DE4116613C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1 ein Verfahren zur Arbeitsplatzüberwachung auf Isocyanate in der am Arbeitsplatz vorhandenen At­ mosphäre (biological monitoring).

Isocyanate werden in vielen Industriezweigen diversen Ar­ beitsstoffen beigemischt. Stellvertretend seien hier Lackierereien und kunststoffverarbeitende Betriebe ge­ nannt. Da es bekannt ist, daß das Einatmen von Isocyanate enthaltenden Dämpfen zu Gesundheitsschäden, wie z. B. Asthma oder unspezifische Lungenentzündungen, führen kann, ist es Vorschrift dafür Sorge zu tragen, daß an den einzelnen Arbeitsplätzen bestimmte Grenzwerte der Luft­ verunreinigung durch Isocyanate nicht überschritten wer­ den. Diesbezüglich sind mithin die sogenannten MAK-Werte (Maximum-Arbeitsplatz-Konzentration) aufgestellt worden.

Im Hinblick auf den ebenfalls bekannten Sachverhalt, daß eine komplette Eliminierung von Isocyanatdämpfen aus den Atmosphären an den Arbeitsplätzen ebenso nicht möglich ist wie das Einatmen der Isocyanatdämpfe durch die an derartigen Arbeitsplätzen jeweils Beschäftigten, sind diese Beschäftigten naturgemäß unterschiedlichen Bela­ stungen ausgesetzt. Ob allerdings der einzelne Beschäf­ tigte durch das Einatmen von Isocyanatdämpfen wenigstens zeitlich begrenzt Schädigungen erlitten hat, konnte bis­ lang direkt nicht festgestellt werden.

Durch "Intern. J. Environ. Anal. Chem." Vol. 25 (1986) S. 187-193 ist die HPLC-Methode bekannt. Diese Methode dient dem Nachweis von Isocyanaten in der Umgebungsluft. Hierbei wird auf eine hydrophobe Festphasen-Matrix eine Luftprobe mit Reagenzien vermischt aufgegeben. Die Elu­ tion der vorab mit Piperazine reagierenden Luftprobe er­ folgt mit einem Lösungsmittel. Am Schluß wird ein direk­ ter Vergleich der Isocyanatmenge der Normalatmosphäre ei­ nerseits und der jeweils aus dem industriellen Bereich abgezogenen Luft andererseits durchgeführt.

Auch durch "Amer. Chem. Soc. Symp. Ser. Vol. 120" (Anal. Tech. Occup. Health. Chem.), (1980) S. 121-147 ist ein Verfahren bekannt, mit dem die Isocyanatbelastung der Um­ gebungsluft festgestellt werden soll.

Ein gattungsgemäßes Verfahren zählt durch "POLYURETHANES WORLD CONGRESS" Proc. 1987 - September 29 - October 2, 1987, S. 156-161, zum Stand der Technik.

Bekannt ist es ferner im Rahmen einer indirekten medizi­ nischen Untersuchung, die Lungenfunktion vor und nach dem Einatmen von Isocyanatdämpfen zu prüfen. Dazu wurde die zu überprüfende Person jeweils in einer luftdichten Test­ kammer untersucht. Haben sich die Lungenfunktionswerte nach dem Einatmen der Isocyanatdämpfe verschlechtert, so wird automatisch eine positive Diagnose gestellt.

Abgesehen von der Tatsache, daß es sich bei dieser Über­ prüfungsmethode nur um einen indirekten Test handelt, hat die Methode den weiteren Nachteil eines hohen apparativen und personellen Aufwands. Es ist ein speziell ausgebilde­ tes Fachpersonal erforderlich, das mit durchweg computer­ gesteuerten Prüfgeräten arbeiten muß.

Als relevanter Nachteil dieser bekannten Testmethode wird jedoch der Sachverhalt angesehen, daß eine Überprüfung der Beschäftigten unmittelbar an ihren Arbeitsplätzen nicht durchführbar ist. Folglich kann auch keine unmit­ telbare Beziehung zwischen einem einzelnen Arbeitsplatz, der hier herrschenden Atmosphäre und dem hier jeweils Be­ schäftigten hergestellt werden (biological monitoring).

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, das den Nachweis über den direk­ ten Einfluß von Isocyanat enthaltenden Dämpfen auf den menschlichen Organismus in direkter Abhängigkeit eines Beschäftigten von seinem Arbeitsplatz erlaubt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Verfahren mit den im Patentanspruch 1 aufge­ führten Merkmalen.

Die Erfindung geht von der in intensiven Versuchsreihen gewonnenen Erkenntnis aus, daß die äußerst reaktiven Isocyanate mit den körpereigenen Eiweißmolekülen reagie­ ren und dadurch Schäden herbeiführen. Dazu wird in einem ersten Verfahrensschritt der zu überprüfenden Person eine geringe Menge Körperflüssigkeit, insbesondere Blut, ent­ nommen und diese Flüssigkeitsprobe an einem Ende, bei­ spielsweise am oberen Ende, auf eine Ionenaustauscher- Festphasen-Matrix gegeben. Diese Matrix wird in bevorzug­ ter Weise aus einem elektrisch positiv oder negativ ge­ ladenen Kunstharz in gelartiger Form gebildet. Das Kunst­ harz kann sich in einem oben und unten offenen Reagenz­ glas befinden. Nachdem der Flüssigkeitsprobe ein geeigne­ tes Lösungsmittel zugegeben wurde, wandert die Flüssig­ keitsprobe aufgrund des ständigen Ionenaustausches zwi­ schen den Eiweißmolekülen des Bluts, dem Lösungsmittel und dem Kunstharz stufenartig durch das Kunstharz. Es er­ folgt dabei ein Auswaschen der Eiweißmoleküle dahinge­ hend, daß am anderen Ende der Kunstharzsäule Eiweißmole­ küle einzeln austreten. Die Eiweißmoleküle werden nach ihrem Austritt durch Lichtabsorption bei einer bestimmten Wellenlänge, z. B. 254 nm oder 280 nm, registriert.

Nachdem sich die zu überprüfende Person innerhalb einer Atmosphäre befunden hat, in der Isocyanatdämpfe zumindest vermutet werden, wird dieser Person nochmals Körperflüs­ sigkeit, insbesondere Blut, entnommen und diese Körper­ flüssigkeit in der vorbeschriebenen Weise getestet.

Es liegen dann zwei registrierte Kurven vor, und zwar einmal die Kurve der Eiweißmoleküle im Blut vor dem Ein­ atmen von Isocyanatdämpfen und einmal die Kurve nach dem möglichen Einatmen. Sind die charakteristischen Kurven­ züge gleich geblieben, so wird daraus geschlossen, daß die zu überprüfende Person entweder keine Isocyanatdämpfe eingeatmet hat bzw. nur Isocyanatdämpfe in einer solch geringen Konzentration, die nicht zu einer Veränderung der Kurvenzüge geführt hat. Es wurde nämlich in langen Versuchsreihen ermittelt, daß nach dem Einatmen von Isocyanatdämpfen ab einer bestimmten Konzentration der durch die Lichtabsorption festgestellte Kurvenzug einer Flüssigkeitsprobe sich gegenüber dem Kurvenzug vor dem Einatmen entscheidend verändert hatte.

Das erfindungsgemäße Verfahren schafft mithin die Voraus­ setzungen dafür, daß nunmehr jede in einer Isocyanat­ dämpfe enthaltenden Atmosphäre beschäftigte Person hin­ sichtlich ihres Gefährdungspotentials permanent in eine direkte Beziehung zu ihrem spezifischen Arbeitsplatz ge­ bracht werden kann. Es ist nicht mehr der indirekte und unbestimmte Weg einer Untersuchung über eine luftdichte Testkammer erforderlich, wo nur die Lungenfunktion vor und nach dem Einatmen von Isocyanatdämpfen überprüfbar ist. Die Analysen können außerdem kurzfristig und unmit­ telbar am Arbeitsplatz durchgeführt werden. Damit sind die örtlichen Bedingungen am Arbeitsplatz gezielter ge­ staltbar. Auch können die Überprüfungen von kurzfristig angelernten Kräften vorgenommen werden. Aufwendige Appa­ raturen entfallen. Im Ergebnis kann jetzt das Risiko der Gesundheitsgefährdung durch Isocyanate erheblich gesenkt werden. Der Erfindung kommt daher eine entscheidende Be­ deutung bei der Vorbeugung von arbeitsplatzbedingten Ge­ fahren zu.

Die Flüssigkeitsproben können unverdünnt auf die Ionen­ austauscher-Festphasen-Matrix gegeben werden. Denkbar ist aber auch, daß vor der Aufgabe eine Verdünnung erfolgt, die z. B. im Verhältnis 1:100 mit einem aus 0.02 M Tris Puffer, pH 7.5 bestehenden Lösungs­ mittel erfolgen kann. Hierbei werden die bei der Lichtab­ sorption registrierten Eiweißmoleküle in einem wellenför­ migen Kurvenverlauf auf einem Bildschirm und/oder mittels Schreiber kenntlich gemacht.

Es hat sich nun in diesem Zusammenhang herausgestellt, daß bei einer Person, die noch keine Isocyanatdämpfe ein­ geatmet hat, von den ersten die Matrix verlassenden und über die Lichtabsorption registrierten Eiweißmolekülen ein charakteristischer Kurvenzug erzeugt wird, der ein Kurvenmaximum sowie zwei unmittelbar vor diesem Kurven­ maximum liegende Wellenberge geringerer Höhe umfaßt. Au­ ßerdem zeigt das Charakteristikum, daß von den beiden un­ mittelbar vor dem Kurvenmaximum liegenden Wellenbergen der dem Kurvenmaximum benachbarte Wellenberg gleich oder größer als der entfernte Wellenberg ausgebildet ist. Auch weist jeder dieser drei Wellenberge für sich eine Symme­ trie bezüglich der vertikalen Mittelachse auf.

Des weiteren haben die aufgrund der Erfindung durchgeführ­ ten Versuche eindeutig gezeigt, daß bei einer Person, die Isocyanatdämpfe eingeatmet hat, die von den ersten die Matrix verlassenden und über die Lichtabsorption regi­ strierten Eiweißmolekülen erzeugten Wellenberge minde­ stens hinsichtlich des unmittelbar dem Kurvenmaximum be­ nachbarten Wellenbergs sich deutlich von dem entsprechen­ den Wellenberg der Kurve unterscheiden, der auf dem Test basiert, wo die Person keine Isocyanatdämpfe eingeatmet hat. Entweder ist dieser Wellenberg bei symmetrischer Ge­ staltung deutlich kleiner als der zum Kurvenmaximum ent­ ferntere Wellenberg oder dieser dem Kurvenmaximum unmit­ telbar benachbarte Wellenberg weist keine gleichmäßig ge­ rundete Kuppe, sondern eine kammartige Ausbildung auf. Beide Eigenschaften können aber auch gemeinsam auftreten.

Da die aufgrund der Erfindung durchgeführten Versuche stets gezeigt haben, daß bei allen überprüften Personen die durch die ersten die Matrix verlassenden und die Lichtabsorption passierenden Eiweißmoleküle erzeugten Wellenberge vor dem ersten Kurvenmaximum denselben cha­ rakteristischen Kurvenzug haben, wenn die Person keine Isocyanatdämpfe eingeatmet hat, wird daraus geschlossen, daß aufgrund der ebenfalls charakteristischen Veränderung mindestens des direkt vor dem Kurvenmaximum liegenden Wellenbergs, wenn die überprüften Personen Isocyanat­ dämpfe eingeatmet haben, dann ein eindeutiger und direk­ ter Nachweis einer durch Isocyanate verursachten Verände­ rung (Schädigung) des körpereigenen Eiweiß geführt werden kann.

In der Praxis wird ein Test beispielsweise wie folgt durchgeführt:

Einer Person, die in einer Atmosphäre tätig ist, welche ggf. Isocyanatdämpfe enthält, wird vor dem Kontakt mit dieser Atmosphäre eine geringe Menge Blut abgenommen und dieses Blut (z. B. 0,1 ml) von oben auf eine positiv oder negativ geladene, aus einem gelartigen Kunstharz beste­ hende Ionenaustauscher-Festphasen-Matrix gegeben. Diese Matrix ist als nach oben und unten offene Säule in einer Größenordnung von z. B. 5 mm×50 mm ausgebildet. Sie be­ findet sich in einem Reagenzglas.

Die Blutprobe kann unverdünnt oder in einem Verhältnis von 1:100 mit einem Lösungsmittel verdünnt werden. Das Lösungsmittel ist beispielsweise 0.02 M Tris Puffer, pH 7.5.

Im Anschluß an die Aufgabe auf die Matrix erfolgt eine Elution mit einem geeigneten Lösungsmittel, wie z. B. 0.02 M Tris Puffer, pH 7.5 in 1 M NaCl. Die dadurch nacheinan­ der eluierten Fraktionen des Bluteiweißes werden bei ih­ rem Austritt aus der Matrix durch Lichtabsorption bei ei­ ner Wellenlänge von z. B. 280 nm registriert.

Ist die zu überprüfende Person mit der vermutlich Isocya­ natdämpfe enthaltenden Atmosphäre in Berührung gekommen, wird ihr zu diesem späteren Zeitpunkt nochmals ein wenig Blut abgenommen und dieses Blut in derselben Weise behan­ delt, wie dies vorauf gehend beschrieben worden ist. Man erhält wiederum einen charakteristischen Kurvenzug.

Im Anschluß daran werden die vor und nach dem Einatmen von Isocyanatdämpfen registrierten Kurven miteinander verglichen, und zwar speziell hinsichtlich der beiden Wellenberge, die unmittelbar vor dem jeweiligen ersten Kurvenmaximum liegen.

Solange die beiden Wellenberge vor dem Kurvenmaximum des zweiten Testes gleich groß und bezüglich ihrer vertikalen Mittelachse symmetrisch sind bzw. der dem Kurvenmaximum benachbarte Wellenberg etwas größer als der entferntere Wellenberg ist, liegt keine Veränderung des Bluteiweißes vor.

Zeigt jedoch die nach dem Einatmen von Isocyanatdämpfen aufgenommene Kurve eine relevante Veränderung des direkt vor dem Kurvenmaximum liegenden Wellenbergs hinsichtlich der Größe und/oder des gleichmäßigen Verlaufs gegenüber dem dem Kurvenmaximum benachbarten Wellenberg der vor dem Einatmen von Isocyanatdämpfen aufgenommenen Kurve, so liegt eine Veränderung und/oder Schädigung des körperei­ genen Eiweißes vor. Diese Veränderung kann sich dadurch bemerkbar machen, daß der vor dem Kurvenmaximum liegende Wellenberg kleiner als der entferntere ausgebildet und/oder hinsichtlich seines Verlaufs kammartig und nicht gleichförmig gerundet gestaltet ist.

Auf diese Weise ist es also möglich, an einer bestimmten Person sowohl eine kurzfristige als auch eine langfri­ stige Einatmung von Isocyanatdämpfen durch Veränderung des Bluteiweißes eindeutig zu belegen und diese Verände­ rung in eine direkte Beziehung mit dem Arbeitsplatz der Person zu bringen. Des weiteren ist es problemlos möglich, eine Nichtbelastung mit Isocyanatdämpfen nachzuweisen. Da die Dauer der Analyse nur einen geringen Zeitbedarf von etwa 20 Minuten erfordert und im Prinzip auch ohne ge­ schultes Personal unmittelbar am Arbeitsplatz einer zu überprüfenden Person durchführbar ist, kann eine perma­ nente arbeitsplatzbezogene Überwachung jeder Person si­ chergestellt werden (biological monitoring).

Claims (2)

1. Verfahren zur Arbeitsplatzüberwachung auf Isocyanate in der am Arbeitsplatz vorhandenen Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß einer zu überprüfenden Person vor und nach dem möglichen Einatmen von Isocyanate enthaltenden Dämpfen Körper­ flüssigkeit, insbesondere Blut, abgenommen und diese Flüssigkeitsproben jeweils auf eine Ionenaustauscher- Festphasen-Matrix gegeben werden, worauf eine Elution der Flüssigkeitsproben mit einem Lösungsmittel er­ folgt, anschließend die zeitlich nacheinander eluie­ renden Fraktionen des Eiweißes durch Lichtabsorption bei einer bestimmten Wellenlänge registriert und da­ nach die registrierten Kurven hinsichtlich der Kur­ vencharakteristik einer vergleichenden Auswertung un­ terzogen werden.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitspro­ ben vor der Aufgabe auf die Ionenaustauscher-Festpha­ sen-Matrix mit einem Lösungsmittel verdünnt werden.