolgten die Wirksamkeitskontrollen mittels Biomonitoring. Da sowohl die Betriebsleitung als auch die Mitarbeiter sich als Ziel gesetzt hatten, im nächsten Biomonitoring keine Überschreitungen des innerbetrieblichen Beurteilungswertes mehr aufzuweisen, wurden diese Maßnahmen sehr engagiert gemeinsam umgesetzt. Es wurde durch Schulungen und Änderungen der organisatorischen Strukturen versucht, alle Mitarbeiter „ins Boot zu bekommen“. Dies spiegelte sich in den Biomonitoring-Befunden wider – HDA wurde nur noch ganz vereinzelt im Urin nachgewiesen.

Schlussfolgerungen

Der dermale Aufnahmepfad spielt bei Isocyanaten wie HDI eine wichtige Rolle. Unzulängliche Arbeitshygiene kann zu Kontaminationen im „Weißbereich“ führen und somit zur Belastung von normalerweise nicht exponierten Personen. Biomonitoring ist geeignet, diese Problematiken aufzuzeigen.

Literatur

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Verordnung zur arbeitsmedizinischen Vorsorge (ArbMedVV), 2008. http://www.gesetze-im-internet.de/arbmedvv/index.html

Für die Verfasser:

Prof. Dr. med. Gabriele Leng

Currenta GmbH & Co.OHG

Sicherheit-Gesundheitsschutz

Institut für Biomonitoring

Chempark Leverkusen, Geb. L 9

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