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Sachkenntnis. Gefährliche Stoffe und Zubereitungen
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1 Pädagogische Hochschule (PHS) St. Gallen Sachkenntnis Gefährliche Stoffe und Zubereitungen "Gesagt ist noch nicht gehört, gehört noch nicht verstanden, verstanden noch nicht einverstanden, einverstanden noch nicht angewandt und angewandt noch nicht beibehalten." Lorenz, Konrad Zacharias ( ), österreichischer Zoologe und Nobelpreisträger, Mitbegründer der Ethologie November 20062 2 Inhalt 1 Allein die Dosis macht, das etwas ein Gift ist Gesetzliche Grundlagen Definitionen Einige Folgerungen für die Schule Versuche mit gefährlichen Stoffen und Zubereitungen Brandschutzmassnahmen Lagerung/Aufbewahrung Wirkstoffe, Gifte und Pharmaka Gifte, natürliche gefährliche Stoffe Eine quantitative Abschätzung: Chemische Voraussetzungen, damit eine Substanz gefährlich ist Inhalt des Sicherheitsdatenblatts Die 3 V der Anwendung von gefährlichen Stoffen Die biologische Wirkung Faktoren, welche die Wirkung wesentlich beeinflussen können Resorption von Substanzen Durchtritt durch eine Membran Diffusion Resorptionsarten Inhalation Orale Resorption Dermale Resorption Parenterale Resorption Dosis-Wirkungs- Modell Das Occupationsmodell für die Wirksamkeit Übertragung auf Populationen Wirkung bei Kindern: Gefahrensymbole R- und S-Sätze Toxizitäten von Substanzen im Vergleich CRM Stoffe Beispiel einer Dosis-Wirkungs-Beziehung Ökologisches Beispiel Kleiner Unterschied, grosse Wirkung Erweitertes Occupationsmodell: Die Empfindlichkeit Beispiel: Methamphetamin Biotransformation Gefährliche chemische Reaktionen Zeitlicher Verlauf der Wirkungen Haber'sche Regel, ct-produkt und die Dosis Modellvoraussetzungen Konzentrationsumrechnungen Grenzwerte Konzentration und Dosis Carcinogene Wirkungen Beispiele für die Giftung im Körper Das lineare Modell Die Wirkung von Strahlen Vor dem Praktikum Umgang mit Druckflaschen Glossar Einstufungen... 823 3 1 Allein die Dosis macht, das etwas ein Gift ist "Verordnung den Gift- Verkauf angehend: Gegeben den 25. Augstmonats 1772, erneuert den 13. März 1789" (Kanton Bern). Definition von Gift: "3 ) Unter dem Ausdruck Gift verstehen Wir, sowohl alles Fleigen- und Mäusegift, als alle andre Gattungen von Giften, sowohl aus dem Pflanzen- als Mineralreich, von welcher Art und Namen sie immer seyn mögen; und soll solches von niemanden anders, als gegen Vorweisung und Auslieferung hienachbemeldter massen ausgefertigter Giftscheine, verkauft oder abgeliefert werden." Paracelsus: Alle Dinge sind Gift und nichts ohn Gift allein die Dosis macht, dass ein Ding kein Gift ist. Abbildung 1: Philippus Aureolus Theophrastus Bombast von Hohenheim, ( ). Genannt Paracelsus Eine Übersicht über die gefährlichen Stoffe setzt ein Basiswissen der allgemeinen und organischen Chemie, sowie der grundlegenden Begriffe von Physik und Biologie voraus. Die Sachkenntnis zum Umgang mit gefährlichen Stoffen in der Schule umfasst: - Rechtliche Grundlagen - Produktspezifisches Wissen (incl. Begriffdefinitionen) - Interpretation des Sicherheitsdatenblatts - Besondere Pflichten im Umgang mit gefährlichen Stoffen - Bezug, Lagerung/Aufbewahrung - Sicheres abfüllen, umfüllen, verdünnen, mischen - Korrekte Einstufung, Kennzeichnung und Beschriftung - Arbeitsschutz - Ordnungsgemässe Entsorgung - Notfallmassnahmen/Erste Hilfe Da unmündige Jugendliche an Schulen der Sekundarstufe I mit gefährlichen Stoffen und Zubereitungen umgehen, ist es sinnvoll, wenn die Lehrpersonen als Vorbilder die notwendigen Sachkenntnisse ausweisen können.4 4 2 Gesetzliche Grundlagen Bundesgesetz über den Schutz vor gefährlichen Stoffen und Zubereitungen (Chemikaliengesetz, ChemG) vom 15. Dezember 2000 Art. 1 Zweck Dieses Gesetz soll das Leben und die Gesundheit des Menschen vor schädlichen Einwirkungen durch Stoffe und Zubereitungen schützen. Art. 2 Geltungsbereich Dieses Gesetz ist anwendbar auf den Umgang mit Stoffen und Zubereitungen. Art. 3 Gefährliche Stoffe und Zubereitungen Als gefährlich gelten Stoffe und Zubereitungen, die das Leben oder die Gesundheit durch physikalisch-chemische oder toxische Wirkung gefährden können. Grundsätze für den Umgang mit Stoffen und Zubereitungen (Für die Schule sind dies mindestens alle Substanzen oder Zubereitungen die als: sehr giftig; giftig; ätzend; explosionsgefährlich; leichtentzündlich mit den R-Sätzen R 15 oder R 17; mit einem der folgenden R-Sätze, die auf weitere physikalischchemische Gefahren hinweisen: R 1, R 4, R 5, R 6, R 16, R 19 oder R 44 eingestuft sind 1.) Art. 5 Selbstkontrolle 1 Wer als Herstellerin Stoffe oder Zubereitungen in Verkehr bringt, muss dafür sorgen, dass diese das Leben und die Gesundheit nicht gefährden. Insbesondere muss die Herstellerin Stoffe und Zubereitungen: a. auf Grund ihrer Eigenschaften beurteilen und einstufen; b. entsprechend ihrer Gefährlichkeit verpacken und kennzeichnen. (Die Lehrpersonen erstellen Lösungen und Mischungen im Sinne von Zubereitungen, bringen diese zwar nach dem Sinn des Gesetzes nicht Verkehr, aber gehen damit selbst um oder lassen damit Schülerinnen und Schüler arbeiten. Die dafür geeigneten Behälter sind zu verwenden und diese korrekt zu kennzeichnen. Somit ist der Art. 5 sinngemäss anzuwenden) Art. 7 Informationspflicht gegenüber Abnehmerinnen und Abnehmern 1 Wer Stoffe oder Zubereitungen in Verkehr bringt, muss Abnehmerinnen und Abnehmer über die gesundheitsrelevanten Eigenschaften und Gefahren sowie über die erforderlichen Vorsichts- und Schutzmassnahmen informieren. (Dieser Artikel ist für die Schule besonders wichtig und gilt sinngemäss, auch wenn keine gefährlichen Stoffe gewerblich abgegeben werden. Der Umgang mit gefährlichen Stoffen und Zubereitungen schliesst eine Informationspflicht ein. Für die Lehrpersonen ergibt sich daraus die Forderung, dass sie die Sicherheitsdatenblätter interpretieren und die notwendigen Massnahmen daraus ableiten können. Siehe: Verordnung über den Schutz vor gefährlichen Stoffen und Zubereitungen (Chemikalienverordnung, ChemV). Schülerinnen und Schüler, so wie Kolleginnen 1 Chemikalienverordnung (ChemV) vom 18. Mai 2005, Art. 765 5 und Kollegen sind über die gesundheitsrelevanten Eigenschaften und Gefahren sowie über die erforderlichen Vorsichts- und Schutzmassnahmen informieren. ) Art. 8 Sorgfaltspflicht Wer mit Stoffen oder Zubereitungen umgeht, muss deren gefährliche Eigenschaften beachten und die zum Schutz von Leben und Gesundheit erforderlichen Massnahmen treffen. Insbesondere sind diesbezügliche Informationen der Herstellerin zu beachten. (Die Konsequenz für die Schule ist, dass die Sicherheitsdatenblätter für alle verwendeten, gefährlichen Stoffe und Zubereitungen in der Schule verfügbar sein müssen. Das kann als Dokument auf Papier, oder in elektronischer Form geschehen. Auf dem Internet verfügbare, aktuelle Daten sind zu beachten, für Sicherheitsdatenblätter müssen sie jedoch vor Ort gedruckt oder elektronisch gespeichert vorliegen.) Art. 24 Vorschriften über persönliche und fachliche Voraussetzungen 1 Der Bundesrat legt fest, welche persönlichen und fachlichen Voraussetzungen eine Person erfüllen muss, welche mit Stoffen und Zubereitungen umgehen will, die besonders gefährliche Eigenschaften oder bestimmte Gefährlichkeitsmerkmale aufweisen oder besondere Risiken bergen. Soweit es für den Schutz von Leben und Gesundheit erforderlich ist, legt er eine Bewilligungspflicht fest. 2 Er regelt, wie die erforderlichen Sachkenntnisse erlangt werden können. (Für Schulen wurde keine Bewilligungspflicht festgelegt, aber es macht Sinn bei der Ausbildung die notwendigen Sachkenntnisse zu vermitteln. Das lässt sich unter anderem auch damit begründen, dass Substanzen im Rahmen von praktischen Arbeiten auch an Schülerinnen und Schüler abgegeben werden.) Art. 25 Massnahmen in Betrieben und Bildungsstätten 1 Wer beruflich oder gewerblich mit Stoffen oder Zubereitungen umgeht, muss zum Schutz von Leben und Gesundheit der Beschäftigten alle Massnahmen treffen, die nach der Erfahrung notwendig, nach dem Stand der Technik anwendbar und den Verhältnissen des Betriebes angemessen sind. Der Vollzug dieser Bestimmung richtet sich unter Vorbehalt der Artikel 42 und 45 nach dem Arbeitsgesetz vom 13. März und dem Bundesgesetz vom 20. März über die Unfallversicherung. 2 In Betrieben und Bildungsstätten, in denen beruflich oder gewerblich mit gefährlichen Stoffen oder Zubereitungen umgegangen wird, ist eine Person zu bezeichnen, die für Fragen des vorschriftsgemässen Umgangs zuständig ist und die den Vollzugsbehörden die erforderlichen Auskünfte (Art. 42 Abs. 2) erteilen kann. Sie muss über die nötigen fachlichen Qualifikationen und betrieblichen Kompetenzen verfügen. Ihr Name ist der zuständigen kantonalen Vollzugsbehörde mitzuteilen. (Die Verantwortlichen einer Schule müssen die betrieblichen Kompetenzen an eine Person übertragen, welche die nötigen fachlichen Qualifikationen (Sachkenntnisse 2 ) besitzt. Durch eine den Anforderungen entsprechende und mit erfolgreicher Abschlussprüfung abgeschlossene Ausbildung kann ein fachlicher Nachweis erbracht werden. Siehe z.b.: Verordnung des EDI, über die erforderliche 2 Verordnung des EDI über die erforderliche Sachkenntnis zur Abgabe besonders gefährlicher Stoffe und Zubereitungen vom 28. Juni 20056 6 Sachkenntnis zur Abgabe besonders gefährlicher Stoffe und Zubereitungen. Da diese Person für den vorschriftsgemässen Umgang zuständig ist, und den Behörden erforderliche Auskünfte erteilen muss, ist es zweckmässig, wenn sie auch für die Chemikaliensammlung der Schule (inkl. Werken und Gestalten) verantwortlich und mit den nötigen Kompetenzen ausgestattet ist. Die Ansprechperson wird bei Unfällen oder festgestellten Widerhandlungen im Sinne der Strafbestimmungen nebst der Selbstverantwortung wahrscheinlich auch zur Rechenschaft gezogen.) Verordnung über den Schutz vor gefährlichen Stoffen und Zubereitungen (Chemikalienverordnung, ChemV) Art. 79 Abgabebeschränkungen 1 Stoffe und Zubereitungen, die als sehr giftig gekennzeichnet sind, dürfen nicht an die breite Öffentlichkeit abgegeben werden. 2 Besonders gefährliche Stoffe und Zubereitungen dürfen nur an mündige Personen abgegeben werden. 3 Absatz 2 gilt nicht für unmündige Personen, die beruflich oder gewerblich mit diesen Stoffen, Zubereitungen oder Produkten umzugehen haben. 4 Die Absätze 1 und 2 gelten nicht für Motorentreibstoffe. (Als sehr giftig gekennzeichnete oder besonders gefährliche Stoffe und Zubereitungen sollten auf der Sekundarstufe I weder im Praktikum noch im Werken/Gestalten an die unmündigen Schülerinnen und Schüler abgegeben werden.) Art. 80 Besondere Pflichten bei der Abgabe 1 Wer einen Stoff oder eine Zubereitung gewerblich abgibt, hat die Bezügerin oder den Bezüger ausdrücklich auf die erforderlichen Schutzmassnahmen und die vorschriftsgemässe Entsorgung hinzuweisen, wenn der Stoff oder die Zubereitung wie folgt gekennzeichnet ist: a. sehr giftig; b. giftig mit den R-Sätzen R 45, R 46, R 49, R 60 oder R 61; oder c. explosionsgefährlich. 2 Wer einen besonders gefährlichen Stoff oder eine besonders gefährliche Zubereitung gewerblich abgibt und der Bezügerin kein Sicherheitsdatenblatt abgeben muss, muss die Bezügerin bei der Abgabe über die erforderlichen Schutzmassnahmen und die vorschriftsgemässe Entsorgung angemessen informieren. 3 Bei der gewerblichen Abgabe ohne Sicherheitsdatenblatt von Stoffen und Zubereitungen, die als giftig, explosionsgefährlich oder ätzend mit dem R-Satz R 35 gekennzeichnet sind, sowie von Zubereitungen, die bestimmungsgemäss der Selbstverteidigung dienen, muss die Abgeberin zusätzlich zu den in Absatz 2 genannten Pflichten: a. die Identität der Bezügerin anhand eines Reisepasses oder einer Identitätskarte überprüfen und folgende Daten aufzeichnen: 1. Name und Adresse der Bezügerin, 2. Name und Menge des Stoffes oder der Zubereitung, 3. Verwendungszwecke, 4. Datum der Abgabe;7 7 b. sich schriftlich bestätigen lassen, dass die Bezügerin die Stoffe und Zubereitungen unter Berücksichtigung der sicherheitsrelevanten Hinweise der Herstellerin sachgerecht verwendet. Chemikalienverordnung AS Die abgebende Person hat die Aufzeichnungen nach Absatz 3 während 3 Jahren seit der letzten Abgabe aufzubewahren. 5 Stoffe und Zubereitungen dürfen nach den Absätzen 2 und 3 nur an Personen abgegeben werden, von denen die abgebende Person annehmen kann, dass sie urteilsfähig sind und die Sorgfaltspflicht nach Artikel 8 ChemG sowie die Anforderungen nach Artikel 28 USG einhalten können. 6 Die Pflichten nach den Absätzen 1 4 gelten nicht für die Abgabe von Motorentreibstoffen. (Für Schulen gilt dieser Artikel sinngemäss, auch wenn keine gewerblichen Produkte abgegeben werden. Er macht deutlich, welche Stoffe besonders zu beachten sind, z.b. auch bei einem Praktikum mit Schülerinnen und Schülern. Er weist auch auf eine korrekte Entsorgung hin. In diesem Falle, solange unter Aufsicht gearbeitet wird, entfällt eine schriftliche Bestätigung.) Art. 81 Sachkenntnis bei der Abgabe 1 Wer einen besonders gefährlichen Stoff oder eine besonders gefährliche Zubereitung gewerblich abgibt und der Bezügerin oder dem Bezüger kein Sicherheitsdatenblatt abgeben muss, muss über besondere Sachkenntnis verfügen. Das EDI kann Ausnahmen vorsehen. 2 Das EDI kann regeln: a. wie die Anforderungen an die Sachkenntnis zu erfüllen sind; es berücksichtigt dabei Berufsausbildung und Berufserfahrung; b. Inhalt, Dauer und Organisation von Kursen zur Erlangung von Sachkenntnis. Art. 82 Diebstahl, Verlust, irrtümliches Inverkehrbringen 1 Bei Diebstahl, Verlust oder irrtümlichem Inverkehrbringen von sehr giftigen, giftigen, ätzenden oder explosionsgefährlichen Stoffen und Zubereitungen muss die Bestohlene, die Verliererin oder die Inverkehrbringerin unverzüglich die Polizei benachrichtigen. 2 Die Polizei setzt die für den Vollzug dieser Verordnung zuständige kantonale Behörde sowie das Bundesamt für Polizei davon in Kenntnis. 3 Die kantonale Behörde entscheidet, ob die Öffentlichkeit auf eine Gefährdung aufmerksam gemacht wird. (Dieser Artikel gilt für Schulen sinngemäss, wenn z.b. an Schülerinnen oder Schülern für Experimente im Praktikum Stoffe oder Zubereitungen abgegeben werden.) Verordnung des EDI über die Chemikalien-Ansprechperson vom 28. Juni 2005 Art. 1 Aufgaben der Ansprechperson Die Chemikalien-Ansprechperson (Ansprechperson) nach Artikel 25 Absatz 2 des Chemikaliengesetzes vom 15. Dezember stellt die Information zwischen den zuständigen Vollzugsbehörden und dem Betrieb oder der Bildungsstätte sicher. Sie muss gewährleisten, dass:8 8 a. die Weisungen der zuständigen Vollzugsbehörden den verantwortlichen Stellen ihres Betriebes oder ihrer Bildungsstätte zugeleitet werden; b. die zuständigen Vollzugsbehörden alle Auskünfte erhalten, die sie zum Vollzug der Chemikaliengesetzgebung benötigen. Art. 2 Anforderungen an die Ansprechperson 1 Die Ansprechperson muss einen Überblick über den Umgang mit Stoffen und Zubereitungen im Betrieb oder in der Bildungsstätte haben. Sie muss die Pflichten nach der Chemikaliengesetzgebung kennen, die dem Betrieb oder der Bildungsstätte aus dem Umgang mit den Stoffen oder Zubereitungen erwachsen. 2 Hat der Betrieb oder die Bildungsstätte als Herstellerin Pflichten nach der Chemikaliengesetzgebung zu erfüllen, so muss die Ansprechperson Auskunft darüber geben können, welche Personen im Betrieb oder in der Bildungsstätte diese Pflichten wahrnehmen. 3 Die Pflichten nach Absatz 2 ergeben sich aus folgenden Bestimmungen: a. 2. und 3. Titel ChemV; 4 Hat der Betrieb oder die Bildungsstätte besondere Pflichten bei der Abgabe gefährlicher Stoffe oder Zubereitungen wahrzunehmen, so muss die Ansprechperson Auskunft darüber geben können, welche Personen im Betrieb oder in der Bildungsstätte: a. bei der Abgabe über die erforderliche Sachkenntnis nach Artikel 81 ChemV verfügen; b. für die Aufzeichnungen nach Artikel 80 Absatz 3 ChemV verantwortlich sind. 5 Üben Personen im Betrieb oder in der Bildungsstätte Tätigkeiten mit Stoffen oder Zubereitungen aus, für die nach Artikel 7 Absätze 1 und 2 der Chemikalien- Risikoreduktions- Verordnung vom 18. Mai eine Fachbewilligung erforderlich ist, so muss die Ansprechperson Auskunft darüber geben können, welche Personen über die entsprechenden Fachbewilligungen verfügen. (Eine besondere Pflicht bei der Abgabe kann für Schulen aus dem Umstand abgeleitet werden, dass gefährliche Substanzen an unmündige Jugendliche abgegeben werden. Da die Ansprechperson einen Überblick über den Umgang mit Stoffen und Zubereitungen im Betrieb oder in der Bildungsstätte haben und die Pflichten nach der Chemikaliengesetzgebung kennen muss, ist es sinnvoll, wenn die für die Chemikaliensammlung verantwortliche und sachkundige Person diese Aufgabe übernimmt.) Art. 3 Mitteilungspflicht 1 Betriebe und Bildungsstätten müssen die Ansprechperson den kantonalen Vollzugsbehörden unaufgefordert mitteilen, wenn sie: a. nach Artikel 52 ChemV ein Sicherheitsdatenblatt erstellen müssen; b. Stoffe oder Zubereitungen gewerblich an Dritte abgeben, die wie folgt gekennzeichnet sind: 1. sehr giftig, 2. giftig mit den R-Sätzen R 45, R 46, R 49, R 60 oder R 61, oder 3. explosionsgefährlich; c. besonders gefährliche Stoffe oder Zubereitungen gewerblich an Dritte abgeben nd dazu nach Artikel 81 Absatz 1 ChemV über Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter mit Sachkenntnis verfügen müssen; d. folgende Stoffe oder Zubereitungen beruflich oder gewerblich verwenden:9 9 1. Begasungsmittel, 2. Holzschutzmittel präventiv oder kurativ gegen Schädlinge in Wohnbauten (Dachstöcken) im Auftrage Dritter, 3. Biozidprodukte der Produktarten 14 (Rodentizide) und 18 (Insektizide, Akarizide und Produkte gegen andere Arthropoden) nach Anhang 10 VBP7 im Auftrage Dritter, oder 4. Mittel zur Desinfektion von Badewasser in Gemeinschaftsbädern. 2 Die Abgabe von Motorentreibstoffen an Tanksäulen ist von der Mitteilungspflicht nach Absatz 1 ausgenommen. 3 Die übrigen Betriebe und Bildungsstätten, die mit gefährlichen Stoffen oder Zubereitungen umgehen, müssen die Ansprechperson der kantonalen Vollzugsbehörde mitteilen, wenn sie dazu aufgefordert werden. (An einer Schule werden kaum Stoffe oder Zubereitungen gewerblich an Dritte abgegeben, aber manchmal bei Praktika an unmündige Schülerinnen und Schüler ausgegeben. Auch da ist besondere Beachtung den Stoffen oder Zubereitungen zu schenken, die wie folgt gekennzeichnet sind: sehr giftig, giftig mit den R-Sätzen R 45, R 46, R 49, R 60 oder R 61, oder explosionsgefährlich. Jede Schule, die eine Chemikaliensammlung besitzt oder im Werken/Gestalten gefährliche Stoffe oder Zubereitungen verwendet, hat auf Auforderung der kantonalen Vollzugsbehörde eine Ansprechperson zu bezeichnen.) Art. 4 Form und Inhalt der Mitteilung der Ansprechperson 1 Der Betrieb oder die Bildungsstätte muss der zuständigen kantonalen Vollzugsbehörde die bezeichnete Ansprechperson auf den dafür vorgesehenen Formularen oder auf elektronischer Vorlage mitteilen. 2 Die Mitteilung hat folgende Angaben zu enthalten: a. Name und Adresse des Betriebes oder der Bildungsstätte; b. Name der Ansprechperson sowie deren Funktion im Betrieb oder in der Bildungsstätte; c. den Grund nach Artikel 3 Absatz 1, weshalb der Betrieb oder die Bildungsstätte der Mitteilungspflicht untersteht. 3 Ändern sich Tatsachen nach Absatz 2, so hat der Betrieb oder die Bildungsstätte die Änderung innert 30 Tagen mitzuteilen. Verordnung zur Reduktion von Risiken beim Umgang mit bestimmten besonders gefährlichen Stoffen, Zubereitungen und Gegenständen (Chemikalien-Risikoreduktions-Verordnung,, ChemRRV) 3 Diese Verordnung enthält im Anhang Stoffe, welche in der Verwendung sehr stark eingeschränkt oder gar verboten sind. Es ist daher für die Schule sicher richtig, auf diese Stoffe ganz zu verzichten. Für die Schule sind dies: Arsen (As), Blei (Pb), Cadmium (Cd), Quecksilber (Hg), und deren Verbindungen, Dichlormethan (CAS-Nr ); 1,1-Dichlorethan (CAS-Nr ); 1,2- Dichlorethan (CAS-Nr ); Chloroform (CAS-Nr ); Trichlorethylen (CAS-Nr ); Tetrachlorethylen (CAS-Nr ); 1,1,2-Trichlorethan (CAS- Nr ); 1,1,2,2-Tetrachlorethan (CAS-Nr ); 1,1,1,2-Tetrachlorethan 3 Chemikalien-Risikoreduktions-Verordnung,10 10 (CAS-Nr ); Pentachlorethan (CAS-Nr ); 1,1-Dichlorethylen (CAS- Nr ) ozonschichtabbauende Stoffe: Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) 2-Naphthylamin (CAS-Nr ) und seine Salze; 4-Aminobiphenyl (CAS-Nr ) und seine Salze; Benzidin (CAS-Nr ) und seine Salze; 4-Nitrobiphenyl (CAS-Nr ), Stark krebserzeugende, erbgutverändernde und fortpflanzungsgefährdende Stoffe (CRM) der Kategorien 1 und 2 sowie Stoffe und Zubereitungen, die solche Stoffe enthalten. Bedingt durch das Explosionsrisiko sollte an Schule auch auf das Kalium verzichtet werden 4. RoHS (Restriction of Hazardous Substances) 5 Richtlinie 2002/95/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 27. Januar 2003 zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektround Elektronikgeräten: 1. Die Mitgliedstaaten stellen sicher, dass ab dem 1. Juli 2006 neu in Verkehr gebrachte Elektro- und Elektronikgeräte kein Blei, Quecksilber, Cadmium, sechswertiges Chrom (alle Bichromate: Cr 2 O 7 2- ), polybromiertes Biphenyl (PBB) bzw. polybromierten Diphenylether (PBDE) enthalten. 3. Sobald wissenschaftliche Erkenntnisse vorliegen, beschließen das Europäische Parlament und der Rat auf der Grundlage eines Kommissionsvorschlags im Einklang mit den im sechsten Umweltaktionsprogramm vorgegebenen Grundsätzen für die Chemikalienpolitik, weitere gefährliche Stoffe zu verbieten und durch umweltfreundlichere Alternativen zu substituieren, die mindestens das gleiche Schutzniveau für den Verbraucher gewährleisten. Stoffe, welche in der Industrie in Teilbereichen nicht mehr zugelassen sind, sollten in der Schule auch nicht verwendet werden! 2.1 Definitionen (Weitere Definitionen im Glossar) Stoffe: natürliche oder durch ein Produktionsverfahren hergestellte chemische Elemente und deren Verbindungen. Zubereitungen: Gemenge, Gemische und Lösungen, die aus zwei oder mehreren Stoffen bestehen Umgang: jede Tätigkeit im Zusammenhang mit Stoffen oder Zubereitungen, insbesondere das Herstellen, Einführen, Ausführen, Inverkehrbringen, Lagern, Aufbewahren, Transportieren, Verwenden oder Entsorgen. 4 Bützer P., Kalium, ein unterschätztes Risiko?, Chemie und Schule, 21 (2006) Nr.3, S RoHS, Richtlinie,11 Einige Folgerungen für die Schule Versuche mit gefährlichen Stoffen und Zubereitungen 1. Bei neuen, unbekannten Versuchen vorerst immer mit kleinsten Mengen und besonders vorsichtig arbeiten. 2. Schutzbrille eher zu oft als zu wenig tragen. 3. Augendusche betriebsbereit halten. 4. Nur mit sauberen und trockenen Gefässen arbeiten. 5. Keine dickwandigen Glasgefässe oder Porzellangefässe erhitzen. 6. Keine dünnwandigen Gefässe unter Vakuum setzen. 7. Jede Chemikalienflasche ist vorschriftsgemäss und sauber zu beschriften Unbekannte Stoffe sind auszuscheiden. 8. Nach der Entnahme von Chemikalien sind die Gefässe sofort wieder zu verschliessen. Keine offenen Vorratsflaschen herumstehen lassen. 9. Mit möglichst kleinen Substanzmengen experimentieren. 10. Verschüttete Chemikalien sofort beseitigen. Einen nassen Schwamm und einen Lappen stets zur Verfügung halten. 11. Chemikalienschrank nach jeder Lektion abschliessen. 12. Auf dem Experimentiertisch peinliche Ordnung halten. Bücher und Instrumente nicht in die Nähe von Chemikalien und Versuchsanordnungen stellen. 13. In der Mitte des Labortisches experimentieren: Chemikalien und nicht benutzte Geräte am Tischende aufstellen Reagenzglas immer so halten, dass allenfalls herausgeschleuderte Chemikalien keine Personen treffen können: also Reagenzglasmündung nie gegen sich selbst oder gegen die SchülerInnen richten. 15. Versuche, bei denen giftige Gase entstehen, in der Kapelle oder im Freien ausführen. 16. Zu Beginn von Versuchen, bei denen ätzende Flüssigkeiten weggespritzt werden können, sowie bei Explosionsversuchen Schüler auf die nötige Sicherheitsdistanz zurücktreten lassen (Achtung: Gehörschäden!) 17. Flaschen mit Druckgasen sind gegen gegen Umstürzen zu sichern (Flaschenboy, Ketten). Nach Gebrauch Flaschen verschliessen und Ventile leeren. 18. Sinnvoll kleine Mengen und die ungiftigsten, ungefährlichsten Substanzen Brandschutzmassnahmen 1. Handfeuerlöscher sind im Chemiezimmer zur Verfügung halten. Sie sind nicht im Experimentiertisch aufbewahren, sondern an der Wand befestigen. 2. Ca. 5 kg Sand ist in einem Kessel zusätzlich bereithalten. 3. Für Experimentiertische sind Schutzplatten verwenden. 4. Für Experimentierversuche, bei denen sehr hohe Temperaturen entstehen, sollen nicht auf spröden Platten ausgeführt werden: Bruchgefahr. Solche Experimente sind auf Schamotte-Ziegeln auszuführen. 5. Beim Verlassen des Chemiezimmers ist zu kontrollieren, ob Gas- Haupthahn und Ventile der Flaschengase geschlossen und die elektrischen Spannungsquellen abgeschaltet sind. 6. Keine brennbaren Flüssigkeiten sollen im Kühlschrank aufbewahrt werden (es sei denn, er sei Ex-sicher.)12 Lagerung/Aufbewahrung Gefahrstoffe sind so aufzubewahren oder zu lagern, dass sie die menschliche Gesundheit und die Umwelt nicht gefährden. Es sind dabei geeignete und zumutbare Vorkehrungen zu treffen, um den Missbrauch oder einen Fehlgebrauch nach Möglichkeit zu verhindern. Bei der Aufbewahrung zur Abgabe oder zur sofortigen Verwendung müssen die mit der Verwendung verbundenen Gefahren erkennbar sein. Gefahrstoffe dürfen nicht in solchen Behältern, durch deren Form oder Bezeichnung der Inhalt mit Lebensmitteln verwechselt werden kann, aufbewahrt oder gelagert werden. Gefahrstoffe dürfen nur übersichtlich geordnet und nicht in unmittelbarer Nähe von Arzneimitteln, Lebens- oder Futtermitteln einschliesslich der Zusatzstoffe aufbewahrt oder gelagert werden. Mit T+ oder T gekennzeichnete Stoffe und Zubereitungen sind unter Verschluss oder so aufzubewahren oder zu lagern, dass nur fachkundige Personen Zugang haben. Die Zusammenlagerung von Gefahrstoffen sollte gemäss der Gefahrstoffeinstufung der jeweiligen Substanzen erfolgen. Sie sollten so gelagert werden, dass selbst beim unbeabsichtigten Freisetzen keine gefährlichen Reaktionen ablaufen und dadurch Mensch und Umwelt nicht zu Schaden kommen können. Die Kennzeichnung älterer Originalverpackungen sollten unbedingt überprüft werden, oft ist sie nicht (mehr) korrekt. Die Lagermengen an Chemikalien müssen dem Minimierungsgebot entsprechen, ein Hamstern von Chemikalien unterbleibt. Die Chemikalienbestände sind jährlich auch auf Ihre Notwendigkeit hin zu überprüfen. Chemikalien, die fünf Jahre nicht mehr gebraucht wurden, werden sehr wahrscheinlich nicht mehr benötigt. Die nicht benötigten Chemikalien sind zu entsorgen. Allgemeine Lagerungshinweise Kein Zutritt für Unbefugte in die Chemikaliensammlung und vorbereitung (In Schulen ist von aussen z.b. ein Türknauf dringend zu empfehlen). Keine unnötigen Brandlasten in den naturwissenschaftlichen Räumen, wie z.b. durch Kartonagen, Holzwolle, Papierstapel etc. Lagerung auch kleiner Stoffmengen am besten in Originalbehältern oder in einem geeigneten, korrekt gekennzeichneten Behälter für den entsprechenden Gefahrstoff. Keine Lagerung von Chemikalien im Abzug, dieser ist für die sichere Durchführung von Experimenten vorgesehen und kein Sammelplatz nicht mehr benötigter Chemikalien. In der Regel sollen feste Stoffe getrennt von flüssigen Stoffen lagern. Sehr giftige und giftige Stoffe sowie krebserzeugende, mutagene und reproduktionstoxische Stoffe (CMR-Stoffe) unter Verschluss halten, Zugriff nur für Fachkundige. Stoffe, die gefährliche Gase, Dämpfe, Nebel oder Rauche abgeben, sind in entlüfteten Schränken zu lagern. Brennbare Flüssigkeiten werden in einem Sicherheitsschrank gelagert.13 13 Druckgasflaschen sind vor starker Erwärmung und gegen Umfallen zu sichern (auch leere!). Für anschlussfertige Einzelflaschen gelten besondere Regelungen. Abfälle in geeigneten, entsprechend gekennzeichneten Behältern nach Entsorgungskonzept (z.b. nach Soester Liste) sammeln und regelmässig entsorgen (lassen). Explosionsgefährliche Stoffe dürfen nur in einer Gesamtmenge von maximal 100g in einer Schule vorhanden sein! Selbst hergestellte Zubereitungen dürfen im Schulbereich nicht gelagert werden. Generell dürfen explosionsgefährliche Stoffe nicht mit anderen Gefahrstoffen zusammengelagert werden, sie unterliegen den Explosionsschutzrichtlinien. Keine Zusammenlagerung von Chemikalien mit radioaktiven Stoffen oder Biostoffen, diese unterliegen der Strahlenschutzverordnung bzw. der Biostoffverordnung. Einige Chemikalien unterliegen in Schulen einem Verwendungsverbot. In Räumen, in denen gefährliche Stoffe und Zubereitungen aufbewahrt werden oder gearbeitet wird, sind an gut sichtbarer Stelle Hinweise über Massnahmen für die erste Hilfe anzubringen (incl. Notfallnummer des Tox- Zentrums: 145). Über alle gefährlichen Stoffe und Zubereitungen ist eine Kontrolle zu führen, z.b. mit einer entsprechenden Software (mindestens: Name, Menge, Lagerort, Lieferant/Einkaufsdatum). Gute Unterlagen zu Gefahrstoffen in der Schule: downloads.php14 14 3 Wirkstoffe, Gifte und Pharmaka Wirkstoffe zeigen die wichtigste Eigenschaft als Wirkung: Art der Wirkung Ausmass der Wirkung Beständigkeit der Wirkung Da bleiben Fragen: Wie wirkt eine Substanz? Warum wirkt eine Substanz? Viele gefährliche Wirkungen lassen sich neutralisieren, was bei der Entsorgung ausgenützt wird. Andererseits können aus harmlosen Stoffen auch gefährliche Produkte gebildet werden, was Sachkenntnis und sorgfältigen Umgang verlangt. Tabelle 1: Entgiftungen und Giftung, Beispiele Entgiftung durch Verdünnen (darf im Normalfall für die Entsorgung nicht angewendet werden) HCl - Konz. >25% % >10 Gefahrensymbol C Xi frei H 2 O 2 -Konz. Gas 10% % 1-2% <1% LD(50) (mg/kg) >5000 Neutralisation NaOH + HCl NaCl Gefahrensymbol C C frei MAK (ppm) 2 5 frei (Staub?) LD(50) mg/kg (iv.) 14 (oral) 5400 Entgiftung durch Oxidation Oxidation KCN + H 2 O 2 KCNO + H 2 O (Verbrennung) LD(50)(mg/kg) < (10%) frei Entgiftung durch Oxidation Oxidation 4 HCN + 5 O 2 4 CO N H 2 O (Verbrennung) MAK (ppm) 5 6.0* frei Giftung in der Umwelt: Ozonbildung 3 O 2 2 O 3 MAK (ppm) frei 0,1 Bei Giften ist der Schaden grösser als der Nutzen, bei Medikamenten (Pharmaka) ist der Nutzen grösser als der Schaden.15 15 Eine biologische Wirkung eines Pharmakons, einer Droge oder eines Giftes ist: 1. Eine Änderung des Ausgangszustandes des biologischen Systems, 2. ursächlich bedingt durch Art, Dosis und Applikationsform des Stoffes; 3. qualitativ und quantitativ definierbar (und daher reproduzierbar). d.h. Wirkungen durch psychologische Effekte, die durchaus dosisunabhängig auftreten können (z.b. Placebo), werden nach dieser Definition nicht als biologische Wirkung von Pharmaka oder Giften angesehen. Das gilt auch für homöopathische Mittel, denn Auswertung von vielen Studien hat bestätigt, dass homöopathische Mittel nicht mehr Wirkung zeigen als Placebos Gifte, natürliche gefährliche Stoffe Auch natürliche, pflanzliche Produkte können toxische Inhaltsstoffe enthalten. Tabelle 2: Beispiele von natürlichen toxischen Inhaltsstoffen in Lebensmitteln Inhaltsstoff Vorkommen Wirkung Amygdalin (Glucosid) bittere Mandeln Glucobrassicin (Glucosid) Kohlarten bildet Blausäure 60 Bittermandeln tödlich (Erwachsene) 5-10 tödl. Kind od. 10 Tropfen Bittermandelöl bildet Rhodanid (SCN - ) und andere kropfbildenden Substanzen Solanin Kartoffeln Kratzen im Hals, Bauchschmerzen, Durchfälle (tox. Dosis ca. 25 mg) Oxalsäure Rhabarber, Spinat Gastroenteritis, Nierensteine Myristicin Muskatnuss Halluzinationen, Dellirium Tyramin, Histamin (biogene Amine) Saxitoxin Käse, Wein Muscheln, Austern, die sich von bestimmten Algen ernähren Siehe auch: Toxikologie der Nahrungsmittel 7 Kopfschmerzen, Bluthochdruck starkes Nervengift, Verursacht Lähmungen Trotzdem können wir von diesen Nahrungsmitteln essen, aber nach dem berühmten Frauenhelden Cassanova gilt: "Zuwenig und zu viel - ist beides Narrenspiel". 6 Eggert M. et al., The Lancet 366: (2005), zitiert in wissenschaft-online Lindner E., Toxikologie der Nahrungsmittel, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 197916 16 Baumwolle als Gefährdung? Gifte können sich auch bei sogenannten Naturprodukten zeigen. Die Byssinose (griechisch Byssos Baumwolle, Flachs) ist eine charakterliche, chronische Berufskrankheit der Atemorgane bei Baumwoll-, Hanf- und FlachsarbeiterInnen. Bei HanfarbeiterInnen heisst sie auch Cannabinose, bei FlachsarbeiterInnen Linose. Die Byssinose kommt in den Produktionsländern sehr häufig vor. Eine ägyptische Umfrage beziffert den Anteil der in der Baumwollernte beschäftigten Personen, welche die Symptome einer Byssinose angeben, auf 38%. In Westeuropa hängt die Häufigkeit beim Umgang mit Baumwolle von der Baumwollsorte ab. Die Durchschnittszahlen schwanken nach Angaben der SUVA zwischen 20% und 40%. Die schlechtesten Qualitäten sind mit den grössten Erkrankungsziffern, bis 60%, verbunden. Die Symptome zeigen sich beim Menschen bei einer Exposition von ca. 10 Jahren, nach einer Einwirkungszeit von 20 Minuten als beengendes Gefühl auf der Brust, Abnahme des maximalen Expirationsvolumens und einer Ungleichheit der Lungenbelüftung. Montags, am Ende des Vormittags oder am Nachmittag stellt sich das beengende Gefühl auf der Brust ein, daher der Name "Montagsdyspnoe". Die Beschwerden kommen immer nach den Ferien und nach jedem Arbeitsunterbruch. Gibt der Patient im fortgeschrittenen Stadium die Arbeit mit der Baumwollstaubbelastung auf, verschwinden die Anfälle von Atemnot, eine Ventilationsstörung (obstruktives Syndrom) bleibt aber bestehen. In England wurden seit ca. 30 Jahren mehrere tausend Renten wegen respiratorischer Invalidität durch Byssinose ausgerichtet, und pro Jahr kommen 200 bis 300 neue Fälle dazu. Untersuchungen in Lancashire zeigen, dass die kardio- respiratorische Mortalität bei Arbeitern der Textilindustrie doppelt so gross ist, wie beider übrigen Bevölkerung. Spanische Vergleichsuntersuchungen haben bei Flachsarbeitern eine kürzere Lebenserwartung als bei der übrigen Bevölkerung gefunden. Je höher die Dosis, desto stärker die Wirkung (aber auch die Nebenwirkungen). Die Dosisabhängigkeit des Effekts gilt auch für Mikroorganismen. Beispiel: Wenn ein gesunder Körper mit der Nahrung 1000 Salmonellen aufnimmt, wird der Körper mit diesen Stäbchenbakterien spielend fertig. Ab 10'000 ist es nicht mehr so gemütlich, sind 100'000 im Spiel, reagieren wir mit Durchfall und sind ernsthaft krank. Folgerung: Prinzipiell funktionieren alle Wirkstoffe gleich, ob es sich um Drogen, Gifte oder Heilmittel handelt Eine quantitative Abschätzung: Wie viele Wirkstoffmoleküle treffen auf jede Zelle im Körper, selbst bei einer kleinen Dosen von einem Milligramm? Ein Mol eines Wirkstoffs enthält N A = Moleküle. Das sind bei einer Dosis von m=1 mg und einer Molmasse von M=200 g/mol die Anzahl N = n N A =m/m N A = 0.001/ = Moleküle.17 17 Der Mensch enthält etwa Zellen 8. Somit kommen bei gleichmässiger Verteilung auf eine Zelle 10 5 Wirkstoffmoleküle. Diese einfache Abschätzung weist darauf hin, dass strukturspezifische Wirkstoffe bevorzugt in spezifischen Zellen reagieren. Folgerung: Molekular funktionieren alle Wirkstoffe im Prinzip gleich, ob es sich um Drogen, Gifte oder Heilmittel handelt nur die Folgen (Effekte, Wirkungen) sind verschieden Chemische Voraussetzungen, damit eine Substanz gefährlich ist Toxische Wirkungen von chemischen Stoffen sind letztlich chemische Reaktionen mit Organismen. Somit kann viel über die Reaktivität ausgesagt werden, wenn man den chemischen Aufbau kennt. schwach basisch gasförmig fein verteilt elektrophil reaktiv lipophil Abbildung 2: Gefährliche chemische Eigenschaften 8 Korolkovas A., Grundlagen der molekularen Pharmakologie, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1974, 27518 18 Eine Substanz ist reaktiv: 1. Bei ungewöhnlichen Oxidationszahlen (reaktiv): Wasserstoffperoxid, Kohlenmonoxid, Hypochlorite, Nitrite, Chlorate. 2. Bei sehr grosser chemischer Reaktivität: Starke Säuren/Basen, Stoffe mit sehr grossem Wasserbindungsvermögen, konz. Säuren/Basen, Alkalimetalle, Halogene, spez. Modifikationen wie weisser Phosphor, Säurechloride etc. 3. Bei gespannten Verbindungen: Drei-, Vierringe. 4. Bei hohem Dampfdruck: Wasserstoff, Ammoniak, Chlor, Ozon, Brom, Quecksilber. 5. Bei ausgeprägter Elektrophilie (mutagen, carcinogen): Epoxide, Azirine, N- Nitrosamine, Alkylierungsmittel, Dreiringe mit einem Element mit EN> Lipophile Stoffe: Tetrachlorkohlenstoff, Benzol, DDT, Vinylchlorid, je mehr Halogene desto toxischer (mit Ausnahmen), vor allem als schwache Basen (Amine). 7. Verbindungen zwischen elektronegativen Elementen: Ozon, Peroxide, Fluor, Chlor, Brom, Iod, Phosgen, Isocyanate, Cyanide, Stickoxide, Schwefeloxide, Chloroxide.. 8. Polare Stoffe in unpolarer Umgebung. 9. Fein verteilte Stoffe (grosse Oberfläche: Nickel, Eisen, Palladium, Holz, Mehl, Medikamente..), 10.Eine Kombination der obigen Eigenschaften vergrössert die Gefährdung. Eine gute Charakterisierung der wichtigsten Merkmale und Eigenschaften einer Substanz oder Zubereitung findet man im Sicherheitsdatenblatt. Man achte bei der Verwendung, Lagerung, Abfüllung und der Entsorgung auf die Risiken: - Korrekte Beschriftung (Gefahrensymbole, R-,S-Sätze, Namen ) - Richtige, resistente Verpackung und geeignete Verschlüsse - Geeignete Lagerung (Festkörper eher oben, Flüssigkeiten in grossen Mengen mit Auffangwannen eher unten) - Nachgeführte Lagerverwaltung (z.b. mit Computerprogramm) - Verfügbare Sicherheitsdatenblätter (Papier oder CD) - Minimale Mengen im Einsatz - Abfälle richtig zwischenlagern und korrekt entsorgen.19 Inhalt des Sicherheitsdatenblatts Das Sicherheitsdatenblatt ist dazu bestimmt, den beruflichen Verwendern die beim Umgang mit gefährlichen Stoffen und Zubereitungen notwendigen physikalischchemischen, sicherheitstechnischen, toxikologischen und ökologischen Daten und Umgangsempfehlungen zu vermitteln. Diese werden benötigt, um die erforderlichen Massnahmen für den Gesundheitsschutz, die Sicherheit am Arbeitsplatz und den Schutz der Umwelt treffen zu können. Das Sicherheitsdatenblatt muss zwingend folgende Angaben enthalten: 1. Stoff/Zubereitungs - und Firmenbezeichnung 2. Zusammensetzung/Angaben zu Bestandteilen 3. Mögliche Gefahren 4. Erste-Hilfe-Massnahmen 5. Massnahmen zur Brandbekämpfung 6. Massnahmen bei unbeabsichtigter Freisetzung 7. Handhabung und Lagerung 8. Expositionsbegrenzung und persönliche Schutzausrüstungen 9. Physikalische und chemische Eigenschaften 10. Stabilität und Reaktivität 11. Angaben zur Toxikologie 12. Angaben zur Ökologie 13. Hinweise zur Entsorgung 14. Angaben zum Transport 15. Vorschriften 16. Sonstige Angaben Die genauen Inhalte dieser Angaben können in der einschlägigen Literatur gefunden werden. BAG: Das Sicherheitsdatenblatt lesen und verstehen: vci: Leitfaden Sicherheitsdatenblatt,20 Die 3 V der Anwendung von gefährlichen Stoffen vermeiden möglichst wenig gefährliche Substanzen ( ersetzen) nie mischen nur in Originalflaschen lassen Beschriftung immer gut sichtbar halten nicht in die Kanalisation entsorgen nicht verbrennen vermindern möglichst wenig verwenden sorgfältig anwenden richtig aufbewahren verbessern bessere Verfahren, gefahrlosere Reaktionen 3.4 Die biologische Wirkung Wirkstoffe sind immer Substanzen, welche chemische Besonderheiten aufweisen. Diese lassen sich erfassen und beschreiben. Erst der molekulare Zusammenhang mit der biologischen Wirkung (Enzyme, Zellen, Organe, Lebewesen, Gemeinschaften etc.) erlaubt uns aber, Vorhersagen im wissenschaftlichen Sinne zu machen. Wirkung Dosis Pharmakon Resorption Abbau durch Biotransformation Wirkform Transportform Aktivierung durch Biotransformation Extrazelluläre Flüssigkeit Eiweissbindung Transport Wirkorte für Nebenwirkungen Dosis- Effekt- Beziehung Wirkorte für erwünschte Wirkungen Bindung im Gewebe Ausscheidung Dosis- Effekt- Beziehung Nebenwirkung Abbildung 3: Einige wichtige Grundprozesse für die Wirkung eines Pharmakons Mehr anzeigen
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