Umweltergonomie

Umweltergonomie

1. Betriebliche Gesundheitsförderung und menschliche Leistung

1.1 Betriebliche Gesundheitsförderung

Grundsätze zur betrieblichen Gesundheitsförderung sind:

Krankheitsvermeidung (pathogen), Gesundheitsförderung (salutogen), Verhältnisprävention, Verhaltensprävention

1.2 Arbeitswelt und Gesundheit

Veränderung durch Anforderungs-, Belastungs- und Gefährdungswandel, durch flexible Organisationsformen und neue Beschäftigungsmuster sowie erhöhten Leistungsdruck in der Arbeitswelt führen zu Konsequenzen in der betrieblichen Gesundheitsförderung.

Klassische Beanspruchungsbilder werden zunehmend von psychischen und psychosomatischen Gesundheitsstörungen überlagert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1.3 Belastung und Beanspruchung im Arbeitssystem

Die Begriffe und Belastung und Beanspruchung werden in der Ergonomie im Sinne eines Ursachen-Wirkungsmodells getrennt. Es wird unterschieden zwischen der von außen auf den Organismus einwirkenden Arbeitsbelastung sowie der daraus resultierenden individuellen Arbeitsbeanspruchung.

Die Gesamtheit aller erfassbaren Einflüsse des Arbeitssystems führen in Abhängigkeit von persönlichen Eigenschaften zur Beanspruchung.

Belastung:

Alle von außen auf den Organismus einwirkenden Größen (z.B. Kraft, Druck, Lärm, Stress). Als physikalische Größen ist die Belastung messbar, als psychische Größe nur qualitativ erfassbar.

Entsprechend werden in der Arbeitswissenschaft unter Belastung(en) die äußeren Merkmale der Arbeitssituation (z.B. Arbeitsaufgabe, physikalisch-chemische und soziale Umgebungsbedingungen, besondere Ausführungsbedingungen wie Zeitdruck) verstanden.

Beanspruchung:

Ist die Folge der Belastung im individuellen Organismus (Ermüdung, Schwitzen, Kopfschmerzen). Beanspruchung ist im emotionalen psychischen Bereich kaum messbar.

Unter Beanspruchungen werden die Reaktionen des arbeitenden Menschen auf die Belastungen subsumiert. Die Beanspruchung ist dabei nicht nur eine Funktion der Belastung, sondern hängt auch von individuellen Eigenschaften und Fähigkeiten (z.B. Gewöhnungsgrad, Qualifikation) des Individuums ab. Eine gleiche Belastung führt somit bei verschiedenen Menschen zu unterschiedlicher Beanspruchung.

In der Praxis kann man nur für gleiche Belastung sorgen, obwohl die gleiche Beanspruchung sinnvoller wäre.

Die Belastungsfaktoren können auftreten bei:

Arbeitsaufgabe (Maschinenmontage, Bildschirmarbeit) Betriebsmittel (Rechner, CNC-Maschine, Werkzeug) Arbeitsplatz (Raum, Bedienstelle, Tisch, Stuhl) Arbeitsumgebung (Lärm, Vibrationen, Schadstoffe) Arbeitsablauf (Zeitdruck, Stress)

Zudem spielen bei der Belastung noch personelle Faktoren (interindividuelle) eine Rolle, die die Höhe und Dauer der Belastung beeinflussen:

Konstitution
Geschlecht Alter
Ausbildung Training
Erfahrung

Intraindividuelle Faktoren wie zum Beispiel der Tagesrhythmus:

Eine Vielzahl der Funktionen des Menschen unterliegt einer tageszeitlichen Schwankung, die man aufgrund ihrer Periodizität als zirkadianen Rhythmus bezeichnet. Ihre Periodendauer schwankt zwischen 23 und 27 Stunden bei einem Mittelwert von 25 Stunden.

Der wichtigste zirkadiane Rhythmus ist der Wach-Schlaf-Zyklus. Einer Phase erhöhter Leistungsbereitschaft während der Wachphase folgt die Schlafphase, in der elementare organische Funktionen regeneriert werden.

Außer der Periodendauer ist der Verlauf der menschlichen Rhythmik für die Gestaltung von Arbeit wichtig. Die bedeutendste zirkadiane Rhythmik in diesem Zusammenhang ist die menschliche Leistungsfähigkeit. Sie ist über den Tagesverlauf nicht konstant. Zunächst steigt sie an, bis zwischen 9 und 11 Uhr ein Maximum eintritt. Dann beobachtet man meist ein Absinken bis zu einem flachen Minimum um die Mittagszeit, worauf jedoch ein erneutes, im Vergleich zum Vormittag jedoch nicht so ausgeprägtes Maximum am frühen Abend folgt. Danach sinkt die Leistungsfähigkeit kontinuierlich ab, bis zwischen 2 und 4 Uhr ein absolutes Minimum erreicht wird.

Graf nannte diese Schwankungen der Leistung über den Tagesverlauf die physiologische Arbeitskurve. Das Arbeiten nach diesem Rhythmus wird subjektiv als besonders natürlich empfunden. Neben der physiologischen Arbeitskurve wird die Leistungsfähigkeit durch weitere Faktoren, wie die Motivation, Zeitpunkt der Nahrungsaufnahme usw., beeinflusst.

Bei Schichtarbeit ist eine oberflächliche Anpassung des Biorhythmus durch

- Gestaltung des Schicht- und Pausenprogramms
- Regel einhalten für Essenszeiten (warme Mahlzeiten)
- Veränderung des Freizeitverhaltens (Anpassung) anzustreben.

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1.4 Physiologische Beanspruchungsgrößen

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Messung und Beurteilung physischer Beanspruchung:

a) O2 - Verbrauch

Nach Beginn der Tätigkeit stellt sich die Anpassung des Stoffwechsels erst mit einer gewissen Verzögerung ein. Während dieser Phase wird die benötigte Energie aus anaeroben Reserven bereitgestellt, die nach Beendigung der Tätigkeit über aerobe Prozesse wiederhergestellt werden. Zu Beginn der Tätigkeit wird daher zunächst weniger Sauerstoff verbraucht, als für die Tätigkeit eigentlich erforderlich ist. Nach Beendigung der Tätigkeit besteht zum Bilanzausgleich noch für eine gewisse Zeit ein erhöhter Sauerstoffbedarf. Bei leichten und mittelschweren Tätigkeiten unterhalb der Dauerleistungsgrenze stellt sich circa 3-5 Minuten nach Arbeitsbeginn ein Gleichgewicht zwischen Sauerstoffverbrauch und Energieumsatz ein, daher genügt zur Energieumsatzbestimmung die Messung innerhalb der Gleichgewichtsperiode.

b) Energieumsatz

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Voraussetzung für die Energiegewinnung zur Krafterzeugung ist die Aufnahme, Verarbeitung und Bereitstellung entsprechender Nährstoffe. Die notwendige Energiezufuhr erhält der Körper in Form von Nahrungsmitteln und Sauerstoff. Als Stoffwechsel bezeichnet man alle chemischen Vorgänge innerhalb des Körpers. Hierzu gehören die folgenden wichtigen Teilvorgänge:

- Nahrungsaufnahme und Aufbereitung
- Ab- und Umbau der aufgenommenen Stoffe zu Zucker, Fettsäure und Aminosäuren im Magen-Darm-Trakt
- Teilweiser Umbau der Nährstoffe in der Leber
- Verbrennung der energiereichen Stoffe mit Sauerstoff in den Verbrauchern unter Abgabe von Energie und Bildung der energiearmen Abfallprodukte

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c) Herzschlagfrequenz

Herzschlagfrequenz:

Häufigkeit des Ausstoßes der Blutwelle in den Blutgefäßen als Prinzip für sensorische Erfassung.

Durchblutung sorgt für:

- Ver- und Entsorgung der Muskulatur mit Nährstoffen, O2 sowie Stoffwechselendprodukte und CO2
- Wärmeregulation des Körpers (vasomotorische Regelung)
- O2-Versorgung des Organismus, insbesondere des Gehirns

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d) Körpertemperatur

Mit zunehmender Belastung nimmt die Körperkerntemperatur allerdings mit Verzögerung zu. Die Hauttemperatur ist stark von äußeren Einflussgrößen abhängig. Ihre Auswertung als Beanspruchungskenngröße ist lediglich als Ergänzung zu anderen Maßmethoden zu sehen.

e) Muskelaktivität

Muskelaktivität wird:

- Elektrophysiologisch angeregt und gesteuert,
- Durch Stoffwechselvorgänge in Funktion gehalten und
- Von einer Wärmeproduktion begleitet

Messung der Muskelaktivität (Elektromyographie):

Mit Oberflächen- und Nadelelektroden werden Spannungspotentiale am Muskel abgeleitet und integriert als Summenpotentiale für Leistung (Ermüdung) oder nach einer Frequenzanalyse zur Kennwertermittlung von Muskelfunktionen genutzt. Die Elektromyographie erlaubt die Beanspruchungsermittlung einzelner Muskeln oder Muskelgruppen.

1.5 Der Leistungsbegriff in der Ergonomie

Leistung:

Sachliche Leistungsvoraussetzungen

- Organisatorische Vorbedingungen
- Technische Vorbedingungen

Menschliche Leistungsvoraussetzungen

- Leistungsfähigkeit
- Leistungsbereitschaft

1.6 Berufskrankheiten

Berufskrankheit:

Bestimmte Erkrankung, die ausschließlich auf die betriebliche Tätigkeit zurückzuführen ist.

Einteilung der Berufskrankheiten:

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Aufteilung der Berufskrankheiten nach medizinischen Gesichtspunkten:

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BK-Anerkennungsverfahren:

Beschwerden des Beschäftigten Hausarzt oder Betriebsarzt

Anzeige beim Sozialgericht „BK-Feststellung“ Berufsgenossenschaft - Durchgangsärzte Technische Aufsichtsbeamte

- Besichtigung der betrieblichen Situation
- Belastungsanalyse
- Gesamtdosierermittlung Gewerbeärztliche Kommission

2. Messen und Gestalten in der Arbeitsumwelt

2.1

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2.1.1 Lärmdefinitionen

Lärm: Schall, der Stille oder gewollte Schallaufnahme stört.

Schallquellen: Schwingende elastische feste, flüssige oder gasförmige Körper.

Schall: Stellt einen wellenförmigen longitudinalen Schwingungszustand der Luft dar.

2.1.2 Grundgrößen

Bezieht man die Leistung auf eine bestimmte Wirkfläche A, die z.B. die Fläche des Gehörgangs sein kann, so spricht man von der Schallintensität I.

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Die Hörschwelle liegt in Bezug auf den effektiven Schalldruck bei einer Frequenz von 1000 Hz bei circa 20μPa. Die Reizschwelle liegt bei 10-¹² W/m².

Schallleistungspegel: [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]

Schallintensitätspegel:[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]

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2.1.3 Wirkungen des Lärms auf den menschlichen Organismus

Bei lang anhaltender Lärmexposition oder bei zu intensiver Beschallung kann Lärm gesundheitsschädlich wirken. Doch auch der Bereich unterhalb der Schädigungsgrenze ist von Bedeutung im Hinblick auf das Wohlbefinden, die Leistungsfähigkeit und die Arbeitssicherheit von Personen.

a) Schädigung durch Lärm

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Bei der Schädigung durch Lärm lassen sich akute und chronische Lärmschäden unterscheiden. Diese Schäden betreffen ausschließlich das Gehör.

Akute Schädigungen, so genannte Knalltraumata, treten vor allem bei explosionsartigen Druckanstiegen mit Schalldruckpegeln von 140-220dB auf. Der Schutzreflex der Muskeln zur Versteifung der Übertragungskette im Mittelohr ist in diesem Fall nicht ausreichend schnell. Reparabel sind Schäden am Trommelfell oder an den Gehörknöchelchen. Dagegen sind Innenohrschäden irreparabel. Anzeichen eines Knalltraums sind ein stechender Schmerz, die Vertaubung des Ohres und Ohrgeräusche.

Von wesentlich größerer Bedeutung in der Praxis sind chronische Lärmschäden. Lärmschwerhörigkeit gehört stets zu den meist entschädigten Berufskrankheiten. Wie bereits erwähnt, kann eine längere Lärmeinwirkung eine zeitlich beschränkte Hörschwellenverschiebung (TTS) bewirken. Wird das menschliche Ohr tagtäglich derart hohen Schallintensitäten ausgesetzt, so ist eine Regenerierung der sauerstoffunterversorgten Haarzellen nicht mehr möglich. Die Haarzellen degenerieren und stellen ihre Funktion letztlich ganz ein; eine bleibende Hörschwellenverschiebung ist die Folge. Das Vorhandensein der zeitlich beschränkten Hörschwellenverschiebung ist also Voraussetzung für eine Gefährdung im Hinblick auf eine dauerhafte Lärmschwerhörigkeit.

b) Beeinträchtigung der Arbeitssicherheit durch Lärm

Lärm kann Warnsignale oder Geräusche überdecken, die einen Hinweis auf eine Gefährdung geben. Akustische Gefahrenanzeigen sind jedoch von besonderer praktischer Bedeutung, da deren Signale unabhängig von der räumlichen Ausrichtung des Gehörsinns wahrgenommen werden. Sie können also den arbeitenden Menschen jederzeit erreichen. Bei der Gestaltung von Warnsignalen muss darauf geachtet werden, dass sie andere Frequenzbereiche belegen als die Umgebungsgeräusche. Lärm behindert weiterhin die Sprachverständigung. Als Faustregel gilt, dass der Sprachschalldruckpegel 15dB über dem Umgebungsgeräusch liegen muss, damit eine angenehme Verständigung möglich ist.

c) Physiologische Reaktionen

Vorwiegend geistige Arbeit unter Geräuscheinwirkungen erfordert von den Arbeitspersonen eine höhere Konzentration und führt zur schnelleren Ermüdung. Eine anhaltende Störung der Sprachverständigung durch Lärm kann zu einer negativen Einstellung gegenüber der Geräuschquelle führen. Außerdem sind Engpässe beim Sprachorgan, also Heißerkeit möglich. Umgekehrt wurde festgestellt, dass beim Arbeiten im Büro bei sehr niedrigen Schallpegeln informationshaltige Geräusche mehr stören als ein angehobener Schalldruck der Hintergrundgeräusche. Bei leisen, kontinuierlichen Hintergrundgeräuschen findet eine Adaption statt, d.h. sie werden im Zeitverlauf nicht mehr wahrgenommen.

Ebenso uneindeutig wie das Empfinden von Geräuschen sind die physiologischen Reaktionen auf Lärm: Es konnten unter anderem Veränderungen der Atemfrequenz, der Herzschlagfrequenz, des Hautwiderstandes, der Magenperistaltik und der elektrischen Hirnaktivität nachgewiesen werden. Ein typisches Reiz-Reaktions-Muster ist jedoch nicht nachweisbar.

2.1.4 Lärmbeurteilung

Lärmmessungen werden durchgeführt, um eine Aussage über die Belastung von Arbeitspersonen durch die Schalleinwirkung während eines Arbeitstages zu treffen. In den wenigsten Fällen wird jedoch der Schalldruckpegel über die Arbeitszeit konstant sein. Mehrere Messungen mit anschließender Mittelung oder eine integrierende Messung zur Ermittlung des energieäquivalenten Schalldruckpegels sind also erforderlich, um einen Kennwert für die Lärmbelastung zu erhalten.

Mittelung von Schallpegeln:

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Wird eine solche Messung über den Beurteilungszeitraum eines Arbeitstages (8h) durchgeführt, so spricht man vom Beurteilungspegel am Arbeitsplatz:

L Ar L A (S, I, F) eq K I K T KI = Impulszuschlag (3 / 6 dB) KT = Tonzuschlag (3 / 6db)

Bewertung von Schallereignissen:

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Messwert zeitbewertet:

Bei diesen Messwerten findet eine Bewertung nach dem zeitlichen Verlauf statt. Drei Zeitbasen sind bekannt:

- Slow: sinusförmiges Signal mit einer mittleren Frequenz von 1000Hz über 0,5 Sekunden
- Fast: sinusförmiges Signal mit einer mittleren Frequenz von 1000Hz über 0,2 Sekunden
- Impulse: Einzelimpulse eines sinusförmigen Signals der Frequenz von 2000Hz

Entsprechend der angenäherten Dosis-Wirkungs-Beziehungen werden für ohrgesunde Personen lärmbedingte Gehörschäden statistisch ausgeschlossen, wenn:

- LAR < 90dB und die Expositionsdauer unter 6 Jahre
- LAR < 87dB und die Expositionsdauer unter 10 Jahre
- LAR < 85dB und die Expositionsdauer unter 15 Jahre

Zumutbare Beurteilungspegel sind für

- Überwiegend geistige Tätigkeiten: LAR < 55 dB
- Einfache mechanisierte Bürotätigkeiten: LAR < 70 dB
- Sonstige Tätigkeiten: LAR < 85 dB

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