Dr. Thomas Lehmann	Homepage Arbeitssicherheit und Umweltschutz Vorträge
Datum des Vortrages: 05.02.2001 Letzte Aktualisierung: 07.02.2001

Umgang mit carcinogenen Stoffen im Institut für Chemie der FU-Berlin   Arbeitsgruppen Um verbreiteter Unkenntnis und Sorglosigkeit im Umgang mit carcinogenen Stoffen entgegenzuwirken, habe ich vor einem knappen Jahr mit unserer Materialverwaltung verabredet, dass carcinogene Stoffe nur nach einer Pflichtberatung durch mich bestellt oder ausgehändigt werden. Ziel dieser Beratung war es natürlich, die Mitarbeiter mit den bestehenden Vorschriften und Auflagen vertraut zu machen. Zentraler Aspekt waren Substitutionsgebot und Expositionsminimierung. Wir haben zunächst gemeinsam überlegt, ob es Möglichkeiten gibt, die Verwendung des Stoffes zu vermeiden. Ging es darum, eine bestehende Literaturvorschrift erst einmal nachzukochen, so haben wir die Ersatzstoffsuche für den Fall vertagt, dass sich die Synthese als brauchbar erweisen und nunmehr regelmäßig durchgeführt werden sollte. Außerdem haben wir festgelegt, wie die Arbeitsabläufe möglichst sicher zu gestalten sind. Ein anderer Aspekt war die Frage des Verbleibs des carcinogenen Gefahrstoffes. Manche Mitarbeiter waren durchaus bereit, bei Reaktionen, die nur in größeren Zeitabständen durchgeführt werden, das carcinogene Reagenz jeweils nur kurzfristig von der Materialverwaltung zu holen und hernach gleich wieder zurückzugeben. Die Akzeptanz der Mitarbeiter über die getroffene Regelung war überraschend gut. Entscheidend dazu beigetragen hat wohl, dass ich strikt darum bemüht war, eine auch für die Mitarbeiter praktikable Lösung zu finden. Man kann sagen, dass manche Mitarbeiter über die Beratung sogar dankbar waren, weil sich aus dem Gespräch Handlungsabläufe ergeben haben, die den Umgang mit dem Gefahrstoff auch aus Mitarbeitersicht sicherer gemacht haben. Schließlich habe ich die Verwendung des carcinogenen Gefahrstoffes manchmal sogar ganz vermeiden können. Eine praktikable Regelung also, mit deren Ergebnis ich sehr zufrieden war. Mit dem - formal berechtigten - Hinweis auf die alleinige Zuständigkeit des Arbeitsgruppenleiters haben die Professoren diese Regelung allerdings wieder außer Kraft gesetzt.   Organisch-chemisches Grundpraktikum Selbstverständlich hat es im organisch-chemischen Praktikum schon vor vielen Jahren - wie anderswo auch - Bemühungen gegeben, den seinerzeit üblichen überbordenden Gebrauch von Gefahrstoffen einzuschränken. Übrig geblieben sind aber ein paar Versuche, in denen weiterhin mit gefährlichen, darunter auch carcinogenen Stoffen umgegangen wird. Im Gegensatz zu früher haben diese Versuche aber nun eine herausragende Stellung, denn hier ist jetzt das Erlernen des Umgangs mit dem Gefahrstoff das direkte Ausbildungsziel. Gemäß GUV-SR 2005 (bisher GUV 19.17) erfordert dies besondere Anleitungen und Unterweisungsmaßnahmen. Die Studenten erhalten dazu eine Versuchsskripte, in der Gefahren und zu treffende Schutzmaßnahmen ausführlich dargelegt sind. In der mündlichen Vorbesprechung ("Antestat") des Versuchs werden diese Dinge auch noch einmal ausführlich diskutiert. Schließlich ist für besonders kritische Laboroperationen eine Individualbetreuung vorgesehen, d.h. die entsprechenden Handgriffe erfolgen unter der direkten Aufsicht des Assistenten. Welche Schutzmaßnahmen beim Umgang mit carcinogenen Gefahrstoffen notwendig sind, ist zum erheblichen Teil eine Frage der individuellen Risikoabschätzung. Insbesondere gibt es kaum verlässliche Informationen, wie stark denn die Gefährdung bei einer Exposition ist. Ich versuche, im folgenden die im genannten Praktikum vorhandene Bandbreite der Schutzmaßnahmen durch 2 Versuchsbeispiele aufzuzeigen. Beispiele: a) Friedel-Crafts-Alkylierung von Benzol Diesen Versuch haben wir "schon immer gemacht". Er ist also nicht neu im Programm. Der chemiedidaktische Wert des Versuchs besteht u.a. darin, dass bei der Alkylierung NMR-spektroskopisch identifizierbare Umlagerungsprodukte auftreten, wobei die Auswertung der Spektren wegen der auftretenden Gemische für den Grundpraktikumsmaßstab als anspruchsvoll zu bezeichnen ist. Viele Versuche zur Substitution des Benzols brachten keine befriedigenden Ergebnisse. Im Prinzip erhöht sich mit anderen Substraten die Produktvielfalt bis zur Unauswertbarkeit der Spektren. Aber warum nicht gerade diesen Versuch als Beispiel für den Umgang mit einem carcinogenen Gefahrstoff hernehmen? Vorteilhaft ist, dass man den Grundpraktikanten nicht erst einbleuen muss, dass Benzol gefährlich ist. Sie bringen dieses Wissen und den notwendigen Respekt vor der Substanz in jedem Falle mit! Bleibt also noch die Frage, wie die Praktikanten sachgerecht anzuleiten sind. Im Prinzip sind die normalen Standardmaßnahmen ausreichend, sie müssen nur besonders gewissenhaft angewendet werden. Die zu beachtenden Dinge sind: Zuverlässiger Handschutz Dies wird gewährleistet durch 2 übereinandergezogene Handschuhe aus Latex. Latex ist ebenso wenig wie Nitril resistent gegenüber Benzol, hat aber den Vorteil so billig zu sein, dass es finanziell nicht schmerzt, den benetzten Handschuh sofort zu verwerfen. Resistent wären Handschuhe aus Viton oder PVA, die aber erheblich teurer (50,- - 150,- DM/Paar) wären und wegen der schlechteren Geschmeidigkeit des Materials zudem die für ein sicheres Arbeiten notwendige Fingerfertigkeit negativ beeinflussen würden. Hygienisch einwandfreier Arbeitsplatz Wird gewährleistet durch die unmittelbare Kontrolle durch den Assistenten Hygienisch einwandfreie Arbeitsweise Dieser Punkt macht den Praktikanten Schwierigkeiten. Das hat nichts damit zu tun, das die Praktikanten alle Ferkel wären! Nein, sie beherrschen nur die Handgriffe noch nicht: Sie kommen nicht von selbst darauf, alles kontaminierte in eine Plastikschüssel zu stellen. sie bekommen Angst, weil die zum Ausgießen gekippte Vorratsflasche sich plötzlich als so schwer erweist, dass sie aus der Hand zu gleiten droht. Sie messen das Benzol in einem freistehenden, kippligen Messzylinder ab, den sie womöglich noch mit der Hand festhalten. Sie achten nicht ausreichend darauf, dass beim Umfüllen der "letzte Tropfen" an der Außenwand des Gefäßes herablaufen kann. Sie kommen nicht von selbst darauf, dass es besser ist, das Trockenmittel im Kolben vorzulegen und mit der benzolischen Lösung zu übergießen, als umgekehrt das Trockenmittel in die vorgelegte Benzollösung hineinplumpsen zu lassen. Für den Magnetrührkern gelten die gleichen Überlegungen. Sie werden der Tröpfchen nicht Herr, die vom gerade von der Kolbenöffnung entfernten Trichter auf die Arbeitsfläche herunterkleckern. Sie brauchen Hilfe! Aus diesem Grund haben die Praktikanten alle Arbeitsgänge, bei denen Apparatur oder Vorratsflasche geöffnet werden, in meiner Gegenwart durchzuführen. Im wesentlichen geht es dabei darum, alle Arbeitsgänge vorher zu besprechen und zu überlegen, ob man sie denn wohl erfolgreich zu Ende bringen kann. Natürlich kontrolliere ich dabei auch, ob nichts schief läuft. Die Praktikanten sollen für die Durchführung des Versuchs einen Termin mit mir vereinbaren. Der Versuch kann an einem Tag durchgeführt werden. Es ist gut möglich, am gleichen Tag mehrere Versuche dieser Art zu betreuen. Didaktisch ist dies sogar sinnvoll, weil die Praktikanten sich dabei auch gegenseitig beobachten und kontrollieren können. Zur Untersuchung der bei Benzol besonders gefährlichen Inhalationsgefahr habe ich einige Semester lang die Raumluftkonzentration während der Versuchsdurchführung mit Prüfröhrchen (Auer PR 816) gemessen. Selbst im Abzug blieben dabei die Konzentration unterhalb der Nachweisgrenze von 5 ppm. Ich habe schließlich im Abzug eine offene Kristallisierschale (Durchmesser 14 cm) 1 cm hoch mit Benzol befüllt und die Konzentrationen vor, über und hinter der Schale gemessen. Ergebnis: Nur hinter der Schale, also Richtung Abzugschacht waren 90 ppm zu messen. Ich gehe deshalb davon aus, dass auch bei einem kleineren Havariefall keinerlei Gefährdung für die Praktikanten - und im übrigen für mich - auftritt. b) Darstellung von Luminol Für Grundpraktikanten ist es in höchstem Maße motivationssteigernd, wenn die dargestellten Präparate nützlich sind, also entweder im Institut weiterverwendet werden oder sonst eine besondere Eigenschaft haben. Luminol ist ein bekannter Chemoluminiszenzfarbstoff und natürlich freuen sich die Praktikanten darauf, eine Lösung dieses Stoffes zum Leuchten zu bringen. Zur Darstellung wird zunächst 3-Nitrophthalsäure mit Hydrazin zum Hydrazid umgesetzt. In der Originalvorschrift, die ich fand, wird die Säure in Triethylenglycol mit überschüssigem Hydrazin im offenen Gefäß erhitzt, bis alles Hydrazin und das Reaktionswasser verkocht sind. Anschließend wird das Rohprodukt mit Dithionit zum Luminol reduziert. Problematisch ist der erste Schritt, denn Hydrazin ist hier das Carcinogen. Folgende Überlegungen haben mich bewogen, den Versuch nicht aus dem Programm zu streichen: Das Luminol ist ein interessantes Molekül (s.o.) Hydrazin ist ein relativ häufig gebrauchtes Reagenz, dessen Verwendung man deshalb kennen und beherrschen sollte. Es wird eine nur 8 %ige Hydrazinlösung eingesetzt und auch das nur in kleinen Mengen. Die Lösung setze stets ich selbst frisch an und stelle sie den Praktikanten bereit. Der Hautschutz ist unproblematisch, da gängige Laborhandschuhmaterialien ausreichend resistent gegen Hydrazin sind. Die Dekontamination ist unproblematisch, weil Hydrazin mit Wasserstoffperoxid augenblicklich und sicher zersetzt werden kann. In dem hier vorliegenden Fall kann die Reaktion wegen der kleinen Konzentration des Hydrazins in keinem Falle heftig werden. Hydrazin ist wasserlöslich. Gründliches Ausspülen sollte also auch allerletzte Anhaftungen zuverlässig entfernen können. Verglichen mit Benzol ist der Dampfdruck geringer, die Inhalationsgefahr also kleiner. Die größte Gefährdung liegt in dem bei der Originalvorschrift fast leichtsinnig zu nennenden offenen Abdampfen des Hydrazins. Fängt man dagegen die Dämpfe auf, ist der offene Umgang mit der Substanz drastisch minimiert. Der beigefügten Skripte können Sie entnehmen, wie der Versuch abgewandelt wurde, um das abdestillierte Hydrazin aufzufangen. Damit es keine Fehler gibt, enthält die Skripte ausnahmsweise sogar eine Abbildung. Sicher sind auch andere Lösungen denkbar, vor allem, wenn Mikrodestillen zur Verfügung stehen. Der offene Umgang mit der Substanz ist minimal: Beim Befüllen der Apparatur müssen die Praktikanten 3,1 ml der 8 %igen Lösung auf eine Spritze aufziehen und in die danach verschlossene Apparatur geben. Nach beendeter Reaktion ist der Kühlfinger mit Wasserstoffperoxidlösung zu spülen. Danach gibt es kein Hydrazin mehr. Insgesamt handelt es sich um recht einfache Arbeitsvorgänge. Ich sehe deshalb keinen Grund, warum die Praktikanten diesen Versuch nicht allein und selbständig durchführen sollten. Dies gilt in diesem Fall sogar auch für Lehramtsstudenten, für die dieses Praktikum fast schon die letzte Chance ist, den Umgang mit gefährlichen Stoffen, die im übrigen laut GUV 19.16 auch in der Schule Relevanz haben, zu üben. Word-Dokumente: Friedel-Crafts-Alkylierung Luminoldarstellung