BG BAU Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft

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1 Physiologische Grundlagen bei Arbeiten in Überdruck. Wo liegen die Grenzen der Exposition?

Atemluft ist ein Gasgemisch mit den wesentlichen Bestandteilen Sauerstoff (ca. 21 %) und Stickstoff (ca. 79 %). Der menschliche Organismus ist unter Normalatmosphäre von 1 bar mit Stickstoff von etwa 0,79 bar in allen Körperstrukturen gesättigt. Dabei wird mit jedem Atemzug die gleiche Menge Stickstoff eingeatmet, die anschließend wieder ausgeatmet wird, da dieser für den Stoffwechsel des Körpers keinerlei Funktion hat. Sauerstoff als lebensnotwendiges Oxidationsgas wird entsprechend den aktuellen Energieanforderungen des Organismus von den Körperzellen verstoffwechselt. Daher bleibt die Höhe des Sauerstoffpartialdruckes bei bereits kritischen Stickstoffpartialdrücken noch unproblematisch (ausgenommen reine Sauerstoffatmung). Bei erhöhtem Umgebungsdruck steigen auch die Teildrücke (Partialdruck) des Atemgases proportional an. Auf neuem Druckniveau beginnt nun eine Aufsättigung aller Körpergewebe mit Stickstoff. Dabei bestehen erhebliche Unterschiede in der Stickstoffaufnahmefähigkeit verschiedener Gewebe, Fettgewebe lösen z. B. fünfmal mehr Stickstoff als Blut. Die Menge aufgenommenen Stickstoffs wird dabei im Wesentlichen von den Größen Druck, Zeit, individuelle biologische Stoffwechselsituation und physische Beanspruchung bestimmt. Nur Druck und Zeit gehen als Variable in die Berechnung von Dekompressionsprozeduren ein. Das menschliche Gewebe ist in der Lage, einen gewissen Differenzdruck zwischen erworbenem, erhöhtem Stickstoffgewebedruck und Umgebungsdruck symptomlos zu akzeptieren (tolerierter Inertgasdifferenzdruck bei der Dekompression), beim Überschreiten dieses individuellen "inneren Grenzwerts" kommt es zu zunehmendem Wechsel des Aggregatszustandes von gelöstem Stickstoff in die Gasphase. Auf allen Gewebestrukturebenen vom Nervengewebe über hormon- und enzymbildende Gewebe bis zu den stoffwechselbezogen langsamsten Geweben wie Bänder, Knorpel und Knochen beginnen dann organische Störungen aufzutreten, die klinisch als sog. Dekompressionserkrankung mit ihren verschiedensten Ausprägungsformen und Schädigungsmustern in Erscheinung treten und zu unverzüglicher spezifischer druckluftmedizinischer Behandlung zwingen.

Die Grenzen für menschliche Überdruckexposition sind über die exponentiellen Stickstoffsättigungs- und -entsättigungsprozesse unter Berücksichtigung der komplexen biologischen Prozesse (wie oben vereinfacht dargestellt) unverrückbar festgeschrieben. Variationen bei maximalen Tauchtiefen bzw. Druckluftexpositionen ergeben sich vor allem aus differenten Randbedingungen der jeweiligen Exposition (Temperatur, Klima, Belastung, Beanspruchung, Expositionsmedium usw.). Neben den akut toxischen Effekten des Stickstoffs (Narkose), der die Arbeitsdrücke auf pÜ = 3,6 bar bei Druckluft begrenzt, werden die max. Arbeitszeiten unter Überdruck vor allem durch die langen Entsättigungshalbwertszeiten der "langsamen" Gewebe wie Knochen und Knorpel bestimmt. Vor allem lange "Grundzeiten" bei Wiederholungsexpositionen, wie sie typischerweise bei Druckluftarbeiten vorkommen, führen zu stufenweisen Aufsättigungen auf der Basis von Reststickstoff aus den vorangegangenen Expositionen. Jedoch kann auch eine einzige Exposition bei hohen Arbeitsdrücken mit langer Grundzeit bei den langsamen Geweben eine Stickstoffaufsättigung bewirken, die bei der Dekompression schon in Bereiche der "Sättigungsdekompression" führt, d. h. überlange Dekompressionen, mit erhöhtem Gesundheitsrisiko u. a. durch Mobilisationseinschränkung in der Personenschleuse, erforderlich macht. Der beschriebene Effekt wird durch die biologische Besonderheit verstärkt, dass die langsamen Gewebe ein bedeutsam (exponentiell) rascheres Sättigungs- als Entsättigungsverhalten besitzen. Arbeitsdruck und Arbeitszeit haben daher bei hyperbaren Expositionen bei Anwendung von Luft als Atemgas biologisch festgelegte, nicht überschreitbare enge Grenzen. Diese sind Grundlage für die entsprechenden Regelwerke für Sicherheit und Gesundheitsschutz.

 

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