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www.IFA-HANDBUCHdigital.de/info IFA-Handbuch – Sicherheit und
Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz
Ergänzbare Sammlung der
sicherheitstechnischen Informations- und Arbeitsblätter für die betriebliche Praxis
Herausgegeben von der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung e. V. (DGUV) Verantwortlich für den Inhalt:
Prof. Dr. rer. nat. D. Reinert und Prof. Dr. rer. nat. R. Ellegast, Institut für Arbeitsschutz der DGUV (IFA)
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71. Jahrgang Juli / August 2020 ISSN 2199-7330 1424
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EU-Arbeitsschutz in „Corona- Zeiten“ − quo vadis? 320
Lichtexposition von schichtarbeiten-
AGW (aus)gesetzt − und jetzt? 350
Der Sturz des Gymnasiasten
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Einleitung
Zahlreiche physiologische Prozesse im Körper haben eine Periodendauer von ungefähr 24 Stun- den, d. h. sie folgen der circadianen Rhythmik. Der am einfachsten erkennbare circadiane Rhythmus ist der Schlaf-Wach-Rhythmus. Aber auch die Än- derungen der Körpertemperatur und des Blut- drucks, die Ausschüttung vieler Hormone oder die Aufmerksamkeit sind tageszeitabhängig.
Circadiane Prozesse werden von der zentralen
inneren Uhr gesteuert, die sich in einem Areal des Hypothalamus befindet und weitere innere Uhren in den Organen und Zellen des Körpers taktet [1].
Die zentrale innere Uhr wird auf den externen 24-Stunden-Tag-Nacht-Rhythmus mit Hilfe von äußeren Reizen angepasst, man spricht von der Synchronisation. Der wichtigste ist das Licht − so- wohl natürliches Tageslicht als auch das Licht aus künstlichen Beleuchtungsquellen. Die Informati- LJILJANA UDOVICIC · LUKE L.A. PRICE · MARINA KHAZOVA
Lichtexposition von schicht -
arbei tenden Krankenpflegekräften − eine Zwei-Zentren-Studie
Das Licht ist der wirksamste Zeitgeber, der circadiane physiologische Prozesse im Körper mit dem 24StundenTagNachtRhythmus in Einklang bringt. Das Wissen über Lichtexposition von schichtarbeitenden Berufsgruppen ist noch begrenzt. In einer ZweiZentrenStudie − in Dortmund und London − wurde die Lichtexposition von schichtarbeitenden Krankenpflege
kräften zu drei verschiedenen Jahreszeiten erfasst, mit dem Ziel, ihre charakteristischen Merkmale zu identifizieren. Es konnte gezeigt werden, dass die Lichtexposition hauptsächlich durch die Arbeitszeit beeinflusst wird.
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on über die Lichtverhältnisse in der Außenwelt wird von den intrinsisch photosensitiven reti- nalen Ganglienzellen (ipRGC), die nicht direkt am Sehen beteiligt sind, empfangen und an die zentrale innere Uhr weitergeleitet. Die spektrale Empfindlichkeit des nicht-visuellen Systems mit ihrem Maximum bei etwa 490 nm [2] unterschei- det sich von der spektralen Empfindlichkeit des Auges für die visuelle Wahrnehmung mit ihrem Maximum im grünen Spektralbereich bei 555 nm.
So hat kurzwelliges Licht im blau-grünen Spek- tralbereich eine stärkere nicht-visuelle Wirkung als Licht anderer Wellenlängen.
Eine Desynchronisation der zentralen inneren Uhr (etwa bei der Schichtarbeit) wird mit Beein- trächtigungen wie Stoffwechselstörungen, Herz- Kreislauf-Erkrankungen, depressiven Verstim- mungen und sogar mit einem erhöhten Krebs- risiko in Verbindung gebracht [3].
Weil das Licht eine wichtige Rolle bei der Synchronisation circadianer physiologischer Prozesse mit dem natürlichen Tag-und-Nacht- Rhythmus spielt, scheint es plausibel, dass die Lichtexposition eine kritische Rolle bei der Ent- stehung gesundheitlicher Beeinträchtigungen haben könnte. Allerdings ist das Wissen über die tatsächliche Lichtexposition bestimmter Berufs- gruppen noch begrenzt. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen einer Zwei-Zentren-Studie der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeits- medizin (BAuA) und des Public Health England (PHE) die Lichtexposition von schichtarbeiten- den Krankenpfleger/innen untersucht. Das Ziel war es, die charakteristischen Merkmale der Lichtexposition dieses Berufes zu identifizieren.
Messmethodik
Insgesamt nahmen 85 Krankenpfleger/innen aus dem Klinikum Dortmund und dem King’s Col- lege Hospital in London an der Studie teil (siehe Tabelle 1). Die Arbeitszeiten von schichtarbei- tenden Krankenpflegekräften in Dortmund um- fassten drei 8-stündige Schichten: Frühschicht (von 6:00 Uhr bis 14:30 Uhr), Spätschicht (von 14:00 Uhr bis 22:30 Uhr) und Nachtschicht (von 22:00 Uhr bis 6:30 Uhr). Die Arbeitszeiten der schichtarbeitenden Krankenpfleger/innen in London umfassten zwei 12-stündige Schichten:
Die long day shift (hier als Tagschicht bezeich- net) von 7:30 Uhr bis 20:00 Uhr und die long night shift (hier als Nachtschicht bezeichnet) von 19:30 Uhr bis 8:00 Uhr. An der Studie nah- men auch tag arbeitende Krankenpfleger/innen teil. Die Arbeitszeit dieser Krankenpfleger/in- nen in Dortmund begann zwischen 6:00 Uhr und 7:30 Uhr und dauerte meistens bis 14:30 Uhr bzw.
16:00 Uhr. Die tagarbeitenden Krankenpflege- kräfte (day work) in London waren 8 Stunden lang, von 9:00 Uhr bis etwa 17:00 Uhr, im Dienst.
Die Studie umfasste auch das Ausfüllen eini- ger Fragebögen. Der Startfragebogen enthielt allgemeine Fragen zu den Krankenpfleger/in- nen, wie etwa zum Alter, zum Geschlecht oder zum Arbeitszeitmodell. Der Fragebogen zum Ar- beits- und zum häuslichen Umfeld lieferte u. a.
Informationen über die Art der dort eingesetz- ten Beleuchtungsquellen. Im Aktivitätstagebuch wurden der Tagesablauf dokumentiert und die Zeiträume erfasst, in denen sich die Studien- teilnehmer/innen in Innenräumen oder im Frei- en aufgehalten hatten. Diese Angaben lieferten Informationen zu Ereignissen, die sich auf die Lichtexposition ausgewirkt haben. Die gesam- melten Daten wurden anonymisiert gespeichert und ausgewertet.
Die Krankenpfleger/innen in Dortmund und London haben ihre persönliche Lichtexposition zeitgleich, sowohl während als auch außerhalb der Arbeitszeit, eine Woche lang und zu drei Jah- reszeiten (Winter, Frühling und Sommer 2015) gemessen. Die Lichtexposition wurde mithilfe der Lichtexpositionsdetektoren Actiwatch Spectrum der Firma Philips Respironics in Messintervallen von 30 s erfasst. Ein Actiwatch Spectrum-Detektor verfügt über drei Sensoren, die die Lichtexposi- tion im roten (R), grünen (G) und blauen (B) Be- reich des sichtbaren Spektrums messen (Abbil- dung 1 links). Anhand der gemessenen Bestrah- lungsstärken ER, EG und EB des R-, G- und B-Sen- sors (in µW⋅cm-2) wird die Beleuchtungsstärke Ev abgeleitet und als „weißes Licht“ angegeben (in lx). Die Actiwatch Spectrum-Detektoren wurden in Brusthöhe an der Kleidung befestigt (Abbil- dung 1 rechts).
Zur Einschätzung des nicht-visuell wirksamen Lichts wurde in der Studie die Lichtexposition im blauen Spektralbereich, d. h. die anhand des B-Sensors eines Actiwatch Spectrum-Detektors erfasste Blaulicht-Bestrahlungsstärke EB (umge- rechnet in W⋅m-2) betrachtet. Zusätzlich wurde auch die für die visuelle Wirkung des Lichts rele- vante Größe Beleuchtungsstärke Ev ausgewertet.
Überall dort, wo allgemein von der Lichtexpositi-
Krankenpflegekräfte Klinikum Dortmund King’s College Hospital London
Anzahl 42 43
schichtarbeitend 33 39
tagarbeitend 9 4
Frauen 34 33
Männer 8 10
Alter / Jahre 22-54 23-53
Tab. 1: Gesamtzahl der an der Studie beteiligten schicht- und tagarbeitenden Krankenpfleger/
innen in Dortmund und London sowie einige demographische Daten.
on gesprochen wird, sind beide Größen − sowohl die Blaulicht-Bestrahlungsstärke als auch die Be- leuchtungsstärke − gemeint.
Die in Dortmund und London eingesetzten Actiwatch Spectrum-Detektoren wurden hinsicht- lich ihres Linearitätsbereichs und Dunkelsignals sowie ihrer Richtungs- und spektralen Empfind- lichkeit in den Forschungslaboren der BAuA und des PHE untersucht und kalibriert [4, 5].
Abbildung 2 zeigt beispielhaft die Blaulicht- Bestrahlungsstärken EB und die Beleuchtungs- stärken Ev, die von einer schichtarbeitenden Krankenpflegerin in der Juni-Messwoche ge- messen wurden. Bei der Auswertung wurden die gemessenen Werte EB und Ev über eine Stunde gemittelt, um auf diese Weise je 24 stündliche
Werte der Blaulicht-Bestrahlungsstärke EB,s und der Beleuchtungsstärke Ev,s zu erhalten. In den Abbildungen 3, 4 und 5 wurde ein stündlicher Wert zwischen zwei vollen Stunden der jeweili- gen halben Stunde zugeordnet, z. B. der stünd- liche Wert zwischen 13:00 Uhr und 14:00 Uhr der Uhrzeit 13:30. Alle Ergebnisse sind in den lokalen Zeitzonen der beiden Städte angegeben.
Ergebnisse
Arbeitszeit- und jahreszeitbedingte Unterschie- de in der Lichtexposition sind sowohl in Dort- mund als auch in London trotz großer intra- und interindividueller Unterschiede deutlich erkenn- bar. Einige Ergebnisse sind in diesem Beitrag in Abbildungen 3, 4 und 5 dargestellt, weitere sind in [6] zu finden. Für die beiden Lichtexpo- sitionen (sowohl für die Blaulicht-Bestrahlungs- stärke als auch für die Beleuchtungsstärke) wur- den im Rahmen der Studie folgende Ergebnisse ermittelt:
▶ Die Lichtexposition an Arbeitstagen wurde durch die Arbeitszeit bestimmt. Sie erreichte ihre maximalen Werte während des Hinwegs zum Arbeitsplatz bzw. des Rückwegs nach Hause, sofern diese Wegezeiten mit Tages- lichtexposition verbunden waren.
▶ An 8-stündigen Frühschicht-Arbeitstagen in Dortmund wurden erhöhte Werte der Licht- exposition unmittelbar nach dem Ende der Arbeit (auf dem Weg nach Hause, usw.) und in den Nachmittagsstunden (Freizeitaktivitäten) gemessen. An diesen Arbeitstagen war die Dauer der erhöhten Lichtexposition am längs- ten (siehe Abbildung 3).
▶ Während die 8-stündige Früh- und Spätschicht in Dortmund sowie die 8-stündige Tagarbeit sowohl in Dortmund als auch in London zumin- dest auf dem Weg zur Arbeit und nach Hause höhere Lichtexpositionen ermöglichten, war die mittlere Lichtexposition an 12-stündigen Tagschichten in London durch den ganztägi- gen Aufenthalt der Krankenpfleger/innen am Arbeitsplatz zu allen Jahreszeiten sehr nied- rig (siehe Abbildung 4). Dies könnte zu einer Störung der circadianen Rhythmen, wie z. B.
des Schlaf-Wach-Rhythmus, beitragen. Eine Änderung von Start- und Endzeiten für die Frühschicht, die sich stärker an den Sonnen- aufgangs- und Sonnenuntergangszeiten ori- entieren, könnte den Krankenpflegekräften höhere Lichtexpositionen ermöglichen.
▶ An Nachtschicht-Arbeitstagen − den 8-stün- digen in Dortmund und den 12-stündigen in London –, die auf eine vorangegangene Nachtschicht folgen, wies die Lichtexpositi- on zwei Maxima auf: eines am frühen Morgen und ein weiteres am Nachmittag (siehe Abbil- dung 5). Eine hohe Tageslichtexposition nach Abb. 1: Ein „Actiwatch Spectrum“-Detektor der Firma Philips Respironics (links). Drei optische
Sensoren des „Actiwatch Spectrum“-Detektors für den roten (R), grünen (G) und blauen (B) Spektral bereich. Ein in der Brusthöhe befestigter „Actiwatch Spectrum“-Detektor (rechts), der jederzeit auf der äußeren Kleidungsschicht getragen werden kann und die personen bezogene
Lichtexposition erfasst. © Uwe Völkner / Fotoagentur FOX
Abb. 2: Blaulicht-Bestrahlungsstärke EB (blau) und Beleuchtungsstärke Ev (gelb), gemessen in Dortmund von einer schichtarbeitenden Krankenpflegerin, die in der Juni-Messwoche in zwei Frühschichten und drei aufeinanderfolgenden Nachtschichten gearbeitet sowie einen freien Tag hatte. Hellblau unterlegte Bereiche bezeichnen die Ruheintervalle.
dem Ende der Nachtschicht auf dem Weg nach Hause ist allerdings nicht wünschenswert, da sie die anschließende Schlafqualität beein- trächtigen kann. Nachtarbeit im Krankenpfle- gebereich führt naturgemäß auch zu langen nächtlichen Lichtexpositionen aus künstlichen Beleuchtungsquellen während der Arbeit.
▶ Wie erwartet, war die Lichtexposition durch künstliche Beleuchtungsquellen in Innenräu- men am Arbeitsplatz und zu Hause erheblich niedriger als die Werte bei natürlichem Tages- licht im Freien. Die entsprechenden Werte in Dortmund und London ähneln sich hier.
▶ Die jahreszeitlichen Unterschiede der Licht- expositionen sind gut zu erkennen: Im Winter war die Lichtexposition für alle Arbeitszeiten sehr viel niedriger als im Frühling und Som- mer. Die Unterschiede zwischen Frühling und Sommer waren jedoch stark wetterabhängig.
Schließlich sind nachfolgend einige Werte der gemessenen Beleuchtungsstärken zusammen- gestellt. Im Winter war die mittlere stündliche Be- leuchtungsstärke sowohl in Dortmund als auch in London für alle Arbeitstage kleiner als 400 lx. Im Frühling zeigte sich in Dortmund für Spätschicht- Arbeitstage ein Maximum von 1600 lx, in London waren die Werte kleiner als 700 lx. Im Sommer erreichte die mittlere stündliche Beleuchtungs- stärke in Dortmund höchstens 1600 lx, diesmal für die Frühschicht, während die Werte in London kleiner als 1000 lx waren.
Im Rahmen eines derzeit noch laufenden Pro- jekts untersucht die BAuA die Lichtexposition weiterer schichtarbeitender Berufsgruppen mit nächtlichen Lichtexpositionen aus künstlichen Beleuchtungsquellen sowie solcher Berufsgrup- pen, bei denen durch überwiegende Tätigkeiten in Innenräumen und zu wenig Aufenthalt im Freien ein Lichtmangel zu vermuten ist.
LITERATUR
[1] Duffy, J.F. and Czeisler, C.A.: Effect of light on human circa- dian physiology, Sleep Med. Clin. 4(2), 165-177 (2009) [2] CIE S 026/E:2018: CIE System for Metrology of Optical
Radiation for ipRGC-Influenced Responses to Light.
CIE Central Bureau, Vienna (2018)
[3] Straif, K.; Baan, R.; Grosse, Y.; Secretan, B.; El Ghissassi, F.;
Bouvard V.; Altieri, A.; Benbrahim-Tallaa, L.; Cogliano, V.:
WHO International Agency For Research on Cancer Mono- graph Working Group: Carcinogenicity of shift-work, pain- ting, and fire-fighting. Lancet Oncol. 8, 1065-1066 (2007) [4] Udovicic, L.; Janßen, M.; Nowack, D.; Price, L.L.A.: Personen-
bezogene Lichtexpositionsmessungen in Feldstudien − Eine Handlungsanleitung zur Charakterisierung und Kali- brierung von Lichtexpositionsdetektoren, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, Dortmund (2016) [5] Price, L.L.A.; Khazova, M. and O’Hagan, J.B.: Performance
assessment of commercial circadian personal exposure devices, Light. Res. Technol. 44, 17-26 (2012)
[6] Udovicic, L.; Price L.L.A., Khazova, M.: Lichtexposition aus natürlichen und künstlichen Quellen im Hinblick auf cir- cadiane Wirkungen bei schichtarbeitenden Krankenpfle- gekräften, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeits- medizin, Dortmund (2020)
Abb. 3: (EB,s )mitt-Werte für Frühschicht-Arbeitstage in Dortmund zu unterschiedlichen Jahreszeiten. Die Änderung der Dauer des Tageslichts zu verschiedenen Jahreszeiten ist deutlich erkenn- bar. In dieser sowie in den Abb. 4 und 5 bezeichnet n die Anzahl der gemittelten Arbeitstage.
Abb. 4: (EB,s )mitt-Werte für Tagschicht-Arbeitstage zu unter- schiedlichen Jahreszeiten in London. Zur besseren Vergleich- barkeit wurde die Skalierung wie in Abb. 3 gewählt.
Abb. 5: (EB,s )mitt-Werte für Nachtschicht-Arbeitstage in Dort- mund zu unterschiedlichen Jahreszeiten. Es handelt sich nur um Nachtschichtarbeitstage, die auf eine vorangegangene Nachtschicht folgen (N-N). Zur besseren Vergleichbarkeit wurde die Skalierung wie in Abb. 3 gewählt.
Dr. Ljiljana Udovicic Senior Scientist
Gruppe 2.2 – Physikalische Faktoren, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeits- medizin (BAuA), Dortmund
DIE AUTOREN
Dr. Luke L. A. Price Senior Radiation Protection Scientist
Public Health England (PHE) Laser and Optical Radiation Dosimetry Group, Centre for Radiation, Chemical and Environmental Hazards Chilton, Didcot, OX11 0RQ, United Kingdom
Marina Khazova Specialist Radiation Protection Scientist Public Health England (PHE) Laser and Optical Radiation Dosimetry Group, Centre for Radiation, Chemical and Environmental Hazards Chilton, Didcot, OX11 0RQ, United Kingdom
