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.

Zurück

Die Prävention der physiopathologischen Wirkungen einer Kälteeinwirkung muss unter zwei Gesichtspunkten betrachtet werden: Der erste betrifft die physiopathologischen Wirkungen, die bei allgemeiner Kälteeinwirkung (d. h. des gesamten Körpers) beobachtet werden, und der zweite betrifft diejenigen, die bei lokaler Kälteeinwirkung beobachtet werden Erkältung, die hauptsächlich die Extremitäten (Hände und Füße) betrifft. Vorbeugende Maßnahmen in diesem Zusammenhang zielen darauf ab, das Auftreten der beiden Hauptarten von Kältestress – versehentliche Unterkühlung und Erfrierungen der Extremitäten – zu reduzieren. Ein zweifacher Ansatz ist erforderlich: physiologische Methoden (z. B. angemessene Ernährung und Flüssigkeitszufuhr, Entwicklung von Anpassungsmechanismen) und pharmakologische und technologische Maßnahmen (z. B. Unterkunft, Kleidung). Letztendlich zielen all diese Methoden darauf ab, die Kältetoleranz sowohl auf allgemeiner als auch auf lokaler Ebene zu erhöhen. Darüber hinaus ist es wichtig, dass Arbeitnehmer, die Kälte ausgesetzt sind, über die Informationen und das Verständnis für solche Verletzungen verfügen, die erforderlich sind, um eine wirksame Prävention zu gewährleisten.

Physiologische Methoden zur Vorbeugung von Kälteschäden

Die Kälteexposition des Menschen in Ruhe wird von einer peripheren Vasokonstriktion begleitet, die den Wärmeverlust der Haut begrenzt, und von einer metabolischen Wärmeproduktion (im Wesentlichen durch die Aktivität des Zitterns), was die Notwendigkeit der Nahrungsaufnahme impliziert. Der Kraftaufwand aller körperlichen Aktivitäten in der Kälte wird durch das erschwerte Gehen im Schnee oder auf Eis und den häufigen Umgang mit schwerem Gerät erhöht. Darüber hinaus kann der Wasserverlust aufgrund des mit dieser körperlichen Aktivität verbundenen Schwitzens erheblich sein. Wird dieser Wasserverlust nicht ausgeglichen, kann es zu Austrocknung kommen, was die Anfälligkeit für Erfrierungen erhöht. Die Dehydrierung wird oft nicht nur durch die freiwillige Einschränkung der Wasseraufnahme aufgrund der Schwierigkeit, ausreichend Flüssigkeit aufzunehmen (verfügbares Wasser kann gefroren sein oder man muss Schnee schmelzen), sondern auch durch die Tendenz verstärkt, ausreichend häufiges Wasserlassen (Urinieren) zu vermeiden. , was das Verlassen des Tierheims erfordert. Der Wasserbedarf bei Kälte ist schwer einzuschätzen, da er von der individuellen Arbeitsbelastung und der Isolierung der Kleidung abhängt. In jedem Fall muss aber reichlich und in Form von Heißgetränken (5 bis 6 l pro Tag bei körperlicher Aktivität) Flüssigkeit aufgenommen werden. Die Beobachtung der Farbe des Urins, der klar bleiben muss, gibt einen guten Hinweis auf den Verlauf der Flüssigkeitsaufnahme.

Hinsichtlich der Kalorienaufnahme kann davon ausgegangen werden, dass in kaltem Klima eine Steigerung von 25 bis 50 % gegenüber gemäßigtem oder heißem Klima erforderlich ist. Eine Formel erlaubt die Berechnung der für das Energiegleichgewicht in der Kälte notwendigen Kalorienzufuhr (in kcal) pro Person und Tag: kcal/Person und Tag = 4,151–28.62T_a, Wobei T_a ist die Umgebungstemperatur in °C (1 kcal = 4.18 Joule). Also für a T_a von –20 °C, ein Bedarf von etwa 4,723 kcal (2.0 x 10⁴ J) muss vorweggenommen werden. Die Nahrungsaufnahme scheint qualitativ nicht verändert werden zu müssen, um Verdauungsbeschwerden vom Typ Durchfall zu vermeiden. Beispielsweise besteht die Kaltwetterration (RCW) der United States Army aus 4,568 kcal (1.9 x 10⁴ J), in dehydrierter Form, pro Tag und pro Person, und teilt sich qualitativ wie folgt auf: 58 % Kohlenhydrate, 11 % Protein und 31 % Fett (Edwards, Roberts und Mutter 1992). Dehydrierte Lebensmittel haben den Vorteil, dass sie leicht und einfach zuzubereiten sind, aber sie müssen vor dem Verzehr rehydriert werden.

Die Mahlzeiten sind möglichst warm einzunehmen und in üblicher Menge auf Frühstück und Mittagessen aufzuteilen. Eine Ergänzung bieten über den Tag verteilt warme Suppen, trockene Kekse und Müsliriegel sowie eine Erhöhung der Kalorienzufuhr beim Abendessen. Dieses letztgenannte Mittel verstärkt die diätinduzierte Thermogenese und hilft dem Patienten beim Einschlafen. Der Konsum von Alkohol ist in einem kalten Klima äußerst unratsam, da Alkohol die Hautgefäße erweitert (eine Quelle für Wärmeverlust) und die Diurese erhöht (eine Quelle für Wasserverlust), während er die Empfindlichkeit der Haut verändert und das Urteilsvermögen beeinträchtigt (was grundlegende Faktoren sind daran beteiligt, die ersten Anzeichen einer Kälteverletzung zu erkennen). Auch der übermäßige Konsum von koffeinhaltigen Getränken ist schädlich, da dieser Stoff peripher vasokonstriktorisch (erhöhte Erfrierungsgefahr) und harntreibend wirkt.

Zusätzlich zu angemessener Ernährung kann die Entwicklung sowohl allgemeiner als auch lokaler Anpassungsmechanismen das Auftreten von Kälteschäden verringern und die psychische und physische Leistungsfähigkeit verbessern, indem der durch eine kalte Umgebung verursachte Stress reduziert wird. Es ist jedoch notwendig, die Konzepte von zu definieren Anpassung, Akklimatisierung und Gewöhnung zu kalt, die drei Begriffe variieren in ihren Implikationen je nach Verwendung verschiedener Theoretiker.

Nach Ansicht von Eagan (1963) ist der Begriff Anpassung an Kälte ist ein Oberbegriff. Unter dem Begriff der Anpassung fasst er die Begriffe genetische Anpassung, Akklimatisierung und Gewöhnung zusammen. Genetische Anpassung bezieht sich auf genetisch übertragene physiologische Veränderungen, die das Überleben in einer feindlichen Umgebung begünstigen. Bligh und Johnson (1973) unterscheiden zwischen genetischer Anpassung und phänotypischer Anpassung und definieren das Konzept der Anpassung als „Änderungen, die die physiologische Belastung verringern, die durch eine belastende Komponente der gesamten Umwelt erzeugt wird“.

Akklimatisierung kann als funktionelle Kompensation definiert werden, die sich über einen Zeitraum von mehreren Tagen bis zu mehreren Wochen als Reaktion entweder auf komplexe Faktoren der Umgebung, wie klimatische Schwankungen in einer natürlichen Umgebung, oder auf einen einzigartigen Faktor in der Umgebung, wie z. B. im Labor, einstellt (die „künstliche Akklimatisierung“ oder „Akklimatisierung“ dieser Schriftsteller) (Eagan 1963).

Gewöhnung ist das Ergebnis einer Veränderung der physiologischen Reaktionen, die aus einer Verringerung der Reaktionen des Zentralnervensystems auf bestimmte Reize resultiert (Eagan 1963). Diese Gewöhnung kann spezifisch oder allgemein sein. Spezifische Gewöhnung ist der Prozess, der involviert ist, wenn sich ein bestimmter Teil des Körpers an einen wiederholten Reiz gewöhnt, während allgemeine Gewöhnung der Prozess ist, durch den sich der gesamte Körper an einen wiederholten Reiz gewöhnt. Lokale oder allgemeine Anpassung an Kälte wird im Allgemeinen durch Gewöhnung erworben.

Sowohl im Labor als auch in der Natur wurden verschiedene Arten der allgemeinen Anpassung an Kälte beobachtet. Hammel (1963) hat eine Klassifikation dieser verschiedenen Anpassungstypen aufgestellt. Die metabolische Art der Anpassung zeigt sich durch Aufrechterhaltung der Innentemperatur verbunden mit einer größeren Produktion von Stoffwechselwärme, wie bei den Alacalufs von Feuerland oder den Indianern der Arktis. Die Anpassung des isolierenden Typs zeigt sich auch durch Aufrechterhaltung der Innentemperatur, jedoch mit einer Verringerung der mittleren Hauttemperatur (Ureinwohner der tropischen Küste Australiens). Die Anpassung des hypothermalen Typs zeigt sich in einem mehr oder weniger starken Absinken der Innentemperatur (Stamm der Kalahari-Wüste, Quechua-Indianer von Peru). Schließlich gibt es eine Anpassung des isolierten und hypothermalen Typs (Ureinwohner Zentralaustraliens, Lappen, Amas, koreanische Taucher).

In Wirklichkeit hat diese Klassifizierung lediglich qualitativen Charakter und berücksichtigt nicht alle Komponenten des thermischen Gleichgewichts. Wir haben daher kürzlich eine Klassifizierung vorgeschlagen, die nicht nur qualitativ, sondern auch quantitativ ist (siehe Tabelle 1). Eine Änderung der Körpertemperatur allein weist nicht notwendigerweise auf das Vorhandensein einer allgemeinen Anpassung an Kälte hin. Tatsächlich ist eine Änderung der Verzögerung des Beginns des Zitterns ein guter Hinweis auf die Empfindlichkeit des Thermoregulationssystems. Bittel (1987) hat auch eine Verringerung der thermischen Schuld als Indikator für die Anpassung an Kälte vorgeschlagen. Darüber hinaus demonstrierte dieser Autor die Bedeutung der Kalorienaufnahme bei der Entwicklung von Anpassungsmechanismen. Wir haben diese Beobachtung in unserem Labor bestätigt: Probanden, die im Labor bei 1 °C für 1 Monat diskontinuierlich an Kälte akklimatisiert wurden, entwickelten eine Anpassung vom hypothermalen Typ (Savourey et al. 1994, 1996). Die Hypothermie steht in direktem Zusammenhang mit der Verringerung des Prozentsatzes der Körperfettmasse. Das Niveau der aeroben körperlichen Leistungsfähigkeit (VO_2max) scheint an der Entwicklung dieser Art der Kälteanpassung nicht beteiligt zu sein (Bittel et al. 1988; Savourey, Vallerand und Bittel 1992). Am vorteilhaftesten erscheint die Anpassung des hypothermischen Typs, da sie die Energiereserven erhält, indem sie das Einsetzen des Schüttelfrosts verzögert, ohne dass die Hypothermie gefährlich wird (Bittel et al. 1989). Jüngste Arbeiten im Labor haben gezeigt, dass es möglich ist, diese Art der Anpassung zu induzieren, indem Menschen einem intermittierenden, lokalisierten Eintauchen der unteren Gliedmaßen in Eiswasser ausgesetzt werden. Darüber hinaus hat diese Art der Akklimatisierung ein „polares Tri-Jodthyronin-Syndrom“ entwickelt, das von Reed und Mitarbeitern 1990 bei Personen beschrieben wurde, die längere Zeit in der Polarregion verbracht hatten. Dieses komplexe Syndrom bleibt unvollkommen verstanden und zeigt sich hauptsächlich durch eine Verringerung des Gesamt-Triiodthyronin-Pools sowohl in thermisch neutraler Umgebung als auch bei akuter Kälteeinwirkung. Die Beziehung zwischen diesem Syndrom und der Anpassung des hypothermischen Typs muss jedoch noch definiert werden (Savourey et al. 1996).

Tabelle 1. Allgemeine Anpassungsmechanismen an Kälte, die während eines Standard-Kältetests untersucht wurden, der vor und nach einer Akklimatisierungsphase durchgeführt wurde.

Die lokale Anpassung der Extremitäten ist gut dokumentiert (LeBlanc 1975). Es wurde sowohl bei einheimischen Stämmen oder Berufsgruppen untersucht, die natürlicherweise der Kälte in den Extremitäten ausgesetzt sind (Eskimos, Lappen, Fischer auf der Insel Gaspé, englische Fischschnitzer, Briefträger in Quebec), als auch bei im Labor künstlich angepassten Probanden. Alle diese Studien haben gezeigt, dass sich diese Anpassung in höheren Hauttemperaturen, weniger Schmerzen und einer früheren paradoxen Vasodilatation zeigt, die bei höheren Hauttemperaturen auftritt, wodurch Erfrierungen verhindert werden können. Diese Veränderungen sind im Wesentlichen mit einer Erhöhung der peripheren Hautdurchblutung verbunden und nicht mit einer lokalen Wärmeproduktion auf muskulärer Ebene, wie wir kürzlich gezeigt haben (Savourey, Vallerand und Bittel 1992). Ein mehrwöchiges Eintauchen der Extremitäten in kaltes Wasser (5°C) über mehrere Wochen reicht aus, um die Etablierung dieser lokalen Anpassungsmechanismen zu induzieren. Andererseits gibt es nur wenige wissenschaftliche Daten zur Persistenz dieser unterschiedlichen Anpassungsarten.

Pharmakologische Methoden zur Vorbeugung von Kälteschäden

Die Verwendung von Arzneimitteln zur Verbesserung der Kältetoleranz war Gegenstand einer Reihe von Studien. Die allgemeine Kältetoleranz kann durch die Begünstigung der Thermogenese mit Medikamenten verbessert werden. Tatsächlich wurde bei menschlichen Probanden gezeigt, dass die Aktivität des Zitterns insbesondere von einer erhöhten Oxidation von Kohlenhydraten begleitet wird, kombiniert mit einem erhöhten Verbrauch von Muskelglykogen (Martineau und Jacob 1988). Methylxanthinverbindungen üben ihre Wirkung aus, indem sie das sympathische System stimulieren, genau wie Kälte, wodurch die Oxidation von Kohlenhydraten erhöht wird. Wang, Man und Bel Castro (1987) haben jedoch gezeigt, dass Theophyllin bei der Verhinderung des Abfalls der Körpertemperatur bei ruhenden menschlichen Probanden in der Kälte unwirksam war. Andererseits ermöglicht die Kombination von Koffein mit Ephedrin unter gleichen Bedingungen eine bessere Aufrechterhaltung der Körpertemperatur (Vallerand, Jacob und Kavanagh 1989), während die Einnahme von Koffein allein weder die Körpertemperatur noch die Stoffwechselreaktion verändert (Kenneth et al . 1990). Die pharmakologische Prävention von Kälteeinwirkungen auf allgemeiner Ebene ist noch Gegenstand der Forschung. Auf lokaler Ebene wurden nur wenige Studien zur pharmakologischen Vorbeugung von Erfrierungen durchgeführt. Unter Verwendung eines Tiermodells für Erfrierungen wurde eine bestimmte Anzahl von Arzneimitteln getestet. Thrombozytenaggregationshemmer, Kortikoide und auch verschiedene andere Substanzen hatten eine protektive Wirkung, sofern sie vor der Wiedererwärmungsperiode verabreicht wurden. Unseres Wissens wurde zu diesem Thema keine Studie am Menschen durchgeführt.

Technische Methoden zur Verhinderung von Kälteverletzungen

Diese Methoden sind ein grundlegendes Element in der Prävention von Kälteschäden, und ohne ihre Anwendung wäre der Mensch nicht in der Lage, in kalten Klimazonen zu leben. Der Bau von Unterkünften, die Nutzung einer Wärmequelle und auch die Verwendung von Kleidung ermöglichen es den Menschen, in sehr kalten Regionen zu leben, indem sie ein günstiges Umgebungsmikroklima schaffen. Die Vorteile der Zivilisation stehen jedoch manchmal nicht zur Verfügung (bei zivilen und militärischen Expeditionen, Schiffbrüchigen, Verletzten, Landstreichern, Lawinenopfern etc.). Diese Gruppen sind daher besonders anfällig für Kälteschäden.

Vorsichtsmaßnahmen für die Arbeit in der Kälte

Das Problem der Konditionierung für Kältearbeit betrifft vor allem Menschen, die nicht an Kältearbeit gewöhnt sind und/oder aus gemäßigten Klimazonen stammen. Informationen über Verletzungen, die durch Kälte verursacht werden können, sind von grundlegender Bedeutung, aber es ist auch notwendig, Informationen über eine bestimmte Anzahl von Verhaltensweisen zu erhalten. Jeder Arbeiter in einer Kältezone muss mit den ersten Verletzungszeichen vertraut sein, insbesondere mit lokalen Verletzungen (Hautfarbe, Schmerzen). Das Kleidungsverhalten ist entscheidend: Mehrere Kleidungsschichten ermöglichen es dem Träger, die Isolierung der Kleidung dem aktuellen Energieaufwand und äußeren Belastungen anzupassen. Nasse Kleidungsstücke (Regen, Schweiß) müssen getrocknet werden. Auf den Schutz der Hände und Füße ist unbedingt zu achten (keine engen Verbände, auf ausreichende Bedeckung achten, rechtzeitiges Wechseln der Socken – etwa zwei- bis dreimal täglich – wegen Schwitzen). Direkter Kontakt mit allen kalten metallischen Gegenständen ist zu vermeiden (Gefahr sofortiger Erfrierungen). Die Kleidung muss gegen Kälte geschützt und vor jeder Kälteeinwirkung getestet werden. Fütterungsregeln sollten beachtet werden (unter Berücksichtigung der Kalorienaufnahme und des Flüssigkeitsbedarfs). Der Missbrauch von Alkohol, Koffein und Nikotin muss verboten sein. Zubehör (Unterkunft, Zelte, Schlafsäcke) muss überprüft werden. Kondenswasser in Zelten und Schlafsäcken muss entfernt werden, um Eisbildung zu vermeiden. Die Arbeiter dürfen nicht in ihre Handschuhe blasen, um sie zu erwärmen, da dies ebenfalls zur Eisbildung führt. Abschließend sollten Empfehlungen zur Verbesserung der körperlichen Fitness gegeben werden. In der Tat ermöglicht eine gute aerobe körperliche Fitness eine größere Thermogenese bei starker Kälte (Bittel et al. 1988), sorgt aber auch für eine bessere körperliche Ausdauer, ein günstiger Faktor wegen des zusätzlichen Energieverlusts durch körperliche Aktivität in der Kälte.

Personen mittleren Alters müssen sorgfältig überwacht werden, da sie aufgrund ihrer eingeschränkteren Gefäßreaktion anfälliger für Kälteschäden sind als jüngere Personen. Übermäßige Ermüdung und eine sitzende Tätigkeit erhöhen das Verletzungsrisiko. Personen mit bestimmten Erkrankungen (Kälteurtikaria, Raynaud-Syndrom, Angina pectoris, frühere Erfrierungen) müssen intensive Kälteeinwirkung vermeiden. Einige zusätzliche Ratschläge können nützlich sein: Schützen Sie exponierte Haut vor Sonneneinstrahlung, schützen Sie die Lippen mit speziellen Cremes und schützen Sie die Augen mit einer Sonnenbrille vor UV-Strahlung.

Wenn ein Problem auftritt, müssen Arbeiter in einer kalten Zone ruhig bleiben, dürfen sich nicht von der Gruppe trennen und müssen ihre Körperwärme aufrechterhalten, indem sie Löcher graben und sich aneinander drängen. Auf Verpflegung und Hilferufmittel (Funk, Notraketen, Signalspiegel etc.) ist zu achten. Wo die Gefahr des Eintauchens in kaltes Wasser besteht, müssen Rettungsboote sowie wasserdichte und gut wärmeisolierende Ausrüstung bereitgestellt werden. Im Falle eines Schiffbruchs ohne Rettungsboot muss der Einzelne versuchen, den Wärmeverlust auf das Maximum zu begrenzen, indem er sich an schwimmenden Materialien festhält, sich zusammenrollt und möglichst mit der Brust aus dem Wasser schwimmt, da die durch das Schwimmen erzeugte Konvektion erheblich zunimmt Hitzeverlust. Das Trinken von Meerwasser ist wegen seines hohen Salzgehalts schädlich.

Änderung der Aufgaben in der Kälte

In einer kalten Zone werden die Arbeitsaufgaben erheblich modifiziert. Das Gewicht der Kleidung, das Tragen von Lasten (Zelte, Verpflegung usw.) und die Notwendigkeit, schwieriges Gelände zu überwinden, erhöhen den Energieaufwand für körperliche Aktivität. Außerdem werden Bewegung, Koordination und Fingerfertigkeit durch Kleidung behindert. Durch das Tragen einer Sonnenbrille wird das Sichtfeld oft eingeschränkt. Darüber hinaus wird die Wahrnehmung des Hintergrunds verändert und auf 6 m reduziert, wenn die Temperatur trockener Luft unter –18 ° C liegt oder wenn Wind weht. Bei Schneefall oder Nebel kann die Sicht Null sein. Das Vorhandensein von Handschuhen erschwert bestimmte Aufgaben, die Feinarbeit erfordern. Aufgrund von Kondenswasser sind Werkzeuge oft mit Eis überzogen, und das Anfassen mit bloßen Händen birgt ein gewisses Risiko von Erfrierungen. Die physikalische Struktur der Kleidung wird durch extreme Kälte verändert, und das Eis, das sich durch Gefrieren in Kombination mit Kondensation bilden kann, blockiert häufig Reißverschlüsse. Schließlich müssen Kraftstoffe durch den Einsatz von Frostschutzmitteln vor dem Einfrieren geschützt werden.

Für eine optimale Aufgabenerfüllung in einem kalten Klima müssen daher mehrere Kleidungsschichten vorhanden sein; ausreichender Schutz der Extremitäten; Maßnahmen gegen Kondenswasser in der Kleidung, an Werkzeugen und in Zelten; und regelmäßige Erwärmung in einem beheizten Unterstand. Arbeitsaufgaben sind als Abfolge einfacher Aufgaben zu erledigen, möglichst in zwei Arbeitsteams, wobei das eine arbeitet, während das andere sich aufwärmt. Untätigkeit in der Kälte ist ebenso zu vermeiden wie Einzelarbeit abseits befahrener Wege. Für den Schutz und die Unfallverhütung kann eine befähigte Person benannt werden.

Zusammenfassend zeigt sich, dass eine gute Kenntnis des Kälteschadens, Kenntnis der Umgebung, gute Vorbereitung (körperliche Fitness, Ernährung, Induktion von Anpassungsmechanismen), angemessene Kleidung und geeignete Aufgabenverteilung einem Kälteschaden vorbeugen können. Kommt es doch zu Verletzungen, kann durch schnelle Hilfe und sofortige Behandlung das Schlimmste verhindert werden.

Schutzkleidung: Wasserdichte Kleidung

Das Tragen von wasserdichter Kleidung dient dem Schutz vor den Folgen eines versehentlichen Untertauchens und betrifft daher nicht nur alle Arbeiter, die solchen Unfällen ausgesetzt sind (Segler, Piloten), sondern auch diejenigen, die in kaltem Wasser arbeiten (Berufstaucher). Tabelle 2, extrahiert aus der Ozeanographischer Atlas des nordamerikanischen Ozeans, zeigt, dass selbst im westlichen Mittelmeer die Wassertemperatur selten 15 °C übersteigt. Unter Eintauchbedingungen wurde die Überlebenszeit für eine bekleidete Person mit Rettungsring, aber ohne Eintauchschutzausrüstung im Januar auf 1.5 Stunden in der Ostsee und 6 Stunden im Mittelmeer geschätzt, während sie im August in der Ostsee 12 Stunden beträgt ist nur durch Erschöpfung im Mittelmeer begrenzt. Das Tragen von Schutzausrüstung ist daher eine Notwendigkeit für Arbeiter auf See, insbesondere für diejenigen, die ohne sofortige Hilfe untergetaucht werden können.

Tabelle 2. Monatlicher und jährlicher Mittelwert der Anzahl der Tage, an denen die Wassertemperatur unter 15 °C liegt.

Die Schwierigkeiten bei der Herstellung derartiger Geräte sind komplex, da mehrere, oft widersprüchliche Anforderungen berücksichtigt werden müssen. Zu diesen Einschränkungen gehören: (1) die Tatsache, dass der Wärmeschutz sowohl in der Luft als auch im Wasser wirksam sein muss, ohne die Verdunstung von Schweiß zu behindern, (2) die Notwendigkeit, das Objekt an der Wasseroberfläche zu halten, und (3) die auszuführenden Aufgaben aus. Außerdem müssen die Geräte risikogerecht ausgelegt sein. Dies erfordert eine genaue Definition der zu erwartenden Bedürfnisse: thermische Umgebung (Temperatur von Wasser, Luft, Wind), Zeit bis zum Eintreffen der Hilfe und Vorhandensein oder Fehlen eines Rettungsbootes zum Beispiel. Die Isolationseigenschaften der Kleidung sind abhängig von den verwendeten Materialien, den Körperkonturen, der Kompressibilität des Schutzgewebes (das durch den Wasserdruck die Dicke der in der Kleidung eingeschlossenen Luftschicht bestimmt) und die Feuchtigkeit, die in der Kleidung vorhanden sein kann. Das Vorhandensein von Feuchtigkeit in dieser Art von Kleidung hängt hauptsächlich davon ab, wie wasserdicht sie ist. Die Bewertung solcher Geräte muss die Wirksamkeit des Wärmeschutzes nicht nur im Wasser, sondern auch in kalter Luft berücksichtigen und Schätzungen sowohl der wahrscheinlichen Überlebenszeit in Bezug auf die Wasser- und Lufttemperaturen als auch der erwarteten Wärmebelastung und der mögliche mechanische Behinderung der Kleidung (Boutelier 1979). Schließlich ermöglichen Wasserdichtheitstests, die an einem sich bewegenden Objekt durchgeführt werden, mögliche diesbezügliche Mängel aufzudecken. Letztendlich muss eine Anti-Immersions-Ausrüstung drei Anforderungen erfüllen:

• Es muss sowohl in Wasser als auch in der Luft einen wirksamen Wärmeschutz bieten.
• Es muss bequem sein.
• Es darf weder zu restriktiv noch zu schwer sein.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat man sich zwei Prinzipien zu eigen gemacht: Entweder ein Material zu verwenden, das nicht wasserdicht ist, aber seine isolierenden Eigenschaften im Wasser beibehält (wie im Fall des sogenannten „Nassanzugs“), oder die vollständige Wasserdichtigkeit mit Materialien zu gewährleisten, die dies tun sind zusätzlich isolierend („Trockenanzug“). Derzeit findet das Prinzip des nassen Kleidungsstücks vor allem in der Luftfahrt immer weniger Anwendung. Während des letzten Jahrzehnts hat die Internationale Seeschifffahrtsorganisation die Verwendung eines Tauchschutz- oder Überlebensanzugs empfohlen, der die Kriterien des 1974 verabschiedeten Internationalen Übereinkommens zum Schutz des menschlichen Lebens auf See (SOLAS) erfüllt. Diese Kriterien betreffen insbesondere Isolierung, minimales Eindringen von Wasser in den Anzug, die Größe des Anzugs, Ergonomie, Kompatibilität mit Schwimmhilfen und Testverfahren. Die Anwendung dieser Kriterien wirft jedoch eine Reihe von Problemen auf (insbesondere im Zusammenhang mit der Definition der anzuwendenden Tests).

Obwohl sie seit sehr langer Zeit bekannt sind, da die Eskimos Robbenhaut oder zusammengenähte Robbendärme verwendeten, sind Tauchschutzanzüge schwer zu perfektionieren und die Kriterien für eine Standardisierung werden wahrscheinlich in den kommenden Jahren überprüft.

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Kältestress ist definiert als eine thermische Belastung des Körpers, unter der größere Wärmeverluste als normal zu erwarten sind und kompensierende thermoregulatorische Maßnahmen erforderlich sind, um den Körper thermisch neutral zu halten. Normale Wärmeverluste beziehen sich daher auf das, was Menschen normalerweise unter Wohnbedingungen in Innenräumen erfahren (Lufttemperatur 20 bis 25 ° C).

Im Gegensatz zu Bedingungen in der Hitze sind Kleidung und Aktivität positive Faktoren in dem Sinne, dass mehr Kleidung den Wärmeverlust reduziert und mehr Aktivität eine höhere interne Wärmeproduktion und ein größeres Potenzial zum Ausgleich von Wärmeverlusten bedeutet. Dementsprechend konzentrieren sich Bewertungsmethoden auf die Bestimmung des erforderlichen Schutzes (Kleidung) bei bestimmten Aktivitätsniveaus, erforderlichen Aktivitätsniveaus für bestimmten Schutz oder „Temperatur“-Werte für bestimmte Kombinationen der beiden (Burton und Edholm 1955; Holmér 1988; Parsons 1993).

Es ist jedoch wichtig zu erkennen, dass es Grenzen gibt, wie viel Kleidung getragen werden kann und wie hoch ein Aktivitätsniveau über längere Zeiträume aufrechterhalten werden kann. Kälteschutzkleidung neigt dazu, voluminös und humpelnd zu sein. Für Bewegung und Bewegungen wird mehr Platz benötigt. Das Aktivitätsniveau kann durch Tempoarbeit bestimmt werden, sollte aber vorzugsweise von der Person kontrolliert werden. Für jedes Individuum gibt es eine bestimmte höchste Energieproduktionsrate, abhängig von der körperlichen Leistungsfähigkeit, die über längere Zeiträume aufrechterhalten werden kann. Daher kann eine hohe körperliche Belastbarkeit bei längeren, extremen Belastungen von Vorteil sein.

Dieser Artikel befasst sich mit Methoden zur Bewertung und Kontrolle von Kältestress. Probleme in organisatorischer, psychologischer, medizinischer und ergonomischer Hinsicht werden an anderer Stelle behandelt.

Kalte Arbeit

Kaltarbeit umfasst eine Vielzahl von Bedingungen unter natürlichen sowie künstlichen Bedingungen. Die extremste Kältebelastung ist mit Missionen im Weltraum verbunden. Kaltarbeitsbedingungen an der Erdoberfläche decken jedoch einen Temperaturbereich von mehr als 100 °C ab (Tabelle 1). Natürlich wird erwartet, dass das Ausmaß und die Schwere der Kältebelastung mit sinkender Umgebungstemperatur zunehmen.

Tabelle 1. Lufttemperaturen verschiedener kalter Arbeitsumgebungen

Quelle: Modifiziert nach Holmér 1993.

Aus Tabelle 1 geht hervor, dass große Populationen von Outdoor-Arbeitern in vielen Ländern mehr oder weniger starkem Kältestress ausgesetzt sind. Darüber hinaus finden in allen Teilen der Welt Kühlhausarbeiten statt. Umfragen in skandinavischen Ländern zeigen, dass ca. 10 % der gesamten Arbeitnehmerschaft Kälte als einen großen Belästigungsfaktor am Arbeitsplatz betrachten.

Arten von Kältestress

Folgende Arten von Kältestress können definiert werden:

• Ganzkörperkühlung
• lokale Kühlung, einschließlich Extremitätenkühlung, konvektive Hautkühlung (Windchill), konduktive Hautkühlung (Kontaktkühlung) und Kühlung der Atemwege.

Höchstwahrscheinlich können mehrere, wenn nicht alle von diesen gleichzeitig vorhanden sein.

Bei der Beurteilung von Kältestress geht es um die Feststellung eines Risikos für eine oder mehrere der genannten Wirkungen. Typischerweise kann Tabelle 2 als erste grobe Einteilung verwendet werden. Generell nimmt Kältestress zu, je geringer die körperliche Aktivität und je weniger Schutz vorhanden ist.

Tabelle 2. Schematische Einteilung der Kaltarbeit

Die Angaben in der Tabelle sollten als Signal zum Handeln interpretiert werden. Das heißt, die jeweilige Art der Kältebelastung sollte bewertet und ggf. kontrolliert werden. Bei moderaten Temperaturen überwiegen Probleme mit Beschwerden und Funktionseinbußen durch lokale Abkühlung. Bei niedrigeren Temperaturen ist die drohende Gefahr eines Kälteschadens als Folge der anderen Effekte der entscheidende Faktor. Für viele der Wirkungen existieren noch keine diskreten Zusammenhänge zwischen Stresslevel und Wirkung. Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass ein bestimmtes Kälteproblem auch außerhalb des in der Tabelle angegebenen Temperaturbereichs bestehen bleibt.

Bewertungsmethoden

Methoden zur Bewertung der Kältebelastung sind im ISO Technical Report 11079 (ISO TR 11079, 1993) dargestellt. Andere Standards zur Bestimmung der metabolischen Wärmeproduktion (ISO 8996, 1988), zur Schätzung der thermischen Eigenschaften von Kleidung (ISO 9920, 1993) und zu physiologischen Messungen (ISO DIS 9886, 1989c) liefern ergänzende Informationen, die für die Bewertung von Kältestress nützlich sind.

Abbildung 1 skizziert die Beziehungen zwischen Klimafaktoren, erwartetem Kühleffekt und empfohlener Bewertungsmethode. Weitere Einzelheiten zu Methoden und Datenerhebung sind unten angegeben.

Abbildung 1. Bewertung von Kältestress in Bezug auf klimatische Faktoren und Abkühlungseffekte.

Ganzkörperkühlung

Das Risiko einer Ganzkörperauskühlung wird durch die Analyse der Bedingungen für den Wärmehaushalt des Körpers ermittelt. Mit einer mathematischen Wärmebilanzgleichung wird der für den Wärmehaushalt bei definierter physiologischer Belastung erforderliche Isolationsgrad der Bekleidung berechnet. Der errechnete erforderliche Isolationswert IREQ kann als Kältespannungsindex angesehen werden. Der Wert gibt eine Schutzstufe an (ausgedrückt in Clo). Je höher der Wert, desto größer das Risiko eines Ungleichgewichts der Körperwärme. Die beiden Belastungsstufen entsprechen einer niedrigen Stufe (neutrales oder „Komfort“-Empfinden) und einer hohen Stufe (leicht kaltes bis kaltes Gefühl).

Die Verwendung von IREQ umfasst drei Bewertungsschritte:

• Bestimmung von IREQ für gegebene Expositionsbedingungen
• Vergleich des IREQ mit dem Schutzniveau der Kleidung
• Bestimmung der Expositionszeit, wenn das Schutzniveau einen geringeren Wert als IREQ hat

Abbildung 2 zeigt IREQ-Werte für geringe physiologische Belastung (neutrales Wärmeempfinden). Es werden Werte für verschiedene Aktivitätsniveaus angegeben.

Abbildung 2. IREQ-Werte, die erforderlich sind, um eine niedrige physiologische Belastung (neutrales thermisches Empfinden) bei unterschiedlichen Temperaturen aufrechtzuerhalten.

Methoden zur Abschätzung der Aktivitätsniveaus sind in ISO 7243 (Tabelle 3) beschrieben.

Tabelle 3. Klassifikation der Stoffwechselraten

Quelle: ISO 7243 1989a

Sobald der IREQ für gegebene Bedingungen bestimmt ist, wird der Wert mit dem Schutzniveau der Kleidung verglichen. Der Schutzgrad eines Bekleidungsensembles wird durch seinen resultierenden Isolationswert („clo-Wert“) bestimmt. Diese Eigenschaft wird gemäß dem Entwurf der europäischen Norm prEN-342 (1992) gemessen. Sie kann auch aus tabellarischen Grunddämmwerten (ISO 9920) abgeleitet werden.

Tabelle 4. enthält Beispiele für grundlegende Isolationswerte für typische Ensembles. Die Werte müssen um die vermutete Reduktion durch Körperbewegung und Belüftung korrigiert werden. Typischerweise wird keine Korrektur für das Ruheniveau vorgenommen. Die Werte werden bei leichter Arbeit um 10 % und bei höherer Aktivität um 20 % reduziert.

Tabelle 4. Beispiele für grundlegende Isolationswerte (I^cl) von Kleidung*

*Die nominelle Schutzstufe gilt nur für statische, windstille Bedingungen (Ruhe). Bei erhöhtem Aktivitätsniveau müssen die Werte reduziert werden.

Quelle: Geändert von ISO/TR-11079 1993.

Das Schutzniveau der besten verfügbaren Bekleidungssysteme entspricht 3 bis 4 Clos. Wenn das verfügbare Kleidungssystem keine ausreichende Isolierung bietet, wird eine Frist für die tatsächlichen Bedingungen berechnet. Diese Frist hängt von der Differenz zwischen der erforderlichen und der verfügbaren Kleidungsisolierung ab. Da ein vollständiger Schutz vor Auskühlung nicht mehr gegeben ist, wird die Frist anhand einer zu erwartenden Reduzierung des Körperwärmegehalts berechnet. Ebenso kann eine Erholungszeit berechnet werden, um die gleiche Wärmemenge wiederherzustellen.

Abbildung 3 zeigt Beispiele für Zeitlimits für leichte und mittelschwere Arbeiten mit zwei Isolationsstufen der Kleidung. Zeitgrenzen für andere Kombinationen können durch Interpolation geschätzt werden. Abbildung 4 kann als Richtlinie zur Beurteilung der Expositionszeit verwendet werden, wenn die beste Kälteschutzkleidung verfügbar ist.

Abbildung 3. Zeitgrenzen für leichte und mittelschwere Arbeiten mit Kleidung mit zwei Isolationsstufen.

Abbildung 4. Zeitgewichtete IREQ-Werte für intermittierende und kontinuierliche Kälteeinwirkung.

Intermittierende Expositionen umfassen typischerweise Arbeitsperioden, die durch Aufwärmpausen oder durch Arbeitsperioden in einer wärmeren Umgebung unterbrochen werden. Unter den meisten Bedingungen findet wenig oder kein Ersatz von Kleidung statt (meistens aus praktischen Gründen). IREQ kann dann für die kombinierte Risikoposition als zeitlich gewichteter Durchschnitt bestimmt werden. Der Mittelungszeitraum darf nicht länger als ein bis zwei Stunden sein. Zeitgewichtete IREQ-Werte für einige Arten intermittierender Exposition sind in Abbildung 4 angegeben.

IREQ-Werte und Fristen sollten eher indikativ als normativ sein. Sie beziehen sich auf die durchschnittliche Person. Die individuelle Variation in Bezug auf Eigenschaften, Ansprüche und Vorlieben ist groß. Viele dieser Schwankungen müssen durch die Auswahl von Bekleidungsensembles mit großer Flexibilität in Bezug auf beispielsweise die Anpassung des Schutzniveaus gehandhabt werden.

Extremitätenkühlung

Die Extremitäten – insbesondere Finger und Zehen – sind anfällig für Auskühlung. Wenn keine ausreichende Wärmezufuhr durch warmes Blut aufrechterhalten werden kann, fällt die Gewebetemperatur fortschreitend. Die Durchblutung der Extremitäten wird durch energetische (für die Muskelaktivität erforderliche) sowie thermoregulatorische Bedürfnisse bestimmt. Wenn das Wärmegleichgewicht des ganzen Körpers in Frage gestellt wird, hilft die periphere Vasokonstriktion, die Kernwärmeverluste auf Kosten des peripheren Gewebes zu reduzieren. Bei hoher Aktivität steht mehr Wärme zur Verfügung und die Durchblutung der Extremitäten kann leichter aufrechterhalten werden.

Der Schutz, den Handbekleidung und Schuhe hinsichtlich der Reduzierung von Wärmeverlusten bieten, ist begrenzt. Bei geringer Wärmeeinbringung in die Extremität (z. B. bei Ruhe oder geringer Aktivität) ist die Isolierung, die erforderlich ist, um Hände und Füße warm zu halten, sehr groß (van Dilla, Day und Siple 1949). Der von Handschuhen und Fäustlingen gebotene Schutz sorgt nur für eine Verzögerung der Abkühlgeschwindigkeit und dementsprechend für längere Zeiten bis zum Erreichen einer kritischen Temperatur. Bei höheren Aktivitätsniveaus ermöglicht ein verbesserter Schutz warme Hände und Füße bei niedrigeren Umgebungstemperaturen.

Für die Beurteilung der Extremitätenkühlung steht keine Standardmethode zur Verfügung. ISO TR 11079 empfiehlt jedoch 24 °C und 15 °C als kritische Handtemperaturen für niedrige bzw. hohe Belastungen. Die Fingerspitzentemperatur kann leicht 5 bis 10 °C niedriger sein als die durchschnittliche Handhauttemperatur oder einfach die Temperatur des Handrückens.

Die Informationen in Abbildung 5 sind hilfreich, um akzeptable Expositionszeiten und den erforderlichen Schutz zu bestimmen. Die beiden Kurven beziehen sich auf Zustände mit und ohne Vasokonstriktion (hohes und niedriges Aktivitätsniveau). Weiterhin wird davon ausgegangen, dass die Finger isoliert sind (zwei Clos) und angemessene Kleidung getragen wird.

Abbildung 5. Fingerschutz.

Ein ähnlicher Kurvensatz sollte für die Zehen gelten. Zum Schutz der Füße kann jedoch mehr Clo verfügbar sein, was zu längeren Expositionszeiten führt. Dennoch folgt aus den Abbildungen 3 und 5, dass die Extremitätenkühlung höchstwahrscheinlich kritischer für die Expositionszeit ist als die Ganzkörperkühlung.

Der durch Handschuhe gebotene Schutz wird anhand von Methoden bewertet, die in der europäischen Norm EN-511 (1993) beschrieben sind. Die Wärmedämmung der gesamten Handbekleidung wird mit einem elektrisch beheizten Handmodell gemessen. Eine Windgeschwindigkeit von 4 m/s wird verwendet, um realistische Verschleißbedingungen zu simulieren. Die Leistung wird in vier Klassen erbracht (Tabelle 5).

Tabelle 5. Klassifizierung des thermischen Widerstands (I) zur Konvektionskühlung von Handschuhen

Quelle: Basierend auf EN 511 (1993).

Wenden Sie sich an Kalt

Der Kontakt zwischen bloßer Hand und kalten Oberflächen kann die Hauttemperatur schnell senken und zu Erfrierungsverletzungen führen. Bei Oberflächentemperaturen von bis zu 15 °C können Probleme auftreten. Insbesondere Metalloberflächen bieten hervorragende Leitfähigkeitseigenschaften und können Hautkontaktbereiche schnell kühlen.

Zur allgemeinen Bewertung der Kontaktkühlung existiert derzeit kein Standardverfahren. Folgende Empfehlungen können gegeben werden (ACGIH 1990; Chen, Nilsson und Holmér 1994; Enander 1987):

• Längerer Kontakt mit Metalloberflächen unter 15 °C kann die Fingerfertigkeit beeinträchtigen.
• Längerer Kontakt mit Metalloberflächen unter 7 °C kann zu Taubheitsgefühlen führen.
• Längerer Kontakt mit Metalloberflächen unter 0 °C kann Erfrierungen oder Erfrierungen hervorrufen.
• Kurzzeitiger Kontakt mit Metalloberflächen unter –7 °C kann Erfrierungen oder Erfrierungen hervorrufen.
• Jeglicher Kontakt mit Flüssigkeiten bei Minustemperaturen muss vermieden werden.

Andere Materialien stellen eine ähnliche Abfolge von Gefahren dar, aber die Temperaturen sind bei weniger leitfähigem Material (Kunststoff, Holz, Schaum) niedriger.

Der Schutz vor Kontaktkühlung durch Handschuhe kann anhand der europäischen Norm EN 511 bestimmt werden. Es werden vier Leistungsklassen angegeben (Tabelle 6).

Tabelle 6. Klassifizierung des thermischen Kontaktwiderstands von Handschuhen (I)

Quelle: Basierend auf EN 511 (1993).

Konvektive Hautkühlung

Der Windchill-Index (WCI) stellt eine einfache, empirische Methode zur Bewertung der Auskühlung ungeschützter Haut (Gesicht) dar (ISO TR 11079). Das Verfahren prognostiziert den Wärmeverlust des Gewebes auf der Grundlage von Lufttemperatur und Windgeschwindigkeit.

Antworten, die mit unterschiedlichen WCI-Werten verbunden sind, sind in Tabelle 7 angegeben.

Tabelle 7. Windchill-Index (WCI), äquivalente Kühltemperatur (T_eq ) und Einfrierzeit von exponiertem Fleisch

Eine häufig verwendete Interpretation von WCI ist die äquivalente Kühltemperatur. Diese Temperatur bei Windstille (1.8 m/s) stellt den gleichen WCI-Wert dar wie die tatsächliche Kombination aus Temperatur und Wind. Tabelle 8 enthält äquivalente Kühltemperaturen für Kombinationen aus Lufttemperatur und Windgeschwindigkeit. Die Tabelle gilt für aktive, gut gekleidete Personen. Ein Risiko besteht, wenn die entsprechende Temperatur unter –30 °C fällt, und die Haut kann innerhalb von 1 bis 2 Minuten unter –60 °C erfrieren.

Tabelle 8. Kühlkraft des Windes auf exponiertes Fleisch, ausgedrückt als äquivalente Kühltemperatur unter nahezu ruhigen Bedingungen (Windgeschwindigkeit 1.8 m/s)