Schweißrauchexpositionen in Deutschland und Bewertung der gesundheitsschädigenden Wirkungen – insbesondere im Hinblick auf Lungenkrebserkrankungen

Arbeitsschutz

Die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC) hat das Lungenkrebsrisiko durch Schweißrauchexpositionen neu bewertet und stuft diese nun als krebserregend ein. Der Ärztliche Sachverständigenbeirat „Berufskrankheiten“ (ÄSVB) in Deutschland prüft derzeit, ob eine neue Berufskrankheit “Lungenkrebs durch Schweißrauche” in die Anlage 1 der Berufskrankheiten-Verordnung (BKV) aufgenommen werden soll. Die Bewertung gestaltet sich jedoch schwierig, da Schweißrauch oft Stoffgemische sind und das gleichzeitige Wirken der Gefahrstoffe auf die Gesundheit noch nicht ausreichend erforscht ist. In diesem Artikel wird die aktuelle Einstufung von Schweißtätigkeiten im Berufskrankheiten-Recht in Deutschland erläutert und auf den Schwierigkeiten bei der Ableitung einer Dosis-Wirkungs-Beziehung hingewiesen. Eine Herangehensweise zur Beurteilung von Schweißrauchexpositionen wird abschließend diskutiert.

In Schweißbereichen sind Schweißpersonal und andere Arbeitende Schweißrauch- und Schweißgasexpositionen ausgesetzt, die gesundheitsschädigende Wirkungen haben können. Schweißrauchpartikel sind so klein, dass sie bis in die unteren Atemwege und in die Lungenalveolen gelangen können und Atemwegs- und Lungenerkrankungen verursachen können. Metalle und Metallverbindungen in Schweißrauchen haben unterschiedliche Wirkungen auf die Gesundheit, darunter atemwegsbelastende, toxische und krebserzeugende Wirkungen. Das Berufskrankheitenrecht berücksichtigt die gesundheitsschädigende Wirkungen von Schweißrauchen und Gasen, einschließlich Eisen und Mangan, die bei der Schweißung von un- und niedriglegierten Stählen freigesetzt werden. Expositionen gegenüber Chrom(VI)-Verbindungen, Nickel, Thorium und cadmiumhaltigen Schweiß- und Lötrauchen können ebenfalls gesundheitsschädlich sein und unter Berufskrankheiten-Nummern anerkannt werden. Die Expositionshöhe und -dauer sowie das zeitliche Muster spielen bei der Bewertung eine wichtige Rolle. Informationen zu den am häufigsten angewendeten Schweißverfahren und ihren Emissionen werden ebenfalls berücksichtigt.

Schweißen und die damit verbundenen Verfahren wie thermisches Schneiden und Beschichten setzen Gefahrstoffe in Form von Rauchen und Gasen frei. Die Rauche bestehen vorwiegend aus partikelförmigen Metallen oder Metallverbindungen, die aus der Schmelze freigesetzt werden. Die pro Zeiteinheit freigesetzte Rauchmenge (Emissionsrate) ist verfahrensspezifisch und hängt von verschiedenen Prozessparametern ab. Die Art und Zusammensetzung des Schutzgases sowie die Oberflächenbeschaffenheit des zu schweißenden Bauteils beeinflussen ebenfalls die Emissionsrate.

Die Schutzgase, die bei den Metall-Schutzgasschweißverfahren (MSG) verwendet werden, bestehen üblicherweise aus Argon-Kohlenstoffdioxid-Gasgemischen (MAG-Schweißen) oder Argon (Metallinertgasschweißen, MIG). Das Schutzgas hat vorwiegend die Aufgabe, Reaktionen der Schmelze mit der Umgebungsluft zu verhindern und den Prozess zu stabilisieren.

Bei den Verfahren der Autogentechnik (z. B. Gasschweißen) wird die erforderliche Prozesswärme durch Verbrennen eines Brenngases zugeführt. Dabei entstehen Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid.

Die Expositionshöhe hängt von verschiedenen Randbedingungen ab, wie der Schweißdauer, der Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen wie Rauchabsaugung, räumlichen Gegebenheiten am Arbeitsplatz, Arbeitsplatzlüftung, und Arbeitsposition der schweißenden Person (mit dem Kopf in oder außerhalb der Rauchfahne).

In Deutschland gibt es ca. 350.000 bis 500.000 Beschäftigte mit regelmäßiger Exposition gegenüber Schweißrauchen und -gasen. Die genaue Anzahl ist schwierig abzuschätzen, da es auch Beschäftigte aus verwandten Bereichen gibt, die zeitweise mit schweißtechnischen Tätigkeiten betraut sind.

In deutschen Betrieben wurden von 1973 bis 2021 ca. 131.000 Messwerte zur Schweißrauchbelastung ermittelt. Die meisten Daten beziehen sich auf Metall-Aktivgas-Schweißen, Wolfram-Inertgasschweißen, Metall-Inertgas-Schweißen und Lichtbogenhandschweißen. Die Schweißrauchbelastung konnte durch effektivere Schutzmaßnahmen und Prozessoptimierungen reduziert werden, aber einige Schweißverfahren überschreiten immer noch den Allgemeinen Staubgrenzwert. Moderne Absaugtechnik und modifizierte Prozesstechnik können jedoch helfen, den Grenzwert einzuhalten, wie eine Studie von 2019 zeigt.

Es gibt zahlreiche epidemiologische Studien zum Zusammenhang zwischen Exposition gegenüber Schweißrauchen und Lungenkrebs. Die meisten dieser Studien betrachten Metallschutzgasschweißen (GMAW), Lichtbogenhandschweißen (MMA, SMAW) und Wolframinertgasschweißen (TIG, GTAW) mit Stahlwerkstoffen. Es gibt jedoch nur wenige Untersuchungen zu anderen Werkstoffen. Die ausgewerteten Studien zeigen eine hohe Heterogenität und oft nur marginale Risikoerhöhungen (um etwa 10%). Einige Studien zeigen keinerlei Risikoerhöhung. In einigen Studien mit konsistenteren Expositions-Risiko-Beziehungen werden dagegen zum Teil Risikoerhöhungen für Lungenkarzinome von über 50% nachgewiesen, jedoch nur selten oberhalb einer Risikoverdoppelung.

Zwei Kohortenstudien, die über rund 40 Jahre nachverfolgt wurden, zeigen eine hohe Anzahl an personengetragenen, ganzschichtigen Schweißrauchmessungen und bilden das Expositionsgeschehen im direkten Atembereich der Beschäftigten aussagekräftig ab. Fall-Kontroll-Studien zeigen im Durchschnitt etwas höhere Lungenkrebsrisiken als Kohortenstudien. Es wird vereinzelt diskutiert, ob Fehleinstufungen von Schweißenden mit tatsächlich stattgehabter Exposition auch gegenüber Cr(VI)- beziehungsweise Nickeloxid-haltigen Schweißrauchen zu den Erhöhungen des Lungenkrebsrisikos bei “mild steel welders” beitragen. Die IARC stützt ihre Einschätzung jedoch auch auf Ergebnisse mechanistischer, toxikologischer Untersuchungen und von Tierversuchen, die entsprechende Pathomechanismen beziehungsweise Lungenkarzinome auch durch “mild steel”-Schweißrauche aufzeigen. Insgesamt halten die Autoren eine ausschließlich durch Cr(VI)- und Nickeloxid-Expositionen bedingte Verursachung der Erhöhung des Lungenkrebsrisikos bei “mild steel welders” nicht für belegbar.

Die Ermittlung der Schweißrauchexposition bei der Bewertung von Berufskrankheiten erfordert eine detaillierte Arbeitsanamnese, um sowohl die Expositionsdauer als auch die Expositionshöhe zu berücksichtigen. Wenn keine Daten aus dem betreffenden Betrieb vorliegen, können Expositionsabschätzungen auf der Grundlage des 90. Perzentils von Daten vergleichbarer Arbeitsplätze vorgenommen werden. Bei der Ermittlung der Expositionshöhe sind Angaben zu den angewandten Arbeitstechniken und zu den eingesetzten Schutzmaßnahmen erforderlich. Die Anwendung hochemittierender Schweißverfahren und das Fehlen einer Schweißrauchabsaugung können zu einer höheren kumulativen Schweißrauchdosis führen. Eine differenzierende Ermittlung der Expositionsgegebenheiten ist bei der Bewertung von Schweißrauchexpositionen im Rahmen von Berufskrankheiten erforderlich. Die Ermittlung von Chrom- und Nickeljahren bei BK-Ermittlungen im Zusammenhang mit den BKen 1103 und 4109 wird hier nicht behandelt, da dies den Rahmen dieses Diskussionsbeitrags sprengen würde.

Die Expositionsdaten in den Tabellen 1 und 2 zeigen, dass Arbeitsplatzgrenzwerte beim Schweißen oft überschritten werden. Die Verbesserung von Schutzmaßnahmen hat zu einer Verringerung der Schweißrauchbelastung beigetragen, aber die Einhaltung des Allgemeinen Staubgrenzwerts für die A-Fraktion ist selbst unter Anwendung verbesserter Schutzmaßnahmen nicht immer gegeben. Die Schweißrauchexpositionen werden durch bearbeitete Werkstoffe, Schweißverfahren, schweißtechnische Parameter und wirksame Schweißrauchabsaugung beeinflusst. Es gibt keinen gesonderter Beurteilungsmaßstab für Schweißrauche unter Präventionsgesichtspunkten in Deutschland oder der EU. Es ist unerlässlich, bei der Ermittlung der Expositionshöhe eine detaillierte Arbeitsanamnese zu erheben.

Die meisten Studien beschreiben eine zumeist leichte Erhöhung des Lungenkrebsrisikos für Schweißende, aber eine konsistent zu sichernde Expositions-Risiko-Beziehung lässt sich in Synopsis der Datenlage nicht ableiten. Adjustierungen für bekannte potenzielle Confounder verringern das Risiko oft deutlich, und die Risikoerhöhungen in der Mehrzahl der Studien sind mit durchschnittlich etwa 10-30 % eher gering.

Zusammenfassend wird empfohlen, zunächst zu prüfen, ob die Anerkennungskriterien für bereits als kanzerogen eingestufte Schweißrauchkomponenten gegeben sind, bevor weitere Schritte unternommen werden. Falls dies nicht der Fall ist, kann eine Risikoabschätzung durchgeführt werden, wobei die Expositionshöhe und Dauer der Schweißtätigkeiten sowie die Schweißverfahren berücksichtigt werden sollten. Es wird empfohlen, die Eingrenzung auf Schweißverfahren an Stählen vorzunehmen. Die Entscheidung, ob eine Berufskrankheit vorliegt, hängt von weiteren Faktoren ab, wie der Empfehlung des Ärztlichen Sachverständigenbeirats und der Aufnahme in die BK-Liste.

Dieser Text ist eine Zusammenfassung der wissenschaftlichen Arbeit “Schweißrauchexpositionen in Deutschland und Bewertung der gesundheitsschädigenden Wirkungen” von den Autoren Hermann Maximilian Bolt, Katja Radon und Thomas Brüning, veröffentlicht in der Zeitschrift ASU Arbeitsmed Sozialmed Umweltmed im Jahr 2020. Alle Informationen und das Copyright liegen bei den Autoren und der Zeitschrift ASU Arbeitsmed Sozialmed Umweltmed. Der Originalartikel ist hier zu finden: https://www.asu-arbeitsmedizin.com/wissenschaft/schweissrauchexpositionen-deutschland-und-bewertung-der-gesundheitsschaedigenden.