Ein Praxisbericht
Occupational Health Care During the Introduction of New Technologies – a Practical Report
Einleitung
Zu Beginn der 1990er Jahre wurde in der deutschen Automobilindustrie damit begonnen, Fahrzeugkarosserien aus Aluminium herzustellen. Dadurch konnte das Gewicht der Fahrzeugkarosserie erheblich gesenkt werden, wodurch ein relevanter Beitrag zur Energieeffizienz der Fahrzeuge geleistet wurde. Allerdings brachte dieser Schritt erhebliche technologische Neuerungen mit sich, deren mögliche gesundheitliche Auswirkungen auf die Beschäftigten im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung kritisch zu betrachten und zu untersuchen waren. Die Audi AG beschloss daher, den Einführungsprozess der Aluminiumtechnologie arbeitsmedizinisch sowohl auf der Praxisebene als auch wissenschaftlich zu begleiten. Zu erwähnen ist, dass eine Exposition von Beschäftigten gegenüber Aluminium bis heute kein ausdrücklich genannter Anlass für das Veranlassen oder Anbieten arbeitsmedizinischer Vorsorge ist, wohl aber eine Schweißrauchexposition (damals BGV A4, ab 2009 Anhang der ArbMedVV). Im Fokus standen mögliche Gefährdungen durch aluminiumhaltige Schweißrauche, die als Gefahrstoffe unter anderem alveolengängige Aluminiumoxidpartikel sowie Ozon enthalten (z. B. Spiegel-Ciobanu et al. 2005; DGUV-Information 209-016). Ein besonderes Augenmerk galt hierbei potenziellen Effekten im Bereich der Lunge und des Nervensystems (Letzel et al. 2009). Neben umfangreichen Arbeitsplatzanalysen wurde eine arbeitsmedizinische Vorsorge für die exponierten Beschäftigten (i.e. Aluminiumschweißende) etabliert und den Betroffenen angeboten. Nicht zuletzt wegen der in der Öffentlichkeit diskutierten Gesundheitsgefahren im Zusammenhang mit der Verwendung von Aluminium wurde diese durch die Beschäftigten explizit begrüßt und nahezu ausnahmslos angenommen. Die im Verlauf des Einführungsprozesses angebotene arbeitsmedizinische Vorsorge enthielt neben einem Biomonitoring noch weitere aus der Gefährdungsbeurteilung abgeleitete Untersuchungsangebote, wie zum Beispiel Blutbild, klinisch-chemische Laborparameter, Lungenfunktion etc. Der Umgang mit Belastungen durch Aluminium-Schweißrauche im Rahmen der arbeitsmedizinischen Vorsorge soll im Folgenden näher beschrieben werden.
Arbeitsmedizinische und sicherheitstechnische Begleitung
Die erforderlichen Arbeitsschutzmaßnahmen zur sicheren Einhaltung der anerkannten Grenzwerte für die Belastung mit Aluminium-Schweißrauchen wurden etabliert und kontinuierlich verbessert. Allerdings blieben Fragen hinsichtlich der Langzeiteffekte von Aluminium-Schweißrauchen zunächst offen. Hierzu wurde 1997 von der Abteilung Gesundheitsschutz der Audi AG gemeinsam mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Universität Erlangen, später Mainz, und Fachleuten der Holz-Metall-Berufsgenossenschaft ein Forschungsprojekt für Beschäftigte des Firmenstandortes Neckarsulm, die regelmäßig Aluminium schweißten, vorbereitet. Innerhalb der 1999 gestarteten Längsschnittstudie wurden 100 Aluminiumschweißende ausgewählt und gemeinsam mit 50 Kontrollpersonen aus der Fahrzeug-Endmontage über einen Zeitraum von fünf Jahren regelmäßig untersucht. Dabei war neben der Aluminiumaufnahme insbesondere die Funktion der Atemorgane und des Nervensystems Gegenstand der Untersuchungen. Gleichzeitig wurden durch die firmeninterne Abteilung Verfahrenstechnik/Sicherheitschemie an den Schweißarbeitsplätzen regelmäßig Schweißrauch- und Ozonmessungen durchgeführt. Die Studie wurde mit der letzten Nachuntersuchung im Juli 2003 abgeschlossen und die Ergebnisse wurden im Verlauf der Untersuchung beziehungsweise in den Folgejahren publiziert (Buchta et al. 2003; Roßbach et al. 2006; Kiesswetter et al. 2009). Die aus den Erkenntnissen abgeleitete Routine arbeitsmedizinischer Vorsorge wird weiterhin praktiziert.
Im Folgenden wird geschildert, welche Bedeutung die arbeitsmedizinische Vorsorge und ihre Instrumente (wie z. B. Biomonitoring) bei der medizinischen Begleitung dieses Einführungsprozesses innerhalb der oben genannten Studie und darüber hinaus erlangt haben und wie die Belastung der Aluminiumschweißenden durch aluminiumhaltige Schweißrauche reduziert werden konnte.
Expositionsbedingungen
Zu Beginn der Fertigung von Aluminiumkarosserien waren nur wenige Schweißprozesse so weit automatisiert, dass eine Exposition der dort Beschäftigen vollständig vermieden werden konnte. Überwiegend wurde „von Hand“ geschweißt, wobei abgesaugte Schweißvorrichtungen oder bei
Arbeiten in der Karosserie mobile Absaugvorrichtungen genutzt wurden. Als Schweißverfahren kamen Metall-Inertgas (MIG)- und Wolfram-Inertgas (WIG)-Schweißen zum Einsatz. Um die erforderliche Schweißnahtqualität zu erhalten, ist es bei beiden Verfahren erforderlich, den eigentlichen Schweißprozess, der durch einen Lichtbogen erzeugt wird, durch ein Inertgas vor Oxidation zu schützen (Schutzgasglocke). Gleichzeitig bestand die Gefahr einer Beeinträchtigung der Schutzgasglocke durch den Luftstrom der verwendeten Absaugungen. Um dieses zu vermeiden, durfte nur so viel Absaugleistung appliziert werden, wie für die Aufrechterhaltung der Schutzgasglocke noch vertretbar war. In der Folge blieb die Wirkung der eingesetzten Absaugeinrichtungen unvollständig. Für den Schutz der Beschäftigten war der Einsatz persönlicher Schutzausrüstung (PSA) somit unumgänglich. Hier kamen fremdbelüftete Schweißhelme mit selbstverdunkelnden Visieren zum Einsatz. Das Aggregat zum Ansaugen und Filtern der Atemluft wurde dabei am Rücken der Schweißenden platziert, also an der dem Schweißprozess abgewandten Körperseite.
Biomonitoring in der arbeitsmedizinischen Vorsorge
Durch den Einsatz der genannten PSA war eine Abschätzung der inneren Belastung der Beschäftigten mit Aluminiumrauchen durch arbeitsplatzbezogene Luftmessungen nicht möglich, so dass im Rahmen der arbeitsmedizinischen Vorsorge eine Biomonitoring-Untersuchung etabliert wurde. Um untersuchungsbedingte Unannehmlichkeiten der Beschäftigten möglichst gering zu halten, wurde als Parameter der inneren Belastung Aluminium im Urin ausgewählt. Hierzu existieren in Deutschland anerkannte Grenz- und Referenzwerte (BAT-, BGW- und BAR-Werte). Vor dem Start der Untersuchungen erfolgte eine eingehende Prüfung der zur Probengewinnung eingesetzten Materialien auf Aluminiumkontaminationen. Die Probenahmen erfolgten zu festgelegten Zeitpunkten jeweils am Ende der Arbeitsschicht nach mehreren aufeinander folgenden Tagen mit Exposition. Um präanalytische Verfälschungen zu vermeiden, wurden die Beschäftigten hierzu gebeten, die Urinproben nach dem Duschen und in Straßenkleidung zu gewinnen und abzugeben. Weitere Untersuchungen und die arbeitsmedizinische Beratung erfolgten an einem zweiten Termin, nach Eintreffen des Biomonitoring-Ergebnisses.
Die empfohlenen Intervalle für die Durchführung der arbeitsmedizinischen Vorsorge wurden gestaffelt: Die erste Nachuntersuchung erfolgte immer nach drei Monaten, alle weiteren nach jeweils einem Jahr. Mit zunehmender Prozessstabilität der Schweißverfahren und abnehmender Belastung der Schweißenden wurden die Intervalle für die arbeitsmedizinische Vorsorge auf bis zu 36 Monate gesteigert. Allerdings wurden bei unerwartet hoher Belastung von Beschäftigten die Untersuchungsintervalle individuell angepasst, das heißt verkürzt.
Entwicklung der Schutzmaßnahmen
Die Ergebnisse der Biomonitoring-Untersuchungen bestätigten die Wirksamkeit der getroffenen Schutzmaßnahmen, einschließlich der Verwendung der fremdbelüfteten Schweißhelme. Dennoch zeigte das Biomonitoring an einigen Arbeitsplätzen für die dort tätigen Schweißenden eine auffällig hohe Aluminiumbelastung, wenngleich diese auch noch unterhalb oder im Bereich des damaligen BAT-Werts lag. Eine exakte Rekonstruktion der Arbeitsabläufe in den Beratungsgesprächen sowie die Beobachtung der Vorgehensweise vor Ort führte zu dem Ergebnis, dass die Beschäftigten an einigen Arbeitsplätzen nach Beendigung des eigentlichen Schweißvorgangs das (noch verdunkelte) Helmvisier öffneten, um die Schweißnaht zu kontrollieren. Da aus frischen Schweißnähten auch während des Abkühlprozesses noch für einige Zeit weiter Schweißrauche emittiert werden, konnte – insbesondere, wenn die Naht von oben inspiziert wurde – eine Exposition gegenüber aluminiumhaltigen Schweißrauchen angenommen werden. In der Folge wurde von den angedachten Lösungsmöglichkeiten die Ausstattung der Schweißhelme mit einem weiteren (klaren) Visier, das unter dem selbstverdunkelnden Visier angebracht wurde, eingeführt. Dadurch konnte die Schweißnahtkontrolle bei geöffnetem selbstverdunkelndem Visier – aber geschlossenem klaren Visier – durchgeführt werden, ohne dass der von der Schweißnaht aufsteigende „Nachrauch“ eingeatmet wurde.
Mit den so etablierten Schutzmaßnahmen und der Weiterentwicklung der Fertigungsbedingungen (Automatisierung, Entzerrung belasteter Bereiche durch emissionsarme Arbeitsstationen, Optimierung von Gruppenarbeitsplätzen z. B. durch Abtrennung, verbesserte Hallenbelüftung) ist es mittlerweile gelungen, die Belastung der Beschäftigten beim Aluminiumhandschweißen bis in den Bereich der Umweltbelastung mit Aluminium abzusenken.
Rolle der arbeitsmedizinischen Vorsorge
Die Schutzwirkung persönlicher Schutzausrüstungen ist immer von der Compliance der Beschäftigten abhängig, weil das Tragen der PSA in der Regel eine zusätzliche Belastung darstellt. Insofern ergibt sich für den Arbeitsschutz nach der Herausforderung der Verhältnisprävention eine weitere im Bereich der Verhaltensprävention. Die Anforderungen an die Beschäftigten sind besonders anspruchsvoll, wenn nicht nur das Tragen der PSA erforderlich ist (wie z. B. bei Schutzschuhen etc.), sondern auch deren korrekte Anwendung (wie im Fall des o. g. Schweißhelms). Wiederholte Unterweisungen durch die Vorgesetzten sind hier ein wichtiger Baustein zur Sicherstellung der Schutzwirkung von PSA. Im Fall der Aluminiumbelastung beim Schweißen ist es zudem möglich, mit Hilfe des Biomonitorings die Effektivität der Schutzmaßnahmen zu prüfen und im Beratungsgespräch mit den Beschäftigten auf mögliche Schwächen bei der sicherheitstechnischen Gestaltung des Arbeitsplatzes, der PSA-Ausstattung und PSA-Anwendung einzugehen. Die Erfahrung hat gezeigt, dass beispielsweise das irrtümliche Öffnen beider Visiere zur Schweißnahtkontrolle durchaus vorkommt. Allerdings kann in solchen Fällen ein auffälliger Anstieg der Aluminiumausscheidung, auch unterhalb des Grenzwertniveaus, registriert werden, was im Beratungsgespräch angesprochen werden kann.
Auswertung von Daten arbeitsmedizinischer Vorsorge
Um den Effekt wiederholter arbeitsmedizinischer Vorsorge auf die Aluminiumbelastung beim Handschweißen zu untersuchen, wurden in dem geschilderten fahrzeugbauenden Werk die pseudonymisierten Daten von 349 arbeitsmedizinischen Vorsorgen der Jahre 2015 bis 2019 ausgewertet. In 331 Fällen fanden sich auswertbare Ergebnisse des Aluminiumbiomonitorings. Davon waren 52 Personen mehrfach in der arbeitsmedizinischen Vorsorge, so dass die Aluminiumbelastung beim Eintritt in die Vorsorge und das jeweils letzte Biomonitoring-Ergebnis im Beobachtungszeitraum verglichen werden konnte (➥ Abb. 1). Die Darstellung zeigt, dass alle Messwerte deutlich unterhalb des aktuell gültigen BGW/BAT-Werts von 50 µg/g Kreatinin liegen (Deutsche Forschungsgemeinschaft 2022; Ausschuss für Gefahrstoffe 2022). In der Mehrzahl der Fälle kommt es im Beobachtungszeitraum zu einer Abnahme der Aluminiumbelastung (grüne Pfeile), bei Ausgangswerten im Bereich oder oberhalb des BAR von 15 µg/g Kreatinin kommt es immer zu einer Abnahme der Aluminiumbelastung, die bei hohen Ausgangswerten besonders deutlich ausfällt.
Zusätzlich konnten 686 arbeitsmedizinische Vorsorgen bei Aluminiumschweißenden mit auswertbarem Biomonitoring der Jahre 2004 bis 2013 betrachtet werden. Hier wurden bei Schweißenden mit mehrfacher Teilnahme an der arbeitsmedizinischen Vorsorge (n=190) insgesamt 401 Datenpaare aus zwei zeitlich aufeinander folgenden Aluminium Biomonitoring-Messwerten jeweils einer Person gebildet. Die Veränderungen der Messwerte waren überwiegend gering. Die Zu- oder Abnahme betrug bei 75% der Datenpaare maximal 10 µg/g Kreatinin. Bei 50% der Datenpaare zeigte sich eine Veränderung um 5 µg/g Kreatinin und weniger. Für die Mehrzahl der Datenpaare wurde dabei eine Abnahme beobachtet. ➥ Abbildung 2 zeigt darüber hinaus, dass auf einen höheren Ausgangswert (oberhalb des damaligen BAT-Werts für Aluminium in Höhe von 60 μg/g Kreatinin) immer eine Abnahme der gemessenen Belastung folgte.
Es ist davon auszugehen, dass insbesondere die Rückmeldung über einen erhöhten Messwert im arbeitsmedizinischen Beratungsgespräch gemeinsam mit der Diskussion der möglichen Ursachen und der fachkundigen Beratung zur Minimierung von Expositionsrisiken zu den deutlichen individuellen Belastungsreduzierungen beigetragen haben. Der Rückgang der anfänglich im Vergleich zur Allgemeinbevölkerung deutlich erhöhten Belastungen der Beschäftigten ist auch im Langzeitverlauf der zwischen 1991 und 2015 erhobenen Biomonitoring-Messwerte gut erkennbar (➥ Abb. 3).
Zusammenfassung
Die geschilderte Vorgehensweise und die Auswertung der Untersuchungsergebnisse zeigen, dass ganzheitlich verstandene und umgesetzte arbeitsmedizinische Vorsorge einen relevanten Beitrag zur Gefährdungsbeurteilung, und somit zur Beurteilung und Weiterentwicklung betrieblicher Schutzmaßnahmen leisten kann. Dies gilt in besonderer Weise – aber nicht ausschließlich – für die arbeitsmedizinische Begleitung der Einführung neuer Technologien, für die der ganzheitliche Ansatz arbeitsmedizinischer Vorsorge in hohem Maße bedeutsam ist. Hier richtet sich das Angebot arbeitsmedizinischer Vorsorge nach den Erfordernissen der Gefährdungsbeurteilung und kann sich oft nicht auf die im Anhang der Verordnung zur arbeitsmedizinischen Vorsorge (ArbMedVV) genannten Anlässe beschränken. Die Arbeitsmedizinische Regel (AMR) 3.3 „Ganzheitliche arbeitsmedizinische Vorsorge unter Berücksichtigung aller Arbeitsbedingungen und arbeitsbedingten Gefährdungen“ stellt diesen Sachverhalt klar und konkretisiert hierzu die Bedingungen der Wunschvorsorge.
Arbeitsmedizinische Vorsorge kann einen wertvollen Beitrag zur Gefährdungsbeurteilung leisten, wenn die Untersuchungsangebote innerhalb der Vorsorge auf die Gefährdung Bezug nehmen (z. B. Biomonitoring) und wenn die Untersuchungsergebnisse systematisch ausgewertet werden. Die Auswertung der vorliegenden individuellen Ergebnisse kann Rückschlüsse auf die Verhältnisse in einem Arbeitsbereich ermöglichen. Vor allem aber bietet das ärztliche Beratungsgespräch die Gelegenheit, die Arbeitsplatzverhältnisse aus der Perspektive der Beschäftigten zu erfassen und in der Beratung sowohl Aspekte der Verhältnis- als auch der Verhaltensprävention zu thematisieren. So wird ganzheitliche arbeitsmedizinische Vorsorge zu einem wesentlichen Bestandteil der Prävention im Betrieb, indem sowohl Maßnahmen der Verhältnisprävention als auch solche der Verhaltensprävention gefördert und weiterentwickelt werden.
Interessenkonflikte: Horst Mann war bis 2020 Leiter der Abteilung Gesundheitsschutz der Audi AG im Werk Neckarsulm. Seitdem ist er freiberuflich in der Fort- und Weiterbildung bei den arbeitsmedizinischen Akademien in Stuttgart und Berlin sowie der Technischen Akademie Esslingen tätig. Ehrenamtlich ist er Mitglied im Arbeitskreis Biomonitoring des Ausschusses für Arbeitsmedizin (AfAMed). Es bestehen keine Interessenkonflikte. Bernd Roßbach ist wissenschaftlicher Mitarbeiter und Laborleiter am Institut für Arbeits-, Sozial- und Umweltmedizin der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und Mitglied der Ständigen Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Es bestehen keine Interessenkonflikte. Klaus Windorfer und Stephan Letzel geben an, dass keine Interessenkonflikte vorliegen.
Literatur
Spiegel-Ciobanu V-E, Letzel S, Hilla W, Zschiesche W: Aluminium-Schweißen: Inhaltative Belastung und Prävention. Die BG 04/2005: 189–193.
Letzel S, Sedlaczek S, Kraus T: Aluminium und seine Verbindungen. In: Letzel S, Nowak D (Hrsg.): Handbuch der Arbeitsmedizin. 13. Erg.-Lfg. 07/2009. Landsberg am Lech: ecomed Medizin, 2009.
Kiesswetter E, Schäper M, Buchta M, Schaller KH, Rossbach B, Kraus T, Letzel S: Longitudinal study on potential neurotoxic effects of aluminium: II. Assessment of exposure and neurobehavioral performance of Al welders in the automobile industry over 4 years. Int Arch Occup Environ Health 2009; 82: 11911–210.
Rossbach B, Buchta M, Csanády GA et al.: Biological monitoring of welders exposed to aluminium. Toxicol Lett 2006; 162: 239–245.
Buchta M, Kiesswetter E, Otto A et al.: Longitudinal study examining the neurotoxicity of occupational exposure to aluminium-containing welding fumes. Int Arch Occup Environ Health 2003; 76: 539–548.
Roßbach B, Claus M, Mann H, Letzel S: Aluminium - biologische Effekte und Expositionen am Arbeitsplatz. Expositionen an ausgewählten Arbeitsplätzen. Vortrag auf der 56. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Arbeitsmedizin und Umweltmedizin in München vom 09.–11.03.2016.
doi:10.17147/asu-1-266301
Weitere Infos
Ausschuss für Arbeitsmedizin (AfAMed) am Bundesministerium für Arbeit und Soziales: AMR 3.3: Ganzheitliche arbeitsmedizinische Vorsorge unter Berücksichtigung aller Arbeitsbedingungen und arbeitsbedingten Gefährdungen, 2022
https://www.baua.de/DE/Angebote/Rechtstexte-und-Technische-Regeln/Regel…
BG BAU DGUV-Information 209-016: Schadstoffe beim Schweißen und bei verwandten Verfahren
https://www.bgbau-medien.de/handlungshilfen_gb/daten/dguv/209_016/titel…
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG): MAK und BAT-Werteliste der ständigen Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe, 2022
https://series.publisso.de/sites/default/files/documents/series/mak/lmb…
Ausschuss für Gefahrstoffe (AGS) am Bundesministerium für Arbeit und Soziales: TRGS 903 Biologische Grenzwerte (BGW), 2022
https://www.baua.de/DE/Angebote/Rechtstexte-und-Technische-Regeln/Regel…
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