Messtechnische Empfehlungen

 Herstellung von Nanomaterialien

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Messung der Teilchenzahlkonzentration bei der Herstellung von Nanomaterialien
Bild: IFA

Fazit:
Die Exposition von Beschäftigten gegenüber Nanopartikeln ist zu ermitteln. Neben klassischen
gravimetrischen Verfahren soll auch die Teilchenanzahlkonzentration und möglichst deren Größenverteilung bestimmt werden. Einfache Messgeräte, die nur Teilinformationen liefern, können zur Überprüfung der Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen sinnvoll eingesetzt werden.

Konvention zur Messung

Als Reaktion auf die Diskussion über die möglichen Wirkungen ultrafeiner Partikel hat das Institut für Arbeitsschutz der DGUV (IFA) bereits 1998 eine Messkampagne gestartet, um einen ersten Überblick über die Exposition von Beschäftigten gegenüber ultrafeinen Partikeln zu erhalten. Die vorliegenden wissenschaftlichen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass der Masse als Messgröße zur wirkungsbezogenen Beschreibung von Nanopartikeln und ultrafeinen Partikeln nur eine untergeordnete Bedeutung zukommt. Deshalb wird die Massenkonzentration nur begleitend gemessen, um ggf. einen Bezug zu älteren konventionellen Messungen herstellen zu können. Zeitgleich mit dem Beginn des Messprogramms wurde in Kooperation mit der Deutschen Forschungsgemeinschaft und europäischen Arbeitsschutzinstituten eine Konvention [1] zur Messung ultrafeiner Partikel erarbeitet, um die Messergebnisse verschiedener Institutionen vergleichen zu können. Kernpunkte dieser Konvention sind:

  • Als ultrafeines Aerosolteilchen wird ein Teilchen bezeichnet, dessen Mobilitäts-Äquivalentdurchmesser < 0,1 µm ist.
  • Die Teilchenzahlkonzentration im Bereich von ca. 10 bis ca. 600 nm soll gemessen werden.
  • Es soll möglichst die gesamte Partikelgrößenverteilung erfasst werden.
  • Ein Konzentrationsbereich bis zu etwa 108 Teilchen/cm³ soll abgedeckt werden.
  • Die Teilchengrößenanalyse erfolgt nach dem Mobilitäts-Äquivalentdurchmesser.

Diese Konvention wurde zwischenzeitlich auch in die internationale Normung aufgenommen (ISO/TR 27628:2007, Workplace atmospheres – Ultrafine, nanoparticle and nano-structured aerosols – Inhalation exposure characterization and assessment).

Das IFA sowie andere Institutionen und Forschungsgruppen setzen Differential Mobility Analysing Systems (DMAS, ISO 15900:2009) ein, um die Teilchenzahlkonzentration von Nanopartikeln und ultrafeinen Partikeln und deren Größenverteilung in der Luft am Arbeitsplatz zu messen. In den vergangenen Jahren haben sich Instrumente dieses Typs als Standardverfahren zur Messung von Nanopartikeln etabliert. Aufgrund ihrer Größe sind sie jedoch nicht für personengetragene Messungen geeignet. Außerdem bedarf es besonderer Expertise, um diese Geräte zu bedienen und die Messergebnisse auszuwerten. Zudem liefern diese Geräte keine Informationen über die chemische Natur oder Form der gemessenen Nanoobjekte. Hierfür bedarf es sammelnder Verfahren mit anschließender bildgebender Analytik, die sich jedoch mehr oder weniger im experimentellen Stadium befinden und noch keine Routineanalytikmethoden darstellen. Einen Überblick über Geräte zur Messung der Partikelanzahlkonzentration geben Pelzer et al. [2].

Messergebnisse

Ergebnisse des Messprogramms der Unfallversicherungsträger liegen zu verschiedenen Arbeitsbereichen und Tätigkeiten, wie Schweißen, Löten, Schmelzen/Gießen, Schleifen, Abtragen, Beschichten und Textilfertigung vor und sind veröffentlicht [3-5]. Eine Übersicht der internationalen Messungen von Nanomaterialien an Arbeitsplätzen geben Brouwer et al. [6] und Kuhlbusch et al. [7].

Einfache Messgeräte

Insgesamt mangelt es noch an einfachen und tragbaren Geräten zur Messung und klaren Unterscheidung von Nanopartikeln und ultrafeinen Partikeln am Arbeitsplatz. Das zum 1. April 2009 begonnene EU-Projekt "NanoDevice" soll hier Abhilfe schaffen.

In den letzen Jahren sind erste einfache Messgeräte auf dem Markt erschienen. Sie erlauben zwar keine Abgrenzung von Nanopartikeln gegenüber ubiquitären Partikeln. In begrenztem Umfang lassen sie sich dennoch sinnvoll einsetzen, beispielsweise bei der Überprüfung der Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen.

Weitere Empfehlungen

In der Broschüre "Empfehlung für die Gefährdungsbeurteilung bei Tätigkeiten mit Nanomaterialien am Arbeitsplatz" [8] empfiehlt der Verband der chemischen Industrie e.V. (VCI) zusammen mit der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA), im Rahmen der Überprüfung der Wirksamkeit der getroffenen Maßnahmen die Exposition der Beschäftigten zu ermitteln.

Auch der Bericht der NanoKommission stellt im Anhang IV fest, dass bei der Prüfung der Wirksamkeit von Maßnahmen "eine Bestimmung der Exposition Bestandteil der Überprüfung sein sollte. Ferner sollten Expositionsmessungen so dokumentiert werden, dass sie ebenfalls als Basis für personenbezogene Expositionsakten von Beschäftigten genutzt werden können."

Insgesamt besteht jedoch Bedarf an einer harmonisierten Messstrategie, die den Limitierungen der gegenwärtigen Messtechnik Rechnung trägt [9]. Auf nationaler Ebene haben sich eine Reihe von Institutionen (BAuA, BG RCI, IFA, IUTA, TUD, VCI) auf eine Vorgehensweise bei Arbeitsplatzmessungen [10] geeinigt. Auch international gibt es konkrete Bemühungen, die Vorgehensweise zu harmonisieren [11].


Weitere Informationen

[1] Internationale Messkonvention

[2] Pelzer, J. et al.: Geräte zur Messung der Anzahlkonzentration von Nanopartikeln (PDF, 1,1 MB). Gefahrstoffe - Reinhalt. Luft 70 (2010) Nr. 11/12, S. 469-477

[3] Möhlmann, C.: Vorkommen ultrafeiner Aerosole an Arbeitsplätzen (PDF, 333 kB). Gefahrstoffe - Reinhalt. Luft 65 (2005) Nr. 11/12, S. 469-471

[4] Riediger, G.; Möhlmann, C.: Ultrafeine Aerosole an Arbeitsplätzen - Konventionen und Beispiele aus der Praxis (PDF, 316 kB). Gefahrstoffe - Reinhalt. Luft 61 (2001) Nr. 10, S. 429-434

[5] Möhlmann, C.: Ultrafeine Aerosole am Arbeitsplatz. Kennzahl 120130. In: IFA-Handbuch Sicherheit und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz.

[6] Brouwer, D. et al.: From workplace air measurement results toward estimates of exposure? Development of a strategy to assess exposure to manufactured nano-objects. J. of Nanoparticle Research 11, No. 8, pp. 1867-1881

[7] Kuhlbusch, T. et al.: Nanoparticle exposure at nanotechnology workplaces: A review. Particle and Fibre Toxicology 2011, 8:22

[8] Empfehlungen zur Gefährdungsbeurteilung von BAuA und VCI

[9] Brouwer, D.: Exposure to manufactured nanoparticles in different workplaces. Toxicology (2010) Mar 10;269(2-3):120-7

[10] Ein mehrstufiger Ansatz zur Expositionsermittlung und -bewertung nanoskaliger Aerosole, die aus synthetischen Nanomaterialien in die Luft am Arbeitsplatz freigesetzt werden (PDF, 572 KB). Vorgelegt von: IUTA, BAuA, BG RCI, VCI, IFA, TUD

[11] Brouwer, D. et al.: Harmonization of Measurement Strategies for Exposure to Manufactured Nano-Objects; Report of a Workshop. Ann. Occup. Hyg. (2011)

Messgeräte für Nanopartikel (Gerätebeschreibungen bei den Herstellern)

Ansprechpartner:

Christian Schumacher

Fachbereich 3: Gefahrstoffe: Umgang - Schutzmaßnahmen

Tel: 02241 231-2823
Fax: 02241 231-2234