Gefahrenüberwachungs- und Erhebungsmethoden
Die Überwachung am Arbeitsplatz umfasst aktive Programme zur Vorhersage, Beobachtung, Messung, Bewertung und Kontrolle der Exposition gegenüber potenziellen Gesundheitsgefahren am Arbeitsplatz. An der Überwachung ist häufig ein Team von Personen beteiligt, zu dem ein Arbeitshygieniker, ein Betriebsarzt, eine Betriebskrankenschwester, ein Sicherheitsbeauftragter, ein Toxikologe und ein Ingenieur gehören. Je nach Arbeitsumfeld und Problemstellung kommen drei Überwachungsmethoden zum Einsatz: medizinisch, umwelttechnisch und biologisch. Die medizinische Überwachung wird verwendet, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein schädlicher Auswirkungen auf die Gesundheit einer Person durch die berufliche Exposition gegenüber Schadstoffen festzustellen, indem medizinische Untersuchungen und geeignete biologische Tests durchgeführt werden. Die Umweltüberwachung wird verwendet, um die potenzielle Exposition gegenüber Schadstoffen für eine Gruppe von Mitarbeitern zu dokumentieren, indem die Konzentration von Schadstoffen in der Luft, in Materialproben und auf Oberflächen gemessen wird. Die biologische Überwachung wird verwendet, um die Aufnahme von Schadstoffen in den Körper zu dokumentieren und mit Schadstoffwerten in der Umwelt zu korrelieren, indem die Konzentration gefährlicher Stoffe oder ihrer Metaboliten im Blut, Urin oder in der Atemluft von Arbeitern gemessen wird.
Medizinische Überwachung
Eine medizinische Überwachung wird durchgeführt, da Krankheiten durch die Exposition gegenüber gefährlichen Stoffen verursacht oder verschlimmert werden können. Es erfordert ein aktives Programm mit Fachleuten, die sich mit Berufskrankheiten, Diagnosen und Behandlung auskennen. Medizinische Überwachungsprogramme bieten Schritte zum Schutz, zur Aufklärung, Überwachung und in einigen Fällen zur Entschädigung des Mitarbeiters. Dies kann berufsvorbereitende Screening-Programme, regelmäßige ärztliche Untersuchungen, spezielle Tests zur Früherkennung von Veränderungen und Beeinträchtigungen durch gefährliche Stoffe, medizinische Behandlung und umfangreiche Aufzeichnungen umfassen. Das Screening vor der Einstellung umfasst die Auswertung arbeits- und gesundheitsbezogener Fragebögen sowie der Ergebnisse körperlicher Untersuchungen. Fragebögen geben Auskunft über frühere Krankheiten und chronische Erkrankungen (insbesondere Asthma, Haut-, Lungen- und Herzerkrankungen) und frühere berufliche Expositionen. Es gibt ethische und rechtliche Implikationen von Screening-Programmen vor der Einstellung, wenn sie verwendet werden, um die Eignung für eine Beschäftigung zu bestimmen. Sie sind jedoch von grundlegender Bedeutung, wenn sie verwendet werden, um (1) Aufzeichnungen über frühere Beschäftigungen und damit verbundene Expositionen zu liefern, (2) eine Basislinie für die Gesundheit eines Mitarbeiters festzulegen und (3) auf Überempfindlichkeit zu testen. Ärztliche Untersuchungen können audiometrische Tests auf Hörverlust, Sehtests, Tests der Organfunktion, Beurteilung der Eignung zum Tragen von Atemschutzgeräten sowie grundlegende Urin- und Bluttests umfassen. Regelmäßige ärztliche Untersuchungen sind für die Bewertung und Erkennung von Trends beim Auftreten gesundheitsschädlicher Auswirkungen unerlässlich und können die biologische Überwachung auf bestimmte Schadstoffe und die Verwendung anderer Biomarker umfassen.
Umwelt- und biologische Überwachung
Die Umwelt- und biologische Überwachung beginnt mit einer arbeitshygienischen Untersuchung der Arbeitsumgebung, um potenzielle Gefahren und Schadstoffquellen zu identifizieren und die Notwendigkeit einer Überwachung zu bestimmen. Bei chemischen Arbeitsstoffen könnte die Überwachung Luft-, Massen-, Oberflächen- und biologische Probenahmen umfassen. Bei physikalischen Einwirkungen könnte die Überwachung Geräusch-, Temperatur- und Strahlungsmessungen umfassen. Wenn eine Überwachung angezeigt ist, muss der Arbeitshygieniker eine Probenahmestrategie entwickeln, die beinhaltet, welche Mitarbeiter, Prozesse, Geräte oder Bereiche beprobt werden, die Anzahl der Proben, wie lange und wie oft Probenahmen durchgeführt werden und die Probenahmemethode. Erhebungen zur Arbeitshygiene sind je nach Zweck der Untersuchung, Art und Größe des Betriebs und Art des Problems unterschiedlich komplex und zielgerichtet.
Es gibt keine starren Formeln für die Durchführung von Umfragen; Eine gründliche Vorbereitung vor der Begehung vor Ort erhöht jedoch die Effektivität und Effizienz erheblich. Untersuchungen, die durch Beschwerden und Erkrankungen von Mitarbeitern motiviert sind, haben einen zusätzlichen Fokus darauf, die Ursache der gesundheitlichen Probleme zu identifizieren. Untersuchungen zur Luftqualität in Innenräumen konzentrieren sich sowohl auf Kontaminationsquellen im Innen- als auch im Außenbereich. Ungeachtet des Berufsrisikos ist der Gesamtansatz für die Vermessung und Probenahme von Arbeitsplätzen ähnlich; Daher werden in diesem Kapitel chemische Mittel als Modell für die Methodik verwendet.
Expositionswege
Das bloße Vorhandensein beruflicher Belastungen am Arbeitsplatz impliziert nicht automatisch, dass ein erhebliches Expositionspotenzial besteht; der Agent muss den Arbeiter erreichen. Bei Chemikalien muss die flüssige oder dampfförmige Form des Mittels mit dem Körper in Kontakt kommen und/oder in den Körper absorbiert werden, um eine gesundheitsschädliche Wirkung hervorzurufen. Wenn der Wirkstoff in einem Gehäuse isoliert oder von einem lokalen Absaugsystem aufgefangen wird, ist das Expositionspotential gering, unabhängig von der inhärenten Toxizität der Chemikalie.
Der Expositionsweg kann die Art der durchgeführten Überwachung sowie das Gefährdungspotential beeinflussen. Bei chemischen und biologischen Stoffen sind Arbeiter durch Einatmen, Hautkontakt, Verschlucken und Injektion exponiert; Die häufigsten Aufnahmewege im beruflichen Umfeld verlaufen über die Atemwege und die Haut. Um das Einatmen zu beurteilen, beobachtet der Arbeitshygieniker die Möglichkeit, dass Chemikalien in Form von Gasen, Dämpfen, Stäuben, Dämpfen oder Nebeln in die Luft gelangen.
Die Aufnahme von Chemikalien über die Haut ist vor allem bei direktem Kontakt mit der Haut durch Spritzen, Sprühen, Benetzen oder Eintauchen in fettlösliche Kohlenwasserstoffe und andere organische Lösungsmittel wichtig. Eintauchen umfasst Körperkontakt mit kontaminierter Kleidung, Handkontakt mit kontaminierten Handschuhen und Hand- und Armkontakt mit Massenflüssigkeiten. Bei manchen Stoffen, wie Aminen und Phenolen, kann die Aufnahme durch die Haut so schnell erfolgen wie bei eingeatmeten Stoffen die Aufnahme durch die Lunge. Bei einigen Verunreinigungen wie Pestiziden und Benzidin-Farbstoffen ist die Hautabsorption der primäre Aufnahmeweg und die Inhalation ein sekundärer Aufnahmeweg. Solche Chemikalien können leicht durch die Haut in den Körper gelangen, die Körperbelastung erhöhen und systemische Schäden verursachen. Wenn allergische Reaktionen oder wiederholtes Waschen die Haut austrocknen und rissig machen, steigt die Anzahl und Art der Chemikalien, die vom Körper aufgenommen werden können, dramatisch an. Verschlucken, ein ungewöhnlicher Absorptionsweg für Gase und Dämpfe, kann für Partikel wie Blei wichtig sein. Verschlucken kann durch den Verzehr von kontaminierten Lebensmitteln, Essen oder Rauchen mit kontaminierten Händen und durch Husten und anschließendes Verschlucken von zuvor eingeatmeten Partikeln erfolgen.
Die Injektion von Materialien direkt in den Blutkreislauf kann durch subkutane Nadeln erfolgen, die versehentlich die Haut von medizinischem Personal in Krankenhäusern durchstechen, und durch Hochgeschwindigkeitsgeschosse, die aus Hochdruckquellen freigesetzt werden und direkt mit der Haut in Kontakt kommen. Airless-Farbspritzgeräte und Hydrauliksysteme haben einen Druck, der hoch genug ist, um die Haut zu durchstechen und Substanzen direkt in den Körper einzubringen.
Die Walk-Through-Inspektion
Der Zweck der Erstbesichtigung, der so genannten Rundgangsinspektion, besteht darin, systematisch Informationen zu sammeln, um zu beurteilen, ob eine potenziell gefährliche Situation vorliegt und ob eine Überwachung angezeigt ist. Ein Arbeitshygieniker beginnt die Walk-Through-Befragung mit einer Eröffnungssitzung, an der Vertreter des Managements, der Mitarbeiter, der Vorgesetzten, der Betriebskrankenpfleger und der Gewerkschaftsvertreter teilnehmen können. Der Arbeitshygieniker kann den Erfolg der Umfrage und aller nachfolgenden Überwachungsinitiativen stark beeinflussen, indem er ein Team von Personen zusammenstellt, die offen und ehrlich miteinander kommunizieren und die Ziele und den Umfang der Inspektion verstehen. Die Arbeitnehmer müssen von Anfang an einbezogen und informiert werden, um sicherzustellen, dass bei der Untersuchung die Zusammenarbeit und nicht die Angst dominiert.
Während des Treffens werden Prozessflussdiagramme, Anlagenlayoutzeichnungen, frühere Umweltinspektionsberichte, Produktionspläne, Anlagenwartungspläne, Dokumentationen von persönlichen Schutzprogrammen und Statistiken über die Anzahl der Mitarbeiter, Schichten und Gesundheitsbeschwerden angefordert. Alle gefährlichen Materialien, die von einem Betrieb verwendet und produziert werden, werden identifiziert und quantifiziert. Ein chemisches Inventar von Produkten, Nebenprodukten, Zwischenprodukten und Verunreinigungen wird zusammengestellt und alle zugehörigen Materialsicherheitsdatenblätter werden eingeholt. Wartungspläne, Alter und Zustand der Geräte werden dokumentiert, da die Verwendung älterer Geräte aufgrund fehlender Kontrollen zu einer höheren Exposition führen kann.
Nach der Besprechung führt der Arbeitshygieniker eine visuelle Begehung des Arbeitsplatzes durch, wobei er die Abläufe und Arbeitspraktiken untersucht, mit dem Ziel, potenzielle berufliche Belastungen zu identifizieren, das Expositionspotenzial einzustufen, den Expositionsweg zu ermitteln und die Dauer abzuschätzen Häufigkeit der Exposition. Beispiele für berufliche Belastungen sind in Abbildung 1 dargestellt. Der Arbeitshygieniker nutzt die Begehung, um den Arbeitsplatz zu beobachten und sich Fragen beantworten zu lassen. Beispiele für Beobachtungen und Fragen sind in Abbildung 2 dargestellt.
Abbildung 1. Berufliche Belastungen.
Abbildung 2. Beobachtungen und Fragen, die bei einer Walk-Through-Umfrage gestellt werden sollten.
Zusätzlich zu den in Abbildung 5 gezeigten Fragen sollten Fragen gestellt werden, die aufdecken, was nicht sofort offensichtlich ist. Fragen könnten adressieren:
- nicht routinemäßige Aufgaben und Zeitpläne für Wartungs- und Reinigungsaktivitäten
- kürzliche Prozessänderungen und chemische Substitutionen
- jüngste physische Veränderungen in der Arbeitsumgebung
- Änderungen der beruflichen Funktionen
- kürzliche Renovierungen und Reparaturen.
Nicht routinemäßige Aufgaben können zu erheblichen Spitzenbelastungen durch Chemikalien führen, die während eines typischen Arbeitstages schwer vorherzusagen und zu messen sind. Prozessänderungen und chemische Substitutionen können die Freisetzung von Stoffen in die Luft verändern und die nachfolgende Exposition beeinflussen. Änderungen in der physischen Anordnung eines Arbeitsbereichs können die Wirksamkeit eines bestehenden Belüftungssystems verändern. Änderungen der Arbeitsfunktionen können dazu führen, dass Aufgaben von unerfahrenen Arbeitern ausgeführt werden und die Exposition erhöht wird. Renovierungen und Reparaturen können neue Materialien und Chemikalien in die Arbeitsumgebung einführen, die flüchtige organische Chemikalien abgeben oder Reizstoffe sind.
Erhebungen zur Luftqualität in Innenräumen
Erhebungen zur Luftqualität in Innenräumen unterscheiden sich von herkömmlichen Erhebungen zur Arbeitshygiene, da sie typischerweise an nichtindustriellen Arbeitsplätzen durchgeführt werden und Expositionen gegenüber Gemischen von Spurenmengen von Chemikalien beinhalten können, von denen keine allein geeignet erscheint, Krankheiten zu verursachen (Ness 1991). Das Ziel von Raumluftqualitätserhebungen ist ähnlich wie bei arbeitshygienischen Erhebungen in Bezug auf die Identifizierung von Kontaminationsquellen und die Bestimmung des Überwachungsbedarfs. Umfragen zur Luftqualität in Innenräumen sind jedoch immer durch Gesundheitsbeschwerden der Mitarbeiter motiviert. In vielen Fällen haben die Mitarbeiter eine Vielzahl von Symptomen, darunter Kopfschmerzen, Halsreizungen, Lethargie, Husten, Juckreiz, Übelkeit und unspezifische Überempfindlichkeitsreaktionen, die verschwinden, wenn sie nach Hause gehen. Wenn gesundheitliche Beschwerden nach Beendigung der Arbeit nicht verschwinden, sollten auch nichtberufliche Expositionen in Betracht gezogen werden. Zu den nichtberuflichen Expositionen gehören Hobbys, andere Jobs, städtische Luftverschmutzung, Passivrauchen und häusliche Expositionen. Umfragen zur Luftqualität in Innenräumen verwenden häufig Fragebögen, um Symptome und Beschwerden von Mitarbeitern zu dokumentieren und sie mit dem Arbeitsort oder der Arbeitsfunktion innerhalb des Gebäudes zu verknüpfen. Die Bereiche mit der höchsten Inzidenz von Symptomen werden dann einer weiteren Inspektion unterzogen.
Zu den Quellen von Schadstoffen in der Raumluft, die in Untersuchungen zur Luftqualität in Innenräumen dokumentiert wurden, gehören:
- unzureichende Belüftung (52 %)
- Kontamination aus dem Inneren des Gebäudes (17 %)
- Kontamination von außerhalb des Gebäudes (11 %)
- mikrobielle Kontamination (5%)
- Kontamination durch die Baumaterialien (3%)
- unbekannte Ursachen (12 %).
Bei Innenraumluftqualitätsuntersuchungen ist die Begehung im Wesentlichen eine Gebäude- und Umgebungsbegehung, um potenzielle Kontaminationsquellen innerhalb und außerhalb des Gebäudes zu ermitteln. Zu den Quellen innerhalb von Gebäuden gehören:
- Baumaterialien wie Dämmstoffe, Spanplatten, Klebstoffe und Farben
- menschliche Insassen, die Chemikalien aus Stoffwechselaktivitäten freisetzen können
- menschliche Aktivitäten wie Rauchen
- Geräte wie Kopierer
- Lüftungsanlagen, die mit Mikroorganismen kontaminiert sein können.
Beobachtungen und Fragen, die während der Umfrage gestellt werden können, sind in Abbildung 3 aufgeführt.
Abbildung 3. Beobachtungen und Fragen für eine begehbare Raumluftqualitätsstudie.
Stichproben- und Messstrategien
Grenzwerte für die berufliche Exposition
Nach Abschluss der Begehungsinspektion muss der Arbeitshygieniker feststellen, ob eine Probenahme erforderlich ist; Probenahmen sollten nur durchgeführt werden, wenn der Zweck klar ist. Der Arbeitshygieniker muss fragen: „Was wird aus den Probenahmeergebnissen gemacht und welche Fragen werden die Ergebnisse beantworten?“ Es ist relativ einfach, Zahlen zu erfassen und zu erhalten; es ist viel schwieriger, sie zu interpretieren.
Luft- und biologische Probenahmedaten werden normalerweise mit empfohlenen oder vorgeschriebenen Arbeitsplatzgrenzwerten (OELs) verglichen. In vielen Ländern wurden Grenzwerte für die Exposition am Arbeitsplatz für das Einatmen und die biologische Exposition gegenüber chemischen und physikalischen Stoffen entwickelt. Bis heute wurden aus einem Universum von über 60,000 kommerziell verwendeten Chemikalien etwa 600 von einer Vielzahl von Organisationen und Ländern bewertet. Die philosophischen Grundlagen für die Grenzen werden von den Organisationen bestimmt, die sie entwickelt haben. Die am weitesten verbreiteten Grenzwerte, die als Schwellenwerte (TLVs) bezeichnet werden, sind diejenigen, die in den Vereinigten Staaten von der American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) herausgegeben wurden. Die meisten OELs, die von der Occupational Safety and Health Administration (OSHA) in den Vereinigten Staaten verwendet werden, basieren auf den TLVs. Das National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) des US-Gesundheitsministeriums hat jedoch eigene Grenzwerte vorgeschlagen, die als empfohlene Expositionsgrenzwerte (RELs) bezeichnet werden.
Für luftgetragene Expositionen gibt es drei Arten von TLVs: eine achtstündige zeitgewichtete durchschnittliche Exposition, TLV-TWA, zum Schutz vor chronischen Gesundheitsschäden; ein fünfzehnminütiger durchschnittlicher Kurzzeit-Expositionsgrenzwert, TLV-STEL, zum Schutz vor akuten gesundheitlichen Auswirkungen; und einen momentanen Höchstwert, TLV-C, zum Schutz vor erstickenden oder sofort reizenden Chemikalien. Richtlinien für die Höhe der biologischen Exposition werden als biologische Expositionsindizes (BEIs) bezeichnet. Diese Richtlinien stellen die Konzentration von Chemikalien im Körper dar, die der Inhalationsexposition eines gesunden Arbeiters bei einer bestimmten Konzentration in der Luft entsprechen würde. Außerhalb der Vereinigten Staaten haben bis zu 50 Länder oder Gruppen OELs festgelegt, von denen viele mit den TLVs identisch sind. In Großbritannien heißen die Grenzwerte Health and Safety Executive Occupational Exposure Standards (OES) und in Deutschland OELs werden Maximum Workplace Concentrations (MAKs) genannt.
OELs wurden für Expositionen in der Luft gegenüber Gasen, Dämpfen und Partikeln festgelegt; sie bestehen nicht für Expositionen in der Luft gegenüber biologischen Arbeitsstoffen. Daher vergleichen die meisten Untersuchungen zur Exposition gegenüber Bioaerosolen Konzentrationen in Innenräumen mit denen im Freien. Wenn das Innen-/Außenprofil und die Konzentration von Organismen unterschiedlich sind, kann ein Expositionsproblem bestehen. Für die Haut- und Oberflächenprobenahme gibt es keine AGW, und jeder Fall muss separat bewertet werden. Bei der Oberflächenprobenahme werden die Konzentrationen in der Regel mit akzeptablen Hintergrundkonzentrationen verglichen, die in anderen Studien gemessen oder in der aktuellen Studie ermittelt wurden. Für Hautproben werden akzeptable Konzentrationen basierend auf Toxizität, Absorptionsrate, absorbierter Menge und Gesamtdosis berechnet. Darüber hinaus kann die biologische Überwachung eines Arbeiters verwendet werden, um die Hautabsorption zu untersuchen.
Sampling-Strategie
Eine umwelt- und biologische Probenahmestrategie ist ein Ansatz zur Erlangung von Expositionsmessungen, der einen Zweck erfüllt. Eine sorgfältig konzipierte und effektive Strategie ist wissenschaftlich vertretbar, optimiert die Anzahl der erhaltenen Proben, ist kostengünstig und priorisiert die Bedürfnisse. Das Ziel der Probenahmestrategie bestimmt die Entscheidungen darüber, was beprobt werden soll (Auswahl chemischer Arbeitsstoffe), wo beprobt werden soll (Personen-, Bereichs- oder Quellenprobe), wen beprobt werden soll (welcher Arbeiter oder welche Gruppe von Arbeitern), Probendauer (Echtzeit oder integriert), wie oft zu entnehmen (wie viele Tage), wie viele Proben und wie zu entnehmen (Analysemethode). Üblicherweise umfasst die Probenahme für regulatorische Zwecke kurze Kampagnen (ein oder zwei Tage), die sich auf die Worst-Case-Expositionen konzentrieren. Während diese Strategie einen minimalen Ressourcen- und Zeitaufwand erfordert, erfasst sie oft die geringste Menge an Informationen und ist für die Bewertung langfristiger beruflicher Expositionen wenig anwendbar. Um chronische Expositionen so zu bewerten, dass sie für Arbeitsmediziner und epidemiologische Studien nützlich sind, müssen Probenahmestrategien wiederholte Probenahmen im Laufe der Zeit für eine große Anzahl von Arbeitnehmern umfassen.
Zweck
Das Ziel umweltbezogener und biologischer Probenahmestrategien besteht entweder darin, die Exposition einzelner Mitarbeiter zu bewerten oder Schadstoffquellen zu bewerten. Mitarbeiterüberwachung kann durchgeführt werden, um:
- Bewertung der individuellen Exposition gegenüber chronischen oder akuten Giftstoffen
- auf Beschwerden von Mitarbeitern über Gesundheit und Gerüche reagieren
- Erstellung einer Expositionsbasis für ein langfristiges Überwachungsprogramm
- festzustellen, ob die Expositionen den staatlichen Vorschriften entsprechen
- Bewertung der Wirksamkeit von Engineering- oder Prozesskontrollen
- Bewertung akuter Expositionen für Notfallmaßnahmen
- Expositionen auf Sondermülldeponien bewerten
- Bewertung der Auswirkungen von Arbeitspraktiken auf die Exposition
- Expositionen für einzelne Arbeitsaufgaben auswerten
- Untersuchen Sie chronische Krankheiten wie Blei- und Quecksilbervergiftungen
- den Zusammenhang zwischen beruflicher Exposition und Krankheit untersuchen
- eine epidemiologische Studie durchführen.
Quellen- und Umgebungsluftüberwachung können durchgeführt werden, um:
- einen Bedarf an technischen Kontrollen wie lokalen Abluftsystemen und Einhausungen feststellen
- Bewertung der Auswirkungen von Ausrüstungs- oder Prozessmodifikationen
- Bewertung der Wirksamkeit von Engineering- oder Prozesskontrollen
- Emissionen von Geräten oder Prozessen bewerten
- Bewerten Sie die Einhaltung nach Sanierungsmaßnahmen wie Asbest- und Bleientfernung
- reagieren auf Raumluft, Gemeinschaftskrankheiten und Geruchsbeschwerden
- Emissionen von Sondermülldeponien bewerten
- Untersuchen Sie eine Notfallmaßnahme
- eine epidemiologische Studie durchführen.
Bei der Überwachung von Mitarbeitern liefert die Luftprobenahme Ersatzmaße für die Dosis, die sich aus der Inhalationsexposition ergibt. Die biologische Überwachung kann die tatsächliche Dosis einer Chemikalie liefern, die sich aus allen Absorptionswegen ergibt, einschließlich Einatmen, Verschlucken, Injektion und Haut. Daher kann die biologische Überwachung die Gesamtkörperbelastung und -dosis einer Person genauer widerspiegeln als die Luftüberwachung. Wenn die Beziehung zwischen luftgetragener Exposition und interner Dosis bekannt ist, kann die biologische Überwachung verwendet werden, um vergangene und gegenwärtige chronische Expositionen zu bewerten.
Ziele des biologischen Monitorings sind in Abbildung 4 aufgeführt.
Abbildung 4. Ziele des biologischen Monitorings.
Die biologische Überwachung hat ihre Grenzen und sollte nur durchgeführt werden, wenn sie Ziele erreicht, die mit Luftüberwachung allein nicht erreicht werden können (Fiserova-Bergova 1987). Es ist invasiv und erfordert, dass Proben direkt von Arbeitern genommen werden. Blutproben stellen im Allgemeinen das nützlichste biologische Medium zur Überwachung dar; Blut wird jedoch nur entnommen, wenn nicht-invasive Tests wie Urin oder Atemluft nicht anwendbar sind. Für die meisten Industriechemikalien sind Daten zum Verbleib der vom Körper aufgenommenen Chemikalien unvollständig oder nicht vorhanden; Daher steht nur eine begrenzte Anzahl analytischer Messmethoden zur Verfügung, und viele sind nicht empfindlich oder spezifisch.
Die Ergebnisse der biologischen Überwachung können zwischen Personen, die denselben Chemikalienkonzentrationen in der Luft ausgesetzt sind, sehr unterschiedlich sein; Alter, Gesundheit, Gewicht, Ernährungszustand, Drogen, Rauchen, Alkoholkonsum, Medikamente und Schwangerschaft können die Aufnahme, Absorption, Verteilung, den Stoffwechsel und die Ausscheidung von Chemikalien beeinflussen.
Was zu probieren
Die meisten Arbeitsumgebungen sind mehreren Schadstoffen ausgesetzt. Chemische Kampfstoffe werden sowohl einzeln als auch als mehrere gleichzeitige Angriffe auf Arbeiter bewertet. Chemische Wirkstoffe können im Körper selbstständig wirken oder in einer Weise interagieren, die die toxische Wirkung verstärkt. Die Frage, was zu messen und wie die Ergebnisse zu interpretieren sind, hängt vom biologischen Wirkungsmechanismus der Mittel ab, wenn sie sich im Körper befinden. Wirkstoffe können getrennt bewertet werden, wenn sie unabhängig voneinander auf ganz unterschiedliche Organsysteme wirken, wie beispielsweise ein Augenreizstoff und ein Neurotoxin. Wenn sie auf dasselbe Organsystem einwirken, wie z. B. zwei Atemwegsreizstoffe, ist ihre kombinierte Wirkung wichtig. Ist die toxische Wirkung des Gemisches die Summe der Einzelwirkungen der Einzelkomponenten, spricht man von Additiv. Wenn die toxische Wirkung der Mischung größer ist als die Summe der Wirkungen der einzelnen Wirkstoffe, wird ihre kombinierte Wirkung als synergistisch bezeichnet. Die Exposition gegenüber Zigarettenrauchen und das Einatmen von Asbestfasern führt zu einem viel größeren Lungenkrebsrisiko als ein einfacher additiver Effekt.Die Probenahme aller chemischen Arbeitsstoffe an einem Arbeitsplatz wäre sowohl teuer als auch nicht unbedingt vertretbar. Der Arbeitshygieniker muss die Wäscheliste potenzieller Arbeitsstoffe nach Gefahr oder Risiko priorisieren, um zu bestimmen, welche Arbeitsstoffe im Fokus stehen.
Zu den Faktoren, die bei der Einstufung von Chemikalien eine Rolle spielen, gehören:
- ob die Wirkstoffe unabhängig, additiv oder synergistisch interagieren
- inhärente Toxizität des chemischen Mittels
- verbrauchte und erzeugte Mengen
- Anzahl potenziell exponierter Personen
- voraussichtliche Dauer und Konzentration der Exposition
- Vertrauen in die technischen Kontrollen
- erwartete Änderungen in den Prozessen oder Kontrollen
- Arbeitsplatzgrenzwerte und Richtlinien.
Um die Exposition der Arbeitnehmer bestmöglich abzuschätzen, werden Luftproben im Atembereich des Arbeitnehmers (in einem Radius von 30 cm um den Kopf) entnommen und als persönliche Proben bezeichnet. Zur Gewinnung von Atemzonenproben wird das Probenahmegerät für die Dauer der Probenahme direkt am Arbeiter angebracht. Wenn Luftproben in der Nähe des Arbeitnehmers außerhalb der Atemzone entnommen werden, werden sie als Flächenproben bezeichnet. Flächenproben neigen dazu, die persönliche Exposition zu unterschätzen und liefern keine guten Schätzungen der Inhalationsexposition. Bereichsproben sind jedoch nützlich, um Schadstoffquellen zu bewerten und Schadstoffkonzentrationen in der Umgebung zu messen. Flächenproben können beim Gehen durch den Arbeitsplatz mit einem tragbaren Gerät oder mit festen Probenahmestationen entnommen werden. Flächenprobenahmen werden routinemäßig an Asbestsanierungsstandorten für Freigabeprobenahmen und für Innenraumluftuntersuchungen verwendet.
Wen zu probieren
Um die berufliche Exposition zu bewerten, würde idealerweise jeder Arbeitnehmer über mehrere Tage im Laufe von Wochen oder Monaten einzeln beprobt. Sofern der Arbeitsplatz jedoch nicht klein ist (< 10 Beschäftigte), ist es normalerweise nicht möglich, alle Arbeitnehmer zu beproben. Um den Probenahmeaufwand in Bezug auf Ausrüstung und Kosten zu minimieren und die Wirksamkeit des Probenahmeprogramms zu erhöhen, wird eine Untergruppe von Arbeitnehmern am Arbeitsplatz beprobt, und ihre Überwachungsergebnisse werden verwendet, um die Expositionen für die größere Belegschaft darzustellen.
Um Arbeitnehmer auszuwählen, die repräsentativ für die größere Belegschaft sind, besteht ein Ansatz darin, Arbeitnehmer in Gruppen mit ähnlichen erwarteten Expositionen einzuteilen, die als homogene Expositionsgruppen (HEGs) bezeichnet werden (Corn 1985). Nachdem die HEGs gebildet wurden, wird aus jeder Gruppe zufällig eine Untergruppe von Arbeitern für die Stichprobenziehung ausgewählt. Methoden zur Bestimmung der geeigneten Stichprobenumfänge gehen von einer logarithmischen Normalverteilung der Expositionen, einer geschätzten mittleren Exposition und einer geometrischen Standardabweichung von 2.2 bis 2.5 aus. Frühere Stichprobendaten könnten die Verwendung einer kleineren geometrischen Standardabweichung ermöglichen. Um Mitarbeiter in verschiedene HEGs einzuteilen, beobachten die meisten Arbeitshygieniker die Mitarbeiter bei ihrer Arbeit und prognostizieren die Exposition qualitativ.
Es gibt viele Ansätze zur Bildung von HEGs; Im Allgemeinen können Arbeitnehmer nach Ähnlichkeit der Arbeitsaufgabe oder des Arbeitsbereichs klassifiziert werden. Wenn sowohl Job- als auch Arbeitsbereichsähnlichkeit verwendet werden, wird die Klassifizierungsmethode als Zoning bezeichnet (siehe Abbildung 5). Sobald sie in der Luft sind, können chemische und biologische Arbeitsstoffe komplexe und unvorhersehbare räumliche und zeitliche Konzentrationsmuster in der gesamten Arbeitsumgebung aufweisen. Daher ist die Nähe der Quelle relativ zum Mitarbeiter möglicherweise nicht der beste Indikator für eine Expositionsähnlichkeit. Expositionsmessungen an Arbeitern, von denen ursprünglich erwartet wurde, dass sie ähnliche Expositionen haben, können zeigen, dass zwischen den Arbeitern mehr Unterschiede bestehen als vorhergesagt. In diesen Fällen sollten die Expositionsgruppen in kleinere Gruppen von Arbeitern rekonstruiert werden, und die Probennahme sollte weiterhin sicherstellen, dass die Arbeiter innerhalb jeder Gruppe tatsächlich ähnlichen Expositionen ausgesetzt sind (Rappaport 1995).
Abbildung 5. Faktoren, die beim Erstellen von HEGs mit Zoning eine Rolle spielen.
Die Expositionen können für alle Mitarbeiter ungeachtet der Berufsbezeichnung oder des Risikos geschätzt werden, oder sie können nur für die Mitarbeiter geschätzt werden, von denen angenommen wird, dass sie die höchsten Expositionen haben; dies wird als Worst-Case-Sampling bezeichnet. Die Auswahl der Mitarbeiter für die Worst-Case-Probenahme kann auf der Grundlage der Produktion, der Nähe zur Quelle, früherer Probenahmedaten, des Inventars und der chemischen Toxizität erfolgen. Die Worst-Case-Methode wird für Regulierungszwecke verwendet und liefert kein Maß für die langfristige mittlere Exposition und die Schwankungen von Tag zu Tag. Bei der aufgabenbezogenen Stichprobenauswahl werden Arbeitnehmer mit Jobs ausgewählt, die ähnliche Aufgaben haben, die weniger als täglich anfallen.
Es gibt viele Faktoren, die in die Exposition einfließen und den Erfolg der HEG-Klassifizierung beeinflussen können, einschließlich der folgenden:
- Mitarbeiter führen selten die gleiche Arbeit aus, selbst wenn sie die gleiche Stellenbeschreibung haben, und haben selten die gleichen Expositionen.
- Die Arbeitspraktiken der Mitarbeiter können die Exposition erheblich verändern.
- Arbeiter, die im gesamten Arbeitsbereich mobil sind, können den ganzen Tag über unvorhersehbar mehreren Schadstoffquellen ausgesetzt sein.
- Luftbewegungen an einem Arbeitsplatz können die Exposition von Arbeitnehmern, die sich in beträchtlicher Entfernung von einer Quelle befinden, unvorhersehbar erhöhen.
- Expositionen können nicht durch die Arbeitsaufgaben, sondern durch das Arbeitsumfeld bestimmt werden.
Beispieldauer
Die Konzentrationen chemischer Arbeitsstoffe in Luftproben werden entweder direkt im Feld gemessen, wobei sofortige Ergebnisse erzielt werden (Echtzeit oder Stichprobe), oder sie werden im Laufe der Zeit im Feld auf Probenahmemedien oder in Probenahmebeuteln gesammelt und in einem Labor gemessen (integriert ) (Lynch 1995). Der Vorteil der Probenahme in Echtzeit besteht darin, dass die Ergebnisse schnell vor Ort erhalten werden und Messungen kurzfristiger akuter Expositionen erfasst werden können. Echtzeitmethoden sind jedoch begrenzt, da sie nicht für alle besorgniserregenden Kontaminanten verfügbar sind und möglicherweise nicht analytisch empfindlich oder genau genug sind, um die Zielkontaminanten zu quantifizieren. Probenahmen in Echtzeit sind möglicherweise nicht anwendbar, wenn der Arbeitshygieniker an chronischen Expositionen interessiert ist und zeitgewichtete Durchschnittsmessungen zum Vergleich mit AGW benötigt.Die Probenahme in Echtzeit wird für Notfallbewertungen, zum Erhalten grober Konzentrationsschätzungen, zum Auffinden von Lecks, zur Umgebungsluft- und Quellenüberwachung, zur Bewertung technischer Kontrollen, zur Überwachung kurzfristiger Expositionen von weniger als 15 Minuten, zur Überwachung episodischer Expositionen, zur Überwachung hochgiftiger Chemikalien ( Kohlenmonoxid), explosionsfähige Gemische und Prozessüberwachung. Echtzeit-Probenahmemethoden können sich ändernde Konzentrationen im Laufe der Zeit erfassen und sofortige qualitative und quantitative Informationen liefern. Integrierte Luftprobenahmen werden in der Regel zur Personenüberwachung, Flächenprobenahme und zum Vergleich von Konzentrationen mit zeitgewichteten AGW-Mitteln durchgeführt. Die Vorteile der integrierten Probenahme bestehen darin, dass Methoden für eine Vielzahl von Kontaminanten verfügbar sind; es kann verwendet werden, um Unbekannte zu identifizieren; Genauigkeit und Spezifität sind hoch und die Nachweisgrenzen sind normalerweise sehr niedrig. Integrierte Proben, die in einem Labor analysiert werden, müssen genügend Kontaminanten enthalten, um die Mindestanforderungen an die nachweisbare Analyse zu erfüllen; daher werden Proben über einen vorbestimmten Zeitraum gesammelt.
Neben den analytischen Anforderungen an ein Probenahmeverfahren sollte die Probenahmedauer auf den Probenahmezweck abgestimmt sein. Bei der Probenahme an der Quelle basiert die Dauer auf der Prozess- oder Zykluszeit oder darauf, wann Konzentrationsspitzen zu erwarten sind. Bei Spitzenproben sollten Proben den ganzen Tag über in regelmäßigen Abständen entnommen werden, um Verzerrungen zu minimieren und unvorhersehbare Spitzen zu identifizieren. Der Probenahmezeitraum sollte kurz genug sein, um Spitzen zu identifizieren und gleichzeitig die tatsächliche Expositionszeit widerzuspiegeln.
Bei personenbezogener Probenahme wird die Dauer an den Arbeitsplatzgrenzwert, die Aufgabendauer oder die erwartete biologische Wirkung angepasst. Echtzeit-Probenahmeverfahren werden zur Bewertung akuter Expositionen gegenüber Reizstoffen, Erstickungsmitteln, Sensibilisatoren und Allergenen eingesetzt. Chlor, Kohlenmonoxid und Schwefelwasserstoff sind Beispiele für Chemikalien, die ihre Wirkung schnell und in relativ geringen Konzentrationen entfalten können.
Chronische Krankheitserreger wie Blei und Quecksilber werden normalerweise über eine ganze Schicht (sieben Stunden oder mehr pro Probe) mit integrierten Probenahmemethoden beprobt. Zur Bewertung der Exposition während einer ganzen Schicht verwendet der Arbeitshygieniker entweder eine einzelne Probe oder eine Reihe aufeinanderfolgender Proben, die die gesamte Schicht abdecken. Die Probenahmedauer für Expositionen, die weniger als eine volle Schicht dauern, ist normalerweise mit bestimmten Aufgaben oder Prozessen verbunden. Bauarbeiter, Wartungspersonal für Innenräume und Straßenwartungsteams sind Beispiele für Jobs mit aufgabengebundenen Expositionen.
Wie viele Proben und wie oft sollen Proben genommen werden?
Konzentrationen von Schadstoffen können von Minute zu Minute, von Tag zu Tag und von Jahreszeit zu Jahreszeit variieren, und es kann zwischen Individuen und innerhalb einer Person zu Schwankungen kommen. Die Expositionsvariabilität wirkt sich sowohl auf die Anzahl der Proben als auch auf die Genauigkeit der Ergebnisse aus. Schwankungen in der Exposition können sich aus unterschiedlichen Arbeitspraktiken, Änderungen der Schadstoffemissionen, der Menge der verwendeten Chemikalien, Produktionsquoten, Belüftung, Temperaturänderungen, Mobilität der Arbeitnehmer und Aufgabenzuweisungen ergeben. Die meisten Probenahmekampagnen werden an ein paar Tagen im Jahr durchgeführt; daher sind die erhaltenen Messungen nicht repräsentativ für die Exposition. Der Zeitraum, in dem Proben gesammelt werden, ist sehr kurz im Vergleich zum Zeitraum ohne Probennahme; der Arbeitshygieniker muss vom beprobten auf den unbeprobten Zeitraum extrapolieren. Zur Überwachung der Langzeitexposition sollten von jedem aus einem HEG ausgewählten Arbeiter im Laufe von Wochen oder Monaten mehrmals Proben genommen und die Expositionen für alle Schichten charakterisiert werden. Während die Tagschicht am geschäftigsten sein kann, wird die Nachtschicht möglicherweise am wenigsten überwacht, und es kann zu Fehlern in der Arbeitspraxis kommen.
Messtechniken
Aktives und passives Sampling
Verunreinigungen werden auf Probenahmemedien gesammelt, indem entweder aktiv eine Luftprobe durch die Medien gezogen wird oder indem der Luft passiv ermöglicht wird, die Medien zu erreichen. Die aktive Probenahme verwendet eine batteriebetriebene Pumpe, und die passive Probenahme nutzt Diffusion oder Schwerkraft, um die Verunreinigungen in die Probenahmemedien zu bringen. Gase, Dämpfe, Partikel und Bioaerosole werden alle durch aktive Probenahmeverfahren gesammelt; Gase und Dämpfe können auch durch passive Diffusionsprobenahme gesammelt werden.
Bei Gasen, Dämpfen und den meisten Partikeln wird nach der Entnahme der Probe die Masse der Verunreinigung gemessen und die Konzentration berechnet, indem die Masse durch das Volumen der entnommenen Luft dividiert wird. Bei Gasen und Dämpfen wird die Konzentration als Teile pro Million (ppm) oder mg/m ausgedrückt3, und die Partikelkonzentration wird in mg/m ausgedrückt3 (Dinardi 1995).
Bei der integrierten Probenahme sind Luftprobenahmepumpen kritische Komponenten des Probenahmesystems, da Konzentrationsschätzungen die Kenntnis des Volumens der entnommenen Luft erfordern. Die Pumpen werden basierend auf der gewünschten Durchflussrate, Wartungs- und Kalibrierungsfreundlichkeit, Größe, Kosten und Eignung für gefährliche Umgebungen ausgewählt. Das primäre Auswahlkriterium ist die Durchflussrate: Low-Flow-Pumpen (0.5 bis 500 ml/min) werden zur Probenahme von Gasen und Dämpfen verwendet; High-Flow-Pumpen (500 bis 4,500 ml/min) werden zur Probenahme von Partikeln, Bioaerosolen sowie Gasen und Dämpfen eingesetzt. Um genaue Probenvolumina sicherzustellen, müssen Pumpen genau kalibriert werden. Die Kalibrierung erfolgt mit Primärnormalen wie manuellen oder elektronischen Seifenblasenmessgeräten, die das Volumen direkt messen, oder mit Sekundärmethoden wie Nasstestmessgeräten, Trockengasmessgeräten und Präzisionsrotametern, die gegen Primärmethoden kalibriert werden.
Gase und Dämpfe: Probenahmemedien
Gase und Dämpfe werden mit porösen Feststoff-Sorptionsröhrchen, Impingern, passiven Monitoren und Beuteln gesammelt. Sorbensröhrchen sind hohle Glasröhrchen, die mit einem körnigen Feststoff gefüllt sind, der eine unveränderte Adsorption von Chemikalien auf seiner Oberfläche ermöglicht. Feste Sorbentien sind spezifisch für Verbindungsgruppen; Zu den häufig verwendeten Sorbentien gehören Holzkohle, Kieselgel und Tenax. Aktivkohle-Sorbens, eine amorphe Form von Kohlenstoff, ist elektrisch unpolar und adsorbiert vorzugsweise organische Gase und Dämpfe. Kieselgel, eine amorphe Form von Kieselsäure, wird verwendet, um polare organische Verbindungen, Amine und einige anorganische Verbindungen zu sammeln. Aufgrund seiner Affinität zu polaren Verbindungen adsorbiert es Wasserdampf; Daher kann Wasser bei erhöhter Luftfeuchtigkeit die interessierenden weniger polaren Chemikalien aus dem Kieselgel verdrängen. Tenax, ein poröses Polymer, wird zur Probenahme sehr niedriger Konzentrationen unpolarer flüchtiger organischer Verbindungen verwendet.
Die Fähigkeit, die Schadstoffe in der Luft genau einzufangen und Schadstoffverluste zu vermeiden, hängt von der Probenahmerate, dem Probenahmevolumen und der Flüchtigkeit und Konzentration des in der Luft befindlichen Schadstoffs ab. Die Sammeleffizienz fester Sorbentien kann durch erhöhte Temperatur, Feuchtigkeit, Durchflussrate, Konzentration, Sorbenspartikelgröße und Anzahl konkurrierender Chemikalien beeinträchtigt werden. Wenn die Sammeleffizienz abnimmt, gehen Chemikalien während der Probenahme verloren und die Konzentrationen werden unterschätzt. Um den Verlust oder Durchbruch von Chemikalien zu erkennen, haben Feststoff-Sorbensröhrchen zwei Abschnitte aus körnigem Material, die durch einen Schaumstoffstopfen getrennt sind. Der vordere Teil dient zur Probenentnahme und der hintere Teil zur Bestimmung des Durchbruchs. Ein Durchbruch ist aufgetreten, wenn mindestens 20 bis 25 % der Verunreinigung im hinteren Abschnitt des Röhrchens vorhanden sind. Die Analyse von Verunreinigungen aus festen Sorbentien erfordert die Extraktion der Verunreinigungen aus dem Medium unter Verwendung eines Lösungsmittels. Für jede Charge von Sorbensröhrchen und gesammelten Chemikalien muss das Labor die Desorptionseffizienz bestimmen, die Effizienz der Entfernung von Chemikalien aus dem Sorbens durch das Lösungsmittel. Für Aktivkohle und Kieselgel ist das am häufigsten verwendete Lösungsmittel Schwefelkohlenstoff. Bei Tenax werden die Chemikalien mittels Thermodesorption direkt in einen Gaschromatographen extrahiert.
Impinger sind normalerweise Glasflaschen mit einem Einlassrohr, das es ermöglicht, Luft durch eine Lösung in die Flasche zu saugen, die die Gase und Dämpfe durch Absorption entweder unverändert in Lösung oder durch eine chemische Reaktion sammelt. Impinger werden in der Arbeitsplatzüberwachung, insbesondere bei der personenbezogenen Probenahme, immer seltener eingesetzt, da sie brechen können und die flüssigen Medien auf den Mitarbeiter schwappen können. Es gibt eine Vielzahl von Arten von Impingern, darunter Gaswaschflaschen, Spiralabsorber, Glasperlensäulen, Zwerg-Impinger und Sprudler. Alle Impinger können zur Entnahme von Flächenproben verwendet werden; Der am häufigsten verwendete Impinger, der Zwerg-Impinger, kann auch für die persönliche Probenahme verwendet werden.
Passive oder Diffusionsmonitore sind klein, haben keine beweglichen Teile und sind sowohl für organische als auch für anorganische Verunreinigungen erhältlich. Die meisten organischen Monitore verwenden Aktivkohle als Sammelmedium. Theoretisch kann jede Verbindung, die mit einem Aktivkohle-Sorbensröhrchen und einer Pumpe gemessen werden kann, mit einem passiven Monitor getestet werden. Jeder Monitor hat eine einzigartig gestaltete Geometrie, um eine effektive Abtastrate zu erreichen. Die Probenahme beginnt mit dem Entfernen der Monitorabdeckung und endet mit dem Aufsetzen der Abdeckung. Die meisten Diffusionsmonitore sind für zeitgewichtete durchschnittliche Expositionen von acht Stunden genau und für kurzfristige Expositionen nicht geeignet.
Mit Probenahmebeuteln können integrierte Proben von Gasen und Dämpfen entnommen werden. Sie haben Durchlässigkeits- und Adsorptionseigenschaften, die eine Lagerung für einen Tag mit minimalem Verlust ermöglichen. Beutel bestehen aus Teflon (Polytetrafluorethylen) und Tedlar (Polyvinylfluorid).
Probenahmemedien: Partikelmaterialien
Die berufsbezogene Probenahme nach Partikeln oder Aerosolen befindet sich derzeit im Wandel; traditionelle Probenahmeverfahren werden schließlich durch partikelgrößenselektive (PSS) Probenahmeverfahren ersetzt. Zuerst werden traditionelle Probenahmeverfahren besprochen, gefolgt von PSS-Verfahren.
Die am häufigsten verwendeten Medien zum Sammeln von Aerosolen sind Faser- oder Membranfilter; Die Aerosolentfernung aus dem Luftstrom erfolgt durch Kollision und Anhaftung der Partikel an der Oberfläche der Filter. Die Wahl des Filtermediums hängt von den physikalischen und chemischen Eigenschaften der zu beprobenden Aerosole, der Art des Probenehmers und der Art der Analyse ab. Bei der Auswahl von Filtern müssen diese hinsichtlich Abscheidungseffizienz, Druckabfall, Hygroskopizität, Hintergrundkontamination, Stärke und Porengröße, die zwischen 0.01 und 10 μm liegen kann, bewertet werden. Membranfilter werden in verschiedenen Porengrößen hergestellt und bestehen üblicherweise aus Zelluloseester, Polyvinylchlorid oder Polytetrafluorethylen. Die Partikelsammlung erfolgt an der Oberfläche des Filters; Daher werden Membranfilter normalerweise in Anwendungen verwendet, in denen Mikroskopie durchgeführt wird. Gemischte Zelluloseesterfilter können leicht mit Säure aufgelöst werden und werden normalerweise zum Sammeln von Metallen für die Analyse durch Atomabsorption verwendet. Nucleopore-Filter (Polycarbonat) sind sehr stark und thermisch stabil und werden zur Probenahme und Analyse von Asbestfasern mittels Transmissionselektronenmikroskopie verwendet. Faserfilter bestehen normalerweise aus Glasfaser und werden zur Probenahme von Aerosolen wie Pestiziden und Blei verwendet.
Bei beruflicher Exposition gegenüber Aerosolen kann ein bekanntes Luftvolumen durch die Filter entnommen werden, die gesamte Massenzunahme (gravimetrische Analyse) kann gemessen werden (mg/m3 Luft), kann die Gesamtzahl der Partikel gezählt (Fasern/cc) oder die Aerosole identifiziert werden (chemische Analyse). Für Massenberechnungen kann der gesamte Staub, der in den Probenehmer gelangt, oder nur die lungengängige Fraktion gemessen werden. Für Gesamtstaub repräsentiert die Massenzunahme die Exposition durch Ablagerung in allen Teilen des Atemtrakts. Gesamtstaub-Probenehmer sind aufgrund von starken Winden, die über den Probenehmer streichen, und einer unsachgemäßen Ausrichtung des Probenehmers fehleranfällig. Starke Winde und aufrecht ausgerichtete Filter können dazu führen, dass sich zusätzliche Partikel ansammeln und die Exposition überschätzt wird.
Bei der Probenahme von einatembarem Staub repräsentiert die Massenzunahme die Exposition durch Ablagerung im Gasaustauschbereich (Alveolarbereich) der Atemwege. Um nur die lungengängige Fraktion zu sammeln, wird ein als Zyklon bezeichneter Vorklassierer verwendet, um die Verteilung des in der Luft befindlichen Staubs zu verändern, der dem Filter zugeführt wird. Aerosole werden in den Zyklon gesaugt, beschleunigt und verwirbelt, wodurch die schwereren Partikel an den Rand des Luftstroms geschleudert und zu einem Entfernungsabschnitt am Boden des Zyklons fallen gelassen werden. Die lungengängigen Partikel, die kleiner als 10 μm sind, verbleiben im Luftstrom und werden zur anschließenden gravimetrischen Analyse auf dem Filter angesaugt und gesammelt.
Probenahmefehler, die bei der Durchführung von Gesamt- und lungengängigen Staubproben auftreten, führen zu Messungen, die die Exposition nicht genau widerspiegeln oder sich auf nachteilige Auswirkungen auf die Gesundheit beziehen. Daher wurde PSS vorgeschlagen, um die Beziehung zwischen Partikelgröße, gesundheitsschädlichen Auswirkungen und Probenahmeverfahren neu zu definieren. Bei der PSS-Probenahme bezieht sich die Messung von Partikeln auf die Größen, die mit bestimmten gesundheitlichen Auswirkungen verbunden sind. Die Internationale Organisation für Normung (ISO) und der ACGIH haben drei Partikelmassenfraktionen vorgeschlagen: einatembare Partikelmasse (IPM), thorakale Partikelmasse (TPM) und lungengängige Partikelmasse (RPM). IPM bezieht sich auf Partikel, von denen erwartet werden kann, dass sie durch Nase und Mund eindringen, und würde den herkömmlichen Gesamtmassenanteil ersetzen. TPM bezieht sich auf Partikel, die über den Kehlkopf in die oberen Atemwege eindringen können. RPM bezieht sich auf Partikel, die sich in der Gasaustauschregion der Lunge ablagern können und den aktuellen lungengängigen Massenanteil ersetzen würden. Die praktische Übernahme der PSS-Probenahme erfordert die Entwicklung neuer Aerosol-Probenahmeverfahren und PSS-spezifischer Arbeitsplatzgrenzwerte.
Probenahmemedien: biologische Materialien
Es gibt nur wenige standardisierte Methoden zur Probenahme von biologischem Material oder Bioaerosolen. Obwohl die Probenahmemethoden denen ähnlich sind, die für andere luftgetragene Partikel verwendet werden, muss die Lebensfähigkeit der meisten Bioaerosole erhalten bleiben, um die Kultivierbarkeit im Labor zu gewährleisten. Daher sind sie schwieriger zu sammeln, zu speichern und zu analysieren. Die Strategie zur Probenahme von Bioaerosolen umfasst das Sammeln direkt auf halbfestem Nähragar oder das Ausplattieren nach dem Sammeln in Flüssigkeiten, die mehrtägige Inkubation und die Identifizierung und Quantifizierung der gewachsenen Zellen. Die Zellhaufen, die sich auf dem Agar vermehrt haben, können als koloniebildende Einheiten (CFU) für lebensfähige Bakterien oder Pilze und als Plaque-bildende Einheiten (PFU) für aktive Viren gezählt werden. Mit Ausnahme von Sporen werden Filter für die Sammlung von Bioaerosolen nicht empfohlen, da Austrocknung Zellschäden verursacht.
Lebensfähige aerosolisierte Mikroorganismen werden unter Verwendung von Ganzglas-Impingern (AGI-30), Schlitzprobennehmern und Trägheitsimpaktoren gesammelt. Impinger sammeln Bioaerosole in Flüssigkeiten und der Schlitzsammler sammelt Bioaerosole auf Glasobjektträgern bei hohen Volumina und Durchflussraten. Der Impaktor wird mit einer bis sechs Stufen verwendet, die jeweils eine Petrischale enthalten, um eine Trennung der Partikel nach Größe zu ermöglichen.
Die Interpretation der Probenahmeergebnisse muss von Fall zu Fall erfolgen, da es keine Arbeitsplatzgrenzwerte gibt. Bewertungskriterien müssen vor der Probenahme festgelegt werden; Insbesondere bei Innenraumluftuntersuchungen werden außerhalb des Gebäudes entnommene Proben als Hintergrundreferenz verwendet. Als Faustregel gilt, dass die Konzentrationen das Zehnfache des Hintergrunds betragen sollten, um eine Kontamination zu vermuten. Bei der Verwendung von Kulturplattierungstechniken werden die Konzentrationen wahrscheinlich aufgrund von Verlusten an Lebensfähigkeit während der Probenahme und Inkubation unterschätzt.
Haut- und Oberflächenprobenahme
Es gibt keine Standardmethoden zur Bewertung der Hautexposition gegenüber Chemikalien und zur Vorhersage der Dosis. Oberflächenproben werden hauptsächlich durchgeführt, um Arbeitspraktiken zu bewerten und potenzielle Quellen der Hautabsorption und -aufnahme zu identifizieren. Zwei Arten von Oberflächenprobenahmemethoden werden verwendet, um das Haut- und Aufnahmepotential zu bewerten: direkte Methoden, bei denen die Haut eines Arbeiters entnommen wird, und indirekte Methoden, bei denen Oberflächenproben mit Wischproben entnommen werden.
Bei der direkten Hautprobenahme werden Mulltupfer auf die Haut gelegt, um Chemikalien zu absorbieren, die Haut mit Lösungsmitteln gespült, um Verunreinigungen zu entfernen, und die Hautkontamination mithilfe von Fluoreszenz identifiziert. Mullkompressen werden auf verschiedene Körperteile gelegt und entweder freigelegt oder unter der persönlichen Schutzausrüstung platziert. Am Ende des Arbeitstages werden die Pads entfernt und im Labor analysiert; die Verteilung von Konzentrationen aus verschiedenen Körperteilen werden verwendet, um Hautexpositionsbereiche zu identifizieren. Dieses Verfahren ist kostengünstig und einfach durchzuführen; Die Ergebnisse sind jedoch begrenzt, da Gazetupfer keine guten physikalischen Modelle der Absorptions- und Retentionseigenschaften der Haut sind und die gemessenen Konzentrationen nicht unbedingt repräsentativ für den gesamten Körper sind.
Hautspülungen umfassen das Abwischen der Haut mit Lösungsmitteln oder das Einlegen der Hände in mit Lösungsmitteln gefüllte Plastiktüten, um die Konzentration von Chemikalien auf der Oberfläche zu messen. Bei dieser Methode kann die Dosis unterschätzt werden, da nur der nicht absorbierte Anteil der Chemikalien gesammelt wird.
Die Fluoreszenzüberwachung wird verwendet, um die Hautexposition gegenüber Chemikalien zu identifizieren, die von Natur aus fluoreszieren, wie z. B. mehrkernige Aromaten, und um die Exposition gegenüber Chemikalien zu identifizieren, denen absichtlich fluoreszierende Verbindungen zugesetzt wurden. Die Haut wird mit ultraviolettem Licht gescannt, um die Kontamination sichtbar zu machen. Diese Visualisierung liefert den Arbeitnehmern Hinweise auf die Auswirkungen der Arbeitspraktiken auf die Exposition; Derzeit wird geforscht, um die Fluoreszenzintensität zu quantifizieren und sie mit der Dosis in Beziehung zu setzen.
Indirekte Wischprobenahmemethoden umfassen die Verwendung von Gaze, Glasfaserfiltern oder Zellulosepapierfiltern, um die Innenseiten von Handschuhen oder Atemschutzmasken oder die Oberseiten von Oberflächen abzuwischen. Lösungsmittel können hinzugefügt werden, um die Sammeleffizienz zu erhöhen. Die Gaze oder Filter werden dann im Labor analysiert. Um die Ergebnisse zu standardisieren und einen Vergleich zwischen Proben zu ermöglichen, wird eine quadratische Schablone verwendet, um eine 100 cm lange Probe zu nehmen2 Bereich.
Biologische Medien
Blut-, Urin- und Atemluftproben sind die am besten geeigneten Proben für das routinemäßige biologische Monitoring, während Haare, Milch, Speichel und Nägel weniger häufig verwendet werden. Die biologische Überwachung erfolgt durch die Entnahme von Blut- und Urinproben am Arbeitsplatz und deren Analyse im Labor. Ausgeatmete Luftproben werden in Tedlar-Beutel, speziell entwickelten Glaspipetten oder Sorptionsröhrchen gesammelt und vor Ort mit direkt ablesbaren Instrumenten oder im Labor analysiert. Blut-, Urin- und Ausatemluftproben werden hauptsächlich verwendet, um die unveränderte Ausgangsverbindung (dieselbe Chemikalie, die in der Luft am Arbeitsplatz entnommen wird), ihren Metaboliten oder eine im Körper induzierte biochemische Veränderung (Zwischenprodukt) zu messen. Beispielsweise wird die Ausgangsverbindung Blei im Blut gemessen, um die Bleiexposition zu bewerten, der Metabolit Mandelsäure wird im Urin sowohl auf Styrol als auch auf Ethylbenzol gemessen, und Carboxyhämoglobin ist das Zwischenprodukt, das im Blut sowohl auf Kohlenmonoxid- als auch auf Methylenchlorid-Exposition gemessen wird. Für die Expositionsüberwachung korreliert die Konzentration einer idealen Determinante stark mit der Intensität der Exposition. Für die medizinische Überwachung wird die Konzentration einer idealen Determinante stark mit der Zielorgankonzentration korrelieren.
Der Zeitpunkt der Probenentnahme kann sich auf die Nützlichkeit der Messungen auswirken; Proben sollten zu Zeiten entnommen werden, die die Exposition am genauesten widerspiegeln. Das Timing hängt mit der biologischen Ausscheidungshalbwertszeit einer Chemikalie zusammen, die widerspiegelt, wie schnell eine Chemikalie aus dem Körper ausgeschieden wird; dies kann von Stunden bis zu Jahren variieren. Zielorgankonzentrationen von Chemikalien mit kurzen biologischen Halbwertszeiten folgen eng der Umweltkonzentration; Zielorgankonzentrationen von Chemikalien mit langen biologischen Halbwertszeiten schwanken nur sehr wenig als Reaktion auf Umweltbelastungen. Bei Chemikalien mit kurzen biologischen Halbwertszeiten von weniger als drei Stunden wird unmittelbar am Ende des Arbeitstages, bevor die Konzentrationen schnell abfallen, eine Probe entnommen, um die Exposition an diesem Tag widerzuspiegeln. Bei Chemikalien mit langen Halbwertszeiten wie polychlorierten Biphenylen und Blei können jederzeit Proben entnommen werden.
Echtzeit-Monitore
Direkt anzeigende Instrumente ermöglichen die Quantifizierung von Schadstoffen in Echtzeit; die Probe wird innerhalb der Ausrüstung analysiert und erfordert keine externe Laboranalyse (Maslansky und Maslansky 1993). Verbindungen können gemessen werden, ohne sie zuerst auf separaten Medien zu sammeln und sie dann zu versenden, zu lagern und zu analysieren. Die Konzentration wird direkt von einem Messgerät, Display, Streifenschreiber und Datenlogger oder von einer Farbänderung abgelesen. Direkt anzeigende Instrumente werden hauptsächlich für Gase und Dämpfe verwendet; Für die Überwachung von Partikeln stehen einige Instrumente zur Verfügung. Die Instrumente unterscheiden sich in Kosten, Komplexität, Zuverlässigkeit, Größe, Empfindlichkeit und Spezifität. Dazu gehören einfache Geräte wie kolorimetrische Röhrchen, die eine Farbänderung verwenden, um die Konzentration anzuzeigen; dedizierte Instrumente, die spezifisch für eine Chemikalie sind, wie z. B. Kohlenmonoxid-Anzeiger, Anzeiger für brennbare Gase (Explosimeter) und Quecksilberdampfmessgeräte; und Überwachungsinstrumente wie Infrarotspektrometer, die große Gruppen von Chemikalien untersuchen. Direkt anzeigende Instrumente verwenden eine Vielzahl physikalischer und chemischer Methoden zur Analyse von Gasen und Dämpfen, darunter Leitfähigkeit, Ionisation, Potentiometrie, Photometrie, radioaktive Tracer und Verbrennung.
Üblicherweise verwendete tragbare direkt anzeigende Instrumente umfassen batteriebetriebene Gaschromatographen, Analysegeräte für organische Dämpfe und Infrarotspektrometer. Gaschromatographen und Monitore für organische Dämpfe werden hauptsächlich zur Umweltüberwachung an Sondermülldeponien und zur Überwachung der Umgebungsluft in Gemeinden verwendet. Gaschromatographen mit geeigneten Detektoren sind spezifisch und empfindlich und können Chemikalien in sehr geringen Konzentrationen quantifizieren. Analysatoren für organische Dämpfe werden normalerweise verwendet, um Klassen von Verbindungen zu messen. Tragbare Infrarot-Spektrometer werden hauptsächlich für die Arbeitsplatzüberwachung und Lecksuche verwendet, da sie empfindlich und spezifisch für eine Vielzahl von Verbindungen sind.
Für einige gängige Gase (Chlor, Cyanwasserstoff, Schwefelwasserstoff, Hydrazin, Sauerstoff, Phosgen, Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid und Kohlenmonoxid) sind kleine, direkt ablesbare Personenmonitore erhältlich. Sie akkumulieren Konzentrationsmessungen im Laufe des Tages und können eine direkte Anzeige der zeitgewichteten durchschnittlichen Konzentration sowie ein detailliertes Schadstoffprofil für den Tag liefern.
Kolorimetrische Röhrchen (Prüfröhrchen) sind einfach zu handhaben, günstig und für eine Vielzahl von Chemikalien erhältlich. Sie können verwendet werden, um Klassen von Luftverunreinigungen schnell zu identifizieren und ungefähre Konzentrationsschätzungen bereitzustellen, die bei der Bestimmung von Pumpendurchflussraten und -volumina verwendet werden können. Kolorimetrische Röhrchen sind Glasröhrchen, die mit festem körnigem Material gefüllt sind, das mit einem chemischen Mittel imprägniert wurde, das mit einer Verunreinigung reagieren und eine Farbänderung hervorrufen kann. Nachdem die beiden verschlossenen Enden eines Schlauchs aufgebrochen sind, wird ein Ende des Schlauchs in eine Handpumpe gegeben. Das empfohlene Volumen an kontaminierter Luft wird durch das Rohr entnommen, indem eine bestimmte Anzahl von Pumpenhüben für eine bestimmte Chemikalie verwendet wird. Auf dem Röhrchen wird normalerweise innerhalb von zwei Minuten eine Farbänderung oder ein Fleck erzeugt, und die Länge des Flecks ist proportional zur Konzentration. Einige kolorimetrische Röhrchen wurden für eine Langzeitprobenahme angepasst und werden mit batteriebetriebenen Pumpen verwendet, die mindestens acht Stunden lang laufen können. Die erzeugte Farbänderung repräsentiert eine zeitgewichtete durchschnittliche Konzentration. Kolorimetrische Röhrchen eignen sich sowohl für qualitative als auch für quantitative Analysen; ihre Spezifität und Genauigkeit ist jedoch begrenzt. Die Genauigkeit kolorimetrischer Röhrchen ist nicht so hoch wie die von Labormethoden oder vielen anderen Echtzeitinstrumenten. Es gibt Hunderte von Röhrchen, von denen viele Querempfindlichkeiten aufweisen und mehr als eine Chemikalie erkennen können. Dies kann zu Störungen führen, die die gemessenen Konzentrationen verändern.
Direkt anzeigende Aerosolmonitore können nicht zwischen Kontaminanten unterscheiden, werden normalerweise zum Zählen oder Bestimmen von Partikeln verwendet und werden hauptsächlich zum Screening verwendet, nicht zum Bestimmen von TWA oder akuten Expositionen. Echtzeit-Instrumente verwenden optische oder elektrische Eigenschaften, um die gesamte und lungengängige Masse, die Partikelanzahl und die Partikelgröße zu bestimmen. Lichtstreuende Aerosolmonitore oder Aerosolphotometer erfassen das Licht, das von Partikeln gestreut wird, wenn sie ein Volumen in der Ausrüstung passieren. Mit zunehmender Teilchenzahl nimmt die Streulichtmenge zu und ist proportional zur Masse. Lichtstreuende Aerosolmonitore können nicht verwendet werden, um zwischen Partikeltypen zu unterscheiden; Wenn sie jedoch an einem Arbeitsplatz verwendet werden, an dem eine begrenzte Anzahl von Stäuben vorhanden ist, kann die Masse einem bestimmten Material zugeordnet werden. Faserförmige Aerosolmonitore werden verwendet, um die Luftkonzentration von Partikeln wie Asbest zu messen. Fasern werden in einem oszillierenden elektrischen Feld ausgerichtet und mit einem Helium-Neon-Laser beleuchtet; die resultierenden Lichtimpulse werden von einem Photomultiplier detektiert. Lichtabschwächungsphotometer messen die Auslöschung von Licht durch Partikel; das Verhältnis von einfallendem Licht zu gemessenem Licht ist proportional zur Konzentration.
Analytische Techniken
Es gibt viele verfügbare Methoden zur Analyse von Laborproben auf Schadstoffe. Zu den häufiger verwendeten Techniken zur Quantifizierung von Gasen und Dämpfen in der Luft gehören Gaschromatographie, Massenspektrometrie, Atomabsorption, Infrarot- und UV-Spektroskopie und Polarographie.
Die Gaschromatographie ist eine Technik, die zum Trennen und Konzentrieren von Chemikalien in Mischungen für die anschließende quantitative Analyse verwendet wird. Das System besteht aus drei Hauptkomponenten: dem Probeninjektionssystem, einer Säule und einem Detektor. Eine flüssige oder gasförmige Probe wird mit einer Spritze in einen Luftstrom injiziert, der die Probe durch eine Säule trägt, wo die Komponenten getrennt werden. Die Säule ist mit Materialien gefüllt, die mit verschiedenen Chemikalien unterschiedlich interagieren und die Bewegung der Chemikalien verlangsamen. Die unterschiedliche Wechselwirkung bewirkt, dass jede Chemikalie mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durch die Säule wandert. Nach der Trennung gelangen die Chemikalien direkt in einen Detektor, beispielsweise einen Flammenionisationsdetektor (FID), einen Photoionisationsdetektor (PID) oder einen Elektroneneinfangdetektor (ECD); ein konzentrationsproportionales Signal wird auf einem Schreiber registriert. Der FID wird für fast alle organischen Stoffe verwendet, einschließlich: Aromaten, geradkettige Kohlenwasserstoffe, Ketone und einige chlorierte Kohlenwasserstoffe. Die Konzentration wird durch die Zunahme der Anzahl von Ionen gemessen, die erzeugt werden, wenn ein flüchtiger Kohlenwasserstoff durch eine Wasserstoffflamme verbrannt wird. Die PID wird für organische und einige anorganische Stoffe verwendet; Es ist besonders nützlich für aromatische Verbindungen wie Benzol und kann aliphatische, aromatische und halogenierte Kohlenwasserstoffe erkennen. Die Konzentration wird durch die Zunahme der Anzahl der erzeugten Ionen gemessen, wenn die Probe mit ultravioletter Strahlung beschossen wird. Der ECD wird hauptsächlich für halogenhaltige Chemikalien verwendet; Es gibt eine minimale Reaktion auf Kohlenwasserstoffe, Alkohole und Ketone. Die Konzentration wird durch den Stromfluss zwischen zwei Elektroden gemessen, der durch die Ionisierung des Gases durch Radioaktivität verursacht wird.
Das Massenspektrophotometer wird verwendet, um komplexe Mischungen von Chemikalien zu analysieren, die in Spurenmengen vorhanden sind. Es wird oft mit einem Gaschromatographen zur Trennung und Quantifizierung verschiedener Verunreinigungen gekoppelt.
Die Atomabsorptionsspektroskopie wird hauptsächlich zur Quantifizierung von Metallen wie Quecksilber verwendet. Atomabsorption ist die Absorption von Licht einer bestimmten Wellenlänge durch ein freies Atom im Grundzustand; Die absorbierte Lichtmenge hängt von der Konzentration ab. Die Technik ist hochspezifisch, empfindlich und schnell und kann direkt auf ungefähr 68 Elemente angewendet werden. Die Nachweisgrenzen liegen im Sub-ppb- bis niedrigen ppm-Bereich.
Die Infrarotanalyse ist eine leistungsstarke, empfindliche, spezifische und vielseitige Technik. Es nutzt die Absorption von Infrarotenergie, um viele anorganische und organische Chemikalien zu messen; Die absorbierte Lichtmenge ist proportional zur Konzentration. Das Absorptionsspektrum einer Verbindung liefert Informationen, die ihre Identifizierung und Quantifizierung ermöglichen.
Die UV-Absorptionsspektroskopie wird zur Analyse von aromatischen Kohlenwasserstoffen eingesetzt, wenn bekannt ist, dass die Interferenzen gering sind. Die Absorptionsmenge von UV-Licht ist direkt proportional zur Konzentration.
Polarographische Verfahren basieren auf der Elektrolyse einer Probenlösung unter Verwendung einer leicht polarisierbaren Elektrode und einer nicht polarisierbaren Elektrode. Sie dienen zur qualitativen und quantitativen Analyse von Aldehyden, chlorierten Kohlenwasserstoffen und Metallen.