Validierung des Leuchtbakterientests

Status:

abgeschlossen 11/2003

Zielsetzung:

Die Luft an Arbeitsplätzen ist häufig mit einer Vielzahl von chemischen Substanzen belastet. Mithilfe der chemischen Analytik können die Einzelsubstanzen detektiert werden, aber es können keine Aussagen über die Gesamttoxizität der gas- bzw. dampfförmigen Stoffe in der Luft getroffen werden. Mit dem Leuchtbakterientest steht möglicherweise ein elegantes Verfahren zur Verfügung, um die Gesamttoxizität von komplexen Gemischen zu beurteilen (Leitkomponentenprinzip nach TRGS 403 "Bewertung von Stoffgemischen in der Luft an Arbeitsplätzen"). Dies gilt insbesondere, wenn die Gemische Stoffe ohne Luftgrenzwerte oder unbekannte bzw. wenig untersuchte Substanzen enthalten, sich also den klassischen Bewertungsmethoden entziehen. In einem früheren Projekt (BIA7003 "Thermodesorption zur Probenaufarbeitung für bakterielle Toxitätstests") wurde bereits ein Verfahren entwickelt, mit dem komplexe gasförmige Substanzgemische beprobt und einem wässrigen Toxizitäts- und Mutagenitätstest zugeführt werden können. Die Verfahrensparameter sollten nun optimiert und die Anwendbarkeit des Verfahrens auf eine größere Anzahl von Substanzgruppen geprüft werden. Gleichzeitig sollte gezeigt werden, dass das Verfahren für Konzentrationen in MAK-Wert-Bereichen der Luftschadstoffe geeignet und der verwendete Leuchtbakterientest (Microtox-Test) in diesen Konzentrationsbereichen sensitiv genug ist. Langfristig war das Ziel die Erarbeitung einer validierten BIA-Messmethode.

Aktivitäten/Methoden:

In der Prüfgasstrecke des Berufsgenossenschaftlichen Instituts für Arbeitsschutz - BIA wurden von verschiedenen Substanzen Prüfgaskonzentrationen im MAK-Wert-Bereich der einzelnen Substanz hergestellt und mit Air-Toxic-Tubes beprobt (zunächst wurden nur Einzelstoffe untersucht). Die Probenahmeröhrchen wurden mittels Thermodesorption mit Kryofokussierung desorbiert und die freigewordenen Gase in kleinen Ethanolvolumina aufgefangen. Zur Optimierung des Verfahrens wurden die Desorptionsparameter am Thermodesorber verändert und die Wiederfindungen der ethanolischen Lösungen mittels Gaschromatographie/Elektroneneinfangdetektor (GC-ECD) bestimmt. Aliquote der bei den optimalen Parametern gewonnen ethanolischen Proben wurden im Microtox-Test auf ihre Toxizität getestet und die Empfindlichkeit der Leuchtbakterien (Art: Vibrio fischeri) festgestellt.

Ergebnisse:

Ein im BIA entwickeltes Verfahren der Beaufschlagung von Air-Toxic-Röhrchen mit definierten Prüfgasen, die sich anschließende Thermodesorption und der DIN-zertifizierte Leuchtbakterien-Screeningtest mit Prüfsubstanzen waren auf die Reproduzierbarkeit und die experimentellen Bedingungen für eine allgemeine Anwendbarkeit einer Vielzahl chemischer Verbindungen bzw. Substanzgemischen nicht ausreichend untersucht worden. Im Rahmen der Optimierung der Verfahrensbedingungen bei der Thermodesorption waren die Wiederfindungsraten von 2-Butanon, Ethylacetat, n-Hexan, n-Nonan, n-Octan, Tetrachlorethen, Toluol und Xylol in Abhängigkeit verschiedener Messparameter (Trägergasdurchflussraten in der Prüfgasstrecke, Thermodesorptionsdurchflussraten, Beaufschlagung der Probe- nahmeröhrchen mit unterschiedlichen Konzentrationen und bei verschiedenen Volumenströmen) experimentell ermittelt bzw. überprüft worden. Für die untersuchten Verbindungen wurden im MAK-Wert-Bereich überwiegend Wiederfindungsraten > 80 % analytisch ermittelt. Die Verfahrensparameter wurden so standardisiert, dass ein breites Spektrum von Gefahrstoffen bei hoher Ausbeute erfasst wird. Die Auswahl relevanter Gefahrstoffe für die Thermodesorption und den Microtox-Leuchtbakterientest erfolgte aus folgenden Verbindungsklassen: aromatische, cyclische, aliphatische Kohlenwasserstoffe, Ester, Aldehyde, Alkanole, chlorierte Verbindungen, Ether, Ketone, Phthalate, zinnorganische Verbindungen und Isocyanate. Der Leuchtbakterientest liefert im MAK-Werte-Bereich deutlich positive Hemmwerte für die Mehrzahl der eingesetzten Verbindungen in ethanolischer Lösung als Prüflösung und aus Prüfgasen. Mit der Kombination Thermodesorption/Microtox-Test existiert eine bewährte Prüfmethode im Labor für Einzelstoffe. Als Folgeschritte sollten Gefahrstoffgemische separat, in Produkten und durch Probenahme an realen Arbeitsplätzen in betrieblichen Messverfahren getestet werden.

Stand: