Innere Bisphenol-A-Belastung von Beschäftigten der Elektroindustrie beim Umgang mit Epoxidharzen

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1 Innere Bisphenol-A-Belastung von Beschäftigten der Elektroindustrie beim Umgang mit Epoxidharzen Thomas Schettgen 1, Jens Bertram 1, Petra Dewes 1, Margret Böckler 2, Thomas Kraus 1 1 Institut für Arbeitsmedizin und Sozialmedizin der RWTH Aachen, Pauwelsstraße 30, D Aachen ( 2 Berufsgenossenschaft Energie, Textil, Elektro, Medienerzeugnisse, Abteilung Prävention Schlüsselwörter Epoxidharze, Biomonitoring, Urin Einleitung Epoxidharze werden in der Elektrotechnik sehr weit verbreitet eingesetzt, unter anderem in Umhüllungssystemen für Kondensatoren, Transformatoren oder Spulen [1]. Epoxidharze bestehen in der Regel aus zwei verschiedenen Komponenten, die während der Verarbeitung gemischt werden müssen: dem Epoxidharz (Harz-Komponente) und dem Härter (Härter- Komponente). Die üblicherweise verwendeten Harz-Komponenten in der Elektroindustrie bestehen aus Bisphenol A oder Epichlorhydrin, während als Härter-Komponenten in der Regel Hydrophthalsäure-Anhydride (v.a. bei der Heißhärtung) oder aliphatische bzw. aromatische Diamine zum Einsatz kommen [1]. Hydrophthalsäure-Anhydride sind ein Gemisch aus verschiedenen Komponenten (u.a. Hexahydrophthalsäure-Anhydrid, Tetrahydrophthalsäure-Anhydrid sowie deren Methyl-Analoga) und stellen aufgrund ihrer stark sensibilisierenden Wirkung auf die Atemwege und die Haut ein großes arbeitsmedizinisches Problem dar. Wiederholte Expositionen können bei einem Teil der exponierten Personen zu einer Sensibilisierung und allergischen Reaktionen führen, so dass die innere Belastung der Arbeiter möglichst minimiert werden sollte. Zur Erfassung der inneren Belastung kann die Ausscheidung der entsprechenden Metabolite im Urin mittels Biomonitoring quantifiziert werden [2]. Bisphenol A gehört mit einer Jahresproduktion von mehr als 2 Millionen Tonnen zu einer der weltweit am meisten produzierten Chemikalien. Neben seiner Verwendung in Epoxidharzen wird es vor allem als Weichmacher in Polycarbonat-Kunststoffen eingesetzt [3]. Aus dieser weiten Verbreitung resultiert eine messbare Hintergrundbelastung in der Allgemeinbevölkerung [4,5]. Aufgrund der vermuteten endokrinen Wirksamkeit dieser Substanz wird diese Hintergrundbelastung von einigen Toxikologen als kritisch angesehen [6]. Darüber hinaus konn- 97

2 te in epidemiologischen Studien in den USA ein statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen der Ausscheidung von Bisphenol A im Urin und dem Auftreten von Diabetes sowie abnormalen Leber-Enzym-Werten hergestellt werden [3]. Zur Erfassung der inneren Belastung im Biomonitoring wird Bisphenol A (als Glucuronid) im Urin nachgewiesen [7]. Ziel der Studie Ausgehend von der weiten Verbreitung von Epoxidharzen in der Elektroindustrie stand für unsere Studie die Frage im Vordergrund, inwiefern es beim beruflichen Umgang mit Gießharzen zu einer Aufnahme sowohl der entsprechenden Härter-Komponenten (Hydrophthalsäure-Anhydride) als auch der Harz-Komponente (Bisphenol A) kommt. Zur Klärung dieser Frage wurde deshalb eine Biomonitoring-Studie durchgeführt. Material und Methoden An unserem Institut in Aachen wurde ausgehend von bereits bestehenden Verfahren [2] - ein spezifisches und sensitives GC/MS-Verfahren zur Quantifizierung der Hydrophthalsäuren in Urin mit einer Nachweisgrenze von jeweils 10 µg/l Urin entwickelt. Darüber hinaus wurde auf der Basis von Methoden aus der Literatur [7] eine moderne HPLC/MS/MS-Methode mit Säulenschaltung zur Analytik von Bisphenol A im Urin erarbeitet, die eine schnelle, hochspezifische und sehr sensitive Analytik erlaubt. Die Probenvorbereitung erfolgt automatisch durch online-anreicherung der Analyten an einer RAM-Phase. Nach dem Transfer der Analyten auf die analytische Säule werden die Analyten weiter von Störsubstanzen abgetrennt und tandem-massenspektrometrisch nachgewiesen. Mit einer Nachweisgrenze von 0,3 µg Bisphenol A pro Liter Urin ist dieses Verfahren geeignet, die Hintergrundbelastung der Allgemeinbevölkerung sicher nachzuweisen. Durch die minimale Probenvorbereitung wird auch die Gefahr einer externen Kontamination der Proben mit Bisphenol A aus Kunststoff-Materialien minimiert. Zusätzlich werden alle Urinproben sowohl mit als auch ohne vorherige enzymatische Hydrolyse untersucht, um externe Kontaminationen mit freiem Bisphenol A aufzudecken. Kollektive Es standen uns 40 Nach-Schicht-Urinproben von Beschäftigten aus der Elektroindustrie mit beruflichem Umgang mit den entsprechenden Gießharzen aus den Jahren 2007 und 2008 zur Verfügung. Als Kontrollkollektiv dienten Spontanurinproben von 20 Probanden der All- 98

3 gemeinbevölkerung ohne bekannte Exposition gegenüber Harz-/Härtergemischen und/oder Bisphenol A. Ergebnisse Die Ergebnisse der Untersuchung auf Hydrophthalsäure-Anhydride sowie Bisphenol A im Urin beider Kollektive sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1: Ergebnisse der Untersuchungen zur Ausscheidung der Hydrophthalsäuren und Bisphenol A im Urin von Personen mit beruflichem Umgang mit Epoxidharzen und einer Kontrollgruppe der Allgemeinbevölkerung. Härter- Komponenten Harz- Komponente tr-hhpa MHHPA MTHPA Bisphenol A Beruflich Belastete (n=40) Kontrollen (n=20) Median 262 < Perzentil 690 < 10 Bereich < 10 Median 216 < Perzentil 654 < 10 Bereich < 10 Median 28 < Perzentil 487 < 10 Bereich < < 10 Median 1,8 1,6 95. Perzentil 4,1 6,5 Bereich 0,4 53,5 0,4 8,6 Die Metabolite der Härter-Komponenten konnten in keiner der Urinproben des Kontrollkollektivs nachgewiesen werden. Bei den Personen mit beruflichem Umgang mit Epoxidharzen konnte hingegen eine deutliche innere Belastung mit den verwendeten Härterkomponenten nachgewiesen werden. Die Ergebnisse für die einzelnen Härter-Komponenten (HHPA, MHHPA) zeigten innerhalb dieser Gruppe eine recht gute Korrelation. Bisphenol A konnte in allen untersuchten Urinproben eindeutig nachgewiesen werden. Die Messwerte im Kontrollkollektiv decken sich dabei mit den Angaben aus der Literatur zur Hintergrundbelastung der Allgemeinbevölkerung [4,5]. Die Personen mit beruflichem Umgang mit Epoxidharzen zeigten keine signifikant höhere Bisphenol-A-Ausscheidung als die untersuchten Kontrollprobanden. Lediglich in einem Fall konnte eine deutlich über der Hintergrundbelastung liegende Ausscheidung von Bisphenol A nachgewiesen werden (123 µg/l Urin bzw. 53,5 µg/g Kreatinin). Der betreffende Arbeiter gehörte zu einer Gruppe von 3 Arbeitern, die im Rahmen der Spät- 99

4 schicht die Aufgabe hatten, die frisch angerührte Epoxidharz-Masse an der Gießerei zu entnehmen und im geschlossenen System an die Maschinen zur Weiterverarbeitung zu bringen. Ein direkter Kontakt mit der (noch) nicht abreagierten Harz-Komponente Bisphenol-A ist somit wahrscheinlich. Es muss jedoch beachtet werden, dass selbst diese deutlich höhere Ausscheidung um mehrere Größenordnungen unter dem von der DFG festgelegten, derzeit gültigen Biologischen Leitwert (BLW) für Bisphenol A von 80 mg/l Urin liegt [8]. Ein genereller Zusammenhang zwischen der Ausscheidung der Härterkomponenten und Bisphenol A bestand nicht (vgl. Abb. 1). 100 Erhöhte Aufnahme von Bisphenol A Bisphenol A (µg/l Urin) tr-hhpa (µg/l Urin) Abb. 1: Zusammenhang zwischen der Ausscheidung der Härter-Komponente tr-hhpa und Bisphenol A im Urin. Zusammenfassung Beim Umgang mit Epoxid-Harzen kann es einer hohen inneren Belastung mit den Härter-Komponenten (Hydrophthalsäure-Anhydriden) kommen Im Gegensatz dazu ist die Ausscheidung von Bisphenol A (Harz-Komponente) im Urin von Personen mit Umgang mit Epoxid-Harzen nicht signifikant höher als die Hintergrundbelastung der Allgemeinbevölkerung 100

5 Nur in einem Fall konnte eine (weit unterhalb des BLW liegende) zusätzliche Aufnahme von Bisphenol A festgestellt werden Schlussfolgerungen Biomonitoring ist speziell im Hinblick auf die festgestellten inneren Belastungen mit den stark sensibilisierenden Hydrophthalsäure-Anhydriden ein unverzichtbares Element in der Risikobewertung des Umgangs mit Epoxidharzen Literatur [1] Auth T, Böckler M, Fendler D, Hennig M. Expositionen gegenüber Hydrophthalsäure-anhydriden bei Tätigkeiten mit Epoxidharzen in der Elektrotechnik. Gefahrstoffe-Reinhaltung der Luft 70 (1/2): (2010). [2] Lindh CH, Jönsson BA, Welinder H. Biological monitoring of methylhexahydrophthalic anhydride by determination of methylhexahydrophthalic acid in urine and plasma from exposed workers. Int Arch Occup Environ Health 70(2): (1997). [3] Lang IA, Galloway TS, Scarlett A, Henley WE, Depledge M, Wallace RB, Melzer D. Association of urinary Bisphenol A concentration with medical disorders and laboratory abnormalities in adults. JAMA 300 (11): (2008) [4] Calafat AM, Ye X, Wong LY, Reidy JA, Needham LL. Exposure of the U.S. population to Bisphenol A and 4-tertiary-Octylphenol: Environ Health Perspect 116 (1): (2008). [5] Becker K, Güen T, Seiwert M, Conrad A, Pick-Fuß H, Müller J, Wittassek M, Schulz C, Kolossa- Gehring M. GerES IV: Phthalate metabolites and Bisphenol A in urine of German children. Int J Hyg Environ Health 212 (6): (2009). [6] Vandenberg LN, Chauhoud I, Padmanhabhan V, Paumgartten FJ, Schoenfelder G. Biomonitoring studies should be used by regulatory agencies to assess human exposure levels and safety of Bisphenol A. Environ Health Perspect 2010, May 5 [EPub ahead of print]. [7] Ye X, Kuklenyik Z, Needham LL, Calafat AM. Quantification of urinary conjugates of Bisphenol A, 2,5-dichlorophenol, and 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone in humans by online solid phase extraction-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Anal Bioanal Chem 383: (2005). [8] DFG: MAK- und BAT-Wert-Liste 2009, Wiley-VCH, Weinheim