Eine kalte Umgebung wird durch Bedingungen definiert, die größere als normale Körperwärmeverluste verursachen. „Normal“ bezieht sich in diesem Zusammenhang auf das, was Menschen im Alltag unter angenehmen, oft Innenraumbedingungen erleben, was jedoch aufgrund sozialer, wirtschaftlicher oder natürlicher klimatischer Bedingungen variieren kann. Für die Zwecke dieses Artikels gelten Umgebungen mit einer Lufttemperatur unter 18 bis 20 °C als kalt.

Kaltarbeit umfasst eine Vielzahl industrieller und beruflicher Tätigkeiten unter unterschiedlichen klimatischen Bedingungen (siehe Tabelle 1). In den meisten Ländern erfordert die Lebensmittelindustrie Arbeiten unter kalten Bedingungen – normalerweise 2 bis 8 °C für frische Lebensmittel und unter –25 °C für Tiefkühlkost. In solchen künstlichen kalten Umgebungen sind die Bedingungen relativ gut definiert und die Exposition ist von Tag zu Tag ungefähr gleich.

Tabelle 1. Lufttemperaturen verschiedener kalter Arbeitsumgebungen

Quelle: Modifiziert nach Holmér 1993.

In vielen Ländern führen die saisonalen klimatischen Veränderungen dazu, dass Arbeiten im Freien und Arbeiten in unbeheizten Gebäuden über kürzere oder längere Zeiträume unter kalten Bedingungen durchgeführt werden müssen. Die Kältebelastung kann je nach Ort auf der Erde und Art der Arbeit stark variieren (siehe Tabelle 1). Kaltes Wasser stellt eine weitere Gefahr dar, der Menschen ausgesetzt sind, die beispielsweise bei Offshore-Arbeiten beschäftigt sind. Dieser Artikel befasst sich mit Reaktionen auf Kältestress und vorbeugenden Maßnahmen. Methoden zur Bewertung der Kältebelastung und akzeptable Temperaturgrenzen gemäß kürzlich verabschiedeter internationaler Normen werden an anderer Stelle in diesem Kapitel behandelt.

Kältestress und Arbeit in der Kälte

Kältestress kann in vielen verschiedenen Formen auftreten und den Wärmehaushalt des ganzen Körpers sowie den lokalen Wärmehaushalt von Extremitäten, Haut und Lunge beeinflussen. Die Art und Beschaffenheit von Kältestress wird an anderer Stelle in diesem Kapitel ausführlich beschrieben. Das natürliche Mittel zur Bewältigung von Kältestress sind Verhaltenshandlungen – insbesondere das Wechseln und Anpassen der Kleidung. Ausreichender Schutz verhindert das Auskühlen. Der Schutz selbst kann jedoch unerwünschte, nachteilige Auswirkungen haben. Das Problem ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1. Beispiele für Kälteeffekte.

Das Abkühlen des ganzen Körpers oder von Körperteilen führt zu Unbehagen, beeinträchtigter sensorischer und neuromuskulärer Funktion und schließlich zu Kälteschäden. Kaltes Unbehagen ist in der Regel ein starker Stimulus für Verhaltenshandlungen, der die Wirkung verringert oder beseitigt. Die Vermeidung von Auskühlung durch das Anlegen von Kälteschutzkleidung, Schuhen, Handschuhen und Kopfbedeckungen beeinträchtigt die Beweglichkeit und Geschicklichkeit des Arbeiters. Es gibt einen „Kosten des Schutzes“ in dem Sinne, dass Bewegungen und Bewegungen eingeschränkt und anstrengender werden. Die kontinuierliche Anpassung der Ausrüstung zur Aufrechterhaltung eines hohen Schutzniveaus erfordert Aufmerksamkeit und Urteilsvermögen und kann Faktoren wie Wachsamkeit und Reaktionszeit beeinträchtigen. Eines der wichtigsten Ziele der Ergonomieforschung ist die Verbesserung der Funktionalität von Bekleidung unter Beibehaltung des Kälteschutzes.

 

 

 

 

Dementsprechend sind die Auswirkungen der Arbeit in der Kälte zu unterteilen in:

• Auswirkungen der Gewebekühlung

• Auswirkungen von Schutzmaßnahmen („Kosten des Schutzes“).

 

Bei Kälteeinwirkung reduzieren Verhaltensmaßnahmen den Kühleffekt und ermöglichen schließlich die Aufrechterhaltung eines normalen thermischen Gleichgewichts und Komforts. Unzureichende Maßnahmen rufen thermoregulatorische, physiologisch kompensatorische Reaktionen (Vasokonstriktion und Schüttelfrost) hervor. Die kombinierte Wirkung von Verhaltens- und physiologischen Anpassungen bestimmt die resultierende Wirkung eines gegebenen Kältestresses.

In den folgenden Abschnitten werden diese Effekte beschrieben. Sie werden in akute Wirkungen (die innerhalb von Minuten oder Stunden auftreten), langfristige Wirkungen (Tage oder sogar Jahre) und andere Wirkungen (die nicht direkt mit Abkühlungsreaktionen zusammenhängen) unterteilt an sich). Tabelle 2 zeigt Beispiele für Reaktionen im Zusammenhang mit der Dauer der Kälteeinwirkung. Natürlich hängen die Arten von Reaktionen und ihr Ausmaß stark vom Stresslevel ab. Lange Expositionen (Tage und länger) beinhalten jedoch kaum die extremen Werte, die für kurze Zeit erreicht werden können.

Tabelle 2. Dauer von unkompensiertem Kältestress und damit verbundene Reaktionen

 

Akute Auswirkungen der Kühlung

Die offensichtlichste und direkteste Wirkung von Kältestress ist die sofortige Abkühlung der Haut und der oberen Atemwege. Thermorezeptoren reagieren und eine Folge thermoregulatorischer Reaktionen wird initiiert. Art und Ausmaß der Reaktion werden in erster Linie durch Art und Stärke der Kühlung bestimmt. Wie bereits erwähnt, sind periphere Vasokonstriktion und Schüttelfrost die wichtigsten Abwehrmechanismen. Beide tragen dazu bei, die Körperwärme und die Kerntemperatur zu erhalten, beeinträchtigen jedoch die kardiovaskulären und neuromuskulären Funktionen.

Die psychologischen Wirkungen der Kälteeinwirkung verändern jedoch auch die physiologischen Reaktionen auf komplexe und teilweise unbekannte Weise. Die kalte Umgebung wirkt ablenkend in dem Sinne, dass es einer erhöhten mentalen Anstrengung bedarf, um mit den neuen Stressfaktoren umzugehen (Auskühlung vermeiden, Schutzmaßnahmen treffen etc.). Andererseits bewirkt die Kälte auch Erregung, in dem Sinne, dass der erhöhte Stresslevel die Aktivität des Sympathikus und damit die Handlungsbereitschaft erhöht. Unter normalen Bedingungen verwenden Menschen nur geringe Teile ihrer Kapazität, wodurch eine große Pufferkapazität für unerwartete oder anspruchsvolle Bedingungen erhalten bleibt.

Kältewahrnehmung und thermischer Komfort

Die meisten Menschen empfinden bei einer Betriebstemperatur zwischen 20 und 26 °C bei sehr leichter, sitzender Arbeit (Büroarbeit bei 70 W/m) ein Gefühl thermischer Neutralität²) in angemessener Kleidung (Isolationswerte zwischen 0.6 und 1.0 clo). In diesem Zustand und ohne lokale thermische Ungleichgewichte wie Zugluft befinden sich die Menschen in thermischer Behaglichkeit. Diese Bedingungen sind gut dokumentiert und in Normen wie ISO 7730 spezifiziert (siehe Kapitel Steuerung des Raumklimas in diesem Enzyklopädie).

Das menschliche Kühlempfinden steht in engem Zusammenhang mit dem Wärmehaushalt des ganzen Körpers sowie dem lokalen Wärmehaushalt des Gewebes. Kälte-Thermo-Beschwerden entstehen, wenn das Körperwärmegleichgewicht durch falsche Abstimmung von Aktivität (Stoffwechselwärmeproduktion) und Kleidung nicht aufrechterhalten werden kann. Für Temperaturen zwischen +10 und +30 °C kann das Ausmaß des „Kälteunwohlseins“ in einer Bevölkerung durch die in ISO 7730 beschriebene Komfortgleichung von Fanger vorhergesagt werden.

Eine vereinfachte und ziemlich genaue Formel zur Berechnung der thermoneutralen Temperatur (T) für den Durchschnittsmenschen ist:

 

t = 33.5 – 3·I_cl – (0.08 + 0.05·I_cl) ·M

woher M ist die Stoffwechselwärme, gemessen in W/m² und I_cl der Isolationswert von Kleidung gemessen in Clo.

Die erforderliche Kleidungsisolierung (clo-Wert) ist bei +10 °C höher als die mit der IREQ-Methode berechnete (berechnete erforderliche Isolierungswert) (ISO TR 11079, 1993). Der Grund für diese Diskrepanz liegt in der Anwendung unterschiedlicher „Komfort“-Kriterien in den beiden Methoden. ISO 7730 konzentriert sich stark auf thermischen Komfort und lässt erhebliches Schwitzen zu, während ISO TR 11079 nur „kontrolliertes“ Schwitzen in minimalem Maße zulässt – eine Notwendigkeit bei Kälte. Abbildung 2 zeigt die Beziehung zwischen Kleidungsisolation, Aktivitätsgrad (Wärmeproduktion) und Lufttemperatur gemäß der obigen Gleichung und der IREQ-Methode. Die gefüllten Bereiche sollten die erwartete Variation der erforderlichen Kleidungsisolierung aufgrund unterschiedlicher „Komfort“-Niveaus darstellen.

Abbildung 2. Optimale Temperatur für thermischen "Komfort" als Funktion von Kleidung und Aktivitätsniveau ().

Die Informationen in Abbildung 2 sind nur ein Leitfaden zur Herstellung optimaler thermischer Bedingungen in Innenräumen. Es gibt erhebliche individuelle Unterschiede in der Wahrnehmung des thermischen Komforts und des Unbehagens durch Kälte. Diese Variation entsteht durch Unterschiede in Kleidung und Aktivitätsmustern, aber auch subjektive Vorlieben und Gewöhnung tragen dazu bei.

Insbesondere Menschen, die einer sehr leichten, sitzenden Tätigkeit nachgehen, werden zunehmend anfällig für lokale Abkühlung, wenn die Lufttemperatur unter 20 bis 22 °C fällt. Unter solchen Bedingungen muss die Luftgeschwindigkeit niedrig gehalten werden (unter 0.2 m/s) und zusätzliche isolierende Kleidung muss ausgewählt werden, um empfindliche Körperteile (z. B. Kopf, Nacken, Rücken und Knöchel) zu bedecken. Sitzende Arbeiten bei Temperaturen unter 20 °C erfordern isolierte Sitzflächen und Rückenlehnen, um die lokale Auskühlung durch Kompression der Kleidung zu reduzieren.

Wenn die Umgebungstemperatur unter 10 °C fällt, wird das Komfortkonzept schwieriger anzuwenden. Thermische Asymmetrien werden „normal“ (z. B. kaltes Gesicht und Einatmen kalter Luft). Trotz eines optimalen Wärmehaushalts des Körpers können solche Asymmetrien als unangenehm empfunden werden und erfordern zusätzliche Wärme, um sie zu beseitigen. Thermische Behaglichkeit in der Kälte geht, anders als unter normalen Innenraumbedingungen, wahrscheinlich mit einem leichten Wärmegefühl einher. Dies sollte beachtet werden, wenn der Kältestress mit dem IREQ-Index bewertet wird.

 

Leistung

Kälteexposition und die damit verbundenen Verhaltens- und physiologischen Reaktionen wirken sich auf verschiedenen Komplexitätsebenen auf die menschliche Leistungsfähigkeit aus. Tabelle 3 gibt einen schematischen Überblick über verschiedene Arten von Leistungseffekten, die bei milder und extremer Kälteeinwirkung zu erwarten sind.

Tabelle 3. Angaben zu erwarteten Wirkungen bei leichter und schwerer Kälteeinwirkung

0 zeigt keine Wirkung an; – weist auf eine Beeinträchtigung hin; – – weist auf eine starke Beeinträchtigung hin; 0 – zeigt einen widersprüchlichen Befund an.

 

Eine leichte Exposition bedeutet in diesem Zusammenhang keine oder vernachlässigbare Kühlung des Körperkerns und eine mäßige Kühlung der Haut und der Extremitäten. Bei starker Belastung kommt es zu einer negativen Wärmebilanz, einem Absinken der Kerntemperatur und einer damit einhergehenden ausgeprägten Temperaturerniedrigung der Extremitäten.

Die körperlichen Eigenschaften leichter und starker Kälteeinwirkung hängen stark vom Gleichgewicht zwischen körpereigener Wärmeerzeugung (als Ergebnis körperlicher Arbeit) und Wärmeverlusten ab. Schutzkleidung und klimatische Umgebungsbedingungen bestimmen die Höhe des Wärmeverlusts.

Wie bereits erwähnt, verursacht Kälteeinwirkung Ablenkung und Abkühlung (Abbildung 1). Beide wirken sich auf die Leistung aus, obwohl das Ausmaß der Auswirkungen je nach Art der Aufgabe variiert.

Verhalten und mentale Funktion sind anfälliger für den Ablenkungseffekt, während die körperliche Leistungsfähigkeit stärker durch Abkühlung beeinträchtigt wird. Das komplexe Zusammenspiel von physiologischen und psychologischen Reaktionen (Ablenkung, Erregung) auf Kälteeinwirkung ist noch nicht vollständig verstanden und erfordert weitere Forschungsarbeiten.

Tabelle 4 zeigt berichtete Beziehungen zwischen körperlicher Leistungsfähigkeit und Körpertemperaturen. Es wird angenommen, dass die körperliche Leistungsfähigkeit stark von der Gewebetemperatur abhängt und sich verschlechtert, wenn die Temperatur lebenswichtiger Gewebe und Organteile sinkt. Typischerweise hängt die manuelle Geschicklichkeit entscheidend von der Finger- und Handtemperatur sowie der Muskeltemperatur der Vorhand ab. Die Gesamtmuskelaktivität wird wenig von der lokalen Oberflächentemperatur beeinflusst, ist aber sehr empfindlich gegenüber der Muskeltemperatur. Da einige dieser Temperaturen miteinander in Beziehung stehen (z. B. Kern- und Muskeltemperatur), ist es schwierig, direkte Beziehungen zu bestimmen.

Tabelle 4. Bedeutung der Körpergewebetemperatur für die körperliche Leistungsfähigkeit des Menschen

0 zeigt keine Wirkung an; – zeigt eine Beeinträchtigung bei niedriger Temperatur an; – – weist auf eine starke Beeinträchtigung hin; 0 – zeigt widersprüchliche Befunde an; (–) weist auf einen möglichen geringfügigen Effekt hin.

 

Die Übersicht der Leistungseffekte in Tabelle 3 und 4 ist zwangsläufig sehr schematisch. Die Informationen sollten als Signal zum Handeln dienen, wobei Handeln eine detaillierte Beurteilung der Bedingungen oder das Ergreifen von vorbeugenden Maßnahmen bedeutet.

Ein wichtiger Faktor, der zu Leistungsminderungen beiträgt, ist die Belichtungszeit. Je länger die Kälte ausgesetzt wird, desto größer ist die Wirkung auf das tiefere Gewebe und die neuromuskuläre Funktion. Andererseits modifizieren Faktoren wie Gewöhnung und Erfahrung die nachteiligen Auswirkungen und stellen einen Teil der Leistungsfähigkeit wieder her.

Manuelle Leistung

Die Handfunktion ist sehr anfällig für Kälteeinwirkung. Aufgrund ihrer geringen Masse und großen Oberfläche verlieren Hände und Finger viel Wärme, während sie gleichzeitig hohe Gewebetemperaturen (30 bis 35 °C) aufrechterhalten. Dementsprechend können solche hohen Temperaturen nur mit einem hohen Maß an innerer Wärmeerzeugung aufrechterhalten werden, was einen anhaltend hohen Blutfluss zu den Extremitäten ermöglicht.

Der Wärmeverlust der Hände kann bei Kälte durch das Tragen geeigneter Handbekleidung reduziert werden. Gute Handbekleidung für kaltes Wetter bedeutet jedoch Dicke und Volumen und folglich eine Beeinträchtigung der Fingerfertigkeit und der manuellen Funktion. Daher kann die manuelle Leistung in der Kälte nicht durch passive Maßnahmen erhalten werden. Durch einen ausgewogenen Kompromiss zwischen Wahl der funktionellen Handbekleidung, Arbeitsverhalten und Expositionsschema lässt sich die Leistungsminderung allenfalls begrenzen.

Die Hand- und Fingerfunktion hängt stark von der lokalen Gewebetemperatur ab (Abbildung 3). Feine, zarte und schnelle Fingerbewegungen verschlechtern sich, wenn die Gewebetemperatur um einige Grad sinkt. Bei stärkerer Abkühlung und Temperaturabfall werden auch grobe Handfunktionen beeinträchtigt. Eine signifikante Beeinträchtigung der Handfunktion wird bei Hauttemperaturen der Hand um 15 ºC festgestellt, und schwere Beeinträchtigungen treten bei Hauttemperaturen um 6 bis 8 ºC aufgrund der Blockierung der Funktion von sensorischen und thermischen Hautrezeptoren auf. Je nach Aufgabenstellung kann es erforderlich sein, die Hauttemperatur an mehreren Stellen an Hand und Fingern zu messen. Die Temperatur der Fingerkuppe kann unter bestimmten Expositionsbedingungen um mehr als zehn Grad niedriger sein als auf dem Handrücken.

Abbildung 3. Beziehung zwischen Fingerfertigkeit und Fingerhauttemperatur.

Abbildung 4 zeigt kritische Temperaturen für verschiedene Arten von Auswirkungen auf die manuelle Funktion.

Abbildung 4. Geschätzte grobe Auswirkungen auf die manuelle Leistung bei unterschiedlichen Hand-/Fingertemperaturen.

Neuromuskuläre Leistungsfähigkeit

Aus den Abbildungen 3 und 4 geht hervor, dass Kälte einen ausgeprägten Einfluss auf die Muskelfunktion und -leistung hat. Die Kühlung des Muskelgewebes reduziert die Durchblutung und verlangsamt neurale Prozesse wie die Übertragung von Nervensignalen und die Synapsenfunktion. Darüber hinaus erhöht sich die Viskosität des Gewebes, was zu einer höheren inneren Reibung während der Bewegung führt.

Die isometrische Kraftabgabe wird um 2 % pro ºC gesenkter Muskeltemperatur reduziert. Die dynamische Kraftabgabe wird um 2 bis 4 % pro ºC gesenkter Muskeltemperatur reduziert. Mit anderen Worten, die Kühlung reduziert die Kraftabgabe der Muskeln und wirkt sich noch stärker auf dynamische Kontraktionen aus.

Körperliche Arbeitsfähigkeit

Wie bereits erwähnt, lässt die Muskelleistung bei Kälte nach. Bei eingeschränkter Muskelfunktion kommt es zu einer allgemeinen Beeinträchtigung der körperlichen Leistungsfähigkeit. Ein Faktor, der zur Verringerung der aeroben Arbeitskapazität beiträgt, ist der erhöhte periphere Widerstand des Körperkreislaufs. Eine ausgeprägte Vasokonstriktion erhöht die zentrale Zirkulation, was schließlich zu Kältediurese und erhöhtem Blutdruck führt. Die Kühlung des Kerns kann sich auch direkt auf die Kontraktilität des Herzmuskels auswirken.

Die Leistungsfähigkeit, gemessen an der maximalen aeroben Kapazität, nimmt um 5 bis 6 % pro ºC gesenkter Kerntemperatur ab. So kann sich die Ausdauer als praktische Folge der verringerten Maximalleistung und mit einem erhöhten Energiebedarf der Muskelarbeit schnell verschlechtern.

Andere Kälteeffekte

Körpertemperaturen

Bei sinkender Temperatur ist die Körperoberfläche am stärksten betroffen (und auch am tolerantesten). Die Hauttemperatur kann innerhalb weniger Sekunden unter 0 °C fallen, wenn die Haut mit sehr kalten Metalloberflächen in Kontakt kommt. Ebenso kann die Hand- und Fingertemperatur bei Vasokonstriktion und schlechtem Schutz um mehrere Grad pro Minute sinken. Arme und Hände sind bei normaler Hauttemperatur durch periphere arteriovenöse Shunts superdurchblutet. Das schafft Wärme und fördert die Fingerfertigkeit. Das Abkühlen der Haut schließt diese Shunts und verringert die Durchblutung in Händen und Füßen auf ein Zehntel. Die Extremitäten machen 50 % der Körperoberfläche und 30 % seines Volumens aus. Der Blutrückfluss erfolgt über tiefe Venen parallel zu den Arterien, wodurch der Wärmeverlust nach dem Gegenstromprinzip reduziert wird.

Im Kopf-Hals-Bereich tritt keine adrenerge Vasokonstriktion auf, was in Notfallsituationen zur Vermeidung einer Unterkühlung zu beachten ist. Eine Person ohne Kopfbedeckung kann bei Minustemperaturen 50 % oder mehr ihrer Ruhewärmeproduktion verlieren.

Für die Entwicklung einer Hypothermie (Senkung der Kerntemperatur) ist ein hoher und anhaltender Wärmeverlust des ganzen Körpers erforderlich (Maclean und Emslie-Smith 1977). Das Gleichgewicht zwischen Wärmeproduktion und Wärmeverlust bestimmt die resultierende Abkühlungsrate, sei es eine Ganzkörperkühlung oder eine lokale Abkühlung eines Körperteils. Anhand des IREQ-Index können die Bedingungen für den Wärmehaushalt analysiert und bewertet werden. Eine bemerkenswerte Reaktion auf lokales Abkühlen hervorstehender Teile des menschlichen Körpers (z. B. Finger, Zehen und Ohren) ist das Jagdphänomen (Lewis-Reaktion). Nach einem anfänglichen Absinken auf einen niedrigen Wert steigt die Fingertemperatur um mehrere Grad an (Abbildung 5). Diese Reaktion wird zyklisch wiederholt. Die Reaktion ist sehr lokal – ausgeprägter an der Fingerspitze als an der Basis. Es fehlt in der Hand. Die Reaktion auf der Handfläche spiegelt höchstwahrscheinlich die Temperaturänderung des Blutflusses wider, der die Finger versorgt. Die Reaktion kann durch wiederholte Expositionen modifiziert (verstärkt) werden, wird aber in Verbindung mit Ganzkörperkühlung mehr oder weniger aufgehoben.

Abbildung 5. Kälteinduzierte Vasodilatation der Fingergefäße, die zu einem zyklischen Anstieg der Gewebetemperatur führt.

Die fortschreitende Abkühlung des Körpers hat eine Reihe von physiologischen und mentalen Effekten zur Folge. Tabelle 16 zeigt einige typische Reaktionen, die mit unterschiedlichen Kerntemperaturen verbunden sind.

Tabelle 5. Menschliche Reaktionen auf Abkühlung: Indikative Reaktionen auf unterschiedliche Unterkühlungsgrade

 

Herz und Kreislauf

Das Abkühlen der Stirn und des Kopfes führt zu einer akuten Erhöhung des systolischen Blutdrucks und schließlich zu einer erhöhten Herzfrequenz. Eine ähnliche Reaktion kann beobachtet werden, wenn die bloßen Hände in sehr kaltes Wasser getaucht werden. Die Reaktion ist von kurzer Dauer und normale oder leicht erhöhte Werte werden nach Sekunden oder Minuten erreicht.

Übermäßiger Körperwärmeverlust verursacht eine periphere Vasokonstriktion. Insbesondere während der Übergangsphase führt der erhöhte periphere Widerstand zu einer Erhöhung des systolischen Blutdrucks und einer erhöhten Herzfrequenz. Die Herzarbeit ist größer als bei ähnlichen Aktivitäten bei normalen Temperaturen, ein Phänomen, das Personen mit Angina pectoris schmerzhaft erfahren.

Wie bereits erwähnt, verlangsamt eine tiefere Gewebekühlung im Allgemeinen die physiologischen Prozesse von Zellen und Organen. Kühlung schwächt den Innervationsprozess und unterdrückt Herzkontraktionen. Die Kontraktionskraft wird reduziert und zusätzlich zur Erhöhung des peripheren Widerstands der Blutgefäße wird das Herzzeitvolumen reduziert. Bei mäßiger und schwerer Hypothermie nimmt die Herz-Kreislauf-Funktion jedoch im Verhältnis zur allgemeinen Reduktion des Stoffwechsels ab.

Lunge und Atemwege

Das Einatmen mäßiger Mengen kalter, trockener Luft bereitet gesunden Personen begrenzte Probleme. Sehr kalte Luft kann insbesondere bei der Nasenatmung zu Beschwerden führen. Hohe Belüftungsvolumina sehr kalter Luft können auch Mikroentzündungen der Schleimhaut der oberen Atemwege verursachen.

Mit fortschreitender Hypothermie wird die Lungenfunktion gleichzeitig mit der allgemeinen Verringerung des Körperstoffwechsels herabgesetzt.

Funktionale Aspekte (Arbeitsfähigkeit)

Grundvoraussetzung für die Funktion in kalter Umgebung ist ein ausreichender Schutz vor Auskühlung. Der Schutz selbst kann jedoch die Leistungsbedingungen ernsthaft beeinträchtigen. Der Humpeleffekt von Kleidung ist bekannt. Kopfbedeckungen und Helme beeinträchtigen das Sprechen und Sehen und Handschuhe beeinträchtigen die manuelle Funktion. Während der Schutz für die Erhaltung gesunder und angenehmer Arbeitsbedingungen erforderlich ist, müssen die Folgen in Bezug auf die Leistungsbeeinträchtigung vollständig erkannt werden. Aufgaben dauern länger und erfordern mehr Aufwand.

Kälteschutzkleidung kann inklusive Stiefel und Kopfbedeckung leicht 3 bis 6 kg wiegen. Dieses Gewicht erhöht die Arbeitsbelastung, insbesondere während der ambulanten Arbeit. Außerdem führt die Reibung zwischen Schichten in mehrschichtiger Kleidung zu Bewegungswiderstand. Das Gewicht der Stiefel sollte niedrig gehalten werden, da zusätzliches Gewicht an den Beinen relativ mehr zur Arbeitsbelastung beiträgt.

Arbeitsorganisation, Arbeitsplatz und Ausstattung sollten den spezifischen Anforderungen einer Kaltarbeitsaufgabe angepasst sein. Für Aufgaben muss mehr Zeit eingeplant werden, und häufige Erholungs- und Aufwärmpausen sind erforderlich. Der Arbeitsplatz muss trotz sperriger Kleidung leichte Bewegungen zulassen. Ebenso müssen die Geräte so konstruiert sein, dass sie mit Handschuhen bedient oder bei bloßen Händen isoliert werden können.

Erkältungsverletzungen

Schwere Verletzungen durch kalte Luft sind in den meisten Fällen vermeidbar und treten im zivilen Leben nur sporadisch auf. Andererseits sind diese Verletzungen im Krieg und bei Katastrophen oft von großer Bedeutung. Viele Arbeiter laufen jedoch Gefahr, sich bei ihren Routinetätigkeiten Erkältungsverletzungen zuzuziehen. Arbeiten im Freien in rauem Klima (wie in arktischen und subarktischen Gebieten – z. B. Fischerei, Landwirtschaft, Bauwesen, Gas- und Ölexploration und Rentierzucht) sowie Arbeiten in Innenräumen in kalten Umgebungen (wie in der Lebensmittel- oder Lagerindustrie) können alle durchgeführt werden birgt die Gefahr von Kälteverletzungen.

Kälteschäden können entweder systemisch oder lokalisiert sein. Die lokalen Verletzungen, die am häufigsten einer systemischen Hypothermie vorausgehen, stellen zwei klinisch unterschiedliche Entitäten dar: Verletzungen durch eiskalte Kälte (FCI) und Verletzungen durch nicht frierende Kälte (NFCI).

Eiskalte Verletzungen

Pathophysiologie

Diese Art von lokaler Verletzung tritt auf, wenn der Wärmeverlust ausreichend ist, um ein echtes Einfrieren des Gewebes zu ermöglichen. Neben einer direkten kryogenen Schädigung der Zellen tragen Gefäßschädigungen mit verminderter Durchblutung und Gewebehypoxie zu pathogenen Mechanismen bei.

Die Vasokonstriktion der Hautgefäße ist für die Entstehung einer Erfrierung von großer Bedeutung. Durch weite arteriovenöse Shunts werden periphere Strukturen wie Hände, Füße, Nase und Ohren in warmer Umgebung superperfundiert. Beispielsweise wird nur etwa ein Zehntel der Durchblutung der Hände für die Sauerstoffversorgung des Gewebes benötigt. Der Rest erzeugt Wärme und erleichtert so die Fingerfertigkeit. Selbst wenn die Kerntemperatur nicht abfällt, verschließt die lokale Abkühlung der Haut diese Shunts.

Um die Lebensfähigkeit der peripheren Extremitätenanteile bei Kälteeinwirkung zu schützen, findet eine intermittierende kälteinduzierte Vasodilatation (CIVD) statt. Diese Vasodilatation ist ein Ergebnis der Öffnung der arteriovenösen Anastomosen und tritt alle 5 bis 10 Minuten auf. Das Phänomen ist ein Kompromiss im menschlichen physiologischen Plan, um Wärme zu sparen und dennoch die Funktion von Händen und Füßen zeitweise aufrechtzuerhalten. Die Vasodilatation wird von der Person als Perioden prickelnder Hitze wahrgenommen. CIVD wird weniger ausgeprägt, wenn die Körpertemperatur sinkt. Individuelle Variationen im Grad der CIVD könnten eine unterschiedliche Anfälligkeit für lokale Kälteschäden erklären. Menschen, die in einem kalten Klima heimisch sind, weisen eine ausgeprägtere CIVD auf.

Im Gegensatz zur Kryokonservierung von lebendem Gewebe, bei der die Eiskristallisation sowohl intra- als auch extrazellulär auftritt, produziert die klinische FCI mit einer viel langsameren Gefriergeschwindigkeit nur extrazelluläre Eiskristalle. Der Prozess ist ein exothermer Prozess, der Wärme freisetzt, und daher bleibt die Gewebetemperatur auf dem Gefrierpunkt, bis das Gefrieren vollständig ist.

Wenn die extrazellulären Eiskristalle wachsen, kondensieren extrazelluläre Lösungen, wodurch dieser Raum zu einem hyperosmolaren Milieu wird, was zu einer passiven Diffusion von Wasser aus dem intrazellulären Kompartiment führt; dass Wasser wiederum gefriert. Dieser Prozess schreitet fort, bis das gesamte „verfügbare“ Wasser (das nicht anderweitig an Proteine, Zucker und andere Moleküle gebunden ist) kristallisiert ist. Die Zelldehydration verändert Proteinstrukturen, Membranlipide und den zellulären pH-Wert, was zu einer Zerstörung führt, die mit dem Überleben der Zelle nicht vereinbar ist. Die Resistenz gegenüber FCI variiert in verschiedenen Geweben. Die Haut ist beispielsweise widerstandsfähiger als Muskeln und Nerven, was an einem geringeren Wassergehalt sowohl intra- als auch interzellulär in der Epidermis liegen könnte.

Die Rolle indirekter hämorheologischer Faktoren wurde früher als ähnlich interpretiert wie bei Verletzungen durch nicht einfrierende Kälte. Jüngste Studien an Tieren haben jedoch gezeigt, dass das Einfrieren Läsionen in der Intima von Arteriolen, Venolen und Kapillaren verursacht, bevor irgendwelche Anzeichen einer Schädigung anderer Hautelemente auftreten. Somit ist es offensichtlich, dass der rheologische Teil der Pathogenese von FCI auch ein kryobiologischer Effekt ist.

Wenn eine Erfrierung wieder aufgewärmt wird, beginnt das Wasser wieder in die dehydrierten Zellen zu diffundieren, was zu einer intrazellulären Schwellung führt. Das Auftauen induziert eine maximale Gefäßerweiterung, wodurch Ödeme und Blasenbildung aufgrund der Schädigung der Endothelzellen (innere Hautschicht) entstehen. Die Zerstörung der Endothelzellen legt die Basalmembran frei, was die Blutplättchenadhäsion initiiert und die Gerinnungskaskade startet. Die folgende Blutstagnation und Thrombose induzieren Anoxie.

Da der Wärmeverlust des exponierten Bereichs das Erfrierungsrisiko bestimmt, ist Windchill ein wichtiger Faktor in dieser Hinsicht, und damit ist nicht nur der Wind gemeint, der bläst, sondern auch jede Luftbewegung am Körper vorbei. Laufen, Skifahren, Skijöring und das Fahren in offenen Fahrzeugen sind in diesem Zusammenhang zu berücksichtigen. Das freigelegte Fleisch gefriert jedoch nicht, solange die Umgebungstemperatur über dem Gefrierpunkt liegt, selbst bei hohen Windgeschwindigkeiten.

Der Konsum von Alkohol und Tabakprodukten sowie Unterernährung und Müdigkeit sind prädisponierende Faktoren für FCI. Eine frühere Erkältungsverletzung erhöht das Risiko einer nachfolgenden FCI aufgrund einer abnormalen posttraumatischen sympathischen Reaktion.

Kaltes Metall kann beim Anfassen mit der bloßen Hand schnell zu Erfrierungen führen. Die meisten Menschen sind sich dessen bewusst, erkennen aber oft nicht das Risiko beim Umgang mit unterkühlten Flüssigkeiten. Auf –30 °C gekühltes Benzin friert freiliegendes Fleisch fast augenblicklich ein, da Verdunstungswärmeverlust mit Leitungsverlust kombiniert wird. Ein solches schnelles Einfrieren verursacht eine extra- sowie intrazelluläre Kristallisation mit Zerstörung von Zellmembranen hauptsächlich auf mechanischer Basis. Eine ähnliche Art von FCI tritt auf, wenn flüssiges Propan direkt auf die Haut verschüttet wird.

Krankheitsbild

Kälteschäden werden in oberflächliche und tiefe Erfrierungen unterteilt. Die oberflächliche Verletzung ist auf die Haut und das unmittelbar darunter liegende subkutane Gewebe beschränkt. In den meisten Fällen ist die Verletzung an Nase, Ohrläppchen, Fingern und Zehen lokalisiert. Stechende, stechende Schmerzen sind oft die ersten Anzeichen. Der betroffene Teil der Haut wird blass oder wachsweiß. Es ist taub und wird auf Druck eindrücken, da das darunter liegende Gewebe lebensfähig und biegsam ist. Wenn sich die FCI in eine tiefe Verletzung ausdehnt, wird die Haut weiß und marmorartig, fühlt sich hart an und haftet bei Berührung.

Behandlung

Eine Erfrierung sollte sofort behandelt werden, um zu verhindern, dass aus einer oberflächlichen Verletzung eine tiefe wird. Versuchen Sie, das Opfer ins Haus zu bringen; ansonsten durch Kameradenschutz, Windsack oder ähnliches vor Wind schützen. Der erfrorene Bereich sollte durch passive Wärmeübertragung von einem wärmeren Körperteil aufgetaut werden. Legen Sie die warme Hand gegen das Gesicht und die kalte Hand in die Achselhöhle oder in die Leiste. Da die erfrorene Person unter Kältestress mit peripherer Vasokonstriktion steht, ist ein warmer Begleiter ein viel besserer Therapeut. Massieren und Reiben des erfrorenen Teils mit Schnee- oder Wollschalldämpfer ist kontraindiziert. Eine solche mechanische Behandlung würde die Verletzung nur verschlimmern, da das Gewebe mit Eiskristallen gefüllt ist. Auch an das Auftauen vor einem Lagerfeuer oder einem Campingkocher sollte nicht gedacht werden. Diese Hitze dringt nicht in die Tiefe ein, und da der Bereich teilweise betäubt ist, kann die Behandlung sogar zu einer Brandverletzung führen.

Die Schmerzsignale eines erfrorenen Fußes verschwinden, bevor das eigentliche Erfrieren eintritt, da die Nervenleitfähigkeit bei etwa +8 °C aufgehoben wird. Das Paradoxe ist, dass die letzte Empfindung, die man fühlt, darin besteht, dass man überhaupt nichts fühlt! Unter extremen Bedingungen, wenn die Evakuierung Fußwege erfordert, sollte das Auftauen vermieden werden. Das Gehen auf erfrorenen Füßen scheint das Risiko eines Gewebeverlustes nicht zu erhöhen, während das Wiedererfrieren einer Erfrierung dies im höchsten Maße tut.

Die beste Behandlung für eine Erfrierung ist das Auftauen in warmem Wasser bei 40 bis 42 ° C. Der Auftauvorgang sollte bei dieser Wassertemperatur fortgesetzt werden, bis Gefühl, Farbe und Weichheit des Gewebes zurückkehren. Diese Form des Auftauens endet oft nicht in einem rosa, sondern in einem burgunderroten Farbton aufgrund von venösen Stauungen.

Unter Feldbedingungen muss man sich darüber im Klaren sein, dass die Behandlung mehr erfordert als lokales Auftauen. Der ganze Mensch muss versorgt werden, denn Erfrierungen sind oft das erste Anzeichen einer schleichenden Unterkühlung. Ziehen Sie mehr Kleidung an und geben Sie warme, nahrhafte Getränke. Das Opfer ist meist apathisch und muss zur Kooperation gezwungen werden. Fordern Sie das Opfer auf, Muskelaktivitäten auszuführen, wie z. B. mit den Armen gegen die Seiten zu schlagen. Solche Manöver öffnen periphere arteriovenöse Shunts in den Extremitäten.

Eine tiefe Erfrierung liegt vor, wenn ein Auftauen mit passiver Wärmeübertragung für 20 bis 30 Minuten ohne Erfolg ist. In diesem Fall sollte das Opfer in das nächstgelegene Krankenhaus gebracht werden. Wenn ein solcher Transport jedoch Stunden dauern kann, ist es vorzuziehen, die Person in die nächste Unterkunft zu bringen und ihre Verletzungen in warmem Wasser aufzutauen. Nach dem vollständigen Auftauen sollte der Patient mit hochgelagertem verletztem Bereich ins Bett gebracht werden und ein sofortiger Transport zum nächstgelegenen Krankenhaus arrangiert werden.

Eine schnelle Wiedererwärmung verursacht mäßige bis starke Schmerzen, und der Patient benötigt häufig ein Analgetikum. Die Kapillarschädigung führt in den ersten 6 bis 18 Stunden zu Serumaustritt mit lokaler Schwellung und Blasenbildung. Blasen sollten intakt gehalten werden, um eine Infektion zu verhindern.

Nicht frierende Kälteverletzungen

Pathophysiologie

Längere Einwirkung von Kälte und Nässe über dem Gefrierpunkt in Kombination mit Immobilisierung, die eine venöse Stagnation verursacht, sind die Voraussetzungen für NFCI. Dehydrierung, unzureichende Ernährung, Stress, interkurrente Erkrankungen oder Verletzungen und Müdigkeit sind Faktoren, die dazu beitragen. NFCI betrifft fast ausschließlich Beine und Füße. Schwere Verletzungen dieser Art kommen im zivilen Leben sehr selten vor, aber in Kriegszeiten und Katastrophen waren und sind sie immer ein ernstes Problem, das meistens durch Unkenntnis des Zustands aufgrund des langsamen und undeutlichen ersten Auftretens von Symptomen verursacht wird.

NFCI kann unter allen Bedingungen auftreten, bei denen die Umgebungstemperatur niedriger als die Körpertemperatur ist. Wie bei FCI induzieren sympathische Constrictor-Fasern zusammen mit der Kälte selbst eine verlängerte Vasokonstriktion. Das anfängliche Ereignis ist rheologischer Natur und ähnelt dem, das bei ischämischer Reperfusionsverletzung beobachtet wird. Neben der Dauer der Kälte scheint auch die Anfälligkeit des Opfers von Bedeutung zu sein.

Die pathologische Veränderung aufgrund der ischämischen Verletzung betrifft viele Gewebe. Muskeln degenerieren, unterliegen Nekrose, Fibrose und Atrophie; Knochen zeigen frühe Osteoporose. Von besonderem Interesse sind die Auswirkungen auf die Nerven, da Nervenschäden für die Schmerzen, anhaltende Dysästhesie und Hyperhidrose verantwortlich sind, die häufig als Folge dieser Verletzungen auftreten.

Krankheitsbild

Bei einer nicht eiskalten Verletzung erkennt das Opfer die drohende Gefahr zu spät, weil die ersten Symptome so vage sind. Die Füße werden kalt und schwellen an. Sie fühlen sich schwer, holzig und taub an. Die Füße werden als kühl, schmerzhaft, zart dargestellt, oft mit faltigen Sohlen. Die erste ischämische Phase dauert Stunden bis zu einigen Tagen. Es folgt eine hyperämische Phase von 2 bis 6 Wochen, in der die Füße warm sind, mit hüpfenden Pulsen und vermehrten Ödemen. Blasenbildung und Ulzerationen sind nicht ungewöhnlich, und in schweren Fällen kann Gangrän entstehen.

Behandlung

Die Behandlung ist vor allem unterstützend. Auf der Baustelle sollten die Füße sorgfältig getrocknet, aber kühl gehalten werden. Andererseits soll der ganze Körper gewärmt werden. Reichlich warme Getränke sollten gegeben werden. Im Gegensatz zu eiskalten Verletzungen sollte NFCI niemals aktiv gewärmt werden. Eine Warmwasserbehandlung bei lokalen Erkältungsverletzungen ist nur erlaubt, wenn Eiskristalle im Gewebe vorhanden sind. Die weitere Behandlung sollte in der Regel konservativ sein. Fieber, Anzeichen einer disseminierten intravaskulären Gerinnung und Verflüssigung des betroffenen Gewebes erfordern jedoch einen chirurgischen Eingriff, der gelegentlich mit einer Amputation endet.

Nichtfrierende Kälteverletzungen können verhindert werden. Die Expositionszeit sollte minimiert werden. Eine ausreichende Fußpflege mit Zeit zum Abtrocknen der Füße ist ebenso wichtig wie eine Möglichkeit zum Wechseln in trockene Socken. Das Ruhen mit hochgelagerten Füßen sowie die Verabreichung heißer Getränke, wann immer möglich, mag lächerlich erscheinen, ist aber oft von entscheidender Bedeutung.

Unterkühlung

Hypothermie bedeutet Untertemperatur des Körpers. Thermisch gesehen besteht der Körper jedoch aus zwei Zonen – der Schale und dem Kern. Ersteres ist oberflächlich und seine Temperatur variiert beträchtlich je nach äußerer Umgebung. Der Kern besteht aus tieferen Geweben (z. B. Gehirn, Herz und Lunge sowie Oberbauch), und der Körper strebt danach, eine Kerntemperatur von 37 ± 2 °C aufrechtzuerhalten. Wenn die Thermoregulation beeinträchtigt ist und die Kerntemperatur zu sinken beginnt, leidet die Person unter Kältestress, aber erst wenn die zentrale Temperatur 35 ° C erreicht, wird davon ausgegangen, dass sich das Opfer in einem unterkühlten Zustand befindet. Zwischen 35 und 32 °C wird die Unterkühlung als leicht eingestuft; zwischen 32 und 28 ºC ist es mäßig und unter 28 ºC schwer (Tabelle 16).

Physiologische Auswirkungen einer erniedrigten Kerntemperatur

Wenn die Kerntemperatur zu sinken beginnt, leitet eine intensive Vasokonstriktion das Blut von der Hülle zum Kern um, wodurch die Wärmeleitung vom Kern zur Haut verhindert wird. Um die Temperatur zu halten, wird Schüttelfrost ausgelöst, dem oft ein erhöhter Muskeltonus vorausgeht. Maximales Zittern kann die Stoffwechselrate um das Vier- bis Sechsfache erhöhen, aber da die unwillkürlichen Kontraktionen oszillieren, wird das Nettoergebnis oft nicht mehr als verdoppelt. Herzfrequenz, Blutdruck, Herzzeitvolumen und Atemfrequenz steigen. Die Zentralisierung des Blutvolumens verursacht eine osmolale Diurese mit Natrium und Chlorid als Hauptbestandteilen.

Atriale Reizbarkeit bei früher Hypothermie führt häufig zu Vorhofflimmern. Bei niedrigeren Temperaturen sind ventrikuläre Extrasystolen üblich. Der Tod tritt bei oder unter 28 °C ein, meist als Folge von Kammerflimmern; Asystolie kann auch hinzukommen.

Hypothermie dämpft das zentrale Nervensystem. Abgeschlagenheit und Apathie sind frühe Anzeichen einer sinkenden Kerntemperatur. Solche Effekte beeinträchtigen das Urteilsvermögen, verursachen bizarres Verhalten und Ataxie und enden zwischen 30 und 28 °C in Lethargie und Koma.

Die Nervenleitgeschwindigkeit nimmt mit sinkender Temperatur ab. Dysarthrie, Fummeln und Stolpern sind klinische Manifestationen dieses Phänomens. Kälte wirkt sich auch auf Muskeln und Gelenke aus und beeinträchtigt die manuelle Leistungsfähigkeit. Es verlangsamt die Reaktionszeit und Koordination und erhöht die Fehlerhäufigkeit. Muskelstarre wird sogar bei leichter Hypothermie beobachtet. Bei einer Kerntemperatur unter 30 °C ist körperliche Aktivität unmöglich.

Die Exposition gegenüber einer ungewöhnlich kalten Umgebung ist die Grundvoraussetzung für das Auftreten von Unterkühlung. Extremes Alter sind Risikofaktoren. Ältere Personen mit eingeschränkter thermoregulatorischer Funktion oder Personen, deren Muskelmasse und isolierende Fettschicht reduziert sind, haben ein höheres Risiko, an einer Unterkühlung zu erkranken.

Klassifikation

Aus praktischer Sicht ist folgende Unterteilung der Hypothermie sinnvoll (siehe auch Tabelle 16):

• versehentliche Unterkühlung
• akute Immersionshypothermie
• subakute Erschöpfung Hypothermie
• Unterkühlung bei Trauma
• subklinische chronische Hypothermie.

 

Akute Immersionshypothermie tritt auf, wenn eine Person in kaltes Wasser fällt. Wasser hat eine etwa 25-fache Wärmeleitfähigkeit von Luft. Der Kältestress wird so groß, dass die Kerntemperatur trotz maximaler Wärmeproduktion des Körpers nach unten gedrückt wird. Unterkühlung setzt ein, bevor das Opfer erschöpft ist.

Subakute Erschöpfungshypothermie kann jedem Arbeiter in einer kalten Umgebung sowie Skifahrern, Kletterern und Wanderern in den Bergen passieren. Bei dieser Form der Hypothermie hält die Muskelaktivität die Körpertemperatur aufrecht, solange Energiequellen zur Verfügung stehen. Dann stellt jedoch eine Hypoglykämie sicher, dass das Opfer gefährdet ist. Sogar ein relativ geringer Kälteeinwirkungsgrad kann ausreichen, um die Kühlung fortzusetzen und eine gefährliche Situation zu verursachen.

Unterkühlung mit schwerem Trauma ist ein ominöses Zeichen. Die verletzte Person ist oft nicht in der Lage, die Körpertemperatur aufrechtzuerhalten, und der Wärmeverlust kann durch die Infusion kalter Flüssigkeiten und durch das Entfernen der Kleidung verschlimmert werden. Patienten im Schock, die unterkühlt werden, haben eine viel höhere Sterblichkeit als normotherme Opfer.

Subklinische chronische Hypothermie tritt häufig bei älteren Menschen auf, oft in Verbindung mit Mangelernährung, unzureichender Kleidung und eingeschränkter Mobilität. Alkoholismus, Drogenmissbrauch und chronische Stoffwechselerkrankungen sowie psychiatrische Störungen sind mitverantwortlich für diese Form der Unterkühlung.

Präklinisches Management

Das Hauptprinzip der primären Versorgung eines Arbeiters, der an Unterkühlung leidet, besteht darin, weiteren Wärmeverlust zu verhindern. Ein bei Bewusstsein befindliches Opfer sollte nach drinnen oder zumindest in eine Notunterkunft gebracht werden. Entfernen Sie nasse Kleidung und versuchen Sie, die Person so gut wie möglich zu isolieren. Es ist obligatorisch, das Opfer in einer liegenden Position mit bedecktem Kopf zu halten.

Patienten mit akuter Immersionshypothermie benötigen eine ganz andere Behandlung als Patienten mit subakuter Erschöpfungshypothermie. Das Immersionsopfer ist oft in einer günstigeren Situation. Die abgesenkte Kerntemperatur tritt lange vor Erschöpfung des Körpers ein und die Wärmeerzeugungskapazität bleibt unbeeinträchtigt. Der Wasser- und Elektrolythaushalt ist nicht gestört. Daher kann eine solche Person mit schnellem Eintauchen in ein Bad behandelt werden. Wenn keine Wanne verfügbar ist, legen Sie die Füße und Hände des Patienten in warmes Wasser. Die lokale Wärme öffnet die arteriovenösen Shunts, erhöht die Durchblutung der Extremitäten schnell und verstärkt den Erwärmungsprozess.

Bei der Erschöpfungsunterkühlung hingegen befindet sich das Opfer in einer viel ernsteren Situation. Die Kalorienreserven sind aufgebraucht, der Elektrolythaushalt ist gestört und vor allem dehydriert. Die Kältediurese setzt unmittelbar nach Kälteeinwirkung ein; der Kampf gegen Kälte und Wind übertreibt das Schwitzen, was aber in der kalten und trockenen Umgebung nicht wahrgenommen wird; und schließlich verspürt das Opfer keinen Durst. Ein Patient, der an Erschöpfungshypothermie leidet, sollte aufgrund des Risikos eines hypovolämischen Schocks niemals schnell im Feld wieder aufgewärmt werden. In der Regel ist es besser, den Patienten im Feld oder während des Transports ins Krankenhaus nicht aktiv wieder aufzuwärmen. Ein anhaltender Zustand nicht fortschreitender Hypothermie ist weitaus besser als enthusiastische Bemühungen, den Patienten unter Umständen zu wärmen, in denen auftretende Komplikationen nicht bewältigt werden können. Es ist zwingend erforderlich, den Patienten schonend zu behandeln, um das Risiko eines möglichen Kammerflimmerns zu minimieren.

Selbst für geschultes medizinisches Personal ist es oft schwierig festzustellen, ob eine unterkühlte Person lebt oder nicht. Ein scheinbarer kardiovaskulärer Kollaps kann tatsächlich nur eine verminderte Herzleistung sein. Palpation oder Auskultation für mindestens eine Minute, um spontane Pulse zu erkennen, ist oft notwendig.

Die Entscheidung, ob eine Herz-Lungen-Wiederbelebung (HLW) durchgeführt werden soll oder nicht, ist im Feld schwierig. Wenn überhaupt ein Lebenszeichen vorhanden ist, ist eine HLW kontraindiziert. Vorzeitig durchgeführte Thoraxkompressionen können Kammerflimmern hervorrufen. Die Wiederbelebung sollte jedoch sofort nach einem beobachteten Herzstillstand eingeleitet werden und wenn die Situation eine vernünftige und kontinuierliche Durchführung der Verfahren zulässt.

Gesundheit und Kälte

Ein gesunder Mensch mit angemessener Kleidung und Ausrüstung, der in einer für die Aufgabe geeigneten Organisation arbeitet, befindet sich auch bei großer Kälte nicht in einer gesundheitlichen Risikosituation. Ob eine langfristige Kälteeinwirkung während des Lebens in Gebieten mit kaltem Klima Gesundheitsrisiken mit sich bringt oder nicht, ist umstritten. Für Personen mit Gesundheitsproblemen ist die Situation ganz anders, und Kälteeinwirkung könnte ein Problem darstellen. In einer bestimmten Situation können Kälteexposition oder Exposition gegenüber kältebezogenen Faktoren oder Kombinationen von Kälte mit anderen Risiken Gesundheitsrisiken hervorrufen, insbesondere in einer Notfall- oder Unfallsituation. In abgelegenen Gebieten, wenn die Kommunikation mit einem Vorgesetzten schwierig oder nicht vorhanden ist, müssen die Mitarbeiter selbst entscheiden können, ob eine gesundheitliche Risikosituation vorliegt oder nicht. In diesen Situationen müssen sie die notwendigen Vorkehrungen treffen, um die Situation sicher zu machen, oder die Arbeit einstellen.

In arktischen Regionen können das Klima und andere Faktoren so hart sein, dass andere Überlegungen angestellt werden müssen.

Infektionskrankheiten. Infektionskrankheiten haben nichts mit Erkältung zu tun. Endemische Krankheiten treten in arktischen und subarktischen Regionen auf. Akute oder chronische Infektionskrankheiten bei einer Person erfordern die Beendigung der Exposition gegenüber Kälte und harter Arbeit.

Die Erkältung, ohne Fieber oder allgemeine Symptome, macht die Arbeit in der Kälte nicht schädlich. Bei Personen mit komplizierenden Erkrankungen wie Asthma, Bronchitis oder Herz-Kreislauf-Problemen sieht die Situation jedoch anders aus und es empfiehlt sich, in der kalten Jahreszeit im Innenbereich bei warmen Bedingungen zu arbeiten. Dies gilt auch bei einer Erkältung mit Fieber, tiefem Husten, Muskelschmerzen und beeinträchtigtem Allgemeinbefinden.

Asthma und Bronchitis treten häufiger in kalten Regionen auf. Kalte Luft verschlimmert oft die Symptome. Ein Medikamentenwechsel reduziert manchmal die Symptome während der kalten Jahreszeit. Einigen Personen kann auch durch die Verwendung medizinischer Inhalatoren geholfen werden.

Menschen mit Asthma oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen können auf das Einatmen kalter Luft mit Bronchokonstriktion und Vasospasmus reagieren. Es hat sich gezeigt, dass Sportler, die in kalten Klimazonen mehrere Stunden mit hoher Intensität trainieren, asthmatische Symptome entwickeln. Ob eine weitgehende Kühlung des Lungentrakts die primäre Erklärung ist oder nicht, ist noch nicht klar. Inzwischen sind spezielle, leichte Masken auf dem Markt, die eine Art Wärmetauscherfunktion haben und dadurch Energie und Feuchtigkeit sparen.

Eine endemische Art chronischer Krankheit ist die „Eskimo-Lunge“, typisch für Eskimo-Jäger und Fallensteller, die über lange Zeiträume extremer Kälte und harter Arbeit ausgesetzt sind. Eine fortschreitende pulmonale Hypertonie endet häufig in einer Rechtsherzinsuffizienz.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Kälteeinwirkung wirkt sich in höherem Maße auf das Herz-Kreislauf-System aus. Das von den sympathischen Nervenenden freigesetzte Noradrenalin erhöht das Herzzeitvolumen und die Herzfrequenz. Brustschmerzen aufgrund von Angina pectoris verschlimmern sich oft in einer kalten Umgebung. Das Risiko, einen Infarkt zu bekommen, steigt bei Kälteeinwirkung, insbesondere in Kombination mit schwerer Arbeit. Kälte erhöht den Blutdruck mit einem erhöhten Risiko für Hirnblutungen. Gefährdete Personen sollten daher gewarnt werden und ihre Belastung durch harte Arbeit in der Kälte reduzieren.

Erhöhte Sterblichkeit während der Wintersaison ist eine häufige Beobachtung. Ein Grund könnte die bereits erwähnte Zunahme der Herzarbeit sein, die bei empfindlichen Personen Herzrhythmusstörungen fördert. Eine weitere Beobachtung ist, dass der Hämatokrit während der kalten Jahreszeit erhöht ist, was zu einer erhöhten Viskosität des Blutes und einem erhöhten Fließwiderstand führt. Eine plausible Erklärung ist, dass kaltes Wetter Menschen plötzlichen, sehr schweren Arbeitsbelastungen aussetzen kann, wie z. B. Schneeräumen, Gehen im Tiefschnee, Ausrutschen und so weiter.

Stoffwechselstörungen. Diabetes mellitus ist auch in den kälteren Gegenden der Welt häufiger anzutreffen. Auch ein unkomplizierter Diabetes, vor allem wenn er mit Insulin behandelt wird, kann kaltes Outdoor-Arbeiten in entlegeneren Gegenden unmöglich machen. Eine frühe periphere Arteriosklerose macht diese Personen kälteempfindlicher und erhöht das Risiko lokaler Erfrierungen.

Personen mit eingeschränkter Schilddrüsenfunktion können aufgrund des Mangels des thermogenen Hormons leicht eine Unterkühlung entwickeln, während Personen mit Schilddrüsenüberfunktion Kälte selbst in leichter Kleidung vertragen.

Patienten mit diesen Diagnosen sollten von medizinischem Fachpersonal besonders betreut und über ihr Problem informiert werden.

Muskel-Skelett-Probleme. Kälte selbst soll keine Erkrankungen des Bewegungsapparates verursachen, nicht einmal Rheuma. Andererseits sind Arbeiten bei Kälte aufgrund der oft hohen Belastung für Muskeln, Sehnen, Gelenke und Wirbelsäule oft sehr belastend. Die Temperatur in den Gelenken sinkt schneller als die Temperatur der Muskeln. Kalte Gelenke sind aufgrund des zunehmenden Bewegungswiderstandes aufgrund der erhöhten Viskosität der Synovialflüssigkeit steife Gelenke. Kälte verringert die Kraft und Dauer der Muskelkontraktion. In Kombination mit schwerer Arbeit oder lokaler Überlastung steigt das Verletzungsrisiko. Darüber hinaus kann Schutzkleidung die Fähigkeit beeinträchtigen, Bewegungen von Körperteilen zu kontrollieren, und somit zum Risiko beitragen.

Arthritis in der Hand ist ein besonderes Problem. Es wird vermutet, dass häufige Kälteeinwirkung Arthritis verursachen kann, aber bisher sind die wissenschaftlichen Beweise schlecht. Eine bestehende Arthrose der Hand reduziert die Handfunktion bei Kälte und verursacht Schmerzen und Beschwerden.

Kryopathien. Kryopathien sind Erkrankungen, bei denen die Person überempfindlich auf Kälte reagiert. Die Symptome variieren, einschließlich derjenigen, die das Gefäßsystem, Blut, Bindegewebe, „Allergie“ und andere betreffen.

Manche Menschen leiden unter weißen Fingern. Weiße Flecken auf der Haut, Kältegefühl, Funktionsminderung und Schmerzen sind Symptome, wenn Finger Kälte ausgesetzt sind. Die Probleme treten häufiger bei Frauen auf, vor allem aber bei Rauchern und Arbeitern, die vibrierende Werkzeuge benutzen oder Schneemobile fahren. Die Symptome können so lästig sein, dass ein Arbeiten selbst bei leichter Kälteeinwirkung unmöglich ist. Bestimmte Arten von Medikamenten können die Symptome auch verschlimmern.

Kälteurtikaria, B. durch sensibilisierte Mastzellen, erscheint als juckendes Erythem kälteexponierter Hautpartien. Wenn die Exposition beendet wird, verschwinden die Symptome normalerweise innerhalb einer Stunde. Selten ist die Krankheit mit allgemeinen und bedrohlicheren Symptomen kompliziert. Wenn dies der Fall ist oder wenn die Urtikaria selbst sehr unangenehm ist, sollte die Person jede Art von Erkältung vermeiden.

Akrocyanose äußert sich durch Veränderungen der Hautfarbe in Richtung Zyanose nach Kälteeinwirkung. Andere Symptome können Funktionsstörungen von Hand und Fingern im akrozyanotischen Bereich sein. Die Symptome sind sehr häufig und können oft durch reduzierte Kälteexposition (z. B. angemessene Kleidung) oder reduzierten Nikotinkonsum akzeptabel reduziert werden.

Psychologischer Stress. Kälteexposition, insbesondere in Kombination mit kältebedingten Faktoren und Abgeschiedenheit, belastet das Individuum nicht nur physiologisch, sondern auch psychisch. Während der Arbeit in kaltem Klima, bei schlechtem Wetter, über große Entfernungen und möglicherweise in potenziell gefährlichen Situationen kann der psychische Stress die psychische Funktion des Einzelnen so sehr stören oder sogar verschlechtern, dass die Arbeit nicht sicher durchgeführt werden kann.

Rauchen und Schnupfen. Die ungesunden Langzeitfolgen des Rauchens und teilweise des Schnupfens sind hinlänglich bekannt. Nikotin erhöht die periphere Vasokonstriktion, verringert die Geschicklichkeit und erhöht das Risiko von Kälteverletzungen.

Alkohol. Das Trinken von Alkohol gibt ein angenehmes Wärmegefühl, und es wird allgemein angenommen, dass der Alkohol die kälteinduzierte Vasokonstriktion hemmt. Experimentelle Studien am Menschen bei relativ kurzen Kälteeinwirkungen haben jedoch gezeigt, dass Alkohol den Wärmehaushalt nicht stärker stört. Das Zittern wird jedoch beeinträchtigt und in Kombination mit anstrengendem Training wird der Wärmeverlust offensichtlich. Alkohol ist bekanntlich eine dominante Todesursache bei städtischer Hypothermie. Es vermittelt ein Gefühl von Tapferkeit und beeinflusst das Urteilsvermögen, was dazu führt, dass prophylaktische Maßnahmen ignoriert werden.

Schwangerschaft. Während der Schwangerschaft sind Frauen nicht kälteempfindlicher. Im Gegenteil, sie können aufgrund des erhöhten Stoffwechsels weniger empfindlich sein. Risikofaktoren während der Schwangerschaft werden mit den kältebedingten Faktoren wie Unfallrisiken, Ungeschicklichkeit durch Kleidung, schweres Heben, Ausrutschen und extreme Arbeitshaltungen kombiniert. Das Gesundheitssystem, die Gesellschaft und der Arbeitgeber sollten daher der Schwangeren bei der Kaltarbeit besondere Aufmerksamkeit schenken.

Pharmakologie und Kälte

Negative Nebenwirkungen von Medikamenten während der Kälteexposition können thermoregulatorisch (allgemein oder lokal) sein oder die Wirkung des Medikaments kann verändert werden. Solange der Arbeiter seine normale Körpertemperatur beibehält, beeinträchtigen die meisten verschriebenen Medikamente die Leistung nicht. Beruhigungsmittel (z. B. Barbiturate, Benzodiazepine, Phentothiazide sowie zyklische Antidepressiva) können jedoch die Wachsamkeit stören. In einer bedrohlichen Situation können die Abwehrmechanismen gegen Unterkühlung beeinträchtigt und das Bewusstsein für die Gefahrensituation reduziert werden.

Betablocker induzieren eine periphere Vasokonstriktion und verringern die Kältetoleranz. Wenn eine Person Medikamente benötigt und in ihrer Arbeitssituation Kälte ausgesetzt ist, sollte auf negative Nebenwirkungen dieser Medikamente geachtet werden.

Andererseits hat sich gezeigt, dass kein Medikament oder irgendetwas anderes, das getrunken, gegessen oder dem Körper auf andere Weise verabreicht wird, die normale Wärmeproduktion erhöhen kann, beispielsweise in einer Notfallsituation, wenn eine Unterkühlung oder eine Kälteverletzung droht.

Gesundheitskontrollprogramm

Gesundheitsrisiken im Zusammenhang mit Kältestress, kältebedingten Faktoren und Unfällen oder Traumata sind nur begrenzt bekannt. Es gibt große individuelle Unterschiede in den Fähigkeiten und im Gesundheitszustand, und dies erfordert eine sorgfältige Abwägung. Wie bereits erwähnt, können spezielle Krankheiten, Medikamente und einige andere Faktoren eine Person anfälliger für die Auswirkungen von Kälteeinwirkung machen. Ein Gesundheitskontrollprogramm sollte Teil des Einstellungsverfahrens sein, ebenso wie eine wiederholte Aktivität für das Personal. Tabelle 6 gibt Faktoren an, die bei verschiedenen Arten von Kaltbearbeitung zu kontrollieren sind.

Tabelle 6. Empfohlene Bestandteile von Gesundheitskontrollprogrammen für Personal, das Kältestress und kältebedingten Faktoren ausgesetzt ist

*= Routinekontrolle, **= wichtiger zu berücksichtigender Faktor, ***= sehr wichtiger Faktor zu berücksichtigen.

 

Prävention von Kältestress

Menschliche Anpassung

Bei wiederholter Exposition gegenüber Kälte empfinden Menschen weniger Unbehagen und lernen, sich auf individuelle und effizientere Weise an die Bedingungen anzupassen und damit umzugehen als zu Beginn der Exposition. Diese Gewöhnung reduziert einen Teil des Erregungs- und Ablenkungseffekts und verbessert das Urteilsvermögen und die Vorsorge.

Verhalten

Die offensichtlichste und natürlichste Strategie zur Vorbeugung und Kontrolle von Kältestress ist die der Vorsorge und des absichtlichen Verhaltens. Physiologische Reaktionen sind nicht sehr wirksam bei der Verhinderung von Wärmeverlusten. Der Mensch ist daher in hohem Maße auf äußere Maßnahmen wie Kleidung, Unterkunft und externe Wärmezufuhr angewiesen. Die kontinuierliche Verbesserung und Verfeinerung von Kleidung und Ausrüstung ist eine Grundlage für erfolgreiche und sichere Kälteexpositionen. Es ist jedoch unerlässlich, dass Produkte gemäß internationalen Standards angemessen getestet werden.

Maßnahmen zur Vorbeugung und Bekämpfung von Kälteeinwirkung liegen häufig in der Verantwortung des Arbeitgebers oder des Vorgesetzten. Die Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen hängt jedoch in erheblichem Maße vom Wissen, der Erfahrung, der Motivation und der Fähigkeit des einzelnen Arbeitnehmers ab, die erforderlichen Anpassungen an seine Anforderungen, Bedürfnisse und Präferenzen vorzunehmen. Bildung, Information und Schulung sind daher wichtige Elemente von Gesundheitskontrollprogrammen.

Akklimatisierung

Es gibt Hinweise auf unterschiedliche Arten der Akklimatisierung bei längerfristiger Kälteeinwirkung. Eine verbesserte Hand- und Fingerdurchblutung ermöglicht die Aufrechterhaltung einer höheren Gewebetemperatur und erzeugt eine stärkere kälteinduzierte Vasodilatation (siehe Abbildung 18). Die manuelle Leistungsfähigkeit bleibt nach wiederholter Kälteeinwirkung der Hand besser erhalten.

Wiederholtes Ganzkörperkühlen scheint die periphere Vasokonstriktion zu verstärken, wodurch die Isolierung des Oberflächengewebes erhöht wird. Koreanische Perlentaucherinnen zeigten während der Wintersaison eine deutliche Zunahme der Hautisolation. Neuere Untersuchungen haben ergeben, dass die Einführung und Verwendung von Neoprenanzügen den Kältestress so stark reduziert, dass sich die Gewebeisolation nicht verändert.

Drei Arten möglicher Anpassungen wurden vorgeschlagen:

• erhöhte Gewebeisolierung (wie bereits erwähnt)
• unterkühlte Reaktion („kontrolliertes“ Absinken der Kerntemperatur)
• Stoffwechselreaktion (erhöhter Stoffwechsel).

 

Die ausgeprägtesten Anpassungen dürften bei Ureinwohnern in kalten Regionen zu finden sein. Moderne Technologie und Lebensgewohnheiten haben jedoch die meisten extremen Arten der Kälteexposition reduziert. Kleidung, beheizte Unterkünfte und bewusstes Verhalten ermöglichen es den meisten Menschen, ein fast tropisches Klima an der Hautoberfläche (Mikroklima) aufrechtzuerhalten und dadurch Kältestress zu reduzieren. Die Reize zur physiologischen Anpassung werden schwächer.

Die wohl am stärksten kälteexponierten Gruppen gehören heute zu Polarexpeditionen und Industriebetrieben in arktischen und subarktischen Regionen. Es gibt mehrere Hinweise darauf, dass jede mögliche Anpassung, die bei starker Kälteeinwirkung (Luft oder kaltes Wasser) gefunden wird, vom isolierenden Typ ist. Mit anderen Worten können höhere Kerntemperaturen bei reduziertem oder unverändertem Wärmeverlust gehalten werden.

Ernährung und Wasserhaushalt

In vielen Fällen ist Kaltarbeit mit energieintensiven Tätigkeiten verbunden. Zudem erfordert der Schutz vor Kälte mehrere Kilogramm schwere Kleidung und Ausrüstung. Der Humpeleffekt der Kleidung erhöht die Muskelanstrengung. Daher erfordern bestimmte Arbeitsaufgaben unter kalten Bedingungen mehr Energie (und mehr Zeit). Die Kalorienzufuhr über die Nahrung muss dies kompensieren. Eine Erhöhung des Fettanteils an Kalorien sollte Outdoor-Arbeitern empfohlen werden.

Die während des Kaltbetriebs bereitgestellten Mahlzeiten müssen ausreichend Energie liefern. Es müssen genügend Kohlenhydrate enthalten sein, um einen stabilen und sicheren Blutzuckerspiegel für schwer arbeitende Arbeiter zu gewährleisten. Kürzlich wurden Lebensmittelprodukte mit dem Anspruch auf den Markt gebracht, dass sie die Körperwärmeproduktion bei Kälte stimulieren und steigern. Normalerweise bestehen solche Produkte nur aus Kohlenhydraten und haben in Tests bisher nicht besser abgeschnitten als ähnliche Produkte (Schokolade) oder besser als vom Energiegehalt erwartet.

Der Wasserverlust kann während der Kälteeinwirkung erheblich sein. Erstens bewirkt die Gewebekühlung eine Umverteilung des Blutvolumens, was eine „kalte Diurese“ induziert. Aufgaben und Kleidung müssen dies berücksichtigen, da es sich schnell entwickeln kann und eine dringende Ausführung erfordert. Die fast trockene Luft bei Minusgraden ermöglicht eine kontinuierliche Verdunstung von Haut und Atemwegen, die nicht ohne weiteres wahrgenommen wird. Schwitzen trägt zum Wasserverlust bei und sollte aufgrund seiner nachteiligen Wirkung auf die Isolierung, wenn es von der Kleidung absorbiert wird, sorgfältig kontrolliert und vorzugsweise vermieden werden. Wasser ist bei Minusgraden nicht immer leicht verfügbar. Im Freien muss es zugeführt oder durch Schmelzen von Schnee oder Eis erzeugt werden. Da es zu einer Durstdepression kommt, ist es obligatorisch, dass Arbeiter in der Kälte häufig Wasser trinken, um die allmähliche Entwicklung der Dehydration zu beseitigen. Wassermangel kann zu einer verminderten Arbeitsfähigkeit und einem erhöhten Risiko für Kälteverletzungen führen.

Konditionierung der Arbeiter für die Arbeit in der Kälte

Die bei weitem effektivsten und geeignetsten Maßnahmen zur Anpassung des Menschen an die Kältearbeit sind die Konditionierung – Bildung, Training und Übung. Wie bereits erwähnt, hängt ein Großteil des Erfolgs von Anpassungen an Kälteeinwirkung von Verhaltenshandlungen ab. Erfahrung und Wissen sind wichtige Elemente dieses Verhaltensprozesses.

Personen, die in der Kältearbeit tätig sind, sollten eine grundlegende Einführung in die spezifische Kälteproblematik erhalten. Sie müssen Informationen über physiologische und subjektive Reaktionen, gesundheitliche Aspekte, Unfallgefahren und Schutzmaßnahmen einschließlich Kleidung und Erste Hilfe erhalten. Sie sollten schrittweise für die erforderlichen Aufgaben geschult werden. Erst nach einer bestimmten Zeit (Tage bis Wochen) sollten sie unter den extremen Bedingungen volle Stunden arbeiten. Tabelle 7 enthält Empfehlungen zum Inhalt von Konditionierungsprogrammen für verschiedene Arten von Kaltarbeit.

Tabelle 7. Komponenten von Konditionierungsprogrammen für Arbeiter, die Kälte ausgesetzt sind

*= Routineniveau,  **= wichtiger zu berücksichtigender Faktor,  ***= sehr wichtiger Faktor zu berücksichtigen.

 

Basiseinführung bedeutet Aufklärung und Information über die spezifischen Erkältungsprobleme. Die Registrierung und Analyse von Unfällen/Verletzungen ist die beste Grundlage für vorbeugende Maßnahmen. Die Ausbildung in Erster Hilfe sollte als Grundkurs für alle Mitarbeiter durchgeführt werden, und bestimmte Gruppen sollten einen erweiterten Kurs erhalten. Schutzmaßnahmen sind selbstverständliche Bestandteile eines Konditionierungsprogramms und werden im folgenden Abschnitt behandelt. Überlebenstraining ist wichtig für arktische und subarktische Gebiete und auch für die Arbeit im Freien in anderen abgelegenen Gebieten.

Technische Kontrolle

Allgemeine Grundsätze

Aufgrund der vielen komplexen Faktoren, die den Wärmehaushalt des Menschen beeinflussen, und der erheblichen individuellen Schwankungen ist es schwierig, kritische Temperaturen für dauerhaftes Arbeiten zu definieren. Die in Bild 6 angegebenen Temperaturen sind als Aktionsschwellenwerte für eine Zustandsverbesserung durch verschiedene Maßnahmen anzusehen. Bei Temperaturen unter den in Abbildung 6 angegebenen Temperaturen sollten die Expositionen kontrolliert und bewertet werden. Techniken zur Bewertung von Kältestress und Empfehlungen für zeitlich begrenzte Expositionen werden an anderer Stelle in diesem Kapitel behandelt. Es wird davon ausgegangen, dass der beste Schutz für Hände, Füße und Körper (Kleidung) vorhanden ist. Bei ungeeignetem Schutz ist bei deutlich höheren Temperaturen mit Abkühlung zu rechnen.

Abbildung 6. Geschätzte Temperaturen, bei denen sich bestimmte thermische Ungleichgewichte des Körpers entwickeln können.*

In den Tabellen 8 und 9 sind verschiedene Präventiv- und Schutzmaßnahmen aufgeführt, die bei den meisten Arten von Kaltarbeit angewendet werden können. Mit sorgfältiger Planung und Voraussicht wird viel Aufwand gespart. Bei den aufgeführten Beispielen handelt es sich um Empfehlungen. Es muss betont werden, dass die endgültige Anpassung von Kleidung, Ausrüstung und Arbeitsverhalten dem Einzelnen überlassen bleiben muss. Nur durch eine behutsame und intelligente Integration des Verhaltens mit den Anforderungen der realen Umweltbedingungen kann eine sichere und effiziente Exposition geschaffen werden.

Tab. 8. Strategien und Maßnahmen in verschiedenen Arbeitsphasen zur Vorbeugung und Linderung von Kältestress

Quelle: Modifiziert nach Holmér 1994.

 

Tabelle 9. Strategien und Maßnahmen in Bezug auf spezifische Faktoren und Ausrüstung

Quelle: Modifiziert nach Holmér 1994.

 

Einige Empfehlungen hinsichtlich der klimatischen Bedingungen, unter denen bestimmte Maßnahmen ergriffen werden sollten, wurden von der American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH 1992) gegeben. Die grundlegenden Anforderungen sind:

• Arbeitnehmer mit ausreichender und angemessener Schutzkleidung ausgestattet werden
• Bei älteren Arbeitnehmern oder Arbeitnehmern mit Kreislaufproblemen sollten besondere Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden.

Im Folgenden werden weitere Empfehlungen zur Ausstattung mit Handschutz, zur Arbeitsplatzgestaltung und zur Arbeitspraxis gegeben.

Handschutz

Feine Arbeiten mit bloßen Händen unter 16 ° C erfordern Vorkehrungen zum Erwärmen der Hände. Metallgriffe von Werkzeugen und Stangen sollten bei Temperaturen unter –1 °C mit Isoliermaterial abgedeckt werden. Antikontakt-Handschuhe sollten getragen werden, wenn Oberflächen mit einer Temperatur von –7 °C oder niedriger in Reichweite sind. Bei –17 °C müssen isolierende Fäustlinge getragen werden. Verdunstende Flüssigkeiten bei Temperaturen unter 4 °C sollten so gehandhabt werden, dass Spritzer auf bloße oder schlecht geschützte Hautpartien vermieden werden.

Arbeitserfahrung

Unter –12 °C äquivalenter Kältetemperatur sollten Arbeiter unter ständiger Aufsicht stehen (Buddy-System). Viele der in Tabelle 18 angegebenen Maßnahmen gelten. Bei niedrigeren Temperaturen wird es immer wichtiger, dass Arbeiter in Sicherheits- und Gesundheitsverfahren eingewiesen werden.

Arbeitsplatzgestaltung

Arbeitsplätze müssen windgeschützt sein und Luftgeschwindigkeiten unter 1 m/s gehalten werden. Gegebenenfalls sollte Windschutzkleidung getragen werden. Bei besonderen Außenbedingungen mit Sonnenschein und schneebedecktem Untergrund muss ein Augenschutz mitgeführt werden. Eine medizinische Untersuchung wird für Personen empfohlen, die routinemäßig bei Kälte unter –18 °C arbeiten. Zu den Empfehlungen zur Arbeitsplatzüberwachung gehören:

• Wenn die Temperatur unter 16 °C liegt, sollte eine geeignete Temperaturmessung eingerichtet werden.
• Die Windgeschwindigkeiten in Innenräumen sollten mindestens alle 4 Stunden überwacht werden.
• Arbeiten im Freien erfordern die Messung der Windgeschwindigkeit und Lufttemperaturen unter –1 °C.
• Die äquivalente Kältetemperatur sollte für Kombinationen aus Wind und Lufttemperatur bestimmt werden.

 

Die meisten Empfehlungen in den Tabellen 8 und 9 sind pragmatisch und unkompliziert.

Kleidung ist die wichtigste Maßnahme zur individuellen Steuerung. Der mehrschichtige Ansatz ermöglicht flexiblere Lösungen als einzelne Kleidungsstücke, die die Funktion mehrerer Schichten beinhalten. Letztendlich sollten jedoch die spezifischen Bedürfnisse des Arbeitnehmers der entscheidende Faktor dafür sein, welches System am besten funktioniert. Kleidung schützt vor Auskühlung. Andererseits ist Überkleidung in der Kälte ein häufiges Problem, das auch von den extremen Belastungen bei Arktisexpeditionen berichtet wird. Bei Überkleidung kann es schnell zu großen Schweißmengen kommen, die sich in den Kleidungsschichten ansammeln. In Zeiten geringer Aktivität erhöht das Trocknen feuchter Kleidung den Wärmeverlust des Körpers. Die offensichtliche vorbeugende Maßnahme besteht darin, das Schwitzen durch geeignete Auswahl der Kleidung und frühzeitige Anpassungen an Änderungen des Arbeitstempos und der klimatischen Bedingungen zu kontrollieren und zu reduzieren. Es gibt keinen Bekleidungsstoff, der große Mengen Schweiß aufnehmen kann und gleichzeitig guten Tragekomfort und isolierende Eigenschaften bewahrt. Wolle bleibt trotz Aufnahme von etwas Wasser (Feuchtigkeitsaufnahme) bauschig und scheinbar trocken, aber große Schweißmengen kondensieren und verursachen ähnliche Probleme wie bei anderen Stoffen. Die Feuchtigkeit führt zu einer gewissen Wärmefreisetzung und kann zur Erhaltung der Wärme beitragen. Wenn jedoch das Wollkleidungsstück auf dem Körper trocknet, kehrt sich der Vorgang wie oben beschrieben um und die Person wird unvermeidlich gekühlt.

Die moderne Fasertechnologie hat viele neue Materialien und Stoffe für die Bekleidungsherstellung hervorgebracht. Es sind jetzt Kleidungsstücke erhältlich, die Wasserdichtigkeit mit guter Wasserdampfdurchlässigkeit oder eine hohe Isolierung mit reduziertem Gewicht und geringer Dicke kombinieren. Entscheidend ist jedoch die Auswahl von Kleidungsstücken mit garantiert geprüften Eigenschaften und Funktionen. Es sind viele Produkte erhältlich, die versuchen, die teureren Originalprodukte nachzuahmen. Einige von ihnen stellen eine so schlechte Qualität dar, dass ihre Verwendung sogar gefährlich sein kann.

Der Kälteschutz wird in erster Linie durch den Wärmeisolationswert des gesamten Bekleidungsensembles (clo-Wert) bestimmt. Für den Kälteschutz sind jedoch Eigenschaften wie Luftdurchlässigkeit, Dampfdurchlässigkeit und Wasserdichtigkeit insbesondere der Außenschicht essenziell. Zur Messung und Klassifizierung dieser Eigenschaften stehen internationale Normen und Prüfverfahren zur Verfügung. Ebenso können Handschuhe und Schuhe anhand internationaler Standards wie den europäischen Normen EN 511 und EN 344 (CEN 1992, 1993) auf ihre Kälteschutzeigenschaften geprüft werden.

Kalte Arbeit im Freien

Spezifische Probleme der Kältearbeit im Freien sind die Summe der klimatischen Faktoren, die zu Kältestress führen können. Die Kombination aus Wind und niedriger Lufttemperatur erhöht die Kühlkraft der Umgebung deutlich, was bei Arbeitsorganisation, Arbeitsplatzabschirmung und Bekleidung berücksichtigt werden muss. Niederschlag, entweder in der Luft als Schnee oder Regen oder am Boden, erfordert Anpassungen. Aufgrund der unterschiedlichen Wetterbedingungen müssen die Arbeiter zusätzliche Kleidung und Ausrüstung einplanen, mitbringen und verwenden.

Ein Großteil der Probleme bei der Arbeit im Freien hängt mit den manchmal großen Aktivitäts- und Klimaschwankungen während einer Arbeitsschicht zusammen. Es ist kein Bekleidungssystem verfügbar, das derart große Variationen aufnehmen kann. Folglich muss die Kleidung häufig gewechselt und angepasst werden. Andernfalls kann es zu Auskühlung durch unzureichenden Schutz oder zu Schwitzen und Überhitzung durch zu viel Kleidung kommen. Im letzteren Fall kondensiert der meiste Schweiß oder wird von der Kleidung aufgenommen. In Zeiten der Ruhe und geringer Aktivität stellt nasse Kleidung eine potenzielle Gefahr dar, da ihr Austrocknen dem Körper Wärme entzieht.

Schutzmaßnahmen für Arbeiten im Freien umfassen angemessene Arbeits- und Ruhezeiten mit Ruhepausen in beheizten Unterständen oder Kabinen. Stationäre Arbeitsaufgaben können durch Zelte mit oder ohne Zusatzheizung vor Wind und Niederschlag geschützt werden. Für bestimmte Arbeitsaufgaben kann eine punktuelle Erwärmung durch Infrarot- oder Gasstrahler eingesetzt werden. Die Vorfertigung von Teilen oder Komponenten kann im Innenbereich erfolgen. Bei Minusgraden sollten die Arbeitsplatzbedingungen einschließlich des Wetters regelmäßig überwacht werden. Es muss klare Regeln geben, welche Verfahren anzuwenden sind, wenn sich die Bedingungen verschlechtern. Temperaturniveaus, gegebenenfalls um Wind korrigiert (Windchill-Index), sollten vereinbart und mit einem Aktionsprogramm verknüpft werden.

Arbeiten im Kühlhaus

Gefrorene Lebensmittel müssen bei niedrigen Umgebungstemperaturen (–20 °C) gelagert und transportiert werden. Arbeit in Kühlhäusern findet man in den meisten Teilen der Welt. Diese Art der künstlichen Kälteeinwirkung zeichnet sich durch ein konstantes, kontrolliertes Klima aus. Die Arbeiter können ununterbrochen arbeiten oder, was am häufigsten vorkommt, intermittierende Arbeiten verrichten, indem sie außerhalb des Lagerhauses zwischen kaltem und gemäßigtem oder warmem Klima wechseln.

Solange die Arbeit eine gewisse körperliche Anstrengung erfordert, kann durch die Auswahl geeigneter Schutzkleidung ein Wärmeausgleich erreicht werden. Die speziellen Hand- und Fußprobleme erfordern oft regelmäßige Pausen alle 1.5 bis 2 Stunden. Die Pause muss lang genug sein, um sich wieder aufzuwärmen (20 Minuten).

Beim manuellen Umgang mit Tiefkühlware sind Schutzhandschuhe mit ausreichender Isolierung (insbesondere der Handinnenfläche) erforderlich. Anforderungen und Prüfverfahren für Kälteschutzhandschuhe sind in der europäischen Norm EN 511 angegeben, die im Artikel „Kälteindizes und Normen“ in diesem Kapitel näher beschrieben wird. Lokale Heizgeräte (z. B. Infrarotstrahler), platziert an Arbeitsplätzen mit stationären Tätigkeiten, verbessern den Wärmehaushalt.

Viele Arbeiten in Kühlhäusern werden mit Gabelstaplern durchgeführt. Die meisten dieser Fahrzeuge sind offen. Beim Fahren entsteht eine relative Windgeschwindigkeit, die in Kombination mit der niedrigen Temperatur die Körperkühlung erhöht. Zudem ist die Arbeit selbst eher leicht und die damit verbundene Stoffwechselwärmeproduktion gering. Dementsprechend ist die erforderliche Kleidungsisolation ziemlich hoch (ungefähr 4 clo) und kann mit den meisten verwendeten Arten von Overalls nicht erreicht werden. Dem Fahrer wird kalt, beginnend mit Füßen und Händen, und die Exposition muss zeitlich begrenzt werden. Je nach verfügbarer Schutzkleidung sollten angemessene Arbeitspläne in Bezug auf Arbeiten in Kälte und Arbeiten oder Ruhen in normalen Umgebungen organisiert werden. Eine einfache Maßnahme zur Verbesserung des Wärmehaushalts ist der Einbau einer Sitzheizung im Lkw. Dies kann die Arbeitszeit in der Kälte verlängern und eine lokale Auskühlung von Sitz und Rücken verhindern. Anspruchsvollere und teurere Lösungen umfassen die Verwendung von beheizten Kabinen.

Besondere Probleme treten in heißen Ländern auf, wo der Kühlhausarbeiter, normalerweise der LKW-Fahrer, zeitweise Kälte (–30 °C) und Hitze (30 °C) ausgesetzt ist. Kurze Expositionen (1 bis 5 min) bei jeder Bedingung erschweren das Anziehen geeigneter Kleidung – es kann für die Zeit im Freien zu warm und für die Kühlhausarbeit zu kalt sein. LKW-Fahrerhäuser können eine Lösung sein, sobald das Problem der Kondensation an den Fenstern gelöst ist. Angemessene Arbeits- und Ruhezeiten müssen ausgearbeitet werden und auf Arbeitsaufgaben und verfügbarem Schutz basieren.

Kühle Arbeitsplätze, wie sie beispielsweise in der Frischeindustrie anzutreffen sind, weisen je nach Typ klimatische Bedingungen mit Lufttemperaturen von +2 bis +16 °C auf. Die Bedingungen sind manchmal durch hohe relative Luftfeuchtigkeit gekennzeichnet, was zu Kondensation von Wasser an kalten Stellen und feuchten oder mit Wasser bedeckten Böden führt. An solchen Arbeitsplätzen ist die Rutschgefahr erhöht. Probleme können durch eine gute Arbeitsplatzhygiene und Reinigungsroutinen gelöst werden, die zur Reduzierung der relativen Luftfeuchtigkeit beitragen.

Die örtliche Luftgeschwindigkeit an Arbeitsplätzen ist oft zu hoch, was zu Beschwerden über Zugluft führt. Die Probleme lassen sich oft lösen, indem die Kaltlufteinlässe geändert oder angepasst oder Arbeitsplätze neu angeordnet werden. Puffer von Tiefkühl- oder Kühlwaren in der Nähe von Arbeitsplätzen können aufgrund des erhöhten Strahlungswärmeaustauschs zu Zugluftgefühlen beitragen. Die Auswahl der Kleidung muss auf Basis einer Bedarfsanalyse erfolgen. Es sollte die IREQ-Methode verwendet werden. Darüber hinaus sollte die Kleidung so gestaltet sein, dass sie vor lokaler Zugluft, Feuchtigkeit und Wasser schützt. Spezielle hygienische Anforderungen für den Umgang mit Lebensmitteln setzen einige Einschränkungen bei Design und Art der Kleidung (dh der äußeren Schicht). Ein entsprechendes Bekleidungssystem muss Unterwäsche, isolierende Mittelschichten und die äußere Schicht zu einem funktionellen und ausreichenden Schutzsystem integrieren. Aufgrund hygienischer Anforderungen ist häufig eine Kopfbedeckung erforderlich. Bisherige Kopfbedeckungen für diesen Zweck sind jedoch häufig Papiermützen, die keinen Kälteschutz bieten. In ähnlicher Weise umfasst Schuhwerk oft Clogs oder leichte Schuhe mit schlechten Isolationseigenschaften. Die Auswahl geeigneter Kopfbedeckungen und Schuhe soll die Wärme dieser Körperteile besser bewahren und zu einem verbesserten allgemeinen Wärmehaushalt beitragen.

Ein besonderes Problem an vielen coolen Arbeitsplätzen ist die Erhaltung der handwerklichen Geschicklichkeit. Hände und Finger kühlen schnell ab, wenn die Muskelaktivität gering oder mäßig ist. Handschuhe verbessern den Schutz, beeinträchtigen aber die Fingerfertigkeit. Zwischen diesen beiden Forderungen muss ein empfindliches Gleichgewicht gefunden werden. Das Schneiden von Fleisch erfordert oft einen Metallhandschuh. Ein darunter getragener dünner Textilhandschuh kann die Kühlwirkung verringern und den Tragekomfort verbessern. Dünne Handschuhe können für viele Zwecke ausreichend sein. Zusätzliche Maßnahmen zur Verhinderung des Auskühlens der Hände sind das Bereitstellen isolierter Griffe von Werkzeugen und Geräten oder das punktuelle Erhitzen, z. B. durch Infrarotstrahler. Elektrisch beheizte Handschuhe sind auf dem Markt, leiden jedoch oft unter schlechter Ergonomie und unzureichender Heiz- oder Batteriekapazität.

Kontakt mit kaltem Wasser

Während des Eintauchens des Körpers in Wasser ist das Potenzial für große Wärmeverluste in kurzer Zeit groß und stellt eine offensichtliche Gefahr dar. Die Wärmeleitfähigkeit von Wasser ist mehr als 25-mal höher als die von Luft, und in vielen Expositionssituationen ist die Fähigkeit des umgebenden Wassers, Wärme zu absorbieren, praktisch unendlich.

Die thermoneutrale Wassertemperatur liegt bei etwa 32 bis 33 °C, und bei niedrigeren Temperaturen reagiert der Körper mit kalter Vasokonstriktion und Zittern. Lange Expositionen im Wasser bei Temperaturen zwischen 25 und 30 °C bewirken eine Abkühlung des Körpers und eine fortschreitende Entwicklung einer Unterkühlung. Diese Reaktion wird natürlich stärker und schwerwiegender, wenn die Wassertemperatur gesenkt wird.

Der Kontakt mit kaltem Wasser ist bei Unfällen auf See und in Verbindung mit Wassersportarten verschiedener Art üblich. Aber auch bei beruflichen Tätigkeiten sind Arbeiter dem Risiko einer Immersionsunterkühlung ausgesetzt (z. B. Tauchen, Fischen, Schifffahrt und andere Offshore-Arbeiten).

Opfer von Schiffbrüchen müssen möglicherweise in kaltes Wasser. Ihr Schutz variiert von dünnen Kleidungsstücken bis hin zu Tauchanzügen. Rettungswesten sind Pflichtausrüstung an Bord von Schiffen. Sie sollten mit einem Kragen ausgestattet sein, um den Wärmeverlust vom Kopf bewusstloser Opfer zu reduzieren. Die Ausrüstung des Schiffes, die Effizienz der Notfallmaßnahmen und das Verhalten von Besatzung und Passagieren sind wichtige Determinanten für den Erfolg des Einsatzes und die anschließenden Expositionsbedingungen.

Taucher betreten regelmäßig kalte Gewässer. Die Temperatur der meisten Gewässer beim kommerziellen Tauchen, insbesondere in einigen Tiefen, ist niedrig – oft unter 10 °C. Jeder längere Aufenthalt in solch kaltem Wasser erfordert wärmeisolierte Taucheranzüge.

Hitzeverlust. Der Wärmeaustausch im Wasser kann einfach als ein Wärmefluss entlang zweier Temperaturgradienten angesehen werden – ein interner, vom Kern zur Haut, und ein externer, von der Hautoberfläche zum umgebenden Wasser. Der Wärmeverlust an der Körperoberfläche kann einfach beschrieben werden durch:

C_w = h_c· (()T_sk-T_w) ·A_D

woher C_w lernen muss die Rate des konvektiven Wärmeverlusts (W), h_c ist der konvektive Wärmeübergangskoeffizient (W/°Cm²), T_sk ist die durchschnittliche Hauttemperatur (°C), T_w ist die Wassertemperatur (°C) und A_D ist die Körperoberfläche. Die kleinen Komponenten des Wärmeverlusts durch Atmung und von nicht eingetauchten Teilen (z. B. Kopf) können vernachlässigt werden (siehe den Abschnitt zum Tauchen weiter unten).

Der Wert der h_c liegt im Bereich von 100 bis 600 W/°Cm². Der niedrigste Wert gilt für stilles Wasser. Turbulenzen, sei es durch Schwimmbewegungen oder fließendes Wasser, verdoppeln oder verdreifachen den Konvektionskoeffizienten. Es ist leicht zu verstehen, dass der ungeschützte Körper einen beträchtlichen Wärmeverlust an das kalte Wasser erleiden kann – der schließlich das übersteigt, was selbst bei starker Anstrengung erzeugt werden kann. Tatsächlich spart eine Person (bekleidet oder unbekleidet), die in kaltes Wasser fällt, in den meisten Fällen mehr Wärme, wenn sie still im Wasser liegt, als wenn sie schwimmt.

Durch das Tragen spezieller Schutzanzüge kann der Wärmeverlust an das Wasser deutlich reduziert werden.

Tauchen. Tauchgänge mehrere hundert Meter unter dem Meeresspiegel müssen den Taucher vor Druckeinwirkung (ein ATA oder 0.1 MPa/10 m) und Kälte schützen. Das Einatmen kalter Luft (oder eines kalten Gasgemisches aus Helium und Sauerstoff) entzieht dem Lungengewebe Körperwärme. Dieser direkte Wärmeverlust aus dem Körperkern ist bei hohen Drücken groß und kann leicht höhere Werte erreichen als die metabolische Ruhewärmeproduktion des Körpers. Es wird vom menschlichen Organismus schlecht wahrgenommen. Wenn die Körperoberfläche warm ist, können sich gefährlich niedrige Innentemperaturen entwickeln, ohne dass es zu einem Zittern kommt. Moderne Offshore-Arbeiten erfordern, dass der Taucher sowohl dem Anzug als auch dem Atemgerät zusätzliche Wärme zuführt, um große konvektive Wärmeverluste auszugleichen. Beim Tiefseetauchen ist die Komfortzone enger und wärmer als auf Meereshöhe: 30 bis 32 °C bei 20 bis 30 ATA (2 bis 3 MPa) und ansteigend auf 32 bis 34 °C bis 50 ATA (5 MPa).

Physiologische Faktoren: Kaltes Eintauchen löst einen starken, akuten Atemantrieb aus. Die anfänglichen Reaktionen umfassen ein „inspiratorisches Keuchen“, Hyperventilation, Tachykardie, periphere Vasokonstriktion und Bluthochdruck. Auf eine inspiratorische Apnoe für einige Sekunden folgt eine verstärkte Beatmung. Die Reaktion ist fast unmöglich freiwillig zu kontrollieren. Daher kann eine Person leicht Wasser einatmen, wenn das Meer rau ist und der Körper untergetaucht wird. Die ersten Sekunden des Kontakts mit sehr kaltem Wasser sind dementsprechend gefährlich und es kann zu einem plötzlichen Ertrinken kommen. Langsames Eintauchen und angemessener Schutz des Körpers verringern die Reaktion und ermöglichen eine bessere Kontrolle der Atmung. Die Reaktion lässt allmählich nach und eine normale Atmung wird normalerweise innerhalb weniger Minuten erreicht.

Die schnelle Rate des Wärmeverlusts an der Hautoberfläche betont die Bedeutung interner (physiologischer oder konstitutioneller) Mechanismen zur Reduzierung des Kern-Haut-Wärmeflusses. Die Vasokonstriktion reduziert die Durchblutung der Extremitäten und bewahrt die zentrale Wärme. Übung erhöht die Durchblutung der Extremitäten und kann in Verbindung mit der erhöhten externen Konvektion den Wärmeverlust trotz der erhöhten Wärmeproduktion tatsächlich beschleunigen.

Nach 5 bis 10 Minuten in sehr kaltem Wasser fällt die Extremitätentemperatur schnell ab. Die neuromuskuläre Funktion verschlechtert sich und die Fähigkeit, die Muskelleistung zu koordinieren und zu kontrollieren, lässt nach. Die Schwimmleistung kann stark reduziert sein und die Person in offenen Gewässern schnell gefährden.

Die Körpergröße ist ein weiterer wichtiger Faktor. Eine große Person hat eine größere Körperoberfläche und verliert bei gegebenen Umgebungsbedingungen mehr Wärme als eine kleine Person. Die relativ größere Körpermasse gleicht dies jedoch auf zwei Arten aus. Die metabolische Wärmeproduktionsrate steigt im Verhältnis zur größeren Oberfläche, und der Wärmeinhalt bei einer gegebenen Körpertemperatur ist größer. Letzterer Faktor umfasst einen größeren Puffer für Wärmeverluste und eine langsamere Abnahme der Kerntemperatur. Kinder sind stärker gefährdet als Erwachsene.

Der bei weitem wichtigste Faktor ist der Körperfettgehalt – insbesondere die Dicke des Unterhautfettgewebes. Fettgewebe ist isolierender als andere Gewebe und wird von einem Großteil der peripheren Zirkulation umgangen. Sobald eine Vasokonstriktion aufgetreten ist, wirkt die subkutane Fettschicht als zusätzliche Schicht. Die Isolationswirkung hängt nahezu linear von der Schichtdicke ab. Dementsprechend haben Frauen im Allgemeinen mehr Hautfett als Männer und verlieren unter den gleichen Bedingungen weniger Wärme. Genauso geht es dicken Menschen besser als schlanken.

Persönlicher Schutz. Wie bereits erwähnt, erfordert ein längerer Aufenthalt in kalten und gemäßigten Gewässern eine zusätzliche äußere Isolierung in Form von Taucheranzügen, Tauchanzügen oder ähnlicher Ausrüstung. Der Neoprenanzug aus geschäumtem Neopren isoliert durch die Dicke des Materials (geschlossene Schaumzellen) und durch das relativ kontrollierte „Durchsickern“ von Wasser zum Hautmikroklima. Das letztere Phänomen führt zur Erwärmung dieses Wassers und zur Bildung einer höheren Hauttemperatur. Anzüge sind in verschiedenen Dicken erhältlich und bieten mehr oder weniger Isolierung. Ein Neoprenanzug komprimiert sich in der Tiefe und verliert dadurch einen Großteil seiner Isolierung.

Bei Temperaturen unter 10°C ist der Trockenanzug zum Standard geworden. Es ermöglicht die Aufrechterhaltung einer höheren Hauttemperatur, abhängig von der Menge an zusätzlicher Isolierung, die unter dem Anzug getragen wird. Es ist eine Grundvoraussetzung, dass der Anzug nicht undicht ist, da geringe Wassermengen (0.5 bis 1 l) die Isolationsleistung stark herabsetzen. Obwohl der Trockentauchanzug auch in der Tiefe komprimiert, wird automatisch oder manuell trockene Luft aus der Tauchflasche hinzugefügt, um das verringerte Volumen auszugleichen. Daher kann eine mikroklimatische Luftschicht von einiger Dicke aufrechterhalten werden, die eine gute Isolierung bietet.

Wie bereits erwähnt, erfordert das Tiefseetauchen eine Zusatzheizung. Durch das Spülen von warmem Wasser von der Oberfläche oder der Taucherglocke wird das Atemgas vorgewärmt und der Anzug erwärmt. Neuere Erwärmungstechniken beruhen auf elektrisch beheizter Unterwäsche oder mit warmer Flüssigkeit gefüllten Röhrchen mit geschlossenem Kreislauf.

Hände sind besonders anfällig für Auskühlung und erfordern möglicherweise zusätzlichen Schutz in Form von isolierenden oder beheizbaren Handschuhen.

Sichere Expositionen. Die schnelle Entwicklung von Hypothermie und die unmittelbare Todesgefahr durch Kaltwasserexposition erfordern eine Art Vorhersage von sicheren und unsicheren Expositionsbedingungen.

Abbildung 7 zeigt vorhergesagte Überlebenszeiten für typische Offshore-Bedingungen in der Nordsee. Das angewandte Kriterium ist ein Absinken der Kerntemperatur auf 34 °C für das zehnte Perzentil der Bevölkerung. Es wird davon ausgegangen, dass diese Ebene mit einer bewussten und kontrollierbaren Person assoziiert ist. Das richtige Tragen, Verwenden und Funktionieren eines Trockentauchanzugs verdoppelt die prognostizierte Überlebenszeit. Die untere Kurve bezieht sich auf die ungeschützte Person in normaler Kleidung. Da die Kleidung vollständig mit Wasser vollgesogen wird, ist die effektive Isolierung sehr gering, was zu kurzen Überlebenszeiten führt (modifiziert nach Wissler 1988).

Abbildung 7. Vorhergesagte Überlebenszeiten für typische Offshore-Szenarien in der Nordsee.

Arbeiten in arktischen und subarktischen Regionen

Arktische und subarktische Regionen der Welt weisen zusätzliche Probleme zu denen der normalen Kaltarbeit auf. Die kalte Jahreszeit fällt mit der Dunkelheit zusammen. Tage mit Sonnenlicht sind kurz. Diese Regionen umfassen riesige, unbesiedelte oder dünn besiedelte Gebiete wie Nordkanada, Sibirien und Nordskandinavien. Außerdem ist die Natur rau. Der Transport erfolgt über große Entfernungen und dauert lange. Die Kombination aus Kälte, Dunkelheit und Abgeschiedenheit erfordert eine besondere Berücksichtigung in der Arbeitsorganisation, -vorbereitung und -ausstattung. Insbesondere müssen Überlebens- und Erste-Hilfe-Schulungen angeboten und die entsprechende Ausrüstung bereitgestellt und am Arbeitsplatz leicht verfügbar gemacht werden.

Für die arbeitende Bevölkerung in den arktischen Regionen bestehen, wie bereits an anderer Stelle erwähnt, viele gesundheitsgefährdende Gefahren. Die Unfall- und Verletzungsrisiken sind hoch, Drogenmissbrauch ist weit verbreitet, kulturelle Muster verursachen Probleme, ebenso wie die Konfrontation zwischen lokaler/einheimischer Kultur und modernen westlichen industriellen Anforderungen. Schneemobilfahren ist ein Beispiel für die Exposition gegenüber mehreren Risiken unter typischen arktischen Bedingungen (siehe unten). Es wird angenommen, dass Kältestress einer der Risikofaktoren ist, der zu einer höheren Häufigkeit bestimmter Krankheiten führt. Die geografische Isolation ist ein weiterer Faktor, der in einigen einheimischen Gebieten verschiedene Arten von genetischen Defekten hervorruft. Auch endemische Krankheiten – zum Beispiel bestimmte Infektionskrankheiten – sind von lokaler oder regionaler Bedeutung. Siedler und Gastarbeiter sind auch einem höheren Risiko für verschiedene Arten von psychischen Stressreaktionen ausgesetzt, die auf die neue Umgebung, Abgeschiedenheit, raue Klimabedingungen, Isolation und Bewusstsein zurückzuführen sind.

Spezifische Maßnahmen für diese Art von Arbeit müssen in Erwägung gezogen werden. Die Arbeit muss in Dreiergruppen durchgeführt werden, damit im Notfall eine Person Hilfe holen kann, während sich eine andere beispielsweise um das Opfer eines Unfalls kümmert. Die jahreszeitlichen Schwankungen von Tageslicht und Klima müssen berücksichtigt und Arbeitsaufgaben entsprechend geplant werden. Arbeiter müssen auf gesundheitliche Probleme untersucht werden. Falls erforderlich, muss zusätzliche Ausrüstung für Not- oder Überlebenssituationen verfügbar sein. Fahrzeuge wie Autos, Lastwagen oder Schneemobile müssen spezielle Ausrüstung für Reparatur- und Notfallsituationen mitführen.

Ein spezifisches Arbeitsproblem in diesen Regionen ist das Schneemobil. Seit den sechziger Jahren hat sich das Schneemobil von einem primitiven, technisch anspruchslosen Fahrzeug zu einem schnellen und technisch hochentwickelten Fahrzeug entwickelt. Es wird am häufigsten für Freizeitaktivitäten, aber auch für die Arbeit genutzt (10 bis 20 %). Typische Berufe, in denen Schneemobile eingesetzt werden, sind Polizei, Militär, Rentierzüchter, Holzfäller, Landwirte, Tourismusbranche, Fallensteller sowie Such- und Rettungsteams.

Die Vibrationsbelastung durch ein Schneemobil bedeutet ein stark erhöhtes Risiko für vibrationsinduzierte Verletzungen des Fahrers. Fahrer und Beifahrer sind ungereinigten Abgasen ausgesetzt. Das vom Motor erzeugte Geräusch kann zu Hörverlust führen. Aufgrund hoher Geschwindigkeit, Geländeunebenheiten und mangelndem Schutz für Fahrer und Mitfahrer ist die Unfallgefahr hoch.

Gerade bei Fahrten in unwegsamem Gelände oder an Hängen ist der Bewegungsapparat Vibrationen und extremen Arbeitshaltungen und Belastungen ausgesetzt. Wenn Sie stecken bleiben, führt der Umgang mit dem schweren Motor zu Schweißausbrüchen und häufig zu Problemen mit dem Bewegungsapparat (z. B. Hexenschuss).

Kälteverletzungen sind bei Schneemobilarbeitern weit verbreitet. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verstärkt die Kälteeinwirkung. Typische verletzte Körperstellen sind vor allem das Gesicht (im Extremfall auch Hornhaut), Ohren, Hände und Füße.

Schneemobile werden normalerweise in abgelegenen Gebieten eingesetzt, in denen Klima, Gelände und andere Bedingungen zu den Risiken beitragen.

Der Schneemobilhelm muss für die Arbeitssituation auf dem Schneemobil unter Berücksichtigung der spezifischen Expositionsrisiken durch das Fahrzeug selbst, die Geländebedingungen und das Klima entwickelt werden. Die Kleidung muss warm, winddicht und flexibel sein. Die beim Schneemobilfahren auftretenden Aktivitätstransienten lassen sich nur schwer in einem Bekleidungssystem unterbringen und erfordern eine besondere Berücksichtigung.

Auch der Schneemobilverkehr in abgelegenen Gebieten stellt ein Kommunikationsproblem dar. Die Arbeitsorganisation und -ausrüstung sollte eine sichere Kommunikation mit der Heimatbasis gewährleisten. Zusätzliche Ausrüstung muss mitgeführt werden, um Notfallsituationen zu bewältigen und einen ausreichend langen Schutz für das Rettungsteam zu gewährleisten. Dazu gehören zum Beispiel Windsack, Ersatzkleidung, Erste-Hilfe-Ausrüstung, Schneeschaufel, Flickzeug und Kochutensilien.

 

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