DGUV Information 213-026 - Sicherheit im chemischen Hochschulpraktikum Eine Einf...

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Abschnitt 9.3, Wirkungen von Schadstoffen
Abschnitt 9.3
Sicherheit im chemischen Hochschulpraktikum Eine Einführung für Studierende (bisher: BGI/GUV-I 8553)
Titel: Sicherheit im chemischen Hochschulpraktikum Eine Einführung für Studierende (bisher: BGI/GUV-I 8553)
Normgeber: Bund
Amtliche Abkürzung: DGUV Information 213-026
Gliederungs-Nr.: [keine Angabe]
Normtyp: Satzung

Abschnitt 9.3 – Wirkungen von Schadstoffen

Ätz- und Reizgase reizen die Haut und die Schleimhäute besonders der Atemwege und der Augen. Ihr Auftreten macht sich daher durch Hustenreiz, Stechen in Nase und Rachen sowie Brennen und Tränen der Augen bemerkbar.

Bei bestimmten Gasen können aber die ersten Anzeichen einer Vergiftung sehr schwach sein und es kann dennoch nach mehreren Stunden zu einer schweren Schädigung der Lunge kommen (Lungenödem), die tödlich verlaufen kann. Zum Beispiel können schon wenige Atemzüge konzentrierter nitroser Gase ein Lungenödem auslösen.

9.3.1
Ätz- und Reizgase

Chlorwasserstoff und Fluorwasserstoff wirken als starke Reizstoffe auf die oberen Atemwege, am Auge können Entzündungen der Bindehaut und Hornhautschädigungen hervorgerufen werden.

Das farblose Schwefeldioxid ist an seinem stechenden Geruch erkennbar. Es reizt die Schleimhäute und führt in höheren Konzentrationen zu Atembeschwerden, unter Umständen zu Lungenentzündung und Bewusstseinsstörungen.

Die Dämpfe von Chlor und Brom sind wesentlich schwerer als Luft und sammeln sich daher am Boden an, wo sie sich längere Zeit halten können. Bei Einatmung rufen sie Husten, Atemnot und Erstickungserscheinungen hervor.

Auch höhere Konzentrationen von Ammoniak können zu Erstickungserscheinungen und unter raschem Bewusstseinsverlust zum Tode führen.

Formaldehyd verursacht allergische Erkrankungen der Haut und besitzt eine auffallend starke Reizwirkung auf Augenschleimhäute und obere Atemwege.

Als besonders starke Augenreizstoffe seien ferner erwähnt Chlor- und Bromaceton, Bromessigester und Acrolein, die bereits bei geringsten Luftkonzentrationen starkes Brennen der Augen, Tränenfluss und Lidkrampf verursachen. Erst höhere Konzentrationen schädigen Atemwege und Haut.

Phosgen, ein farbloses Gas, das leicht nach faulem Obst riecht, wird in größeren Mengen als Zwischenprodukt für chemische Synthesen benötigt, tritt jedoch auch bei thermischer Zersetzung von Chlor- und Fluorchlorkohlenwasserstoffen auf. Bei geringer Konzentration verursacht es Hustenreiz, Beklemmung und Übelkeit. In schweren Fällen können noch nach mehreren Stunden Lungenödem und Herzschwäche auftreten, oft mit tödlichem Ausgang.

Ethylenoxid reizt die Schleimhäute, führt zu Kopfschmerzen, Erbrechen und Atemnot. Die Dämpfe von Ethylenimin verursachen starke Reizungen der Augen- und Luftwege, in schweren Fällen Lungenentzündung und Lungenödem.

9.3.2
Gase als Blut-, Zell- und Nervengifte

Kohlenmonoxid ist in reinem Zustand geschmack- und farblos und daher nicht selbstwarnend. Es verbindet sich etwa dreihundertmal stärker als Sauerstoff mit dem Blutfarbstoff Hämoglobin und unterbindet dadurch die Sauerstoffversorgung des Organismus. Es verursacht die häufig auftretenden Vergiftungen durch Schwelgase bei Bränden. Bereits bei längerer Einwirkung von Konzentrationen oberhalb 0,01 Vol.-% kommt es zu Kopfschmerzen, ab 0,2 Vol.-% können tiefe Bewusstlosigkeit, Verringerung der Pulsfrequenz und schließlich der Tod eintreten.

Ein starkes Nervengift ist Schwefelwasserstoff, dessen charakteristischer Geruch bei höheren Konzentrationen nicht mehr wahrnehmbar ist. Er reizt die Atemorgane, höhere Konzentrationen können blitzartig Bewusstlosigkeit und schließlich den Tod durch Atemlähmung auslösen.

Blausäure (Cyanwasserstoff) wird aus ihren Salzen leicht durch Säuren freigesetzt. Außer über die Atemwege kann sie auch durch die Haut aufgenommen werden. Sie hemmt die Zellatmung durch Enzymblockierung. Schon geringe Mengen (etwa 1 mg/kg Körpergewicht) wirken tödlich.

Als äußerst giftige und gefährliche Gase seien schließlich noch der nach Knoblauch riechende Arsenwasserstoff und der Phosphorwasserstoff erwähnt.

9.3.3
Erstickende Gase

Gasförmiger Stickstoff wird in der Laboratoriumspraxis in erster Linie als Schutzgas, flüssiger Stickstoff als Kältemittel verwendet. Eine Atmosphäre, in welcher durch Zutritt von Stickstoff der Sauerstoffgehalt unter die normale Konzentration vermindert ist, kann durch Sinnesempfindungen nicht von normaler Luft unterschieden werden.

Bei ihrer Einatmung wird jedoch der Organismus, insbesondere das empfindliche Gehirn, nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff versorgt. Wenn die Sauerstoffkonzentration auf unter 12 Vol.-% vermindert ist, besteht akute Lebensgefahr, bei Konzentrationen zwischen 12 und 15 Vol.-% Sauerstoff zumindest eine Beeinträchtigung des Leistungsvermögens. Bereits ein Atemzug reinen Stickstoffs kann ohne jede Vorwarnung zu Bewusstseinsverlust und Atemstillstand führen, so dass der Tod eintritt, wenn nicht rechtzeitig Wiederbelebungsmaßnahmen vorgenommen werden.

Die gleiche Wirkung hat auch Argon, das ebenfalls als Schutzgas verwendet wird. Da es schwerer als Luft ist, sammelt es sich in Vertiefungen an.

Auch andere Gase wie Methan, Propan und Butan können durch Verdrängung des Luftsauerstoffes erstickend wirken.

Kohlendioxid, das als Kältemittel und Schutzgas verwendet wird, reichert sich auf Grund seiner hohen Dichte ebenfalls in Vertiefungen und Kellerräumen an. Dieses Gas hat jedoch auch eine spezifische Giftwirkung. Ab 5 Vol.-% CO2 können Kopfschmerzen und Schwindel, ab 15 Vol.-% Bewusstlosigkeit und der Tod eintreten, auch wenn noch ausreichend Mengen von Sauerstoff vorhanden sind.

9.3.4
Säuren und Laugen

Konzentrierte Säuren und Laugen (Salpetersäure, Salzsäure, Schwefelsäure, Schwefeltrioxid, Ameisensäure, Natronlauge, Kalilauge und andere) verursachen Verätzungen der Haut und der Schleimhäute, die je nach Konzentration der Stoffe und der Zeitdauer der Einwirkung von einer oberflächlichen Reizung bis zu einer tief greifenden Zerstörung der Haut und der darunter liegenden Gewebe führen können. Besonders gefährdet sind Augen und Luftwege.

Laugen verursachen häufig schwerere Schäden als Säuren, da diese nur langsam heilen. Bereits wenige Spritzer von Kaliumhydroxid- oder Calciumhydroxid-Lösungen können zur Erblindung führen. Besonders gefährlich sind auch die Verletzungen durch Flusssäure, da die Schmerzen häufig erst mehrere Stunden nach der Einwirkung auftreten. Rasche und gezielte ärztliche Hilfe ist beim Kontakt mit konzentrierter Flusssäure besonders wichtig.

Sind Arbeiten durchzuführen, bei denen mit dem Verspritzen von Säuren bzw. Laugen gerechnet werden muss, so sind die Augen durch eine dicht schließende Korbbrille evtl. in Kombination mit einem Gesichtsschutzschild zu schützen.

Als Handschutz können Handschuhe aus Nitril- oder Butylkautschuk oder PVC eingesetzt werden.

In Abhängigkeit von dem Ausmaß der möglichen Gefährdung sind zusätzlich Schürzen und Stiefel aus geeigneten Materialien (PVC, Kautschuk) zu tragen.

9.3.5
Lösemittel

Fast alle Lösemittel, auch solche, die keine spezifischen Gifteigenschaften haben, wie z.B. Diethylether, Aceton, Essigsäureethylester, wirken bei Einatmung in geringen Mengen berauschend, in größeren Konzentrationen (einige Vol.-%) narkotisierend. Bei länger andauernder Einwirkung von höheren Konzentrationen droht Lebensgefahr durch Atemlähmung.

Chlorkohlenwasserstoffe wie Monochlormethan, Dichlormethan, Tetrachlorkohlenstoff und Trichlorethylen können darüber hinaus Leber- und Nierenschädigungen sowie Kreislaufstörungen hervorrufen.

Wegen ihrer hohen akuten Giftigkeit dürfen z.B. Dichlormethan (Methylenchlorid), Chloroform und Tetrachlorkohlenstoff nicht als Reinigungs- oder Entfettungsmittel, z.B. für Glasgeräte, verwendet werden. Die Einatmung sehr kleiner, auch unter der Geruchsschwelle liegender Mengen von Chlorkohlenwasserstoffen über einen längeren Zeitraum, kann chronische Gesundheitsschäden, z.B. Leberschäden, hervorrufen. Diese Giftwirkung wird durch Alkohol und bestimmte Medikamente (z.B. Barbiturate) verstärkt.

9.3.6
Stäube

Eingeatmete Stäube wirken als Fremdkörper und führen daher stets zu einer Reizung der Atmungsorgane.

Als besonders gefährlich haben sich dabei die biobeständigen Mineralien Quarz und Asbest erwiesen. Sie können bei chronischer Einwirkung zu schweren Erkrankungen der Lunge führen. Voraussetzung dafür ist, dass die Stäube in genügend feinteiliger Form vorliegen, um mit der Atemluft in die Lunge zu gelangen (Lungengängigkeit).

Die Einatmung von Quarzstaub mit einem aerodynamischen Durchmesser von unter 10 μm (alveolengängige Fraktion) kann in 5 bis 10 Jahren, manchmal in kürzerer Zeit, das Krankheitsbild der Silikose auslösen. Bronchitis, Atemnot und Überlastung des Herzens können die Folge sein und im ungünstigen Fall zum Tode führen. Als Komplikation kann Tuberkulose auftreten.

Die verschiedenen, natürlich vorkommenden Asbestmineralien (Chrysotilasbest, Amphibolasbeste) liegen faserförmig vor und haben die Eigenschaft, parallel zur Faserachse zu feinsten Fäserchen aufzuspalten. Wird ein Faserdurchmesser von 3 μm unterschritten, können Fasern bis zu einer Länge von etwa 100 μm durch Einatmung in der Lunge eingelagert werden. Sie können von dort aus zu anderen Körpergeweben, insbesondere zum Brustfell weiterwandern ("Pleuradrift"). In der Lunge kann durch Asbestfasern die Asbestose verursacht werden, eine Krankheit, die der Silikose vergleichbar ist und bei der gewöhnlich eine massive Exposition vorausgegangen ist. Asbestfasern können ferner nach einer Latenzzeit von 20 Jahren oder mehr auch nach nur geringer Exposition Lungenkrebs sowie Krebserkrankungen des Rippen- und Bauchfells (Mesotheliome) hervorrufen.

9.3.7
Arbeitsplatzgrenzwerte

Zur Vorbeugung gegen die Giftwirkung von Stoffen, die über die Atemwege aufgenommen werden können, ist es wichtig, diejenigen Konzentrationen in der Arbeitsluft zu kennen, bei denen nach Auffassung toxikologischer und arbeitsmedizinischer Fachleute auch bei länger dauernder Einwirkung eine Gesundheitsgefährdung nicht besteht. Dies sind die "Arbeitsplatzgrenzwerte (AGW)".

Die nachfolgende Tabelle gibt einige Beispiele zu Arbeitsplatzgrenzwerten (AGW)

Stand Februar 2009

Quelle: TRGS 900 "Arbeitsplatzgrenzwerte", Ausgabe Januar 2006 in der Fassung vom Februar 2009

Beispieleml/m3 (ppm)mg/m3
Quecksilber 0,1
Phosphorwasserstoff0,10,14
Salpetersäure12,6
Chlorwasserstoff23
Fluor11,6
Chlor0,51,5
N,N-Dimethylformamid1030
Diethylether4001200
Dioxan2073
Aceton5001200
Ethanol500960
Methanol200270
Toluol50190
Tetrahydrofuran50150
Pentan10003000
Cyclohexan200700
n-Hexan50180
Acetonitril2034
Tetrachlorkohlenstoff0,53,2
Kohlenstoffmonoxid3035
Kohlenstoffdioxid50009100

Der AGW ist der Grenzwert für die zeitlich gewichtete durchschnittliche Konzentration eines Stoffes in der Luft am Arbeitsplatz in Bezug auf einen gegebenen Referenzzeitraum. Er gibt an, bei welcher Konzentration eines Stoffes akute oder chronische schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit im Allgemeinen nicht zu erwarten sind.

AGW werden für gesunde Personen in erwerbsfähigem Alter aufgestellt. Die AGW haben die früheren Maximalen Arbeitsplatzkonzentrationen (MAK-Werte) und Technischen Richtkonzentrationen (TRK-Werte) abgelöst. Dies wurde notwendig, weil einige MAK-Werte und definitonsgemäß alle TRK-Werte nicht arbeitsmedizinisch, sondern technisch begründet waren. AGW werden nach Votum des Ausschusses für Gefahrstoffe (AGS) - einem Fachgremium, das sich aus den im Gefahrstoffbereich relevanten Gruppierungen zusammensetzt - vom Bundesministerium für Arbeit und Soziales (BMAS) in der TRGS 900 "Arbeitsplatzgrenzwerte" bekannt gegeben und damit rechtsverbindlich.