Biomonitoring: Expositionsgefahr für die Mitarbeiter ermitteln

Mithilfe des Biomonitorings ist es möglich, Fremdstoffe und ihre Abbauprodukte (Metaboliten) zumeist in Urin, Blut oder Muttermilch nachzuweisen und dadurch zu bestimmen, wie schwer die festgestellte Menge dieser Stoffe den Körper der betreffenden Person bereits belasten und wie sie ihn schädigen könnten, wenn nicht umgehend Gegen- und Schutzmaßnahmen ergriffen werden.

Biomonitoring – kleinste Mengen entscheidend

Mit Biomonitoring lässt sich die tatsächliche Bedrohung des Gesundheitszustands von Beschäftigten eindeutiger bestimmen als über das Umweltmonitoring am Arbeitsplatz, also der Messung der Luft-, Lebensmittel- und Wasserqualität, bei dem über die tatsächliche Aufnahme von Schadstoffen durch den Menschen keine eindeutige Aussage möglich ist.

Bei den Analyseverfahren des Biomonitorings sind es oftmals kleinste Mengen an Stoffen, die zuverlässig erfasst werden müssen. Das ist besonders bei Arbeits- und Gefahrstoffen wichtig, bei denen schon sehr geringe Mengen gesundheitsschädigend wirken können – so zum Beispiel krebserzeugende Stoffe.

Die Spuren von Gefahrstoffen in Blut oder Urin können Aufschluss darüber geben, ob die Beschäftigten einer Exposition am Arbeitsplatz übermäßig ausgesetzt sind. Wird eine zu hohe Schadstoffkonzentration in den Körpermedien festgestellt und damit eine zu hohe Exposition, müssen umgehend Schutzmaßnahmen entwickelt werden, um die Gefahr so schnell wie möglich für die Beschäftigten zu beheben.

Biomonitoring – woher kommen die Grenzwerte?

Die ermittelten Konzentrationswerte der vorgefundenen gesundheitsgefährdenden Schadstoffe im Körper werden in einem weiteren Schritt mit den gesetzlichen Grenzwerten verglichen. Für viele Stoffe, beispielsweise eine Reihe von krebserzeugenden Gefahrstoffen, liegen aber bis heute noch keine Grenzwerte vor. Deshalb müssen Labore sich an nationalen und internationalen Beurteilungswerten orientieren.

Ganz besonders relevant sind hierbei die Werte der Deutschen Human-Biomonitoring-Kommission (HBM-K), einer Institution des Umweltbundesamts. Dabei handelt es sich um zwei Werte: Zum einen die „Referenzwerte“, die aus einer Reihe von Messwerten einer Stichprobe einer definierten Bevölkerungsgruppe nach einem statistischen Verfahren berechnet werden, sowie zum anderen die „HBM-Werte“, die toxikologisch ermittelt sind und bei denen zwischen tolerablen HBM-I-Werten oder gerade noch tolerablen HBM-II-Werten unterschieden wird.

Der HBM-I-Wert ist quasi als Prüf- oder Kontrollwert anzusehen. Der HBM-II-Wert entspricht der Konzentration eines Stoffes in einem Körpermedium, bei dessen Überschreitung akuter Handlungsbedarf zur Reduktion der Belastung besteht. Zusammengefasst: Referenzwerte zeigen an, ob eine überdurchschnittlich große innere Belastung vorliegt. Mit den HBM-Werten dagegen lässt sich beurteilen, ob eine gesundheitliche Beeinträchtigung wahrscheinlich ist.

Biomonitoring in der Praxis

Wie sieht Biomonitoring für den betrieblichen Gesundheitsschutz in der Praxis aus? Ein Beispiel hierfür ist das Forschungsprojekt „Biomonitoring von Feuerwehreinsatzkräften bei Realbränden“ des DGUV-Fachbereichs „Feuerwehren, Hilfeleistungen, Brandschutz“ sowie dem Institut für Prävention und Arbeitsmedizin der DGUV (IPA), dessen Ergebnisse 2021 veröffentlicht wurden.

Brandrauche bestehen aus mehreren hundert Gefahrstoffen, darunter auch Substanzen der polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK). Sie haben unterschiedliche krebserzeugende Wirkung und werden über die Atmung und die Haut in den Körper aufgenommen. Wie kann man nun die Exposition der Einsatzkräfte gegenüber PAK genau bestimmen? Luftmessungen sind bei Brandeinsätzen aufgrund der widrigen Umstände am Einsatzort nur sehr schwer durchzuführen. Zudem lassen sich durch sie keine genauen Aussagen über die tatsächliche Exposition der Einsatzkräfte machen, da die persönliche Schutzausrüstung die Einsatzkräfte zumindest so stark schützt, dass sich individuelle Exposition und die Schadstoffkonzentration in der Luft in der Regel deutlich unterscheiden sollten.

Wie effektiv sind dagegen Biomonitoringverfahren? Bei der toxikologischen Analyse wurde folgendermaßen vorgegangen: Die 70 untersuchten Teilnehmer der Studie trugen bei ihren Einsätzen spezielle Baumwollunterwäsche, die nach ihren Einsätzen vom Labor des IPA untersucht wurden. Die Wissenschaftler konnten daraufhin während ihrer Analyse der Unterwäsche bei jedem Probanden genau feststellen, an welchen Körperregionen die Haut besonders gegenüber PAK exponiert gewesen ist.

Biomonitoring – Erfolgskontrolle der Schutzmaßnahmen

Bei den 70 Brandeinsätzen zeigte sich zwar ein Anstieg der mittleren PAK-Konzentration. Allerdings blieb der überwiegende Anteil der Proben unterhalb der jeweiligen Referenzwerte für die Allgemeinbevölkerung, zeigte also keine erhöhte Belastung. Die DGUV-Studie kam zu dem Schluss, dass die aktuelle PSA-Ausrüstung die Feuerwehreinsatzkräfte gut schützt und die Belastungen gegenüber PAK deutlich reduziert. Durch das Biomonitoring konnten also die effektiven inneren Belastungen der Beschäftigten genau bestimmt werden, wie es durch Umweltmonitoring allein nie möglich gewesen wäre, und damit auch die Wirksamkeit der aktuellen betrieblichen Schutzmaßnahmen gegenüber dieser spezifischen Gefährdung zweifelsfrei erwiesen werden.

Biomonitoring – Human-Biomonitoring

In der Fachliteratur wird manchmal zwischen Biomonitoring und Human-Biomonitoring unterschieden. Dabei sind die medizinischen Verfahren beider Forschungsrichtungen sehr ähnlich. Sie unterschieden sich aber vor allem in der Zielrichtung ihrer Forschungen: Während das Human-Biomonitoring in erster Linie allgemeine Entwicklungstrends bezüglich der inneren Schadstoffbelastung von Menschen und Populationen erkennen will, geht es beim Biomonitoring eher um die Formulierung von konkreten Präventionsmaßnahmen für die medizinische und arbeitsmedizinische Praxis.