DE19836905A1 - Verfahren nach Missel zur Keimzahlbestimmung in der Luft an Arbeitsplätzen - Google Patents

Abstract

Zur Überwachung der Arbeitsschutzmaßnahmen an keimbelasteten Arbeitsplätzen ist eine rasche, eindeutige Beurteilung der Keimbelastung nach Art, Ausmaß und Dauer erforderlich. Bisher eingesetzte Verfahren eignen sich nicht zur Ermittlung von Emissionsverläufen bei schwankenden Keimkonzentrationen. Das vereinfachte Verfahren stellt durch Korrelation der Ergebnisse von Staubpartikelmessungen und Keimzahlbestimmungen in der Luft an Arbeitsplätzen eine preiswerte, einfache und schnelle Methode dar. DOLLAR A Zur separaten Aufnahme der Meßwerte für Partikel- und Keimzahlen kommt eine Kombination existierender Meßgeräte zum Einsatz. Die feste, lineare Abhängigkeit der Keimzahlen, die in den an Arbeitsplätzen emittierten Stäuben enthalten sind, von Partikelzahlen bestimmter keimrelevanter Größenfraktionen wird in Form von einer Eichgeraden dargestellt. Die Validität des zur Berechnung der Keimzahlen ermittelten Verhältnisses zwischen Keimzahlen und Partikelzahlen ist zu jedem Zeitpunkt des Meßintervalls mit einfachen Mitteln überprüfbar. DOLLAR A Die Anwendung des Verfahrens erfolgt z. B. zur Bestimmung von Häufigkeit des Auftretens und Dauer von Maximalbelastungen an keimbelasteten Arbeitsplätzen und zur Überwachung der Effektivität von Arbeitsschutzmaßnahmen, z. B. lüftungstechnischen Einrichtungen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die repräsentative Beurteilung der Belastungssituation an Ar­ beitsplätzen, an denen häufig erhöhte Konzentrationen von Mikroorganismen in der Luft fest­ stellbar sind. In hohen Konzentrationen und bei längerfristigem Kontakt können Mikroorga­ nismen in der Atemluft die Gesundheit der Arbeitnehmer beeinträchtigen. Um die Arbeits­ schutzmaßnahmen an keimbelasteten Arbeitsplätzen überwachen zu können, ist daher eine rasche und eindeutige Beurteilung der Keimbelastung nach Art, Ausmaß und Dauer erforder­ lich.

Die Vorgehensweise zur Bestimmung nachteiliger Stoffe in der Luft am Arbeitsplatz wird in den Technischen Regeln für Biologische Arbeitsstoffe (TRBA) geregelt. Diese Technischen Regeln geben den Stand der sicherheitstechnischen, arbeitsmedizinischen, hygienischen und arbeitswissenschaftlichen Anforderungen zum Umgang mit biologischen Arbeitsstoffen wie­ der und werden vom Bundesministerium für Arbeit und Sozialordnung im Bundesarbeitsblatt bekanntgegeben. In der TRBA 430 ist beispielsweise die Bestimmung von Schimmelpilzspo­ ren in der Luft geregelt:

Nach dem Stand der Technik kann die quantitative Bestimmung der Keimkonzentrationen im Luftstaub beispielsweise mit dem sogenannten Personengetragenen Probenahmesystem (PGP) nach dem Berufsgenossenschaftlichen Institut für Arbeitssicherheit in Sankt Augustin (BIA) erfolgen. Das Meßverfahren PGP arbeitet nach dem Filtrationsprinzip. Hierbei wird ein bestimmtes Luftvolumen mittels einer Pumpe durch einen Filter gesaugt, dessen Porendurch­ messer so klein gewählt ist, daß sich die Pilzsporen quantitativ darauf abscheiden. Bei relativ niedrigen Pilzsporenkonzentrationen können die beaufschlagten Filter direkt auf Nährmedien aufgelegt und im Brutschrank inkubiert werden. Die sich auf den Filtern entwickelnden Ko­ lonien werden ausgezählt. Dieses als Direkte Filtrationsmethode bezeichnete Verfahren ist bei hohen Keimkonzentrationen nicht mehr einsetzbar, da die Filter trotz kurzer Probenahmezei­ ten mit Mikroorganismen überladen werden.

Bei hohen Keimkonzentrationen in der Luft oder langen Probenahmezeiten werden daher die Stäube von den beaufschlagten Filtern in einer Flüssigkeit abgelöst. Von der erhaltenen Stammlösung wird eine Verdünnungsreihe hergestellt. Ein bestimmtes Volumen der einzelnen Verdünnungsstufen wird auf Nährmedien ausgespatelt, diese werden bebrütet und die aus Einzelzellen heranwachsenden Kolonien ausgezählt. Der Vorteil dieser Vorgehensweise, die als Indirekte Methode bezeichnet wird, liegt in der Ermöglichung langer Probenahmezeiten. Nachteile dieser Methode sind der zu betreibende materielle und labortechnische Aufwand, der lange Zeitraum zwischen Probenahme und Vorliegen der Meßergebnisse und die lange Probenahmedauer, die bei niedrigen Keimkonzentrationen nötig wird, um die zur Verdünnung der auf den Filtern abgeschiedenen Keime um den Faktor 100 durch Ausspateln eines Teils der Stammlösung zu ermöglichen.

Das über die TRBA 430 geregelte Meßverfahren hat sich aus verschiedenen Gründen gegen­ über anderen Meßverfahren durchgesetzt. Zum einen erfüllt das verwendete Probenahmegerät die in der EN 481 "Festlegung der Teilchengrößenverteilung zur Messung luftgetragener Par­ tikel" genannten Kriterien. Weiterhin erfolgt die Probenahme netzunabhängig, was auch per­ sonenbezogene Arbeitsplatzmessungen ermöglicht. Bei der Keimzahlbestimmung können sowohl die Direkte als auch die Indirekte Methode angewendet werden, was den Einsatz bei niedrigen und auch bei sehr hohen Keimkonzentrationen ermöglicht.

Jedoch können Emissionsverläufe bei schwankenden Keimkonzentrationen nur unzureichend und mit großem labortechnischen Aufwand bestimmt werden. Dies gilt insbesondere für Ar­ beitsplätze mit relativ niedrigen Schichtmittelwerten, die von kurzfristigen, hohen Emissions­ spitzen herrühren. Der Grund hierfür liegt in den Arbeitswerten der Meßverfahren. Kommt die Indirekte Methode an einem Arbeitsplatz mit durchschnittlich 10.000 Keimen/m³ zur Anwen­ dung, beträgt die Mindestprobenahmedauer etwa 7 Minuten. Eine Angabe der Emissionsver­ läufe in kleineren Zeitintervallen wäre in diesem Fall mit der Indirekten Methode also nicht möglich. Die Verwendung der Direkten Methode ermöglicht die Untersuchung von ausge­ prägten Emissionsspitzen ebenfalls nicht. Bei der kürzest möglichen Probenahmedauer von einer Minute dürfen die Keimkonzentrationen nicht über 9.000/m³ liegen, da anderenfalls die Filter mit Keimen überbelegt würden. Höhere Keimkonzentrationen können mit der Direkten Methode nur grob abgeschätzt werden. Dies ist jedoch nur bis etwa 100.000 Keimen/m³ mög­ lich. Mit steigender Keimzahl nehmen die Ungenauigkeiten infolge der Überbelegung mit Mikroorganismen sehr stark zu.

Die beschriebenen, auf den oberen und unteren Nachweisgrenzen basierenden Schwierigkei­ ten bei der Bestimmung von Keimkonzentrationen in der Luft an Arbeitsplätzen sind bei allen im Einsatz befindlichen Probenahme- und Nachweisverfahren dieselben. Weder die in der TRBA 430 festgeschriebenen Verfahren, noch alle anderen Bestimmungsmethoden, die auf dem Nachweisprinzip der Kultivierung von Mikroorganismen basieren, sind also in der Lage, Emissionsschwankungen hinreichend genau zu bestimmen. Biochemische oder mikroskopi­ sche Methoden wären zwar grundsätzlich einsetzbar, sie sind jedoch aufgrund des hohen Ma­ terial- und Zeitaufwands und den daraus resultierenden Kosten derzeit nicht als praktikabel anzusehen.

Als Alternative ergibt sich daher allenfalls der Einsatz physikalischer Meßverfahren, mit de­ nen die Bestimmung von Keimen indirekt über eine Staubmessungen (z. B. Partikelzählung) versucht werden könnte. Die Möglichkeit der Anwendung derartiger Verfahren ist in der TRBA 500 festgeschrieben. Voraussetzung ist, daß sich Korrelationen mit mikrobiologisch erhobenen Befunden finden lassen und Messungen an Arbeitsplätzen möglich sind.

Um arbeitsplatzbezogene Keimmessungen durch Staubmessungen zu ersetzen oder zumindest zu ergänzen stehen prinzipiell zwei unterschiedliche Vorgehensweisen zur Verfügung. Dies sind gravimetrische Bestimmungsmethoden und elektronische Staubmeßgeräte. Bei den gra­ vimetrischen Bestimmungsmethoden wird der in einem bestimmten Luftvolumen (durch Pum­ pen angesaugte) vorhandene Staub auf Filtern gesammelt und sein Gewicht bestimmt. Die Bestimmung der Keimkonzentrationen erfolgt aus dem Staub. Über die Berechnung der Keimzahlen pro Gramm Staub kann die Keimkonzentration auf ein Volumen Raumluft bezo­ gen werden. Bei gravimetrischen Bestimmungsmethoden werden relativ lange Probenahme­ zeiten benötigt, um ausreichend große Staubmengen für die Auswertung zu erhalten. Perso­ nenbezogene Probenahmen sind daher allenfalls bei sehr hohen Staubkonzentrationen an Ar­ beitsplätzen möglich. Dies ist nur mit mehrstufigen Impaktoren oder Zyklonen realisierbar. Generell ist die Keimzahlbestimmung aus Staub schwierig zu standardisieren und ungenau. Hauptnachteil ist jedoch, daß aufgrund der langen Probenahmezeiten Konzentrationsverläufe allenfalls in großen Intervallen bestimmt werden können.

Die üblicherweise für die Bestimmung von Staubkonzentrationen an Arbeitsplätzen eingesetz­ ten elektronischen Staubmeßgeräte arbeiten nach dem Streulichtprinzip. Hierbei wird die von der Anzahl und dem Durchmesser der Partikeln abhängige, unterschiedlich große Streuung eines spezifischen Lichtstrahls in elektrische Signale transformiert. Die elektrischen Signale können unter bestimmten Voraussetzungen in Staubkonzentrationen [mg/m³] umgerechnet werden. Da diese Umrechnungen auf der Basis von Validierungen mit standardisierten Stäu­ ben erfolgen, können diese Geräte lediglich zur Abschätzung der tatsächlich vorhandenen Staubkonzentrationen in bekannten Arbeitsplatzatmosphären, wie z. B. dem Bergbau oder in Bäckereien, eingesetzt werden. Die Möglichkeit der Durchführung von personenbezogenen Arbeitsplatzmessungen und die Bestimmung von Konzentrationsverläufen ist bei diesen Gerä­ ten grundsätzlich gegeben. Da jedoch nur bei höheren Staubkonzentrationen genügend elektri­ sche Signale erzeugt werden, können sie bei relativ geringen Staubemissionen zur Bestim­ mung von Konzentrationsverläufen an Arbeitsplätzen nicht verwendet werden. Die Bestim­ mung der Partikelgrößenverteilung in den Stäuben ist nur beschränkt möglich, da bei den der­ zeit im Einsatz befindlichen Meßgeräten nur wenige verschiedene Staubfraktionen parallel erfaßt werden können.

Ähnlich unbefriedigend arbeiten Partikelzählgeräte, mit denen Partikelverteilungen in Stäu­ ben bestimmt werden können. Diese Meßgeräte arbeiten ebenfalls nach dem Streulichtprinzip. Es werden die Zahlen von bestimmten Partikelgrößen bzw. von Partikelgrößenbereichen in einem Luftvolumen bestimmt. Partikelzählgeräte weisen sowohl bei sehr kleinen Partikeln als auch im Falle hoher Staubkonzentrationen erhebliche Ungenauigkeiten auf. Die Meßergebnis­ se verschiedener Partikelzählgeräte fallen bei Parallelversuchen üblicherweise mehr oder we­ niger deutlich unterschiedlich aus. Partikelzahlen sind daher als "meßgerätspezifische Schätzwerte" einzustufen. Die Vorteile von Partikelzählungen liegen in der hohen Sensitivität sowie der Möglichkeit einer Staubcharakterisierung durch die gleichzeitige Zählung mehrerer verschiedener Partikelgrößen. Durch die Möglichkeit der Begrenzung der Meßintervalle auf bis zu eine Minute Meßdauer können zeitlich hoch aufgelöste Konzentrationsverläufe ermit­ telt werden. Einige Partikelzählgeräte sind tragbar und somit für personenbezogene Messun­ gen verwendbar.

In der Luft auftretende freie oder aggregierte Mikroorganismen unterliegen als sogenannte Luftkeime den gleichen physikalischen Gesetzen, wie alle partikelförmigen Stoffe in der Luft. Luftkeimmessungen könnten daher grundsätzlich als eine besondere Art der Staubpartikel­ messung angesehen werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Bestimmung der festen, linearen Abhängigkeit der Keim­ zahlen, die in den an Arbeitsplätzen emittierten Stäuben enthalten sind, von Partikelzahlen bestimmter keimrelevanter Größenfraktionen. Die Ergebnisse eigener lufthygienischer Unter­ suchungen an Arbeitsplätzen in verschiedenen Bereichen der Abfallwirtschaft- und Entsor­ gung, z. B. in Wertstoff und Müllsortieranlagen oder in Biokompostierungsanlagen, zeigten weitgehend konstante Zusammensetzungen der Luftkeimflora. Untersuchungen anderer Ar­ beitsgruppen ergaben, daß der Keimgehalt in dem Material, das in diesen Anlagen bearbeitet wird (z. B. Biomüll oder Restmüll) weitgehend konstant in einer Größenordnung liegt. Die Aufgabe der Bestimmung fester Korrelationen zwischen Keim- und Staubpartikelzahlen wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abhängigkeit in Form einer Eichgeraden dargestellt wird. Hierbei sind die Partikelzahlen als meßgerätbezogene Relativwerte anzusehen. Die ermittelte mathematische Beziehung zwischen den Partikel- und den Keimzahlen in einer Luftprobe kann zur Berechnung der Keimzahlen auf Partikelbasis dann so lange herangezogen werden, wie sich die Partikelverteilung des untersuchten, luftgetragenen Staubs nicht ändert. Die Luftkeimzahlen können in diesen Zeiträumen auf Partikelbasis optional einminütig oder in längeren Meßintervallen errechnet werden. Die Validität des zur Berechnung der Keimzah­ len ermittelten Verhältnisses zwischen Keimzahlen und Partikelzahlen ist zu jedem Zeitpunkt des Meßintervalls mit einfachen Mitteln überprüfbar.

Für die Partikelzählung wird ein direktanzeigendes, tragbares Partikelzählgerät (z. B. Typ 1.105, Grimm, Ainring) verwendet. Dieses Gerät mißt die Partikelzahl in einminütigen Inter­ vallen in sieben unterschiedlichen Partikelfraktionen zwischen 0,7 und 15 µm Teilchen­ durchmesser. Für die Keimzahlbestimmung wird das standardisierte Meßverfahren nach TRBA 430 (Bundesarbeitsblatt, 1997) eingesetzt. Meßprinzip ist hierbei die Indirekte Filtrati­ onsmethode.

Für die Ermittlung der mathematischen Beziehung zwischen Keim- und Partikelzahlen müs­ sen die Staubsammelköpfe des Partikelzählgeräts und des Keimsammelgeräts in gleicher Hö­ he in etwa 5 cm Entfernung nebeneinander liegen. Dies ist notwendig, da an vielen Arbeits­ plätzen durch unterschiedliche Arbeitsabläufe nicht nur zeitlich sondern auch räumlich eng begrenzte Emissionsspitzen auftreten. Zur Ermittlung der Beziehung zwischen Keim- und Partikelkonzentrationen werden beide Meßgeräte daher an einem Stativ fixiert.

Die Keim- und Partikelmessungen müssen exakt zeitgleich durchgeführt werden. Die Meßzeit richtet sich nach den zu erwartenden Keimkonzentrationen in der Luft, sie muß die Nachweis­ grenze des Keimmeßverfahrens deutlich überschreiten. Die Partikelzahlen werden durch Ein- Minuten-Messungen aufgenommen. Die Eichkurve muß über einen Konzentrationsbereich erstellt werden, der die Nachweisgenauigkeit der verwendeten Methode zur Keimzahlbestim­ mung deutlich überschreitet. Dies ist eine zwingende Voraussetzung zur Ermittlung der Ab­ hängigkeit der Keimzahlen von den gemessenen Partikelzahlen und deren Nichtbeachtung als Ursache für den Mißerfolg anderer Arbeitsgruppen bei vergleichbaren Untersuchungen anzu­ sehen. Die Messungen werden daher zu Zeiten durchgeführt, die durch den Arbeitsablauf be­ dingt deutlich unterschiedliche Keim- und Partikelkonzentrationen in der Luft erwarten las­ sen. Besonders günstig zur Messung niedriger Keim- und Staubkonzentrationen erwiesen sich Messungen in Arbeitspausen. Keim- und Staubkonzentrationen im mittleren Bereich ergeben sich, wenn Messungen in einer Arbeitspause begonnen und während des normalen Arbeitsbe­ trieb eine Zeit fortgeführt werden. Relativ hohe Konzentrationen werden durch Messungen im regulären Arbeitsbetrieb erzielt. Mit einer derartigen Meßstrategie kann der Meßaufwand zur Ermittlung der Abhängigkeiten zwischen Partikel- und Keimkonzentrationen erheblich redu­ ziert werden.

Die Meßdaten des Partikelzählgeräts werden in ein Datenverarbeitungsprogramm übertragen, in dem alle im folgenden beschriebenen Rechenschritte enthalten sind. Die Meßdaten können in Masken abgelegt und anschließend bearbeitet werden.

Auf Luftvolumina bezogene Keimkonzentrationen sind als Integrale über die Zeitintervalle der Probenahme zu verstehen. Für jedes Zeitintervall einer Keimmessung kann die entspre­ chende (mittlere) Konzentration aller acht, in Ein-Minuten-Intervallen aufgenommenen Parti­ kelfraktionen, errechnet werden (Abb. 1, linke Spalte). Um die Ergebnisse aufeinander fol­ gender Staub- und Keimmessungen rechnerisch in einen Zusammenhang bringen zu können, ist eine Vergleichbarkeit der untersuchten Stäube zwingend vorausgesetzt. Schließlich soll eine Aussage darüber erfolgen, jeder wievielte Partikel im untersuchten Staub, statistisch ge­ sehen, ein Keim ist. Die Vergleichbarkeit mehrerer Staubproben wird über die Partikelvertei­ lung im untersuchten Feinstaub geprüft. Hierzu wird der prozentuale Anteil von jeder der acht Partikelfraktionen an der gemessenen Gesamtpartikelzahl bestimmt (Abb. 1, rechte Spalte). Die so erhaltene Partikelverteilung im Staub muß längerfristig konstant bleiben (Prüfung der Vergleichbarkeit der Staubzusammensetzung und statistische Datenbearbeitung siehe unten).

Ist eine vergleichbare Partikelverteilung im Feinstaub bei aufeinander folgenden Messungen gegeben (wie im Falle der beiden Messungen in Abb. 1), können die jeweiligen Keimzahlen mit den entsprechenden, gemittelten Partikelzahlen in einer Eichgeraden zusammengefügt werden. Welche Partikelfraktion jeweils die höchste Korrelation aufweist, ist unterschiedlich und abhängig von der Größe der im untersuchten Staub zahlenmäßig dominierenden Mikroor­ ganismenarten sowie den beprobten Arbeitsplätzen. Beispielsweise liegen im Falle der Be­ stimmung von Schimmelpilzsporen-Konzentrationen die am höchsten korrelierenden Fraktio­ nen, der ungefähren Größe der Mehrheit der Schimmelpilzsporen entsprechend, in dem Be­ reich von 1 bis 5 µm. Bei Bakterien wiederum, die an von Arbeitnehmern bearbeitetem Mate­ rial in großer Zahl haften (z. B. Biomüll), liegen die höchsten Korrelationen im allgemeinen in Staubfraktionen mit größeren Partikeldurchmessern (10 bis 15 µm). Es wird diejenige Parti­ kelfraktion zur Erstellung der Eichgeraden verwendet, die die höchste Korrelation mit den Keimzahlen aufweist.

In Abb. 2 sind die Ergebnisse von sieben zeitgleich durchgeführten Keim- und Partikelmes­ sungen, die in einer Eichgerade zusammengefügt werden sollen, aufgelistet. In der unteren Zeile ist die Korrelationswahrscheinlichkeit von jeder der acht Partikelfraktionen mit den Keimzahlen angegeben. Die Ergebnisse der beiden Messungen aus Abb. 1 sind in dieser Ta­ belle enthalten.

In der unmittelbaren Nähe von Emissionsquellen oder im Falle einer mechanischen bzw. durch Luftbewegungen verursachten Aufwirbelung von Staub, kann es zu kurzfristigen, si­ gnifikanten Schwankungen in der Partikelverteilung kommen. Die aufgenommenen Daten müssen dann im Vorfeld der Berechnung der Keimzahlen bearbeitet werden. Bei kurzfristi­ gen, ausgeprägten Schwankungen in der Partikelverteilung können die aufgenommenen Parti­ kelzahlen nicht für die Berechnung der Keimzahlen herangezogen werden, wenn diese mit erhöhten Partikelzahlen einher gehen. Dies würde die Gefahr von Falschaussagen bergen.

Als zuverlässiges Kriterium sowohl zur Beurteilung der Vergleichbarkeit von Staubzusam­ mensetzungen als auch zum Aufspüren von Ausreißern, erwies sich die Prüfung, ob der pro­ zentuale Anteil der Partikelfraktion mit 0,75 bis 1,0 µm Durchmesser an der Gesamtpartikel­ zahl über das gesamte Meßintervall normalverteilt ist. Im Idealfall ist dieser Wert konstant, die Streuung der Werte sollte jedoch zumindest einer Normalverteilung folgen. Zunächst wird die Häufigkeit aller prozentualen Anteile dieser Fraktion während des zu prüfenden (und be­ messenen) Zeitintervalls, die Spannweite und die Standardabweichung bestimmt. Anschlie­ ßend erfolgt die Prüfung auf Normalverteilung mit dem Schnelltest nach David und Mitarbei­ tern. Liegt eine Normalverteilung vor, werden diejenigen Einzelmessungen als Ausreißer er­ achtet, die am Rande außerhalb der Gauß'schen Kurve liegen (im Beispiel die Werte über 37 und unter 23 in Abb. 3.1). Als Ausreißer erachtete Messungen werden eliminiert und die Werte mit den beiden Messungen vor bzw. nach dem zu eliminierten Wert interpoliert.

Gehen Ausreißer in der Staubzusammensetzung mit niedrigen Partikelzahlen einher, müssen die Meßwerte nicht eliminiert werden, da eine Überschätzung der tatsächlichen Keimzahlen nicht erfolgt. Große Schwankungen treten bei sehr niedrigen Gesamtpartikelzahlen, das heißt an der Nachweisgrenze des Partikelzählgeräts, auf (siehe Streuung der Prozentwerte um die Partikelzahl 0 in Abb. 3.2). Treten Ausreißer in der Staubzusammensetzung bei hohen Ge­ samtpartikelzahlen auf, dürfen die entsprechenden Meßwerte in keinem Fall zur Berechnung der Keimzahlen herangezogen werden, da die Möglichkeit besteht, daß die tatsächlichen Keimzahlen überschätzt werden.

Die Vorgehensweise zum Aufspüren von Ausreißern in der Staubzusammensetzung ist in Abb. 3.1 und 3.2 dargestellt. Als Ausreißer würden hier lediglich die drei mit Pfeilen markier­ ten Werte eliminiert werden.

Oftmals werden hohe Staubpartikelkonzentrationen durch Wasserdampf in der beprobten Luft vorgetäuscht. Korrelationen mit Keimen sind unter derartigen Bedingungen nur schwer zu finden. Tritt Wasserdampf im Laufe einer Messung nur sporadisch auf, können Spitzen in der Partikelemission, die mit den Wasserdampfemissionen zeitlich zusammenfallen, eliminiert und die Werte interpoliert werden. Um diese Vorgehensweise zu ermöglichen, wird die Luft­ feuchtigkeit am Partikelzählgerät kontinuierlich in Ein-Minuten-Intervallen aufgezeichnet.

An Arbeitsplätzen, an denen zeitweise Emissionen von Dieselmotoren auftreten, ist das be­ schriebene Verfahren nicht mehr einsetzbar. Die groben Rußpartikel können von dem ver­ wendeten Partikelzählgerät nicht erfaßt werden. Statt dessen werden hohe Feinstaubkonzen­ trationen vorgetäuscht. Spitzenweise Rußemissionen können jedoch unter Zuhilfenahme eines weiteren Meßgeräts, welches grobe Staubpartikel über 15 µm Durchmesser erfassen kann, aufgezeichnet werden. Als Meßgerät hierfür kann das Staubmeßgerät Respicon (Hund, Wetz­ lar) zum Einsatz kommen.

An Arbeitsplätzen an denen die Partikel des emittierten Feinstaubs nicht normalverteilt sind und wenn Emissionsspitzen nicht zu beobachten sind, ist der Einsatz dieses Verfahrens nicht möglich.

In Abb. 4.1 ist eine Eichgerade, die mit den Partikelzahlen mit 2 bis 3 µm Durchmesser ermit­ telt wurde, abgebildet (Zahlenwerte siehe Abb. 2). Die Steigung der Geraden in der Form y = ax+b gibt das Verhältnis zwischen Pilzsporen und Partikelzahlen wieder. Die Korrelation beträgt hier 89,3 Prozent. Mit dieser Wahrscheinlichkeit kann demnach angenommen werden, daß hier, statistisch gesehen, jeder 35. Partikel eine Pilzspore ist. Dieser Wert ist von vielen Faktoren abhängig, erweist sich jedoch besonders im Falle biologischer Arbeitsstoffe als ar­ beitsplatzspezifisch und längerfristig konstant.

Der Zahlenwert b in der Formel y = ax+b ist von großer Bedeutung. Er gibt eine Aussage dar­ über, ab welcher Partikelzahl in der Luft die erste Pilzspore nachweisbar ist. Der Wert gibt die arbeitsplatzspezifische "Hintergrundbelastung" mit nicht sporenbelastetem Staub wieder. Die­ ser Wert weist eine schwächer ausgeprägte Konstanz als der Faktor a auf und muß an Ar­ beitsplätzen mit erhöhten Staubkonzentrationen an jedem Meßtag überprüft werden.

Die ermittelte feste mathematische Beziehung zwischen Keimen einerseits und Partikeln einer bestimmten Größenfraktion andererseits wird als Grundlage zur Berechnung der Keimzahlen aus Partikelzahlen herangezogen. Die Meßintervalle können entsprechend dem Ziel der Mes­ sungen beliebig groß gewählt werden, kürzestens jedoch eine Minute. Dieser Umstand ergibt sich aus den einminütig aufgenommenen Partikelzahlen. Die auf diese Weise ermittelten Konzentrationsverläufe von den Messungen aus Abb. 2 sind in Abb. 4.2 dargestellt.

Die Validität der Methode zur indirekten Bestimmung der Konzentrationsverläufe von Kei­ men über Partikelzahlen ist mit einfachen Mitteln überprüfbar. Der Mittelwert der auf Parti­ kelbasis errechneten Keimzahl muß einer im gleichen Zeitintervall über die Kultivierung be­ stimmten Keimzahl in etwa gleichen. Die Anforderungen an die Genauigkeit sind hierbei nicht allzu groß, da das Verfahren zur Keimzahlbestimmung über die Kultivierung selbst schon größere Ungenauigkeiten in sich birgt. So sind Abweichungen zwischen den errechne­ ten und den über die Kultivierung bestimmten Keimzahlen von 100 bis 200 Prozent tolerier­ bar. Dieser Prozentsatz ergibt sich aus Erfahrungswerten, die über die Genauigkeit der Keim­ zahlbestimmung über die Kultivierung vorliegen.

Die Staub-charakteristische Konstante a der Gleichung y = ax stimmt an vielen Arbeitsplät­ zen, an denen der gleiche oder derselbe biologische Arbeitsstoff bearbeitet wird, überein. Dies ist zu erwarten, da der Anteil von Keimen an der Gesamtzahl der aus einem bestimmten bio­ logischen Arbeitsstoff emittierten Partikel, statistisch gesehen, gleich sein muß. So kann an verschiedenen Arbeitsplätzen dieselbe Eichgerade zur Errechnung der Keimzahlen verwendet werden, wenn die Konstante a auch tatsächlich in der gleichen Größenordnung liegt. Es müs­ sen dann lediglich die arbeitsplatzspezifischen "Nullwerte" (Faktor y) bestimmt und diese von den gemessenen Partikelzahlen abgezogen werden. Die praktische Konsequenz ist, daß an Arbeitsplätzen, an denen annähernd identische Konstanten a ermittelt wurden, nur die "Nullwerte" b regelmäßig bestimmt werden müssen, um Konzentrationsverläufe auf Partikel­ basis ermitteln zu können. Dies stellt aus meßtechnischer Sicht eine erhebliche Reduzierung des zu leistenden Meßaufwands und eine erhebliche Kostenersparnis dar.

Die Anforderungen an die Genauigkeit der zur "Nullwertbestimmung" verwendeten Methode sind weniger groß als bei der Bestimmung der Konstante a. Voraussetzung hierfür ist, daß der Fehler konstant ist. Dies ist bei der Direkten Filtrationsmethode der Fall. Mit dieser Methode fallen die Steigungsgeraden im allgemeinen zwar etwas steiler als bei der Indirekten Methode aus (die Keimzahlen sind insgesamt niedriger, weil Keimaggregationen nicht aufgebrochen werden), die "Nullpunkte" entsprechen sich jedoch bei der Direkten und der Indirekten Me­ thode. Die Direkte Filtrationsmethode ist jedoch deutlich kostengünstiger, einfacher zu hand­ haben und liefert schneller Ergebnisse.

Claims (8)

1. Verfahren zur Bestimmung von Keimkonzentrationen in Raum- und Außenluft aus Staub- oder Staubpartikelkonzentrationen durch die Bestimmung der linearen Abhängigkeit der in den emittierten Stäuben enthaltenen Keimkonzentrationen von Staub- bzw. Staubpartikel­ konzentrationen gekennzeichnet durch wenigstens folgende Verfahrensschritte:

• a) mindestens dreifache zeitgleiche Messung von Keim- und Staub- bzw. Staubpartikel­ konzentrationen an Meßpunkten, wobei die Keimsammlung und die Partikelmessung in mindestens 1 cm Entfernung voneinander erfolgen muß und die Konzentrationen mindestens zweier unterschiedlicher Staubpartikel-Größenklassen bestimmt werden,
• b) Ermittlung der den Keimkonzentrationen im beprobten Meßintervall entsprechenden Partikelkonzentrationen durch gleich lange Probenahmezeiten bei den Partikel- und Keimmessungen oder durch Mittelwertbildung der in kürzeren Zeitintervallen gemes­ senen Partikel-Einzelmessungen,
• c) rechnerische Korrelation der Ergebnisse der parallel durchgeführten Keim- und Staub­ partikelkonzentrationsbestimmungen, wobei die Korrelationen sowohl bezüglich der Gesamtpartikelzahl als auch aller differenziell aufgenommenen Staubpartikel- Größenklassen mit Keimen ermittelt werden,
• d) Berechnung von Keimkonzentrationen aus den gemessenen Konzentrationen der Par­ tikel derjenigen Partikelfraktion, die Korrelationen mit Keimkonzentrationen mit min­ destens 0,50 aufweisen wobei als Umrechnungsfaktor das bei der Korrelation be­ stimmte statistische Verhältnis zwischen Partikel- und Keimkonzentrationen zugrunde liegt,
• e) Überprüfung der Validität der aus Partikelkonzentrationen errechneten Keimkonzen­ trationen durch Bestimmung des Mittelwerts der errechneten Keimkonzentrationen in einem Zeitintervall, das dem einer tatsächlich durchgeführten Keimmessung exakt ent­ spricht und Vergleich der erhaltenen Meßergebnisse, wobei die Anforderungen an die Genauigkeit in der Übereinstimmung der Befunde frei bestimmt werden können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von Staubmessungen mittels Partikelzählgeräten Staubmeßgeräte, die Staubpartikel-Konzentrationen in der Luft in Form elektrischer Signale ausgeben, wobei diese optional in Staubkonzentrationen um­ gerechnet werden können oder Meßgeräte, die die Staubkonzentrationen in der Luft nicht als Partikel pro Luftvolumen sondern als Massen pro Luftvolumen anzeigen, verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubpartikelmessun­ gen- bzw. -zählungen und die Abscheidung der Keime kombiniert in einer und derselben Sammel- und Meßvorrichtung erfolgen.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubpartikelmessungen, mit denen Korrelationen zwischen Keim- und Staubpartikeln ermittelt werden, nicht exakt zeitgleich sondern zeitversetzt zu den Keimmessungen erfolgen.

5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtpartikel- Konzentrationen in der Luft mit Keimkonzentrationen korreliert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß vor Errechnung der Korrela­ tionen zwischen den gemessenen Keim- und Partikelkonzentrationen eine Datenbearbei­ tung der Partikelmeßwerte in Form einer Überprüfung der Konstanz der Partikelverteilung während der durchgeführten Messungen erfolgt und Ergebnisse von Partikelmessungen, bei denen sich die Partikelverteilung gegenüber dem überwiegenden Teil der Gesamtheit der durchgeführter Partikelmessungen signifikant ändert zur Bestimmung von Korrelationen zwischen Keim- und Partikelkonzentrationen nicht mit einbezogen sondern eliminiert wer­ den.

7. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß vor Errechnung der Korrela­ tionen zwischen den gemessenen Keim- und Partikelkonzentrationen eine Datenbearbei­ tung der Partikelmeßwerte in Form einer Überprüfung der Konstanz der Partikelverteilung während der durchgeführten Messungen erfolgt und Ergebnisse von Partikelmessungen, bei denen sich die Partikelverteilung gegenüber dem überwiegenden Teil der Gesamtheit der durchgeführter Partikelmessungen signifikant ändert zur Bestimmung von Korrelationen zwischen Keim- und Partikelkonzentrationen nicht mit einbezogen sondern diese eliminiert und die fehlenden Werte interpoliert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung von Keim­ konzentrationen aus den gemessenen Partikelkonzentrationen erfolgt, wenn die Korrelation zwischen Keimen und der Partikeln der Partikelfraktion, die zur Berechnung der Keimkon­ zentrationen herangezogen wird, weniger als 0,50 beträgt.