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Sichere Arbeit

Nanomaterialien am Arbeitsplatz

WERKSTOFFE

Die zunehmende Erforschung von Nanopartikeln macht die Herstellung sogenannter Nanomaterialien mit neuartigen und oftmals überlegenen Eigenschaften möglich. Welche gesundheitlichen Gefahren können aber von Entwicklung und Produktion solcher Materialien ausgehen? Welche Präventionsmaßnahmen sind zu treffen? Eine Studie fasst internationale Erfahrungen und Empfehlungen zusammen.

Im Sommer 2011 wurde eine Untersuchung über die internationalen Erfahrungen und Empfehlungen zum Umgang mit Nanomaterialien in der Arbeitswelt durchgeführt. Daran beteiligt waren Mitarbeiter des NanoTrust-Projektes am Institut für Technikfolgenabschätzung der Akademie der Wissenschaften (ITA) in Kooperation mit der Abteilung für Unfallverhütung und Berufskrankheitenbekämpfung der AUVA (DI Robert Piringer, Dr. Eva Valic).

Der Hintergrund: Die neuen Nanotechnologien
 
Seit einigen Jahren wird viel über die "Nanotechnologie" geschrieben. In vielen Staaten und auch in Österreich werden Forschungen in diesem Bereich besonders gefördert. Von "Nanotechnologie" ist dann die Rede, wenn es um den gezielten Umgang mit sehr kleinen Partikeln und Strukturen geht. Nanotechnologie betrifft jenen Größenbereich, der sich zwischen atomaren Strukturen und solchen von einigen 100 Nanometern (nm) Ausdehnung erstreckt; ein Nanometer ist der millionste Teil eines Millimeters (und damit der milliardste Teil eines Meters: 1 nm = 10-9 m). Dies sind typische Dimensionen von biologischen Strukturen; so erscheint etwa ein einzelnes menschliches Haar mit einem Durchmesser von etwa 50.000 nm riesenhaft im Vergleich zu den Nano-Winzlingen. Typische Viren sind kleiner als 100 nm, und die Dicke von Zellmembranen oder der Durchmesser von Hautporen liegt bei nur wenigen Nanometern.

Nanopartikel kommen auch in der Natur vor - der Staub von Vulkanausbrüchen und jener in den Wüstenstürmen stellen ebenso Beispiele dafür dar wie die nur wenige Nanometer dicken Plättchen, aus denen Tonmineralien zusammengesetzt sind. Durch menschliche Aktivitäten, vor allem bei Verbrennungsvorgängen und Herstellungsverfahren der Industrie, werden unbeabsichtigt Nanopartikel freigesetzt. In einzelnen Fällen haben sogar schon im Mittelalter Handwerker die erstaunlichen Effekte entdeckt, die nanostrukturierte Materialien erzielen können. So beruhen die Farben vieler Kirchenfenster und die Farbeffekte des im Britischen Museum ausgestellten römischen "Lycurgus Cup" auf den in der Glasschmelze aufgelösten Nanopartikeln aus Silber und Gold. 

Anders als zuvor werden nun aber zunehmend solche kleinen Strukturen erforscht und gezielt modifiziert. Dies hat einen wichtigen Grund: Denn so wird die Herstellung von "Nanomaterialien" mit neuartigen und oftmals überlegenen Eigenschaften ermöglicht. Zu diesen technologisch interessanten Merkmalen zählen etwa hohe Abrieb- und Zugfestigkeiten, eine bessere elektrische Leitfähigkeit, neue optische Eigenschaften oder auch spezielle medizinisch-chemische Wirkungen. Sie sind der Grund, weshalb synthetische Nanomaterialien bereits in zahlreichen neuen Produkten genutzt werden.

Daher arbeiten viele Forscher und Unternehmen an Innovationen in diesem Bereich. Sie erhoffen, dass die Nanotechnologie wertvolle Ansatzpunkte für die Lösung dringender Probleme in vielen Sektoren liefert. Die deutsche "Nanokommission" hat in ihrem ersten Bericht aus dem Jahre 2008 hier unter anderem genannt: die Entwicklung von Nanofiltern für die Wasseraufbereitung, von neuartigen Batterien für die Energiespeicherung, von LED-Leuchtmitteln mit nur geringem Stromverbrauch und von stabilen, leichten und reißfesten Strukturbauteilen …

Besondere Herausforderungen für die Sicherheit an den Arbeitsplätzen

Dies ist aber auch ein Thema für Mediziner und für jene Einrichtungen, die sich um Berufserkrankungen und um Unfälle an Arbeitsplätzen kümmern. Schließlich wurde deutlich, dass mit diesen kleinen Partikeln auch gesundheitlich bedenkliche Folgen und Risken einhergehen, die sich derzeit noch nicht umfassend abschätzen lassen. Die Autoren einer Publikation des deutschen Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF)über "Nanopartikel - kleine Dinge, große Wirkung" erinnern hier an die schlimmen Erfahrungen mit dem vormals gepriesenen Wundermaterial Asbest: Obwohl man bereits seit 1900 Schädigungen des Lungengewebes durch Asbestfasern beobachtet hatte, wurde Asbest - auch in der besonders gesundheitsbedenklichen Form des Spritzasbests - bis zur Mitte der 1970er-Jahre weiterhin verwendet. Seit 1960 wurde bei Konferenzen darüber berichtet, dass freigesetzte mineralische Asbestfasern sogar bösartige Lungen-Mesotheliome auslösen können - und dies nicht nur bei Arbeitern in den Fabriken, sondern auch bei Nachbarn, die dem Staub der Fabriken ausgesetzt waren, und sogar bei den Ehefrauen, die zu Hause die Arbeitsanzüge ihrer Männer wuschen.

Zwischen Asbestbelastung und den ersten Anzeichen einer Mesotheliom-Erkrankung können Jahrzehnte vergehen; selbst lange nach dem Verbot dieses gefährlichen Stoffes steigen in den Industriestaaten die Opferzahlen noch immer an. Die deutschen Berufsgenossenschaften registrieren jährlich mehr als 3.500 beruflich bedingte Erkrankungen. "Eine solche Geschichte, darin sind sich alle einig, darf sich nicht wiederholen", schreiben die Experten des BMBF in der Broschüre über "Nanopartikel".

Vorsicht und Vorsorge als Leitprinzipien

Nun wissen wir heute viel mehr über die Folgen von Staub- und Chemikalienbelastungen als damals; zudem haben wir nun Gelegenheit, Schlussfolgerungen aus diesen Erfahrungen zu ziehen und damit zu vermeiden, dass nachlässig mit frühen Warnzeichen und mit der Einhaltung von Schutzmaßnahmen umgegangen wird. Die Forscher der EU-Umweltagentur haben dazu bereits 2002 einen Bericht mit dem Titel "Late Lessons from early Warnings" vorgelegt. Er beschreibt, wie wichtig es ist, bereits dann an Risken zu denken, wenn es noch keine vollständige Gewissheit über die möglichen Gefahren gibt.
Diese als Vorsorgeprinzip ("precautionary principle") bezeichnete Grundhaltung wurde bereits im Februar 2000 in einer Mitteilung der EU-Kommission erläutert. Für den Bereich der Nanotechnologie hat man im Frühjahr 2008 eine Kommissions-Empfehlung "für verantwortungsvolle Forschung im Bereich der Nanowissenschaften und -technologien" veröffentlicht.

Entwicklung neuer Technologien mit Vorsicht und Risikovorsorge
 
Im September 2011 haben die unabhängigen Experten des deutschen "Sachverständigenrates für Umweltfragen" eine Studie mit dem Titel "Vorsorgestrategien für Nanomaterialien" vorgelegt. In dieser im Auftrag des deutschen Umweltministeriums entstandenen Arbeit heißt es: Die "Einführung und Verwendung von Nanomaterialien ist ein aktuelles Beispiel, bei dem das Vorsorgeprinzip eine wichtige Rolle spielen sollte [… D]ie Nanotechnologien werden einerseits wegen ihres Potenzials zur grundlegenden Veränderung ganzer Technologiefelder als Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts angesehen. Andererseits ist ihr Risikopotenzial sehr heterogen und schwer prognostizierbar. Dies hängt sowohl mit den neuen Eigenschaften der Materialien als auch mit der Vielfalt von Strukturen, Produkten und Anwendungsfeldern zusammen."

Welche Arbeitskräfte gehen mit Nanomaterialien um?
 
Betroffen sind zunächst die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in Forschungslabors, und in weiterer Folge auch die Arbeiterinnen und Arbeiter bei industriellen Herstellungs- und Verarbeitungsprozessen für diese neuartigen Substanzen. Der deutsche Sachverständigenrat für Umweltfragen hat dies in seiner neuen Studie zu "Nanomaterialien" besonders betont: "Vorsorgestrategien für Nanomaterialien sollten vor allem eine mögliche Exposition am Arbeitsplatz in Herstellung und Weiterverarbeitung berücksichtigen."

In den betroffenen Betrieben wirft der Umgang mit diesen Substanzen neue Fragen auf, denn:

  • Über mögliche neue gesundheitliche Risken dieser Nanomaterialien ist derzeit noch zu wenig bekannt.
  • Es ist zunächst nicht sicher, ob die bislang verwendeten Schutz- und Filteranlagen auch für die kleinsten Nanopartikel wirksamen Schutz gewähren.
  • Anders als für herkömmliche Stäube und für schädliche Chemikalien gibt es bislang für den Nachweis und für die Bestimmung von Nano-Aerosolen noch keine robusten und verlässlichen Monitorsysteme; daher lässt sich nur schwer verfolgen, wie hoch die Raumluft belastet ist und mit welchen Verfahren diese Belastung minimiert werden kann.

Wie viele Arbeitskräfte sind davon betroffen?

Leider haben wir über die Anzahl der Beschäftigten in unterschiedlichen Industriesektoren, die mit Nanomaterialien umgehen, bisher nur wenige - und wenig zuverlässige - Angaben. Dies hängt damit zusammen, dass unklar ist, ob auch jene Arbeitsplätze Berücksichtigung finden sollten, an denen Belastungen durch zufällig entstandene Ultrafein-Partikel vorliegen (wie Stäube, die beim Gießen, Schweißen, Schneiden und Polieren von Metallen entstehen, sowie bei Verbrennungsvorgängen und dem Räuchern von Lebensmitteln). Zudem gibt es auch seit vielen Jahren Beschäftigte in der Produktion von ultrafeinen Substanzen, so etwa von Ruß und Kohlenstoff ('carbon black‘), von pyrogener Kieselsäure SiO2 ('fumed silica‘), und auch bei Herstellung und Verarbeitung von Pudern und Feinstäuben in der Farbenindustrie und der Pigmentherstellung. Wenn auch diese Arbeitsplätze mitgezählt werden, so hat man es fast an jedem zehnten industriellen Arbeitsplatz mit Feinst- und Nanostäuben zu tun. Ein Bericht der EU-Agentur für Sicherheits- und Gesundheitsfragen der Arbeitsplätze sagt voraus, dass 2014 der Anteil etwa 11 Prozent aller Beschäftigten des Herstellungssektors ausmachen wird. Genauere Daten für den Anteil von neuen Nanotech-Arbeitplätzen liegen für die Schweiz vor. Dazu wurden die Daten einer repräsentativen Umfrage herangezogen. Demnach verwenden etwa 600 Unternehmen bereits Nanopartikel; dort arbeiten insgesamt etwa 1.300 Personen in Bereichen, in denen Nanomaterialien zum Einsatz kommen. Dies sind rund 0,08 Prozent der Beschäftigten des schweizerischen Produktionssektors. Für Österreich versuchte man vor zwei Jahren mittels einer Studie genaue Daten zu ermitteln; sie kam zum Ergebnis, dass hier "eine systematische Erfassung von Unternehmen, die Nanotechnologien einsetzen, bislang noch fehlt". Die Anzahl der betroffenen Arbeitsplätze konnte nur abgeschätzt werden; "das Ausmaß der Nanoproduktion in Österreich ist (noch) relativ gering; Oberflächen- und Beschichtungstechnologien dürften die häufigsten Nano-Anwendungen sein."

Vorsichtsmaßnahmen in diesem Sektor werden mit Nachdruck gefordert

Aus zahlreichen Langzeitstudien und Laborversuchen kann als nachgewiesen gelten, dass erhöhte Feinstaubanteile in der Atemluft gesundheitsschädliche Folgen - vor allem für das Herz-Kreislauf-System und die Lungen - haben können. Besonders gefährlich sind die kleinsten Partikel, also die ultrafeinen Stäube und die Nano-Aerosole.

Ein Studie von Forschern des schweizerischen Bundesamtes für Umwelt (BAFU) hat beschrieben, was wir daraus für den Umgang mit synthetischen Nanopartikeln lernen sollten: "Neue Materialien im Nano-Maßstab können - ähnlich wie die bereits bekannten aus Verbrennungsprozessen entstehenden 'ultrafeinen Partikel‘ - gesundheitliche Risiken mit sich bringen. Die synthetischen Nanopartikel werden gezielt hergestellt, sie haben eine definierte chemische Zusammensetzung und Größenverteilung. Nur wenige wissenschaftliche Daten liegen zu den mit ihnen verbundenen gesundheitlichen Risiken vor, doch es steht fest, dass sie bis in die feinsten Strukturen der Lunge vordringen können. Es wird vermutet, dass Nanopartikel Entzündungsreaktionen oder gar Gewebeveränderungen hervorrufen können, vergleichbar mit durch Feinstaub verursachter Silikose oder Asbestose."

Auch wenn wir gegenwärtig noch keine abschließende Bewertung der Gefährdung an den Arbeitsplätzen vornehmen können, müssen wir diese neuen potenziellen Bedrohungen sehr ernst nehmen. Das neue umfangreiche Merkblatt der AUVA (M 310: "Nanotechnologien - Arbeits- und Gesundheitsschutz") weist zu Recht darauf hin, dass es sich bei diesen Nanomaterialien "um völlig unterschiedliche Arbeitsstoffe mit verschiedenen physikalischen, chemischen und toxikologischen Eigenschaften" handelt. Die EU-Agentur für Arbeitsplatzsicherheit hat den Sektor der Nanotechnologien als eine ihrer Prioritäten bezeichnet und empfohlen, das Vorsorgeprinzip überall dort anzuwenden, wo ein Kontakt mit Nanomaterialien möglich ist. Auch der Wirtschafts- und Sozialausschusses des EU-Parlamentes hat für den Bereich der Nanotechnologien "eine permanente Aufmerksamkeit für die Gesundheit und Sicherheit der Arbeitnehmer und der Verbraucher" eingefordert und die Achtung des Vorsorgeprinzips verlangt.

Was bedeutet dies für den Umgang mit Nanosubstanzen an Arbeitsplätzen?

… es gibt Sicherheitsrisken infolge erhöhter Explosionsgefahr
Die Gefahr von "Staubexplosionen" ist aus dem Bergbau sowie aus Mühlen und anderen Betrieben der Lebensmittelindustrie bekannt. Die ultrafeinen Stäube mancher Nanomaterialien bringen noch höhere Risken für explosive Effekte mit sich. Die für eine Entzündung erforderliche Energie und auch die dafür erforderliche Material-Konzentration nimmt mit sinkender Partikelgröße stark ab. Metalle in Form von Nanopartikeln können sich bei Luftkontakt sogar spontan entzünden; für Eisen-Nanopartikel wurde zudem beobachtet, dass sie im Kontakt mit Wasser Wasserstoff abspalten und so Knallgas-Explosionen hervorrufen.

… es bestehen gesundheitliche Risken durch Belastung mit Nanostäuben
Man kann davon ausgehen, dass die gesundheitsbedenklichen Wirkungen eingeatmeter Nanostäube zumindest so ernst sind wie jene von Feinstäuben. Aus zahlreichen Langzeitstudien ist bekannt, dass eine hohe Belastung durch solche Feinstäube eine Erhöhung der Zahl von Erkrankungen und eine Zunahme von Todesfällen, vornehmlich als Folge von Schädigungen der Lungen und des Herz-Kreislauf-Systems, nach sich zieht. Zudem verzeichnete man eine Zunahme von Erkrankungen der Blutgefäße des Gehirns. Umgekehrt konnte bestätigt werden, dass eine Verringerung von Luftschadstoffen mit einer Abnahme von Erkrankungen und Todesfällen einhergeht. Wegen dieser schädlichen Auswirkungen von Feinstäuben legen die geltenden Vorschriften zum Schutz am Arbeitsplatz den zulässigen Staubanteil, also die maximal erlaubte Massenkonzentration (in mg/m3 Luft), fest. Grundlage dafür sind Beobachtungen von verursachten Beeinträchtigungen und Toxizitätsdaten. Solche Daten - also Dosis-Wirkungs-Beziehungen - liegen für Nanopartikel jedoch noch nicht vor, daher sind auch noch keine nanospezifischen Grenzwerte festgelegt worden. Außerdem bleibt anzunehmen, dass die Massenkonzentration bei Nanopartikeln nur wenig aussagekräftig ist. Wegen ihres winzigen Durchmessers verfügen sie nämlich über eine große Oberfläche (die weit höher ist als die von gröberen Staubpartikeln mit insgesamt der gleichen Masse). Die für die biologisch-toxischen Wirkungen relevanteren Messgrößen - wie die Anzahl von Partikeln, deren Größenverteilung oder die gesamte Oberfläche - lassen sich aber nur sehr schwer bestimmen. Einige Nanomaterialien haben die Form von dünnen, langen und beständigen Fasern. Dies trifft auf die reißfesten und elastischen Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNTs) zu, die in ihrer Form und Größe sowie in der biologischen Beständigkeit den Asbestfasern ähneln. Auch für CNTs wird ein hohes Schädigungspotenzial vermutet und durch erste Studienergebnisse auch bestätigt. (Anmerkung: Wegen der bekannten Risken einer Belastung durch Asbestmaterialien gilt seit Jahren ein besonders niedriger Grenzwert: In den USA muss die Anzahl dieser Fasern in der Atemluft geringer sein als 0,1 Fasern je cm3, in der EU wurde ab 1983 ein Grenzwert von 0,60 Fasern je cm3 für Chrysotil-Asbest und von 0,30 Fasern je cm3 für alle anderen Asbestvarianten festgelegt.)

Vor wenigen Monaten hat die US-Arbeitsschutzbehörde NIOSH nun Vorschläge zu ersten nanospezifischen Grenzwerten präsentiert: sowohl für Kohlenstoff - in Form von Kohlenstoffröhrchen CNTs - wie auch für Titandioxid TiO2. Auf der Grundlage der wissenschaftlichen Veröffentlichungen kommen die NIOSH-Experten zum Ergebnis, dass eine drastische Revision der zulässigen Grenzwerte erfolgen sollte. Gegenüber dem gültigen Grenzwert für Graphit schlägt man für die chemisch idente, jedoch unterschiedlich nanostrukturierte Substanz der Kohlenstoffröhrchen CNT eine Reduktion um den Faktor 1.000 vor; im Fall der Nanopartikel aus Titandioxid wird ein Grenzwert vorgeschlagen, der nur mehr ein Fünfzigstel des alten Grenzwertes für TiO2 - Feinstaub - ausmacht.

Sicherheitsmaßnahmen in den Betrieben

Auf der Grundlage dieser Studien haben viele Einrichtungen Empfehlungen erarbeitet, um die Risken an Arbeitsplätzen der Nanotech-Industrie zu beschränken. Neue Publikationen liegen aus Österreich (von der AUVA), aus Deutschland (von BAUA und DGUV), aus der Schweiz (SUVA), aus Frankreich (INRS) und den Vereinigten Staaten (von CDC und NIOSH) vor. Als Kernelemente finden sich darin in weitgehender Übereinstimmung
die folgenden Ratschläge.

Teilbereich der Prävention

Vorsorgeprinzip
Die vorliegenden Kenntnisse erlauben es nicht, eine Gesundheitsgefährdung durch bestimmte Nanomaterialien auszuschließen - daher sollten diese Materialien zunächst als "gesundheitsgefährdende Stoffe" (mit derzeit unbekanntem Gefährdungspotenzial) angesehen werden.

Gefahrenermittlung
Gefährdungen kann man nur begegnen, wenn sie zuvor erkannt werden. Die gezielte Ermittlung der möglichen Gefahren steht am Anfang - doch leider liegen oft keine klaren Indikatoren für das Vorhandensein von Nanopartikeln vor; auch die Sicherheitsdatenblätter der zur Verarbeitung vorgesehenen Substanzen sind teilweise lückenhaft.

Teilbereich der Schutzmaßnahmen

Minimierung
Grundsätzlich sollte präventiv und unter Anwendung des Vorsorgeprinzips vorgegangen werden, mit dem Ziel einer Minimierung der Exposition gegenüber Nanopartikeln. Dies kann durch die Reduktion der Anzahl der exponierten Arbeitskräfte und deren Arbeitsdauer, aber auch durch die Verringerung der Konzentration von Nanopartikeln erfolgen.

Schutzmaßnahmen
Für die Rangfolge der Schutzmaßnahmen wird im Allgemeinen eine abgestufte Gliederung vorgeschlagen, wie sie für alle gefährlichen Stoffe zum Einsatz kommt. (In § 43 des österreichischen ArbeitnehmerInnenschutzgesetzes und auch in der deutschen "Gefahrstoffverordnung", § 9, finden sich dazu gesetzliche Festlegungen.)

Diese Maßnahmen bedeuten genauer:

Substitution soweit als möglich
Gesundheitsgefährdende Stoffe sind durch harmlosere zu ersetzen; anstelle von pulverförmigen ungebundenen Nanostäuben sollten die Materialien möglichst in flüssiger oder gebundener Form verarbeitet werden; statt Sprühanwendungen sollten aerosolarme Verfahren (Streichen, Tauchen) zum Einsatz kommen.

Technische Schutzmaßnahmen
Gefährliche Stäube und Dämpfe sollten so weit wie möglich erfasst und eingegrenzt werden:

  • Arbeiten vorzugsweise in geschlossenen Apparaturen; das Entstehen von Stäuben und Aerosolen vermeiden oder minimieren;
  • Absaugen von dennoch produzierten Stäuben und Aerosolen direkt an der Quelle;
  • Reinigung der abgesaugten Luft durch geeignete (HEPA-)Filter;
  • regelmäßige Wartung und Überprüfung der Absaugvorrichtungen;
  • gegebenfalls Abtrennung des Arbeitsraumes und Schutz vor Ausbreitung durch Raumlüftung (mit leichtem Unterdruck);
  • Reinigung ausschließlich durch das Aufsaugen mit geeigneten und mit Filtern ausgestatteten Geräten oder durch feuchtes Aufwischen.

Organisatorische Schutzmaßnahmen

  • Zusätzlich zur Minimierung des Umgangs (durch Reduktion der Expositionszeit und der Anzahl der exponierten Personen) sollte für eine Beschränkung des Zugangs gesorgt werden - nicht befugten Personen ist kein Zugang zu entsprechenden Arbeitsbereichen zu gestatten.
  • Die Arbeitnehmer sind gezielt über Gefahren und Schutzmaßnahmen zu unterweisen; die entsprechenden Informationen sind auch in die Betriebsanweisung aufzunehmen.

Personenbezogene Schutzmaßnahmen
Sofern Aerosolbildung und Hautkontakt durch technische Maßnahmen nicht ausgeschlossen werden können, sind zusätzliche persönliche Schutzmaßnahmen erforderlich:

  • Atemschutz (mit ausreichenden Partikelfiltern),
  • geeignete Schutzhandschuhe,
  • geschlossene Schutzbrillen,
  • Schutzkleidung,
  • Unterweisung zu Verfahren der Dekontamination,
  • schließlich auch Sicherstellung von Hygienestandards (geeignete Waschgelegenheiten für die exponierten Arbeitskräfte, geschützte Aufbewahrung der nicht beruflich eingesetzten Kleider).

Von der französischen Arbeitsschutz-Einrichtung (Institut national de recherche et du sécurité pour la prévention des accidents du travail - INRS) ist dazu eine kurzer und gut verständlicher Video-Film mit dem Titel "Caution with Nanomaterials" verfügbar gemacht worden:
http://tinyurl.com/6atgkyt

Untersuchung der Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen

Die hier empfohlenen technischen und persönlichen Schutzmaßnahmen sind im Bereich der chemischen und pharmazeutischen Industrie bereits seit Jahren Standard: Reinräume, Schutzkleidung, mit Filtern versehene Atemmasken, Handschuhe und Luftfilter werden dort mit Erfolg eingesetzt.  Ob Schutzkleidung, Atemmasken und Filter auch gegenüber den sehr kleinen synthetischen Nanopartikeln wirksam sind, wurde im Zuge mehrerer Projekte (zum Teil im Rahmen der OECD und beim EU-Vorhaben "Nanosafe") näher untersucht. Die Ergebnisse sind beruhigend, denn sie weisen darauf hin, dass ein umfassender Schutz vor dem Kontakt mit diesen Aerosolpartikeln erreicht werden kann:

  • Die aus Fasern (Glasfasern oder Zellulose) aufgebauten Filter erweisen sich für Nano-Aerosole sogar als weitaus wirksamer als für größere Partikel - denn wegen der höheren Beweglichkeit der Nanopartikel kommt es vermehrt zu Kollisionen mit Filterfasern.
  • Auch elektrostatische Filter - wie sie oft der Reinigung der Luft an Arbeitsplätzen dienen - sind wirksam gegen Nano-Aerosole; die maximale Rate der Durchdringung liegt bei weit unter 1 Prozent. 
  • Persönliche Schutzausrüstungen - wie Masken, Schutzbrillen und Atemgeräte - sollten als letzte Verteidigungslinie für die Verringerung von Belastungen angesehen werden. Sie haben dort ihren Platz, wo alle anderen Maßnahmen bereits ausgeschöpft wurden.
  • Bei der Verwendung solcher Filter in Atem- und Gesichtsmasken liegt das bedeutendste Risiko für das Eindringen von Nanopartikeln in der ungenügenden Dichtigkeit zwischen Maske und Gesicht des Arbeitenden. Für die Geräteauswahl können die US-NIOSH-Empfehlungen (APF - "assigned protection factors") eine Hilfestellung sein.
  • Als Material für Schutzbekleidung sind Baumwollstoffe und solche aus Polypropylen nur mit Einschränkungen geeignet - weitaus besser schützen papiervliesartige Faser-Textilien aus Polyethylen (Tyvek ®) vor einer Durchdringung durch Nanopartikel.
  • Handschuhe aus unterschiedlichen Materialien (Nitrile, Vinyl, Latex, Neopren), wie sie an Chemie-Arbeitsplätzen verwendet werden, sind alle dafür geeignet, vor Belastungen durch Nano-Aerosole zu schützen. Da die Porosität von Neopren- und Vinyl-Handschuhen besonders gering ist, sollten diese für den Umgang mit Nanopartikeln in flüssigen Medien vorgezogen werden.

Verbleibende Probleme

Leider zeigt sich, dass in der Praxis - in Betrieben und, mehr noch, im Bereich von Forschungslabors - oft auf die Festlegung und auf die Kontrolle von strikten Regeln verzichtet wird. Dies wird immer wieder an ernsten Laborunfällen deutlich (so Ende Juni in einem Labor der TU Wien, bei dem unbeabsichtigt ein neurotoxischer Kampfstoff entstand). Auch zum Umgang mit Nanomaterialien haben Universitäten aus mehreren Ländern Unfälle mit schweren körperlichen Schäden gemeldet. Der US-Forschungsrat (NRC - National Research Council, "Board on Chemical Sciences and Technology") hat daher im Frühjahr 2011 neue Empfehlungen speziell für den Umgang mit Nanomaterialien veröffentlicht. Von zentraler Wichtigkeit ist für ihn dabei ein umfassendes Sicherheitskonzept, in dem betont wird, dass "für das Wohlergehen und die Gesundheit aller Betroffenen gemeinsame Anstrengungen und auch verantwortliches Handeln jedes Einzelnen erforderlich sind".
Um dies gewährleisten zu können, müssen klare Regeln und Sicherheitsprogramme geschaffen werden - und es müssen auch Instrumente für die Durchsetzung von Maßnahmen vorhanden sein. Schließlich hat  es auch klar festgelegte Verantwortlichkeiten für Sicherheitsaspekte zu geben - für den Institutsleiter, für die Sicherheitsbeauftragten, die Manager und Instruktoren in den Labors ebenso wie für die Beschäftigten und Lehrlinge und Studierenden.

Dazu gehört die Aus- und Weiterbildung für alle Forscher und Laborangestellten, die mit Nanomaterialien umgehen; sie sollten daher über die Verwendung von Sicherheitseinrichtungen und persönlichen Schutzausrüstungen, über den Umgang mit eventuell kontaminierten Schutzausrüstungen, mit Reinigungsmaterialien und mit Abfällen unterrichtet werden.

Zukünftige Prioritäten

Forscher und viele Expertengremien haben ihre Besorgnis darüber ausgedrückt, dass - während bereits die großtechnische Produktion und Verwendung von Nanosubstanzen einsetzt - hinsichtlich des Wissens über potenzielle gesundheitliche Risken vieler Nanomaterialien noch erhebliche Defizite bestehen. Es fehlen derzeit standardisierte Testmethoden zu Nano-Toxizitäten, aber auch verlässliche robuste Überwachungsinstrumente, die einen laufenden Nachweis von Nanosubstanzen an den Arbeitsplätzen ermöglichen würden. Die genauere Untersuchung der Sicherheitsdatenblätter (SDB), die eine umfassende Information zu den Eigenschaften der in Betrieben verarbeiteten Materialien sicherstellen sollten, hat ergeben, dass nur wenige gut und umfassend informieren. Insbesondere sind die Angaben zu den darin enthaltenen Nanomaterialien oft nicht korrekt.

Wegen dieses schweren Mangels empfiehlt der Abschlussbericht der deutschen "Nano-Kommission" vom Frühjahr 2011 ebenso wie auch das jüngste Expertengutachten zu "Vorsorgestrategien für Nano-materialien" die Einführung von strengeren Datenanforderungen für nanoskalige Stoffe. Dies sollte für die allgemeine EU-Chemikalienregelung REACH gelten, aber auch für die SDBs: Für Nanomaterialien sollten eigene Sicherheitsdatenblätter angefertigt werden - und dies nicht nur für solche Stoffe, die als gefährlich eingestuft wurden.

Die kurze Liste der zentralen Forderungen und Empfehlungen lautet :

  • konsequent und umfassend einen verantwortungsbewussten Umgang mit Nanomaterialien an den Arbeitsplätzen zu pflegen;
  • die Grundlagen für eine klare Beschreibung der Risken zu schaffen, indem in den dafür überarbeiteten Sicherheitsdatenblättern (SDB) die nano-spezifischen Eigenschaften umfassend berücksichtigt werden;
  • für den Umgang mit diesen Substanzen durchgängig vorbeugende Sicherheitsmaßnahmen vorzuschreiben;
  • den Kontakt mit Nanomaterialien so weit als möglich zu minimieren oder zumindest in weniger bedenklichen Zubereitungsformen erfolgen zu lassen;
  • über die bisherigen, oft freiwilligen Maßnahmen der Hersteller hinaus klare und transparente Regulierungen zu verwenden.

Weiterführende Literatur :

Dr. René Fries und Dr. André Gazsó
sind Naturwissenschaftler und Mitarbeiter beim Projekt "NanoTrust" des Instituts für Technikfolgenabschätzung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ITA).

Zusammenfassung

Mit der Entwicklung und Produktion von Nanomaterialien können große gesundheitliche Gefahren einhergehen. Eine Studie des NanoTrust-Projektes am Institut für Technikfolgenabschätzung der Akademie der Wissenschaften in Kooperation mit der Abteilung für Unfallverhütung und Berufskrankheitenbekämpfung der AUVA hat internationale Erfahrungen und Empfehlungen zum Umgang mit Nanomaterialien in der Arbeitswelt untersucht und zusammengefasst. Aufgezeigt werden dabei sowohl die unterschiedlichen gesundheitlichen Risken als auch mögliche Präventionsmaßnahmen, mit deren Hilfe sich Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter wirksam gegen negative gesundheitliche Folgen im Umgang mit Nanomaterialien schützen können.

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