Staub aufwirbeln? Der (schon nicht mehr so ganz neue) Allgemeine Staubgrenzwert Ableitung und Trends. T. Gebel, BAuA FG 4.3

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1 Staub aufwirbeln? Der (schon nicht mehr so ganz neue) Allgemeine Staubgrenzwert Ableitung und Trends T. Gebel, BAuA FG 4.3

2 Einordnung hohe Relevanz Staubgrenzwert / Anwendungsbereich: Übertragung auf reale un-& schwerlösliche Mischstäube E (einatembarer) & A(alveolengängiger)-Staub A-Staub aktuellere Grenzwertableitung: tierexperimentelle Daten zu Toner & TiO 2 granuläre vs faserige Stäube 2

3 GBS: alveolengängige granuläre biobeständige Stäube ohne bekannte signifikante spezifische Toxizität Gruppenbewertung 3

4 Allgemeiner Staubgrenzwert (Technische Regel TRGS 900 Arbeitsplatzgrenzwerte 02/2014) deckt Wirkungen auf Atmungsorgane ab, die alle un-/schwerlöslichen nicht faserigen Stäube ohne spezifische Toxizität zeigen können einatembare Fraktion (E) alveolengängige Fraktion (A) 1 10 mg/m³ 1,25 mg/m³ 1 übergangsweise bis maximal 3,0 mg/m³; Bezug jeweils Dichte 2,5 g/cm³ 4

5 E-Staub-Grenzwert MAK-Bewertung unverändert (4 mg/m³ E-Staub) TRGS mg/m³ E (TRGS Begründungspapier: 4 mg/m³) AGS-Beschluss Mai 2001: Überprüfung Grenzwert E-Staub in einer Frist von 5 Jahren Prüfung angestoßen: Begründung 4 auf 10 mg/m³? 5

6 Warum ist der A-Staub so problematisch? obere Atemwege: raschere Entfernung von Staub durch Tätigkeit der Zilien (Flimmerhärchen) Alveolen (Lungenbläschen): sehr langsame Entfernung von Staub vor allem durch Fresszellen Flimmerepithel und Zilien (Flimmerhärchen) haben die Aufgabe, die oberen und unteren Luftwege zu reinigen. 6

7 Alveoläre Makrophagen und ihre Profession: Abtransport von biobeständigen Partikeln Auflösung nicht biobeständiger Partikel Phagolysosom Lysosomen Bakterien, Partikel Hypothese: >6% Volumenbeladung: chronische Entzündung Lungenkrebs? 7 Quelle: Wikipedia, verändert

8 Neuer A-Staubgrenzwert warum? Staub identisch Zielorgan identisch Wissenschaft und Spielregeln der Bewertung haben sich weiterentwickelt. was machen wir mit den Hinweisen auf Lungenkrebs in der Ratte? 8

9 Relevante Wirkungen von A-GBS kritische Wirkungen: Zielorgan: Lunge (Inhalation) chronische Inhalation von Stäuben: chronische Entzündung und mutmaßlich krebserregende Wirkung Luftgrenzwertableitung orientiert sich an diesen Effekten 9

10 Angenommenes Wirkprinzip von A-GBS Deposition Retention (Staubmenge steigt) Clearance Freisetzung von Mediatoren aus Makrophagen Deposition geringer Mengen an Staub und Abtransport von Partikeln ist nicht behindert: chronische Entzündung Alles ist gut Tumor 10 stolen from G. Schlüter

11 Was ist mit Verdacht auf Krebs erregende Wirkung? keine Hinweise/Daten beim Menschen betroffen: alle GBS Nachweis nur in Ratten (Lungenkrebs) vergleichsweise schwache Wirkung Annahme: chronische Entzündung führt zu Krebs Bei Schutz vor Entzündung kein Krebsrisiko (Luftgrenzwert ist abgeleitet auf Schutz vor Entzündung) 11 GBS, granulärer biobeständiger Staub ohne relevante spezifische Toxizität

12 Fazit aus vorherrschendem Wirkprinzip Grenzwertableitung abstellen auf Belastung menschlicher Lungenbläschen mit GBS Aufgabe Übertragung der Daten aus den relevanten Tierversuchen auf den Menschen 12

13 Extrapolation von Tier auf Mensch komplexe Berechnungsmethodik Es war eine Vielzahl von Konventionen zu treffen, um diese Berechnungen durchführen zu können. denn: die Daten (Zahlen) sind variabel und haben Unsicherheiten dennoch: Berechnungsmethodik führte zu ähnlichem Wert wie Standardverfahren der AGW-Ableitung 13 AGW, Arbeitsplatzgrenzwert

14 Praktische Umsetzung in das Technische Regelwerk Arbeitsplatztypische Staubdichte wie bisher Dichte= 2,5 g/cm³ 0,5 mg/m³ 1,25 mg/m³ kein Kurzzeitmesswert Überschreitungsfaktor 8 Calziumsulfat (Gips) kein GBS 14

15 Der Vorschlag zum GBS-A-Wert und seine praktische Umsetzung in das Technische Regelwerk Zur Zeit noch offene Frage: Anteil löslichen A-Staubes an Arbeitsplätzen? Forschungsprojekte initiiert (DGUV, BAuA) 15

16 In der Entwicklung.. TRGS 900, 2.4 (2): Der ASGW gilt nicht [ ] für ultrafeine Stäube. Warum? Vermutung anderer Wirkungen / höherer Wirkstärke Dilemma In der Praxis liegen generell Mischstäube vor ultrafein (nanoskalig): kleiner 100 nm in 1 von 3 Dimensionen inkl. Agglomerate/Aggregate 16

17 Industrierußpartikel nanoskalige Graphitpartikel Dieselrußpartikel und mikroskalige GBS 8 Quelle: BAuA

18 Ein Nano bleibt ungern allein. in der Luft.. auch im Körper? so..? So quasi nie...

19 nanoskalige GBS: Gruppenbewertung Die Wirkungen sind über Toxikologie von Stäuben zu beschreiben. Zielorgan: Lunge (Inhalation) Wirkungen sind bekannt: chronische Inhalation von Stäuben (vgl mikroskalige GBS!): Entzündung und mutmaßliche krebserregende Wirkung (Lunge)

20 Höhere Wirkstärke Entzündung von nanoskaligen GBS wegen geringerer Agglomeratvolumendichte Lung tissue section. ToF SIMS overlay (50 µm x 50 µm) of total ions acquired (red) and CeO + signal (yellow) from CeO 2 nanoparticle clusters within a macrophage. Nanoparticle clusters within a macrophage, reconstructed from CeO+ signal using the SurfaceLab 6 ION TOF software AGW liegt um den Faktor 4 niedriger vgl. mikroskalige GBS 20 AGW, Arbeitsplatzgrenzwert BfR 2014, unpublished results

21 Umsetzung in der Praxis: Zusammenführung der Luftgrenzwerte für nano- und mikroskalige GBS-Stäube identisches Wirkprinzip: additive Wirkung generell Vorliegen von Mischstäuben (nano- und mikro-) daher: Ableitung massenkonzentrationsgewichteter Mittelwert je nach Anteil mikro- und nanoskaliger GBS

22 GBS-Stäube in der Luft kein Umgang Tätigkeit Herstellung mit Nanomaterialien (gezielt technisch hergestellt) von

23 Fazit: 100% alveolengängiger Nanostaub? Nein! auch bei Tätigkeiten mit nanoskaligen GBS ist der A-Staub immer ein Gemisch mit mikroskaligen GBS auch bei hohen Partikelanzahlen sind die Massenanteile an nanoskaligen GBS im Mischstaub eher gering z. B.: Masse Kugel Ǿ 100 nm vs 500 nm: 125x schwerer!

24 Umsetzung in der Praxis: Zusammenführung der Luftgrenzwerte nano- und mikroskalige Stäube Luftwerte [µg/m³] mikro-gbs nano-gbs (Dichte=1) (Dichte=1) (Dichte=2,5) (Dichte=1,5) Tätigkeit Herstellung Mischstaub: Ableitung Massenkonzentrationsgewichteter Mittelwert je nach Anteil mikro- und nanoskaliger GBS

25 Beurteilungsmaßstäbe (BM) für A-Staub in Abhängigkeit von den Massenanteilen nano-/mikroskaliger GBS Massenanteile (%) BM (µg/m³) nanoskalig mikroskalig (ASGW(A)) (rein theoretischer Fall) 3 97 ~ ~470 Problem: Anteile in der Praxis weder bekannt noch analysierbar! ASGW (A), Allgemeiner Staubgrenzwert (A-Staub)

26 Umsetzung in die Praxis Geltungsbereich ASGW erweitern auf nano/ultra-gbs ASGW bleibt bei 1,25 mg/m³ Tätigkeiten mit nanoskaligen GBS: 500 µg/m³ (cf. BekGS 527) Cave Geltungsbereich ASGW: prozessbedingte Entstehung ultrafeiner Partikel: nicht immer GBS! (z. B. Schweissrauche) ASGW (A), Allgemeiner Staubgrenzwert (A-Staub)