Projektkurzbeschreibung

Charakterisierung der biologischen Wirkung von zink- und kupferhaltigen Emissionen von Schweißprozessen sowie Emissionen vom Lichtbogenhandschweißen mit umhüllten Stabelektroden

Steckbrief

Eckdaten

Förderinstitution:
BGHM
Laufzeit:
01.08.2014 bis 29.10.2015

Ansprechpartner am ISF

Foto des ISFInstitut für Schweißtechnik und Fügetechnik

Langzeitexposition gegenüber Schweißrauchen kann unter ungünstigen Expositionsbedingungen Lungenerkrankungen hervorzurufen. Die biologische Wirkung von Schweißrauchen scheint dabei auch von den chemischen und physikalischen Eigenschaften des Rauches und den verwendeten Materialien (Grund- und Zusatzwerkstoffen) abzuhängen. Um die Prävention von Schweißrauch assoziierten Lungenerkrankungen zu verbessern ist es unbedingt notwendig, die Schweißverfahren und Werkstoffe zu ermitteln, die ein besonders hohes Potential zur Induktion von Lungenerkrankungen aufweisen. Die abgeschlossene Studie Charakterisierung der biologischen Wirkung von ultrafeinen Partikel aus Schweißrauchen nach Exposition unter kontrollierten Bedingungen hat eine Reihe von Fragen aufgeworfen, die für die arbeitsmedizinische Prävention von großer Bedeutung sind. Bei der Studie konnte gezeigt werden, dass eine Exposition von Probanden mit den Emissionen eines MIG-Lötprozesses bei dem mit einem Kupferbasislotdraht CuSi3Mn auf feuerverzinktem Blech MIG-gelötet wurde, zu asymptomatischen, systemischen, inflammatorischen Reaktionen führte, die sich in einem markanten Anstieg des c-reaktiven Proteins (CRP) im Blut niederschlugen. Es wurde vermutet, dass dieser Effekt, der bei anderen Schweißverfahren nicht beobachtet wurde, im Zusammenhang mit dem im Schweißrauch vorhanden Kupfer und/oder Zink steht und möglicherweise eine leichte, asymptomatische Form des immer wieder beschriebenen Metallrauchfiebers darstellt. Allerdings konnte im Rahmen der Studie nicht differenziert werden, ob der Effekt auf das enthaltene Zink oder das Kupfer zurückzuführen ist oder ob diese beiden Komponenten aufgrund von synergistischen Effekten gemeinsam wirken. Damit ergibt sich die erste Frage:

a. Welcher Bestandteil ist für die beim MIG-Löten von verzinktem Blech mit CuSi3Mn-Draht beobachtete inflammatorische Wirkung verantwortlich?

Ist diese Frage beantwortet, so ergibt sich daraus direkt eine weitere Frage, bei der es um Schlussfolgerungen für die Prävention am Arbeitsplatz geht:

b. Welche inflammatorische Wirkung wird bei in der Praxis relevanten Schweißverfahren beobachtet, die die biologische aktive Komponente enthalten?

Beim Lichtbogenhand-Schweißen wurde kein Anstieg des CRPs sondern ein Anstieg der Neutrophilen-Konzentration und des Endothelin im Blut beobachtet. Es wurde vermutet, dass sich die wirkaktive Substanz, die für diese Reaktion verantwortlich ist, in der Umhüllung der Stabelektrode befindet (da bei Verwendung eines dem Kernstab der Elektrode sehr ähnlichen Schweißdrahtes beim MSG-Schweißen keine Reaktion beobachtet wurde). Es stellt sich nun die Frage:

c. Welche Bestandteile der Umhüllung (basisch, rutil, sauer) von handelsüblichen Sta-belektroden sind für eine inflammatorische Wirkung verantwortlich?

Diese drei Fragestellungen können mit drei arbeitsmedizinischen Expositionsstudien mit gesunden Probanden beantwortet werden, bei denen die Expositionen unter genau kontrollierten Bedingungen erfolgen.
Die Exposition der Probanden erfolgt in der Aachener Arbeitsplatz-Simulationsanlage am Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWHT Aachen. Diese Anlage besteht im Wesentlichen aus zwei Komponenten:

- Einem Emissionsraum, in dem die Schweißrauch-Emissionen erzeugt werden. Dieser Emissionsraum wird von einem Strom konditionierter Luft gespült und dem Hauptstrom einer Klimaanlage geregelt zugeführt, mit dem das eigentliche Expositionslabor gespült wird.

- Dem Expositionslabor, in dem sich die Probanden aufhalten und das über 4 Drallein-lässe mit schweißrauchhaltiger Luft gespült wird. Das Expositionslabor hat eine Grundfläche von ca. 16 m² und wird mit ca. 300 m³/h schweißrauchhaltiger Luft ge-spült.