Nachhaltige Rohstoffe
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Gesundheit, Bauorganisation

Serie "Klimawandel und Bauunternehmen"

Klimawandel und menschliche Gesundheit sind auf vielfache und komplexe Weise miteinander verbunden, wie zahlreiche Untersuchungen zeigen.
Besonders betroffen von klimabedingten Veränderungen im Arbeitsalltag sind alle, die überwiegend im Freien tätig sind. In Bezug auf Hitzebelastung bieten neue Tools praktische Unterstützung bei der Gefährdungsbeurteilung.

Serie „Klimawandel und Bauunternehmen“

Die vierteilige Serie „Klimawandel und Bauunternehmen“ stellt ausgewählte Ergebnisse des Forschungsprojekts „KlimaBau“ vor, das neben der vertraglichen Perspektive und technischen Randbedingungen vor allem den „Faktor Mensch“ in den Fokus der Untersuchung rückt. Das Forschungsprojekt wird durch ein interdisziplinäres Projektteam der Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft (BG BAU), des Deutschen Wetterdiensts (DWD) und des Instituts für Bauwirtschaft und Baubetrieb (IBB) der TU Braunschweig bearbeitet.Die vierteilige Serie „Klimawandel und Bauunternehmen“ wird ausgewählte Ergebnisse des Forschungsprojekts „KlimaBau“ vorstellen, das neben der vertraglichen Perspektive und technischen Randbedingungen vor allem den „Faktor Mensch“ in den Fokus der Untersuchung rückt. Das Forschungsprojekt wird durch ein interdisziplinäres Projektteam der Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft (BG BAU), des Deutschen Wetterdiensts (DWD) und des Instituts für Bauwirtschaft und Baubetrieb (IBB) der TU Braunschweig bearbeitet.

 

Eine umfassende Darstellung der aktuellen Situation und der derzeitigen Prognosen anhand der Indikatoren Hitze – Extremwetterereignisse – Klimaabhängige Erkrankungen – Ernährungssicherheit/Unterernährung findet sich im Bericht 2019 des „Lancet Countdown on health and climate change“.[42]
Dieser Bericht stellt die Ergebnisse und den Konsens von 35 führenden akademischen Institutionen und UN-Organisationen aus allen Kontinenten dar.  Er zeichnet kein optimistisches Bild bezüglich

  • des stetigen Anstiegs der globalen Durchschnittstemperatur sowie der zunehmenden Häufigkeit, Intensität und Dauer von extremer Hitze und damit verbundenem Hitzestress,
  • der Zunahme von Waldbränden, Überschwemmungen und Dürre,
  • der steigenden generellen Eignung unseres Klimas für die Übertragung von Infektionserkrankungen,
  • der Verringerung des Ertragspotenzials aller wichtigen Nutzpflanzen  durch den Temperaturanstieg, zunehmende Wasserknappheit, Schädlinge und Ernteausfälle durch Extremwetterereignisse.

Klimawandelbedingte Hitzewellen und die darauf zurückzuführende erhöhte Sterblichkeit sind auch heute bereits für Mitteleuropa bzw. das Gebiet der Bundesrepublik Deutschland gut dokumentiert. [1] [17] [35] [37] [38]

Daneben weist das Umweltbundesamt im Zusammenhang mit dem Klimawandel weitere für Deutschland relevante Problemkreise [33] hin:

  • eine erhöhte Hautkrebsgefährdung durch eine mögliche Zunahme der UV-Exposition (insbesondere im UVA-Bereich). Man rechnet mit einem Anstieg an Sonnenstunden pro Tag und in der Jahressumme.[33] [41] Eine Belastung der Haut mit UV-Strahlen gilt als wichtigster Risikofaktor für die Entstehung von Hautkrebserkrankungen. Hautkrebserkrankungen haben bereits in den letzten Jahren massiv zugenommen, und Modellrechnungen zeigen, dass die durch den Klimawandel zusätzlich auftretenden Hautkrebsfälle in Mitteleuropa auch noch mehrere Jahrzehnte steigen werden.[23]
  • erhöhte Werte von bodennahem Ozon in Hitzeperioden und ein verstärkt auftretender Pollenflug. Das belastet die Gesundheit und kann Auslöser für Asthma, Heuschnupfen oder akute Atemwegserkrankungen sein.[3] [33] [45]

 

Besonders betroffen von klimabedingten Veränderungen im Arbeitsalltag sind alle, die überwiegend im Freien tätig sind. In Deutschland sind das etwa 2,5 Millionen Menschen, vor allem Beschäftigte auf dem Bau, in der Land- und Forstwirtschaft, im Handwerk und in der Schifffahrt.

Die Arbeiten im Baugewerbe sind dadurch gekennzeichnet, dass sie häufig

  • draußen sind und die Arbeitsplätze nur unzureichend vor direkter Sonne und anderen Witterungseinflüssen geschützt sind,
  • körperlich schwer sind, wobei der weitaus größte Teil der im Muskel umgesetzten Energie als Wärme abgegeben wird(> 70 %).[27] [28]
  • die Benutzung von köperbedeckender robuster Arbeits- bzw. Schutzkleidung erfordern, wodurch die bei körperlicher Arbeit notwendige Wärmeabgabe durch Schweißverdunstung massiv eingeschränkt wird.[16] [20] [21]

 

Daher wird die Bauindustrie zwar einerseits davon profitieren, dass die Winter durch den Klimawandel milder werden. Andererseits muss sie sich auf zunehmende Beeinträchtigungen durch Extremwetterereignisse, UV-Strahlung und vor allem Hitze einstellen.

Die volkswirtschaftliche Bedeutung von steigenden Temperaturen ist immens: Bereits 1995 gingen weltweit schätzungsweise 1,4 Prozent der Gesamtarbeitszeit aufgrund von Hitze verloren. Das entspricht einem Produktivitätsverlust von etwa 35 Millionen Vollzeitarbeitsplätzen. Selbst unter der optimistischen Annahme, dass der globale Temperaturanstieg bis dahin nur 1,3 °C beträgt wird für 2030 das Ansteigen des Arbeitsausfalls auf 2,2 Prozent geschätzt, was etwa 80 Millionen Vollzeitarbeitsplätzen und einem BIP-Verlust von 2.400 Milliarden US-Dollar entspricht.[24]

Auch für Deutschland schätzte das Umweltbundesamt (unter Annahme einer Verringerung der Produktivität zwischen 3 und 12 Prozent [22] bereits 2015 die Einbußen aufgrund der jetzt schon auftretenden Hitzetage auf ca. 540 Millionen bis 2,4 Milliarden Euro im Vergleich zu Jahren ohne Hitzetage.[41]

 

Eine Abnahme der Leistungsfähigkeit ist oft das erste Symptom der gesundheitlichen Beeinträchtigungen durch Hitze und ggf. – sofern keine Maßnahmen ergriffen werden - Vorbote schwerwiegenderer Auswirkungen wie Hitzeerschöpfung und Hitzschlag (mit möglicher Todesfolge).[42]

Zu den negativen Hitzefolgen gehört auch eine erhöhte allgemeine (Arbeits-)Unfallgefahr. Die auf Baustellen notwendige persönliche Schutzausrüstung (Schutzhelm, Schutzschuhe, Warnkleidung etc.) führt meist zu einem zusätzlichen Wärmestau, so dass die Benutzung bei Hitze zunehmend unkomfortabler wird. So wurden beispielsweise bei einer Umgebungstemperatur von 33 °C im Schutzhelm eines Beschäftigten 57 °C gemessen.

 

Auch zur besonderen Relevanz hitzebedingter Todesfälle für die Baubranche gibt es Untersuchungen aus den USA. Über die Analyse der dortigen tödlichen Arbeitsunfälle von 1992 bis 2016 wurde ermittelt, dass auf Bauarbeiter (6 % aller Beschäftigten) 36 % (n = 285) aller berufsbedingten hitzebedingten Todesfälle entfielen. Steigende Sommertemperaturen waren mit höheren hitzebedingten Todesraten verbunden, wobei – im Vergleich zu allen Baubeschäftigten (Risikoindex = 1) -  Betonbauer (10,80), Dachdecker (6,93), Bauhelfer (6,87), Maurer (3,33) sowie Heizungs- und Klimatechniker (1,60) erhöhte Risikoindices aufwiesen.

Zur Häufigkeit tödlicher Hitzschläge bei körperlicher Arbeit in Schutzkleidung liegen keine repräsentativen Daten vor.

Eine aktuelle Zusammenfassung zum Thema „Hitzeexposition und Arbeitsunfälle“ gibt ein Review von Spector et al (2019)[39], das den aktuellen Wissensstand zu den potenziellen Mechanismen dieses komplexen Zusammenhanges, die Datenlage, Präventionsmaßnahmen und – wie viele andere - den großen Forschungsbedarf auf diesem Gebiet beschreibt.

Frühere Studien aus den USA hatten bereits gezeigt, dass Bauarbeiter dort 13-mal häufiger an einer hitzebedingten Krankheit (HRI) sterben als Arbeiter in anderen Branchen, und Dachdecker und  Straßenbauarbeiter ein besonders hohes HRI-Risiko haben. Dieser Zusammenhang wurde kürzlich für die Arbeit im Freien unter Verwendung von Entschädigungsdaten für  Verletzungen von Bauarbeitern in den Jahren 2000 bis 2012 in den USA sowie hochauflösend modellierten  meteorologischen Daten weiter quantifiziert. Die Autoren berichteten von einer nahezu linearen Assoziation von Humidex (= ein in Kanada entwickelter Hitzeindex) mit dem Risiko einer traumatischen Verletzung und von einem Anstieg der Verletzungswahrscheinlichkeit um 0,5 % pro 1 °C Anstieg des Humidex. Zusätzlich bemerkenswert war, dass dieses Risiko bereits ab einem Humidex von 21 °C erhöht zeigte, was derzeit eigentlich noch als klimatisch komfortabel angesehen wird.

 

In Hinblick auf die UV-Belastung ist festzustellen, dass davon besonders diejenigen betroffen sind und auch in Zukunft besonders betroffen sein werden, die im Freien arbeiten. Über das Jahr verteilt sind sie bei ganztägiger Außenarbeit der 3- bis 5-fachen UV-Strahlung ausgesetzt im Vergleich zu Personen, die in Gebäuden tätig sind. Für Beschäftigte, die teilweise in Innen- und Außenbereichen arbeiten, erhöht sich die UV-Belastung immerhin noch um den Faktor 1,7 bis 3.

Wie hoch gerade auch die berufliche UV-Dosis für Beschäftigte in der Bauwirtschaft ist, konnte im Projekt GENESIS-UV gezeigt werden. Acht der zehn am stärksten betroffenen Beschäftigtengruppen gehören zu dieser Branche.

Die ermittelten Werte für die rein berufliche Exposition liegen für fast alle Berufsgruppen über dem Wert von 130 SED, der als durchschnittliche Bevölkerungsbelastung angenommen wird (SED: Standard Erythem-Dosis, 1 SED = 100 J/m²). 

Diese hohe Belastung spiegelt sich in der Zahl der bei der BG BAU gemeldeten und jährlich anerkannten Fälle von berufsbedingtem Hautkrebs, die seit 2015 (Einführung als Berufskrankheit) die Berufserkrankung Nummer 1 in der Bauwirtschaft ist. 2019 wurden hier 3.131 Fälle gemeldet, was einem Anteil von rund 20 % an allen Berufskrankheitenverdachtsfällen entspricht.

 

Befragung durch drei Handwerkskammern 

Anfang des Jahres 2020 wurden insgesamt 5.522 Unternehmen durch die  Handwerkskammer Braunschweig – Lüneburg – Stade, die Handwerkskammer Südthüringen und die Handwerkskammer der Schwaben zu Beeinträchtigungen durch Wetterfaktoren befragt, von denen sich 1.783 dem Bauhauptgewerbe und 3.729 dem Ausbaugewerbes zuordnen lassen.

Obwohl die persönliche Leistungsfähigkeit eines Beschäftigten (Faktor „Mensch“) nicht ursächlich durch das Gewerk bestimmt ist, zeigen die Umfrageergebnisse deutliche Unterschiede zwischen den Unternehmensgruppen bei der Frage nach der Abhängigkeit der Leistungserbringung von verschiedenen Wetterfaktoren.

Begründet werden kann das durch die unterschiedlichen Ausführungsbedingungen, wobei hier insbesondere die Effekte von hohen Umgebungstemperaturen (Material) im Straßenbau bei der Temperatur und die Bodennähe bzw. -ferne der Arbeitsplätze (Dachdecker, Zimmerer, Maurer versus Straßenbau) in Hinblick auf den Wind sichtbar werden.

Während die Gesamtwerte der Einschränkungen durch das Wetter in den Faktoren niedrige Temperaturen, Niederschlag/Feuchtigkeit bezüglich der Verarbeitbarkeit von Material und Leistungserbringung der Beschäftigten ziemlich übereinstimmten, gab es bezüglich der hohen Temperaturen einen deutlichen Unterschied. Erheblich mehr Unternehmer (ca. 80 %) sehen hier den Faktor Mensch kritisch, beim Material gaben dies nur 60 % an. Die Hitze erreicht auch unter den Wetterfaktoren hier den höchsten Gesamtwert, während es bei der Materialverarbeitbarkeit der Faktor Niederschlag/Feuchtigkeit (und ggf. niedrige Temperaturen) ist.

 

Gefährdungsbeurteilung Hitzebelastung

Unternehmerinnen und Unternehmer sind durch das Arbeitssicherheitsgesetz dazu verpflichtet, ganz allgemein für gesundheitlich zuträgliche Arbeitsbedingungen für
ihre Beschäftigten zu sorgen. Wetterfaktoren werden explizit für das Baugewerbe als Outdoorbranche in der DGUV Vorschrift 38 „Bauarbeiten“ in § 8 adressiert.

Diese Faktoren fließen in die Gefährdungsbeurteilung ein, bei der die Gefährdungen am Arbeitsplatz bewertet und ggf. entsprechende Schutzmaßnahmen
getroffen werden müssen.

 

DGUV Vorschrift 38 

Unfallverhütungsvorschrift „Bauarbeiten“

§ 8 Arbeitsplätze und Verkehrswege

(1) Der Unternehmer hat sicherzustellen, dass Arbeitsplätze und Verkehrswege so eingerichtet und beschaffen sind, dass sie entsprechend

  • der Art der baulichen Anlage,
  • den wechselnden Bauzuständen,
  • den Witterungsverhältnissen und
  • den jeweils auszuführenden Tätigkeiten

ein sicheres Arbeiten, Begehen oder Befahren ermöglichen.[11]

 

 

Steigen die Umgebungstemperaturen über 26 °C an, ist generell mit Leistungs- und Konzentrationsabfall, Zunahme von Arbeitsfehlern, Erschöpfung, Ermüdung und Zunahme von Unfällen zu rechnen. Hochgradige Wärmeeinwirkung kann auch zur Belastung des Herz-Kreislauf-Systems, der Atemwege und des Wasser- und Elektrolythaushalts führen, wodurch es – insbesondere bei schwerer Arbeit, direkter Sonneneinstrahlung und ungenügender Flüssigkeitszufuhr - zu Hitzekrankheiten wie Hitzekrämpfen, Hitzekollaps und Hitzschlag kommen kann.

 

Möglichkeiten der Einschätzung von Hitzegefährdungen

Und obwohl sicher jeder eine subjektive Einschätzung treffen kann, ob es gerade warm oder kalt ist, ist es trotzdem schwierig, die die Gesundheitsgefährdung durch Hitze gerade außerhalb von Gebäuden sachgerecht einzuschätzen.

Ein Grund ist, dass hierfür neben der Lufttemperatur dafür weitere Witterungsfaktoren (Luftfeuchtigkeit, Luftgeschwindigkeit, Sonneneinstrahlung), die Art und Dauer der Arbeit, zusätzliche Wärmequellen aus der Umgebung, notwendige Schutzkleidung sowie ggf. persönliche Faktoren (z. B. Akklimatisationszustand) berücksichtigt werden müssen.Ein Grund ist, dass hierfür neben der Lufttemperatur dafür weitere Witterungsfaktoren (Luftfeuchtigkeit, Luftgeschwindigkeit, Sonneneinstrahlung), die Art und Dauer der Arbeit, zusätzliche Wärmequellen aus der Umgebung, notwendige Schutzkleidung sowie ggf. persönliche Faktoren (z. B. Akklimatisationszustand) berücksichtigt werden müssen.

Einflussgrößen der thermischen Belastung im Überblick:

  • Lufttemperatur
  • Luftfeuchtigkeit
  • Luftgeschwindigkeit
  • Wärmestrahlung
  • energetische Arbeitsbelastung
  • Wärmeisolation der Bekleidung und
  • Expositionszeit.

Verschiedene Klimasummen-Maße dienen in der Arbeitswissenschaft dazu, die daraus resultierende komplexe thermische Beanspruchung des Menschen über einem Zahlenwert handhabbar zu machen.

 

Die am weitesten akzeptierte und am häufigsten verwendete Methode zur „Messung von Umweltvariablen zur beruflichen Wärmebelastung
im Freien“18 ist der WBGTIndex (Wet Bulb Globe Temperature). Erläuterungen zum WBGT finden sich auch im Beitrag "EU-Forschungsprojekt Heat Shield"von Dr. Annaheim.  

Ein Verfahren zur WBGT-Berechnung aus Klimadaten findet sich bei Lemke et a. 2012.[29

Einen Online-Rechner dazu findet man bei climatechip.org.[24]

Der WBGT-Index 

Der WBGT-Index (Wet Bulb Globe Temperature) [13] berechnet sich aus


tnw = Temperatur eines natürlich belüfteten, befeuchteten Thermometers in °C

tg   = Globetemperatur in °C

ta   = Lufttemperatur in °C

wie folgt:

  1. innerhalb und außerhalb von Gebäuden und ohne direkte Einwirkung von Sonnenstrahlung WBGT = 0,7 tnw + 0,3 tg
  2. außerhalb von Gebäuden und bei direkter Einwirkung von Sonnenstrahlung
    WBGT = 0,7 tnw + 0,2 tg + 0,1 ta

 

Strenggenommen ist er jedoch nur für die Bewertung zeitlich konstanter Klimabedingungen geeignet. Als Orientierung für die Erträglichkeitsgrenze von Hitzebelastungen für eine 8-Stunden-Schicht gelten nachfolgende Werte:[13]

Energieumsatz
(Klasse)

Energieumsatz
[W]

WBGT–Richtwert für akklimatisierte Personen [°C]

WBGT–Richtwert für nicht akklimatisierte Personen [°C]

Klasse 0
Ruhezustand

115

33

32

Klasse 1
niedrig

180

30

29

Klasse 2
mittel

300

28

26

Klasse 3
hoch

415

26

23

Klasse 4
sehr hoch

520

25

20

 

Der Arbeitsenergieumsatz muss dazu klassifiziert werden.[14] Für viele bautypische Tätigkeiten liegt er im mittleren bis hohen Bereich.

Für den WBGT wurde eine hohe Validität für die Prognose berufsbedingter Wärmebelastung in der Bauindustrie gezeigt.[44]

 

 

Auch außerhalb der Arbeitswissenschaften gibt es Lösungsansätze für das Problem, die verschiedenen Klimagrößen zu einem Zahlenwert für die thermische Belastung zusammenzufassen. Hier ist insbesondere auf den Universellen Thermischen Klimaindex UTCI zu verweisen, der von der Internationalen Gesellschaft für Biometeorologie (ISB) entwickelt wurde, für Hitze- und Kältebelastungen angewendet werden kann und dessen Berechnung online frei zur Verfügung steht.[24] [26]
 

Der Deutsche Wetterdienst (DWD) verwendet z. B. die auf ähnlichen physikalischen Grundlagen basierende „Gefühlte Temperatur", die in den gemäßigten Breiten Mitteleuropas realistischer sein soll. Jedoch fehlt sowohl beim UTCI auch auch bei der gefühlten Temperatur bisher noch die Möglichkeit, Energieumsatz und Bekleidung als Variablen mit ins Modell einzubringen.

 

Die Head-Shield-Plattform

Mit den klimawandelbedingten negativen Auswirkungen von Hitzebelastung am Arbeitsplatz auf die Gesundheit und Produktivität der Arbeitskräfte in Europa befasst sich derzeit das von der EU finanzierte Projekt „HEAT-SHIELD"[34] 

Ziel ist es, Anpassungsstrategien für die wichtigsten betroffenen Industriezweige (Fertigung, Bauwesen, Transport, Tourismus und Landwirtschaft), die zusammen etwa 40 % des Bruttoinlandprodukts und 50 % der Arbeitskräfte der EU ausmachen), bereitzustellen. Ein wichtiges Ergebnis ist die mehrsprachige Plattform „HEAT SHIELD occupational warning system" (https://heatshield.zonalab.it/index.php?lang=de ), die im Rahmen des Projekts entwickelt wurde und bisher 1.800 Orte in Europa umfasst.[32]

 

Heatshield-Plattform (Screenshot)
Heatshield-Plattform (Screenshot)
Bildquelle: https://heatshield.zonalab.it

 

Die Plattform stellt zum einen eine allgemeine Ausgabe der Hitzestressprognose in Form von Karten mit der Wahrscheinlichkeit der Überschreitung der täglichen WBGT-Schwelle von 27 °C für jede der kommenden vier Wochen zur Verfügung. Sie ist ohne Registrierung für alle frei zugänglich.

 

Faktoren für Hitzerisiko-Prognose
Faktoren für Hitzerisiko-Prognose
Bildquelle: https://heatshield.zonalab.it

 

Individualisierte Informationen nach Anmeldung

Mit Registrierung auf der Heat-Shield-Plattform ist es zusätzlich möglich, „maßgeschneiderte“ Informationen über das Hitzestressrisiko zu erhalten, das unter Verwendung eines angepassten WBGT-Schwellenwerts berechnet wird.
Dabei wird nicht nur der Arbeitsort berücksichtigt , sondern auch Größe und Gewicht der beschäftigten Person, die Arbeitsschwere,  Kleidung oder PSA, die während der Arbeit getragen wird, die Arbeitsumgebung (in der Sonne oder im Schatten) sowie der Akklimatisierungszustand (an Hitze akklimatisiert oder nicht; siehe obenstehende Abb.).

 

Anzeige des Hitzestress-Risikos (Screenshot)
Anzeige des Hitzestress-Risikos (Screenshot)
Bildquelle: https://heatshield.zonalab.it

 

Die kurzfristige Vorhersage des Hitzestress-Risikos (5-Tage-Prognose) beinhaltet Verhaltensempfehlungen hinsichtlich Trinkmenge und Arbeitspausen in Bezug auf den Hitzestress-Maximalwert des Tages. Bei nicht signifikantem oder tiefem Hitzestress-Risiko sind keine oder kleine zusätzliche Pausen notwendig, bei mittlerem oder hohem Risiko sollten Pausen mit Abkühlung bzw. im Schatten oder in kälterer Umgebung durchgeführt werden.

Wenn innerhalb dieses Zeitraums mit (wenigstens) moderatem Hitzestress zu rechnen ist, wird zusätzlich eine Warn-Mail versendet. Die langfristige Prognose des Hitzerisikos umfasst etwas mehr als einen Monat (46 Tage) im Voraus, um Arbeitsaktivitäten planen zu können. Gegenwärtig sind dort sechs Sprachen verfügbar (Englisch, Italienisch, Slowenisch, Französisch, Portugiesisch und Deutsch), weitere sollen hinzukommen.[32]

 

Für Unternehmer, Verantwortliche und Arbeitsschutzfachleute ist es möglich, sich als „Interessent“ einzuloggen und Standarddaten für die Person einzugeben (und das auch ggf. beliebig zu ändern), um so eine Einschätzung für verschiedene Arbeitsplätze zu erhalten. Das ermöglicht es, gegebenenfalls sowohl kurz- als auch langfristig mit entsprechenden Maßnahmen reagieren zu können bzw. diese rechtzeitig zu planen. 

 

Autoren

Anke Templiner

Redaktion BauPortal

Luisa Kynast, M. Sc.

TU Braunschweig

Dr. med. Ute Pohrt

Abt. Gesundheit
BG BAU Prävention


Ausgabe

BauPortal 2|2021