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Unfall mit Gefahrstoff: Wie entwickelt sich eine Verätzung?

In Folge eines Chemieunfalls kommt es oft zu einem Kontakt zwischen einem Gefahrstoff und unserem Gewebe (Auge oder Haut)

Eine Verätzung ist eine teilweise oder vollständige Zerstörung von Molekülen, Zellen oder Struktur der Haut oder der Augen, die durch einen reizenden oder ätzenden Gefahrstoff verursacht wurde. Der Grad der Gewebeveränderung definiert den Grad der Verätzung.

Wie entwickelt sich eine Verätzung

Was ist eine Verätzung?

Eine Verätzung ist die Folge eines Kontakts zwischen dem biologischen Gewebe unseres Körpers bzw. Auges und einem reizenden bzw. ätzenden Gefahrstoff. Es ist die, durch den Gefahrstoff verursachte, äußerliche Verletzung an unserem Körper.

Die Verätzung wird durch die teilweise oder vollständige Zerstörung des Gewebes bestimmt.

Der Gefahrstoff reagiert mit der biochemischen Verbindung des Gewebes (einem Molekül, einer Zelle, einem Protein...). Diese Reaktion zerstört das biologische Gleichgewicht des Gewebes. Die Veränderung des Gewebes bewirkt die Verätzung, die makroskopisch beobachtet wurde. Je mehr das Gewebe zerstört ist, desto schwerer ist die Verätzung: die Schwere der Verätzung ist im Wesentlichen an die Art des Gefahrstoffs und die Beschaffenheit des betroffenen Gewebes und der betroffenen Oberfläche gebunden.

Die Haut, das Auge, der Verdauungstrakt oder die Atemwege sind in direktem Kontakt mit der Außenseite des Körpers. Dies sind also die ersten Angriffsflächen für Gefahrstoffe. Wir sprechen von Verätzungen bei Wunden, die durch den Kontakt des Gefahrstoffs mit diesem bestimmten Gewebe aufgetreten sind.

Zu der Verätzung können auch andere systematische Symptome auftreten.

Wenn der Gefahrstoff, der die Verätzung verursacht giftig oder schädlich ist, im Körper bis in die Organe oder ins Blut gelangt, kann er hier mit anderen biologischen Angriffsflächen interagieren.

Beispielsweise ist Benzol reizend für Haut und Augen, ist krebserregend und erbgutverändernd und kann auch in den DNA-Ketten die Zellteilung beeinträchtigen. Es kann zur Zerstörung der Zellen (Aplasie) oder Zellproliferation von blutbildendem Mark (Organ, welches die Vorläufer der Blutkörperchen produziert) führen. Dies kann Leukämie verursachen.

Welche Gefahrstoffe können eine Verätzung verursachen?

Gefahrstoffe, die eine Verätzung verursachen, werden je nach Schweregrad der Verätzungen, die sie hervorrufen können eingestuft: sie sind ätzend oder reizend.

Ein Gefahrstoff wird als ätzend oder reizend eingestuft, wenn er fähig ist, auf die biochemischen Verbindungen der Zellen und dem Gewebe der Haut, Augen, Atemwege oder Verdauungstrakt einzuwirken. Die CLP/GHS Vorschriften der Europäischen Agentur für chemische Stoffe enthalten folgende Definitionen für ätzende oder reizende Produkte (CLP Seite L 353/87):

  • die Verätzung ist die Erzeugung irreversibler Schäden der Haut, was nach dem Aufbringen einer Substanz von bis zu 4 Stunden zur sichtbaren Nekrose führt
  • die Umkehrbarkeit der Hautschädigung sollte bei der Beurteilung der Reizung durch einen Stoff berücksichtigt werden
  • Wenn er zu schweren Verletzung führt ist er ätzend. Ätzende Stoffe verursachen die Zerstörung des Gewebes mit denen sie in Kontakt kommen.
  • Verursacht er nur eine Reizung, Rötung, eine Entzündung ist er reizend.
  • Unter Umständen kann der gleiche Gefahrstoff ätzend oder nur reizend sein:
  • gemischt oder pur

abhängig von der Konzentration

  • abhängig von der Umgebung in der er sich befindet

Die Gefahr einer Chemikalie ist, im Rahmen der gesetzlichen Verpflichtungen der Europäischen Agentur für chemische Stoffe, vom Hersteller auf dem Etikett anzubringen.

Beispiel: Salzsäure, HCI (oft zum entkalken verwendet).

Im Handel findet man Chlorwasserstoffsäure in Form einer Lösung in Wasser.

Gemäß den europäischen Richtlinien werden die Lösungen von Salzsäure in Wasser als ätzend eingestuft, wenn die HCI-Konzentration mehr als 25% beträgt und als reizend, wenn die HCI-Konzentration zwischen 10% und 25% liegt.

Konzentration der HCI-Lösung in Wasser Klassifizierung Etikettierung verbundene Risiken

>25%

ätzend

pictogramme corrosif

H314: verursacht schwere Verätzungen der Haut und der Augen

H335: kann die Atemwege reizen

zwischen 10% et 25%

reizend

pictogramme irritant

H315: verursacht Hautreizungen

H319: verursacht schwere Augenreizungen

H335: kann die Atemwege reizen

Wie entwickelt sich eine Verätzung?

Alles beginnt mit einer chemischen Reaktion zwischen zwei Molekülen. Auf mikroskopischer Ebene ist die Verätzung das Ergebnis einer chemischen Reaktion zwischen einer aggressiven chemischen Substanz und einer biologischen Komponente.

Diese Reaktion zerstört die biologische Komponente und damit das Gewebe. Dies ist die Verätzung.

Der Bildungsmechanismus einer Verätzung hängt von vielen Faktoren ab, der bedeutendste ist der, der hervorgerufenen Reaktion.

Abhängig von seiner Beschaffenheit, reagiert jeder Gefahrstoff mit einer anderen Verbindung des biologischen Gewebes wie folgt:

  • Säure-Base-Reaktion: Austauschreaktion des Protons H+ zwischen einer Säure und einer Lauge
  • Redoxreaktion: Elektronenaustausch zwischen einem Oxidationsmittel und einem Reduktionsmittel
  • Chelatbildung oder Bildung eines Komplex aus zwei Molekülen
  • Auflösung: Auflösen einer chemischen Substanz in einem Lösungsmittel
  • Beispiele:
    • Säure-Base-Reaktion zwischen den OH- Ionen von Natron und der Esterbindung von Ölen
    • Solvatation von Lipiden in Zellmembranen durch hydrophobe Lösungsmittel (Diesel, Toluol)
    • Chelatbildung der Calciumionen Ca2+ mit F- Fluorid-Ionen (z. B. Flusssäure HF) in den Zellen

Es gibt genauso viele Reaktionen, durch die Verätzungen entstehen können, wie Produktpaare aggressive chemische Substanz / biologische Angriffsfläche.

Die Entstehungsphasen einer Verätzung

Der Bildungsmechanismus einer Verätzung kann in drei Phasen unterteilt werden:

  • der Kontakt zwischen dem Gefahrstoff und dem Gewebe
  • das Eindringen des Gefahrstoffs in das Gewebe
  • die chemische Reaktion zwischen dem Gefahrstoff und einer organischen Verbindung des Gewebes

Der Kontakt mit der Haut oder dem Auge ist hergestellt, sobald ein Gefahrstoff auf die Haut oder in das Auge gelangt. Im Verdauungstrakt (Mund, Speiseröhre, Magen...) findet der Kontakt statt, sobald ein Gefahrstoff verschluckt wird. Der Kontakt mit den Atemwegen findet statt, sobald ein Gefahrstoff eingeatmet wird.

Sobald der Gefahrstoff in Konatkt mit dem Gewebe kommt, kann er trotz der biologischen Barrieren in das Gewebe eindringen. Die Eindringgeschwindigkeit in das Gewebe wird durch die Besonderheit und das Potential des Gefahrstoffs bestimmt.

Beispiele:

  • ein fester Gefahrstoff kann nicht so leicht in die Haut eindringen
  • ein kleines chemisches Molekül dringt in der Regel schneller ein als ein großes
  • ein Molekül dringt leichter ein wenn es lipophil ist

Der Gefahrstoff dringt so lange in das Gewebe ein, bis er einen biologischen Bestandteil erreicht auf den er einwirken kann. Die Eindringtiefe in das Gewebe hängt von der Beschaffenheit des Gefahrstoffs ab.

Der Gefahrstoff kann somit auf die biologische Angriffsfläche einwirken.

Sobald der Gefahrstoff den biologischen Bestandteil erreicht hat, findet die chemische Reaktion statt. Das biologische Gleichgewicht ist gestört, das Gewebe zerstört und die Verätzung entsteht.

Die Verätzung entsteht ausschließlich bei einer chemischen Reaktion, wenn der Gefahrstoff seine Angriffsfläche erreicht. Jeder chemische Spritzer enthält eine sehr große Anzahl an Molekülen, die auf Moleküle oder Zellen des menschlichen Körpers einwirken können. Die Verätzung schreitet fort, solange der Gefahrstoff in Kontakt mit dem Gewebe ist und noch nicht reagieren konnte.

Ein schnelles Eingreifen nach dem Kontakt kann das Ausmaß der Verätzung einschränken: die Not-Dekontamination ist hier von größter Bedeutung.

Faktoren, die eine Verätzung beeinflussen

Die Art, die Tiefe und der Schweregrad der Verätzung hängen von vielen Faktoren ab:

  • die Eigenschaften des Gefahrtstoffes
  • seine Konzentration
  • die Kontaktzeit zwischen Gefahrstoff und Gewebe
  • Temperatur des Gefahrstoffs

Abhängig von ihrer Beschaffenheit wirken die Gefahrstoffe verschieden auf die biologischen Angriffsflächen. Jede Reaktion wird unterschiedliche mikroskopische Auswirkungen auf die Zellen haben und dies wird makroskopische Läsionen herbeiführen, die nicht die gleichen Eigenschaften haben.

Beispiel: eine Säure wird mit den Proteinen reagieren und deren Gerinnung verursachen, während eine Lauge die Zellen durch Verseifung der Fettsäuren der Zellmembran zersetzt und die Gewebeverflüssigung verursacht.

Die Beschaffenheit und insbesondere die Konzentration des Gefahrstoffs sind entscheidende Faktoren bei der Bildung der Verätzung. Die Konzentration des Gefahrstoffs bestimmt die Anzahl der aggressiven Moleküle in der Menge des Produkts. Je konzentrierter der Gefahrstoff ist, desto mehr aggressive Moleküle wird er enthalten. Ein stark konzentrierter Gefahrstoff verursacht schwerere Schäden.

Beispielsweise werden Salzsäurelösungen in Wasser als ätzdend eingestuft, wenn die HCI-Konzentration über 25% liegt und nur als reizend, wenn die HCI-Konzentration zwischen 10% und 25% liegt.

Bestimmend ist die Kontaktdauer zwischen Gewebe und Gefahrstoff. Der Gefahrstoff, der sich auf der Haut oder im Auge befindet, wird in das Gewebe eindringen und allmählich einwirken. Je länger der Konatkt zwischen dem Gewebe und dem Gefahrstoff andauert, umso mehr kann der Gefahrstoff einwirken und umso schwerer ist die Verätzung.

Die Temperatur des Gefahrstoffs und der Druck mit dem er projiziert wird muss ebenfalls berücksichtigt werden. Dies hat Einfluss auf die Eindringgeschwindigkeit und die Wirkung. Ein warmer Gefahrstoff wirkt schneller als ein kalter, da er mehr Energie hat.

Verätzung oder Verbrennung?

Verätzung und Verbrennung sind sehr unterschiedlich. Die Entsehung ist anders: Verbrennungen entstehen nach einem Kontakt mit einer Wäremequelle, Verätzungen nach einem Kontakt mit einem Gefahrstoff.

Behandlung der Verätzung

Bei einer Verätzung sind weitere Behandlungen und ärztliche Betreuung erforderlich. Diese Behandlungen müssen auf die die spezifische Gefahr des Gefahrstoffs und den Schweregrad der Verätzung zugeschnitten sein.

Wenn ein Mensch Kontakt mit einem Gefahrstoff hatte, ist eine Spülung von absoluter Dringlichkeit.

Ist die Erste-Hilfe-Dekontamination beendet und war erfolgreich, schreitet die Verätzung nicht fort. Jetzt ist es möglich die entstandenen Schäden zu behandeln, um die Heilung zu erleichtern.

Ist der Gefahrstoff giftig, ist es nun möglich die Gefahr zu behandeln.

Die Nachbehandlung muss angepasst werden:

  • sie muss speziell für den betroffenen Gefahrstoff sein
  • sie muss angemessen für die entstandene Verätzung sein

Verätzungen werden in den meisten Fällen in Verbrennungszentren von Krankenhäusern behandelt. Die Behandlung ähnelt häufig, mit einigen Unterschieden, derer im Falle von thermischen Verbrennungen:

  • die Vernarbung dauert länger
  • Transplantationen halten schlechter auf Verätzungen als auf Verbrennungen