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Element-Analytik

Element-Analytik

Die analytische Bestimmung der Mineralstoffe und Spurenelemente (sowie Ultraspurenelemente) ist ein wichtiger Bereich der medizinischen und toxikologischen Diagnostik.

Spurenelemente (hierzu zählen z.B. Selen, Zink, Kupfer oder Jod kommen im Körper nur in sehr geringen Konzentrationen vor (< 0.01% der Körpermasse). Anorganische Elemente, die in höheren Konzentrationen vorkommen, werden als Mineralstoffe oder Mengenelemente (wie z.B. Natrium, Kalium oder Calcium bezeichnet.
Essentielle Mineralstoffe und Spurenelemente können vom Körper nicht selbst hergestellt werden, sondern müssen über die Nahrung aufgenommen werden. Sie sind beteiligt an einer Vielzahl von Prozessen im menschlichen Körper, wie zum Beispiel Calcium bei der Muskelkontraktion und Blutgerinnung, Eisen an der Hämoglobinsynthese, Iod an der Bildung der Schilddrüsenhormone oder Kupfer für diverse enzymatische Prozesse. Vor diesem Hintergrund ist das Erkennen eines Mangels sehr wichtig. Eine entsprechende Bestimmung kann somit frühzeitig Mängel erkennen und helfen die dadurch entstehenden gesundheitlichen Komplikationen zu vermeiden. Somit kann ein bereits bestehender, noch asymptomatischer Mangel zielgerichtet und effizient therapiert werden.

Darüber hinaus können Spurenelemente auch zu Intoxikationen führen. Neben einer Überversorgung mit essentiellen Spurenelementen sind hier vor allem die sogenannten toxischen Metalle (z.B. Quecksilber, Cadmium, Blei und Arsen zu nennen. Ein rasches und zuverlässiges Erkennen einer Intoxikation ist hier von zentraler Bedeutung, um eine weitere Aufnahme (zum Beispiel aufgrund Abnutzungserscheinungen eines Implantats, gesteigerte Exposition am Arbeitsplatz und/oder durch die Umwelt sowie durch den Verzehr stark belasteter Nahrung) zu vermeiden und frühzeitig gesundheitlichen Schäden entgegenzuwirken.

Die Bestimmung der Mineralstoffe und Spurenelemente erfolgt mittels hoch sensitiver Messverfahren, wie ionenselektiver Elektroden (ISE), Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) oder induktive gekoppeltes Plasma Massenspektrometrie (ICP-MS).

Erklärung wichtiger arbeits- und umweltmedizinischer Begriffe

Biologischer Arbeitsstoff-Toleranzwert (BAT)

Der BAT-Wert beschreibt die arbeitsmedizinisch-toxikologisch abgeleitete Konzentration eines Arbeitsstoffes, seiner Metaboliten oder eines Beanspruchungsindikators im entsprechenden biologischen Material, bei dem im Allgemeinen die Gesundheit eines Beschäftigten auch bei wiederholter und langfristiger Exposition nicht beeinträchtigt wird. Aus einer alleinigen Überschreitung des BAT-Wertes kann nicht notwendigerweise eine gesundheitliche Beeinträchtigung abgeleitet werden (vgl. Grenzwerte am Arbeitsplatz, Suva).

Der BAT-Wert sagt somit aus, dass unterhalb des Grenzwertes normalerweise nicht mit negativen Auswirkungen auf die Gesundheit durch dieses Element zu rechnen ist. Liegt der Wert oberhalb des Grenzwertes können negative Einflüsse nicht ausgeschlossen werden.

Biologischer Leitwert (BLW)

Der BLW ist die Quantität eines Arbeitsstoffes bzw. eines Arbeitsstoffmetaboliten oder die dadurch ausgelöste Abweichung eines biologischen Indikators von der Norm beim Menschen, die als Anhalt für die betreffende Schutzmassnahme heranzuziehen ist. Bei Einhaltung von BLW soll ein hinreichender Schutz gegenüber diesen Effekten bestehen, ohne dass damit jedes Gesundheitsrisiko durch die Gefahrstoffbelastung (z.B. kanzerogene Effekte) ausgeschlossen werden kann (vgl. Konzept des Biologischen Leitwertes).

Der BLW wird für Stoffe herangezogen, für die kein BAT-Wert ermittelt werden kann. Seine Bedeutung ähnelt dem des BAT-Wertes.

Human-Biomonitoring-Wert (HBM)

HBM-I
Der HBM-I-Wert entspricht der Konzentration eines Stoffes in einem Körpermedium, bei dessen Unterschreitung nach dem aktuellen Stand der Bewertung durch die Kommission nicht mit einer gesundheitlichen Beeinträchtigung zu rechnen ist und sich somit kein Handlungsbedarf ergibt. Eine Überschreitung des HBM-I-Wertes sollte Anlass sein, den Befund durch weitere Messungen zu kontrollieren, bei Bestätigung, der Ursache für die Erhöhung nachzugehen und gegebenenfalls verantwortliche Belastungsquellen, soweit unter Wahrung der Verhältnismässigkeit sinnvoll, zu mindern oder zu eliminieren.

HBM-II
Der HBM-II-Wert entspricht der Konzentration eines Stoffes in einem Körpermedium, bei deren Überschreitung eine für die Betroffenen als relevant anzusehende gesundheitliche Beeinträchtigung möglich ist. Bei Oberschreitung von HBM-II-Wertes ist eine umweltmedizinische Betreuung (Beratung) der Betroffenen zu veranlassen und soweit möglich umgehend Massnahmen zur Minderung der Belastung zu ergreifen.
(vgl. Grundsatzpapier zur Ableitung von HBM-Werten. Stellungnahme der Kommission Human-Biomonitoring des Umweltbundesamtes)

Eine Zusammenfassung der verschiedenen aktuell verfügbaren Grenzwerte pro Element findet sich bei der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (baua).