DGUV Information 209-054 - Tätigkeiten mit biologischen Arbeitsstoffen in der Me...

Online-Shop für Schriften

Jetzt bei uns im Shop bestellen

Jetzt bestellen
Abschnitt 1.1, 1 Biologische Arbeitsstoffe 1.1 Was sind biol...
Abschnitt 1.1
Tätigkeiten mit biologischen Arbeitsstoffen in der Metallindustrie (bisher: BGI 805)
Titel: Tätigkeiten mit biologischen Arbeitsstoffen in der Metallindustrie (bisher: BGI 805)
Normgeber: Bund
Amtliche Abkürzung: DGUV Information 209-054
Gliederungs-Nr.: [keine Angabe]
Normtyp: Satzung

Abschnitt 1.1 – 1
Biologische Arbeitsstoffe

1.1
Was sind biologische Arbeitsstoffe?

1.1.1
Allgemeines

Der Begriff "biologische Arbeitsstoffe" stammt aus der seit April 1999 gültigen Biostoffverordnung (Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei Tätigkeiten mit biologischen Arbeitsstoffen - BioStoffV).

Als biologische Arbeitsstoffe werden danach vor allem Mikroorganismen, insbesondere

  • Bakterien und

  • Pilze

bezeichnet, wenn sie beim Menschen Infektionen, Allergien oder Vergiftungen hervorrufen können.

Auch Viren sind als nicht zelluläre mikrobiologische Einheiten biologische Arbeitsstoffe im Sinne der BioStoffV.

Weitere Gruppen von biologischen Arbeitsstoffen sind

  • Endoparasiten (Organismen, die im Körper des Menschen als Schmarotzer leben, z.B. Erreger der Malaria oder Bandwürmer),

  • die Zellen einer Zellkultur (z.B. im Laborbereich) oder

  • die Erreger der eventuell auf den Menschen übertragbaren Form des Rinderwahnsinns (BSE).

Die verschiedenen Gruppen der biologischen Arbeitsstoffe unterscheiden sich hinsichtlich der Größe (Bild 1-1), des Aufbaus und des Stoffwechsels recht deutlich.

Bild 1-1:
Größenordnung von Mikroorganismen (aus BGIA-Handbuch)

Tierische Zellen20-30 µm
Bakterienzellen< 1 µm (Länge 1-5 µµm)
Luftsporen der Aktinomyzeten0,5-1,5 µm
Pilzzellen, Pilzfäden10 µm
Viren0,02-0,26 µm

Wichtige Einflussfaktoren auf das Wachstum von Bakterien und Pilzen sind

  • Feuchtigkeit,

  • Nährstoffe,

  • pH-Wert und

  • Temperatur.

Bild 1-2: Mikrobiologische Untersuchung im Labor

Mit mikrobiellem Wachstum muss bereits gerechnet werden, wenn in einem Material geringe Feuchtigkeit vorhanden ist, organisches Material zur Verfügung steht und das Milieu nicht stark sauer oder alkalisch ist.

Wässrige Medien, aber auch sonstiges, feuchtes organisches Material, werden nach Eintrag von Mikroorganismen schnell bewachsen, soweit dies nicht durch spezielle Konservierungsverfahren unterbunden ist.

Quellen für den Eintrag von Mikroorganismen in das Material können u.a. die normale Umgebungsluft, das Trinkwasser oder der Mensch selbst (Hautoberfläche, Sekrete) sein.

1.1.2
Bakterien

Bakterien haben eine Größe von einigen tausendstel Millimetern (Mikrometer, µm). Neben ihrer geringen Größe ist die enorme Wachstumsrate eine charakteristische Eigenschaft. Die Vermehrung der Bakterien erfolgt in der Regel durch Zellteilung. Unter optimalen Bedingungen (ausreichende Nährstoffversorgung und günstige Temperaturen) kann sich eine Bakterienzelle alle 20 Minuten teilen, sodass theoretisch innerhalb weniger Stunden Millionen von Bakterien aus einer einzigen Zelle hervorgehen können.

Eine weitere bemerkenswerte Eigenschaft ist die unglaubliche Vielfalt an Stoffwechselvorgängen, die von Bakterien ausgeführt werden können.

Während der Mensch auf bestimmte organische Kohlenstoffverbindungen als Energie- und Kohlenstoffquelle (z.B. Zucker, Stärke, tierische und pflanzliche Fette) angewiesen ist, können einige Bakterien eine wesentlich größere Vielfalt chemischer Verbindungen abbauen und zum Überleben nutzen. Cellulose bis hin zu Mineralöl und einigen Bestandteilen von Kühlschmierstoffen können unter (für die Bakterien) günstigen Umständen abgebaut werden.

Andere Bakterien sind in der Lage, die Oxidation von Eisen- oder Manganionen als Energiequelle zu nutzen. Diese Eigenschaft macht sich bei der so genannten Erz-Laugung (Gewinnung von Schwermetallen als gelöste Salze aus minderwertigem Gestein oder Abraum) zunutze.

Einige Stoffwechselprodukte der Bakterien können für den Menschen Nahrungsmittel (z.B. Milchsäure, Essig) oder aber auch gefährliche Gifte (Lebensmittelvergiftung durch Botulismustoxin, Wundstarrkrampf durch Tetanustoxin) sein.

Der Aufbau der Bakterienzelle unterscheidet sich von dem der Zellen anderer Organismen, beispielsweise der Pilze, höheren Pflanzen und Säugetiere, einschließlich des Menschen, deutlich. Bakterien verfügen u.a. über keinen Zellkern.

Einige Bakterien können beim Menschen Infektionskrankheiten hervorrufen. Mit Hilfe von Antibiotika, die speziell auf bakterielle Zellstrukturen oder Stoffwechselvorgänge wirken, ist eine Bekämpfung von Bakterien im Körper des Menschen möglich, ohne den Menschen zu schädigen.

Außerhalb des menschlichen Körpers können Bakterienzellen mit einer Vielzahl von Bakteriziden (d.h. Bakterien abtötenden Stoffen) bekämpft werden (z.B. Aldehyde, Phenole, Kresole). Diese Stoffe sind aber in der Regel auch für den Menschen schädlich.

Einige Bakteriengruppen sind in der Lage, Sporen zu bilden. Diese Dauerformen dienen dem Überleben der Bakterien bei ungünstigen Umgebungsbedingungen. Bakterielle Endosporen zeigen keine Stoffwechselvorgänge und sind gegenüber Hitze, Trockenheit, UV-Strahlung und Chemikalien oft sehr resistent. Im Gegensatz zu den meisten Bakterienzellen, die bei einer Temperatureinwirkung von 80 C über 10 Min. (Pasteurisieren) absterben, werden Sporen erst ab Temperaturen über 120 C abgetötet.

Bakteriensporen können über mehrere Jahrzehnte keimfähig bleiben. Sind die Umgebungsbedingungen für das Wachstum wieder günstig, keimen die Sporen und die Bakterien vermehren sich wieder.

1.1.3
Pilze

Pilzzellen sind meist größer als Bakterien und besitzen einen Zellkern. Schimmelpilze (Bild 1-3) bilden ein Geflecht aus Pilzfäden (Mycel), Hefen wachsen ähnlich wie Bakterien als einzelne Zellen.

Bild 1-3: Auswahl unterschiedlicher Schimmelpilze im Labor

Die Vermehrung der Pilze kann ähnlich den Bakterien durch eine Art Zellteilung (Sprossung, z.B. viele Hefen), Zerbrechen der Pilzfäden oder durch Bildung von Sporen erfolgen. Die mikroskopisch kleinen Pilzsporen werden hauptsächlich über die Luft verbreitet und sind weniger hitzeresistent als bakterielle Sporen; Austrocknung wird von den meisten Pilzsporen jedoch gut vertragen.

Auch die Pilze sind hinsichtlich der Stoffwechselvorgänge sehr vielseitig. Pilze sind sogar in der Lage, schwer abbaubare natürliche Polymere, wie das Lignin im Holz oder das Chitin des Insektenpanzers, abzubauen.

Die Stoffwechselleistung der Pilze wird seit dem Altertum zur Nahrungsmittelproduktion genutzt (Bier, Wein, Kefir). Aber einige Pilze sind auch in der Lage, gefährliche Toxine zu bilden, z.B. Aflatoxine durch Schimmelpilzarten.

Einige Pilze können darüber hinaus durch ihr Infektionspotenzial und ihre allergenen Eigenschaften eine Gefährdung darstellen.

1.1.4
Sonstige biologische Arbeitsstoffe

Viren

Viren sind mit einer Größe von ca. 0,02 bis 0,3 µm deutlich kleiner als Bakterien und Pilze. Sie sind keine lebenden Organismen, da sie über keinen eigenen Stoffwechsel verfügen. Sie bestehen in der Regel nur aus der Erbinformation, die von einer Eiweißhülle umgeben ist. Erst wenn die Viren in eine Wirtszelle gelangen, werden sie aktiv und führen zu einer Umgestaltung des Zellstoffwechsels. Das führt dazu, dass die infizierte Wirtszelle neue Viruspartikel produziert und in vielen Fällen abstirbt.

Erreger des Rinderwahnsinns (BSE) und verwandter Krankheiten

Die Erreger der eventuell auf den Menschen übertragbaren Form des Rinderwahnsinns und verwandter Krankheiten sind keine Organismen. Wahrscheinlich handelt es sich bei diesen Erregern um eine Art infektiöser Eiweiße, die als Prionen bezeichnet werden.

Endoparasiten

Endoparasiten können sowohl einzellig und mikroskopisch klein als auch vielzellige makroskopische Organismen sein. Diese Organismen stellen keine einheitliche Gruppe dar. Gemeinsam ist ihnen lediglich die Lebensweise als Schmarotzer innerhalb des menschlichen Körpers.

Nach heutigen Erkenntnissen spielen Viren, die Erreger des Rinderwahnsinns und vergleichbarer Krankheiten sowie Endoparasiten als biologische Arbeitsstoffe in der Metallindustrie eine untergeordnete Rolle.

1.1.5
Durch Mikroorganismen gebildete Stoffe

Einige der von Mikroorganismen gebildeten Stoffe können eine Gesundheitsgefahr für den Menschen darstellen.

Hierzu gehören insbesondere

  • Zerfallsprodukte von Bakterien und Pilzen,

  • Exotoxine und

  • gasförmige Stoffwechselprodukte.

Diese Stoffe sind keine biologischen Arbeitsstoffe im Sinne der BioStoffV. Sie sollen aber dennoch hier betrachtet werden, da ihr Auftreten unmittelbar an das Vorhandensein von Bakterien oder Pilzen gebunden ist.

Zerfallsprodukte von Bakterien und Pilzen

Beim Absterben von Bakterien und Pilzen kommt es zu einem Zerfall der Zellen; gesundheitlich bedeutsam sind vor allem die Zellwandbestandteile Gram-negativer Bakterien. Diese Zellwandbestandteile werden auch als Endotoxine bezeichnet. Sie können entzündliche Prozesse hervorrufen, wenn sie durch Einatmen oder über die Blutbahn in den Körper des Menschen gelangen.

Exotoxine

Als Exotoxine werden die von lebenden Mikroorganismen abgegebenen Giftstoffe bezeichnet. Die Exotoxine werden meist nach Infektion oder oraler Aufnahme wirksam. Im Körper des Menschen können diese Toxine schwere Vergiftungen auslösen. Zu den Exotoxinen gehören beispielsweise das Diphtherietoxin und das Tetanustoxin (Wundstarrkrampf).

Gasförmige Stoffwechselprodukte

Beim Wachstum von Mikroorganismen, auch wenn diese keine Krankheiten hervorrufen, können gasförmige Stoffwechselprodukte freigesetzt werden (z.B. Kohlendioxid, Methan, Schwefelwasserstoff, mikrobielle flüchtige organische Verbindungen [MVOC]). Diese zum Teil geruchsintensiven und/oder toxischen Stoffe gelangen beim Wachstum der Mikroorganismen in die Umgebungsluft. Viele der MVOC sind chemisch gleich oder ähnlich technisch verwendeter Lösemittel.