Belastung und Beanspruchung am Arbeitsplatz

In der Arbeitsmedizin spielen die Belastung und Beanspruchung am Arbeitsplatz eine wichtige Rolle. Unter Belastung versteht man die direkte Wirkung der Arbeit auf die arbeitende Person, während die Beanspruchung die Wirkung der Belastung beschreibt. Es existieren verschiedene Formen der Belastung: physisch, psychisch, psychosozial und physikalisch. Im Zuge der Arbeitsmedizin können präventive Maßnahmen getroffen werden, um gesundheitliche Schäden durch eine zu hohe Belastung zu vermeiden. Hierzu zählen z. B. Grenzwerte für potenziell toxische Stoffe oder auch ein ergonomischer Arbeitsplatz.

Redaktionelle Verantwortung: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Inhalt

Überblick

Grenzwerte in der Arbeitsmedizin

Physische Belastung und Beanspruchung in der Arbeit

Psychische/Psychosoziale Belastung und Beanspruchung

Physikalische Belastung und Beanspruchung

Chemische Belastung und Beanspruchung

Quellen

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Überblick

Definition von Belastung und Beanspruchung

Belastung: wertfreie Bezeichnung für die aus der Art der Arbeitsaufgabe und deren Arbeits- und Ausführungsbedingungen resultierenden Einflüsse, die eine Wirkung auf die Arbeitenden haben

Beanspruchung: Wirkung der Belastung, die sich in Veränderungen von Organen und Organsystemen, im Belastungs- und Beanspruchungserleben sowie der Handlungsfähigkeit zeigt

Belastungsarten

Es existieren verschiedene Formen der Belastung, wobei sie meist in Mischformen auftreten.

Physische Belastung: Energiestoffwechsel
Psychische Belastung: Informationsverarbeitungsprozesse
Psychosoziale Belastung: zwischenmenschliche Beziehungen, Interaktion
Belastung durch Umweltfaktoren: v. a. physikalische, chemische und biologische Faktoren

Work-Ability-Index

Der Work-Ability-Index ist ein Messinstrument zur Bestimmung der physischen und psychischen Leistungsfähigkeit eines Menschen:

In den 1990er Jahren von dem finnischen Forscher Juhani Illmarinen entwickelt
Erfassung der Arbeitsfähigkeit von Erwebstätigen
Kann von den Arbeitnehmer*innen selbst oder von Dritten, z. B. Betriebsärzt*innen, ausgefüllt werden
Im Fragebogen sind sieben Items enthalten:
- Arbeitsfähigkeit im Vergleich zu der besten jeweils erreichten
- Arbeitsfähigkeit in Bezug auf die Bewältigung der aktuellen Arbeitsanforderungen
- Anzahl der aktuellen, vom Arzt diagnostizierten Erkrankungen
- Geschätzte Beeinträchtigung der Arbeit als Folge der Erkrankungen
- Krankenstand des letzten Jahres
- Eigene Vorhersage der Arbeitsfähigkeit in den nächsten 2 Jahren
- Mentale Ressourcen zur Bewältigung der Arbeitsanforderungen

Grenzwerte in der Arbeitsmedizin

Seit der Gefahrenstoffverordnung von 2005 werden bezüglich der Schutzmaßnahmen für chemische Stoffe am Arbeitsplatz nur noch der Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) und der biologische Grenzwert (BGW) angegeben. Die zuvor verwendeten Begriffe Maximale Arbeitsplatz-Konzentration (MAK-Wert) und Biologischer Arbeitsplatz-Toleranzwert (BAT-Wert) werden aber nach wie vor von der Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe der Deutschen Forschungsgemeinschaft verwendet. Diese Kommission veröffentlicht jährlich Grenzwertlisten.

AGW

Gesetzlichen Grenzwert für Schadstoffe in der Luft am Arbeitsplatz
Angabe einer Konzentration, ab welcher ein Stoff schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit hat
Arbeitsplatzgrenzwerte entsprechen Schichtmittelwerten.

BGW

Gesetzlichen Grenzwert für die toxikologisch-arbeitsmedizinisch abgeleitete Konzentration eines Stoffes oder dessen Metaboliten, bei dem die Gesundheit noch nicht beeinträchtigt wird
Beschäftigte können dem gleichen Arbeitsstoff ausgesetzt sein und trotzdem verschiedene Werte im Biomonitoring haben. Gründe dafür sind Unterschiede in:
- Hautresorption
- Atemminutenvolumen
- Persönliche Arbeitshygiene (Raucher*innen haben gehäuften Hand-Mund-Kontakt!)
- Metabolisierung

MAK- und BAT-Wert

MAK:
- Maximal zulässige Arbeitsplatz-Konzentration eines Stoffes als Gas, Dampf oder Schwebstoff in der Atemluft, bei der keine gesundheitlichen Schäden zu erwarten sind
- Ausgehend von einer wiederholten und langfristigen Exposition bei 8 Arbeitsstunden/Tag und Wochenarbeitszeit von 40 Stunden
BAT: maximal zulässige Konzentration eines Arbeitsstoffes im Blut, Urin oder der Atemluft des Menschen, bei der nach aktuellem Wissen die Gesundheit des Menschen nicht geschädigt wird

KMR-Stoffe

KMR-Stoffe sind krebserzeugende, keimzellmutagene und reproduktionstoxische Arbeitsstoffe (= kanzerogen, mutagen, reproduktionstoxisch). Es existieren keine gesundheitsbasierten Grenzwerte, da keine Toleranzwerte nachgewiesen werden konnten, die eine gesundheitliche Unbedenklichkeit garantieren.

GHS toxicity symbol — Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS): Piktogamm für toxische Substanzen
Bild: „GHS-pictogram-skull“ von unbekannt. Lizenz: Public Domain

Physische Belastung und Beanspruchung in der Arbeit

Ergonomie

Unter Ergonomie versteht man die Wissenschaft der menschengerechten Arbeitsgestaltung. Sie soll dafür sorgen, dass Maschinen und Anlagen weitestgehend fehlerlos und unfallfrei bedient werden können. Ebenso sollten natürliche Körperhaltungen gewährleistet werden.

Wichtige ergonomische Vorgaben

Wechsel der Körperhaltungen (Gehen, Stehen und Sitzen)
Tragen von Lasten möglichst nah am Körper, mit beiden Armen oder in der Mitte auf dem Rücken. Wenn Umsetzen stattfindet, dann ohne Rotation der Wirbelsäule Wirbelsäule Wirbelsäule
Kopf- und Nackenhaltung: Normalsehlinie 10–15° unter der Horizontalen

Umwelteinflüsse

Lärm: hoher Pegel führt zu Konzentrations- und Hörstörungen
Mechanische Schwingungen: Beachtung des K-Werts
Beleuchtung: Anpassung der Beleuchtungsstärke an die Sehanforderungen, Vermeidung von Blendung
Farben: Orientierungshilfe, Sicherheitssymbole, Kontraste, psychologische Wirkung
Klima: Effektivtemperatur (Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftgeschwindigkeit) im Behaglichkeitsbereich

Bildschirmarbeitsplätze

Die Zahl der Bildschirmarbeitsplätze steigt stetig an. Nicht nur Noxen können dem Menschen schaden, sondern auch Arbeitsplätze, die nicht ergonomisch gestaltet sind. Häufige Beschwerden an Bildschirmarbeitsplätzen sind:

Kopfschmerzen
Augenbrennen
Nackenbeschwerden
Beschwerden im Bereich der Unterarme und Hände (auch Bursitis, Sehnenscheidenentzündung)
Raumklima wird als nicht ideal befunden (Licht, Luftfeuchtigkeit, …)

Ein ergonomisch gestalteter Arbeitsplatz sollte folgende Vorgaben erfüllen:

Abstand des Kopfes zum Monitor mindestens 50 cm
Bildschirm im rechten Winkel zum Fenster ausgerichtet
Die oberste Bildschirmzeile soll knapp unter der waagrechten Sehachse liegen.
Ellenbogen liegen auf einer Ebene mit Maus und Tastatur.
Ober- und Unterarm Unterarm Unterarm sowie Ober- und Unterschenkel Unterschenkel Unterschenkel stehen in einem 90° Winkel zueinander.
Feste Unterlage für die Füße, ggf. Hocker nutzen

Ergonomische Bildschirmarbeitsplätze — Vorgaben für einen ergonomischen Arbeitsplatz
Bild: „Computer Workstation Variables“ von Berkeley Lab. Lizenz: CC0 1.0

Psychische/Psychosoziale Belastung und Beanspruchung

Um psychische Belastung am Arbeitsplatz zu erfassen, kann zwischen personenunabhängigen und subjektiven Belastungen unterschieden werden.

Die subjektive Beanspruchung beinhaltet, wie die Person ihre Arbeit erlebt. Vor allem zwei Modelle sind für die subjektiven Bedingungen von Arbeitsbedingungen wichtig:
- Anforderungs-Kontroll-Modell
- Gratifikationskrisen-Modell
Personenunabhängige Belastungsfaktoren sind:
- Zeitdruck (häufig aufgrund von Rationalisierung und Personalabbau)
- Multitasking (z. B. E-Mails, Telefon, Handy)
- Hohe Verantwortung
- Unsicherheit des Arbeitsplatzes (z. B. befristete Verträge, Zeitarbeitsfirmen)
- Lange Anfahrtswege
- Hohe Anforderung an das Individuum durch oft wechselnde Technologien (v. a. Software)
Die Arbeitsaufgaben können schlechter bewältigt werden, wenn v. a. vier Beanspruchungsreaktionen auftreten:
- Ermüdung
- Stress
- Monotonie
- Psychische Sättigung
Auch Mobbing stellt eine große und ernstzunehmende Belastung am Arbeitsplatz dar. Mögliche Folgen:
- Psychosomatische Beschwerden
- Lange Krankenstände
- Kündigungen, Versetzungen
- Frühberentung
- Der Betrieb muss Präventions- und Interventionsarbeit bei Mobbing leisten!

Physikalische Belastung und Beanspruchung

Häufige physikalische Einwirkungen am Arbeitsplatz sind:

Vibrationen
Lärm
Hitze

Schädigung durch Vibrationen und Erschütterungen

Arbeiten, bei denen der Betroffenen vor allem starke Schwingungen mit Händen und Armen aufnimmt, sind mit bestimmten Werkzeugen/Maschinen (Schlagschrauber, Schneide-/Schleif-/Poliermaschinen, Niethämmer, Anklopfhämmer) verbunden.

Die Bereiche, in denen solche Geräte vorrangig zum Einsatz kommen, sind:

Forstwirtschaft
Hoch- und Tiefbau
Metallverarbeitende Industrie
Schiffsbau

Man unterscheidet bei den vibrationsbedingten Erkrankungen drei Gruppen von Berufskrankheiten:

Erschütterungsbedingte Erkrankungen (BK 2103)
Vibrationsbedingte Erkrankungen (BK 2104)
Bandscheibenerkrankungen durch Ganzkörperschwingungen (BK 2110).

**Tabelle: Überblick der beruflich verursachten Vibrations- und Erschütterungserkrankungen**
	Erschütterungsbedingte Erkrankungen	Vibrationsbedingte Erkrankungen	Bandscheibenerkrankungen durch Ganzkörperschwingungen
Berufsgruppen	Steinbrucharbeiterinnen Gussputzerinnen Bauarbeiter*innen	Forstarbeiterinnen Metallverarbeiterinnen Hoch- und Tiefbauarbeiter*innen	Fahrer*innen selbstschwingender Maschinen (Traktoren, Gabelstapler, ältere Baumaschinen)
Ätiologie	Pressluftwerkzeuge und Bohrer erzeugen Rückstöße auf das ganze Arm-Hand-System 2 Jahre Exposition schädigen bereits	Geräte mit Vibrationen von 30 bis 1000 Hz in Verbindung mit statischer Haltearbeit	Vor allem vertikale Ganzkörperschwingungen, die Bandscheiben schädigen Mind. 10-jährige berufliche Exposition für kausalen Zusammenhang
Klinik	Schmerzen Schwellung Bewegungseinschränkung Degenerative Veränderung: Zystenbildung, Handfrakturen, Osteonekrosen Periphere Durchblutungsstörungen	Initiale intermittierende Durchblutungsstörungen Jahrelange Exposition: irreversible Schäden peripherer Nerven und Gefäße → vibrationsbedingtes, vasospastisches Syndrom (traumatisches Raynaud-Syndrom)	Lokales Lumbalsyndrom LWS-Syndrom Lumboischialgie Mono-/polyradikuläre lumbale Wurzelsyndrome seudoradikuläres Syndrom, Kaudasyndrom Ermittlung der Beurteilungsschwingstärke (K-Wert)
Therapie und Prognose	Irreversibel Chirurgische Sanierung Prävention durch vibrationsgedämpfte Geräte	Kalzium-Antagonisten Geringfügige Verbesserung bei Unterlassung der Tätigkeit Prognose abhängig von Expositionsdauer und Beschwerdeausmaß	Entsprechend nicht beruflich bedingten Wirbelsäulensyndromen

Vibrationsbedingtes vasospastisches Syndrom:
Eine Durchblutungstörung der Hände führt zur Weißfärbung der Finger.
Bild: „Hands of a person suffering from vibration-induced white finger disease“ von Susanne Voelter-Mahlknecht. Lizenz: CC BY 2.0

Lärmschwerhörigkeit

Die Lärmschwerhörigkeit gehört zu den anerkannten Berufskrankheiten (BK 2301). Sie ist durch eine über einen längeren Zeitraum der Lärmexposition verursachte periphere, cochleäre Innenohrschwerhörigkeit vom Haarzell-Typ definiert. Die Lärmschwerhörigkeit zeigt sich meist mit einem Hörverlust um 4 kHz (der sogenannten c⁵-Senke).

Ätiologie und Pathogenese

Die Haarzellen ermüden bei Lärmeinwirkung.
- Dieser Vorgang wird temporary threshold thift (TTS) genannt.
- Die Dauer, bis sich das Gehör wieder vollständig erholt hat, ist vom Ausmaß des TTS abhängig.
Die permanente Hörminderung Hörminderung Hörminderung stellt sich durch den Untergang von Haarzellen:
- Permanent threshold thift (PTS)
- Zuerst manifestiert sich die c⁵-Senke (c⁵ = fünfgestrichenes C aus der Musik bei 4184 Hz).
Lärmtypen mit besonders erhöhter Gefahr für Lärmschwerhörigkeit:
- Knall, Explosion (> 137 dB): akute Hörschäden
- Pfeifen/impulshaltige, tonhaltige Geräusche (> 4 Hz): erhöhte Gefährdung
- Rauschen/Breitbandgeräusche/Brummen

Diagnostik und Therapie

Mit der Tonschwellenaudiometrie werden die gerade noch hörbaren Pegel bei verschiedenen Frequenzen bestimmt:
- Lärmschwerhörigkeit zeigt sich bei verringerter Empfindlichkeit im Bereich von 4 kHz.
- Beidseitig auftretende c⁵-Senke
Bei der Lärmschwerhörigkeit handelt es sich um eine irreversible Erkrankung.
- Ein Fortschreiten kann nur durch die Beendigung der Lärmexposition verhindert werden.
- Prophylaxe ist hier entscheiden:
  - Ausreichende Pausen vom Lärm
  - Kopfhörer, Ohrenstöpsel
  - Regelmäßige Untersuchungen des Hörvermögens

Chronischer Hochton-Gehörschaden durch Lärm
Bild: „Noise deafness“ von Klaus D. Peter. Lizenz: CC BY 3.0

Hitze am Arbeitsplatz

Bei Schwerstarbeit werden Schweißmengen zwischen 0,5 l–4 l pro Stunde produziert. Der Mensch regelt seinen Temperaturhaushalt über Konvektion und Evaporation. Gegen Hitze sind im Vergleich zu Kälte nur wenige Schutzmaßnahmen möglich. Bei hitzebelasteter Schwerarbeit und fehlender Hitzeakklimatisierung kann es zum lebensbedrohlichen Hitzschlag Hitzschlag Hitzeerschöpfung/Hitzschlag kommen.

Kritische Schwellen thermischer Beanspruchung:

Anstieg der Kerntemperatur > 1,5 °C
Hautbenetzung über 70 % der Körperoberfläche (KOF)
Hauttemperaturen > 40 °C

**Tabelle: Zwei typische Hitzekomplikationen im Überblick: Hitzeschlag und Hitzekollaps**
	Hitzeschlag	Hitzekollaps
Ätiologie, Pathogenese	Entstehung eines generalisierten Wärmestaus, wenn die Entwässerungsmechanismen ausgeschöpft sind	Akut beginnende Wärmebelastung → erhöhte Hautdurchblutung Blutvolumen verschiebt sich in Peripherie Nicht ausreichende zerebrale Durchblutung
Klinik	Rote Hyperpyrexie Erweiterte periphere Gefäße Hirnödem Kopfschmerzen Übelkeit Muskelkrämpfe Ataxie Ataxie Ataxie-Teleangiektasien Koordinationsstörungen Heiße, gerötete Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion Stupor Bei Körpertemperatur > 41 °C → Schock Schock Schock: Überblick, intravasale Gerinnung, Multiorganversagen	Gefühl von Unwohlsein Durst Schwindel Kopfschmerzen Rotes Gesicht Feuchte Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion Trockene Schleimhäute Flacher, schneller Puls
Therapie	Notfall mit intensivmedizinischer Therapie: Gekühlte Infusionen Kühlende Umgebung Rehydratation (mit Vorsicht!) Antikonvulsive Therapie	Kopftieflagerung Beinhochlagerung Ausreichend Flüssigkeit zuführen
Prognose	Abhängig von Alter und Begleiterscheinungen der Patient*innen sowie Effektivität der Maßnahmen	Bei unkompliziertem Verlauf keine gesundheitlichen Folgen

Chemische Belastung und Beanspruchung

Für bestimmte Stoffe wurden Grenzwerte für die Luft (Arbeitsplatzgrenzwert) und für Blut, Urin und Serum (Biologischer Grenzwert) festgelegt. Zwei Gruppen von Stoffen tauchen hierbei häufig an Arbeitsplätzen bzw. der Arbeitsmedizin auf:

Schwermetalle (Dichte > 3,5 g/cm³): Blei, Quecksilber, Chrom Chrom Spurenelemente, Cadmium, Arsen
Organische Lösungsmittel

Gefährdung durch organische Lösungsmittel

Definition

Lösungsmittel können andere Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe lösen.
Keine chemische Reaktion zwischen gelöstem und lösendem Stoff
Lösungsmittel sind häufig Kohlenwasserstoffverbindungen mit niedrigem Siedepunkt.

Exposition und Wirkung

Verwendung von Lösungsmitteln: Reinigungs-, Metall-, Farb-, Gummi-, Klebstoff-, Kunstleder-, Erdöl- und Kunststoffindustrie
Auch enthalten in Pflanzenschutz- und Feuerlöschmitteln, in Druckfarben und in Betriebsflüssigkeiten für hydraulische Systeme
Alle Kohlenwasserstoffe besitzen eine hohe Lipidlöslichkeit. Dies führt zu:
- Entfettung der Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion, Ekzembildung
- Schleimhautzreizung
- Störungen des ZNS (u. a. organisches Psychosyndrom mit Euphorie, Depression)

Therapie

Sofortmaßnahmen bei Intoxikationen umfassen:

Exposition und Aufnahme sofort stoppen
Bei oraler Aufnahme:
- Aktivkohle
- Magenspülung und Darmlavage
- Natriumsulfat
- Intubation mit forcierter Ventilation Ventilation Atemmechanik zur Abatmung des Lösungsmittels
Bei Hautkontakt: Reinigung mit Wasser und Seife

Gefährdung beim Umgang mit Schwermetallen

**Table: Gefährdung beim Umgang mit Schwermetallen**
	Exposition am Arbeitsplatz	Wirkungen	Nachweis im Körper
Blei	Akkumulatoren (Autobatterienfertigung) Metalllegierung Glashütten Sanierung von Altlasten (Rostschutzanstriche, Rohrleitungen)	Trias der Bleivergiftung: Anämie Anämie Anämie: Überblick und Formen, Darmkoliken (durch Spasmus der glatten Muskulatur) und N.radialis-Lähmung Basophile Basophile Zellen des angeborenen Immunsystems Tüpfelung Erythrozyten Erythrozyten Erythrozyten Blauschwarzer Zahnfleisch	Blei wird zu 95% an Erythrozyten Erythrozyten Erythrozyten gebunden → nur Vollblut ist geeignet zum Nachweis
Quecksilber	Herstellung von Thermometern, Messgeräten Chemische Industrie: Feuervergoldung, Amalgame, Metalllegierungen	Hoher Dampfdruck → Aufnahme durch Inhalation → Akkumulation in Leber Leber Leber und Nieren Nieren Niere Akut: Tracheobronchitis, Bronchopneumonie, Gastroenteritis Gastroenteritis Gastroenteritis, Nierenversagen Chronisch: Ulzerationen Mundschleimhäute, Nierenschädigung, -störungen des ZNS	Metallisches Quecksilber: Urin Organisches Quecksilber: Blut
Chrom Chrom Spurenelemente	Galvanotechnik Farbstoffherstellung Gerbereien Glasindustrie Stahllegierungen Chromate in Zement	Ätzwirkung des Chroms Typ IV-Allergen Typische Erkrankung: Ulcus der Nasenscheidewand Nasenscheidewand Anatomie der Nase, Inhalation → Chromstaublunge, Lungen-CA, allergisches Kontaktekzem (Maurer)	Vollblut Urin
Cadmium	Galvanik Metallindustrie Farbenpigment Kunststoffstabilisatoren Akkumulatoren Zigarettenrauch	Inhalation > Reizung der Atemwege → Lungenödem Lungenödem Atemwegsobstruktion und interstitielle Pneumonie Pneumonie Pneumonie (Lungenentzündung) Chronisch: Nierenschaden, Osteoporose Osteoporose Osteoporose	Akut: Vollblut Chronisch: Urin
Arsen	Hüttenindustrie Pigmentfarben Glasindustrie Halbleiterherstellung Entsorgung von Kampfstoffen Wasserbelastung mit Arsen in Entwicklungsländern	Reizwirkung auf Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion und Schleimhäute → Lungen-CA, Hautveränderungen und Tumoren Neurotoxisch wirksam Arsenwasserstoff → Hämolyse, Nierenschmerzen, dunkler Urin	Urin

Quellen

Nowak. (2010). Arbeitsmedizin und klinische Umweltmedizin. 2. Auflage. Elsevier Verlag.
Baur. (2013). Arbeitsmedizin. 3. Auflage. Springer Verlag. 2013. https://doi.org/10.1007/978-3-642-37413-5
Gemeinsame Deutsche Arbeitsschutzstrategie (GDA). (n.d.). Arbeit und Psyche. https://www.gda-psyche.de/DE/Arbeit-und-Psyche-von-A-Z/inhalt.html (Zugriff am 13.02.2023)
Beratungsgesellschaft für Gesundheits- und Arbeitschutz mbH (BfGA). (2023). Lexikon – Arbeitsschutz. https://www.bfga.de/arbeitsschutz-lexikon-von-a-bis-z/fachbegriffe-a-b/ (Zugriff am 13.02.2023)
Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA). (2022). Grenzwertliste 2022. https://www.dguv.de/ifa/publikationen/reports-download/reports-2022/ifa-report-1-2022/index.jsp (Zugriff am 13.02.2023)