Dioxine und polychlorierte Biphenyle – Entstehung, Wirkung und Rechtliches
Was ist Dioxin?
Der Sammelbegriff Dioxine beschreibt chlorhaltige Furane und Dioxine, die sich in ihrem Aufbau sehr ähneln und chemische sowie physikalische Charakteristika aufweisen. Unter den Dioxinen gibt es 135 polychlorierte Dibenzofurane (PCDF oder auch PCDD/PCDF) und 75 polychlorierte Dibenzo-para-Dioxine (PCDD).
Bei Dioxinen handelt es sich immer um eine Mischung aus einzelnen Verbindungen, auch Kongeneren genannt, die in unterschiedlichen Beschaffenheiten vorliegen. Die grundlegende Struktur besteht jedoch aus zwei Benzolringen, die ein bis zwei Sauerstoffatome miteinander verbinden.
Wie entsteht Dioxin?
Dioxine werden nicht absichtlich hergestellt. Stattdessen haben Verbrennungsprozesse von 300 bis 400 Grad Celsius unter der Mitwirkung von Halogenverbindungen wie Brom oder Chlor für die Entstehung von Dioxin zu verantworten. Dieser Prozess kann bei unterschiedlichen Verbrennungsvorgängen stattfinden, z. B. Müllverbrennung oder Recycling von Metall, aber auch bei Vulkanaktivitäten oder Waldbränden. Bis in die 90er Jahre hinein leisteten auch Kraftfahrzeuge einen entscheidenden Beitrag zum Dioxin Vorkommen.
Dioxine bauen sich nicht ab und sammeln sich deswegen in der natürlichen Umgebung an. Sie lassen sich in der Luft, im Wasser und in tierischen Nahrungsmitteln finden. Letzteres ist hauptsächlich dafür verantwortlich, dass auch der Mensch Dioxine mit der Nahrung aufnimmt. Meerestiere nehmen Dioxine über das Gewässer und Tiere auf dem Land über Partikel auf dem Weidenboden zu sich. Während pflanzliche Lebensmittel im schlimmsten Fall nur oberflächlich von Dioxinen betroffen sind, wurden vor allem in Rind- und Schweinefleisch sowie in Eiern hohe Dioxinwerte festgestellt.
Dioxin Wirkung auf die Gesundheit
Unabhängig von der Art der Dioxine haben sie die gleichen gesundheitlichen bzw. giftigen Auswirkungen, nur in unterschiedlichen Ausprägungen. Diese Ausprägungen werden mit dem Toxizitätsäquivalenzfaktor (TEQ) beschrieben. Die toxische Wirkung von einzelnen Dioxinverbindung wird hierbei in Relation zum äußerst giftigen 2,3,7,8-Tetrachlor-Dibenzo-p-Dioxin oder 2,3,7,8-TCDD evaluiert, das den Toxizitätsäquivalenzfaktor 1 hat. Dieser Faktor wird bei unterschiedlichen Verbindungen erforscht und bei neuen Erkenntnissen entsprechend aktualisiert.
Dioxine sind zu einem gewissen Grad in jedem menschlichen Körper zu finden. In geringen Mengen sind Dioxine für den Menschen relativ ungefährlich. Ein großes Problem besteht jedoch darin, dass menschliche und tierische Körper die Dioxine ebenfalls nur schwer abbauen können und sie dort lange bestehen bleiben. Bei erwachsenen Menschen beträgt die Halbwertzeit von Dioxinen sieben bis zehn Jahre.
Bei hoher Konzentration konnten Forscher mithilfe von Tierversuchen feststellen, dass Dioxine zu starken Schäden an der Leber sowie zu Stoffwechselschwierigkeiten und Gewichtsverlust führen. Von diversen Dioxinen vermutet man, dass sie krebsauslösend sind. Sicher ist aber, dass Dioxine bei Tieren zu Störungen des Hormonhaushalts, und der Immun-, Nerven- und Reproduktionssysteme führen können.
Beim Menschen äußerst sich eine akute Dioxin Vergiftung durch Symptome wie Übelkeit, Erbrechen und stark gereizte Atemwege. Bei einer Dioxinvergiftung von 1 Millionen pg pro Kilogramm Körpergewicht kann es zur sogenannten Chlorakne kommen. Anzeichen sind Verhornungen und Pusteln an Gesicht und Extremitäten. 2,3,7,8-TCDD steht unter Verdacht, Krebs auszulösen oder das unkontrollierte Zellwachstum zumindest zu beschleunigen. Neurologische oder psychische Störungen wie Depressionen, schwache Extremitäten, Neurasthenie oder sensorische Störungen können ebenfalls auftreten.
Dioxine – Rechtliches, Regeln und Nachweis
Um die Produktion von Dioxinen einzuschränken, wurden bereits 2010 EU-Richtlinien zur Regulierung von Industrieemissionen erlassen. Für Großfeuer- und Müllverbrennungsanlagen werden hierin Grenzwerte von 0,1 ng/Nm3 für Abgas und 0,3 ng/l für Abwasserableitungen aus der Abgasreinigung verlangt. Chlor und Brom dürfen seit 1992 für Fahrzeugkraftstoffe nicht mehr verwendet werden. Bei Chemikalien wurden mittlerweile ebenfalls chlorierte und bromierte Dioxin Grenzwerte festgelegt: Abhängig von Giftigkeit und Beständigkeit spezifischer chlorierter Gruppen sind höchstens 1 bis 100 Mikrogramm pro Kilogramm Stoff erlaubt.
Für Oberflächengewässer existieren Dioxin Grenzwerte von 0,0065 µg.kg – 1 TEQ (WHO) für die Summe der polychlorierten Dibenzofurane und der dioxinähnlichen polychlorierten Biphenyle.
Seit dem 1. Juli 2002 gelten innerhalb der Europäischen Union Dioxin Grenzwerte für Futtermittel und Lebensmittel tierischen Ursprungs, die 2012 aufgrund damals aktueller Belastungsprobleme aktualisiert wurden und nun folgendermaßen aussehen:
- EU-Höchstgehalt bei Geflügelfleisch, -ölen und -fetten für Dioxine 1,75 und für Dioxine + dl-PCB 3,0 pg WHO-TEQ/g Fett
- EU-Höchstgehalt für Hühnereier für Dioxine 2,5 und für Dioxine + dl PCB 5,0 pg WHO-TEQ/g Fett
- Grenzwerte für Rind- und Schaffleisch sowie Fleischerzeugnisse, Öle und Fette für Dioxine 2,5 und für Dioxine + dl PCB 4,0 pg WHO-TEQ/g Fett
- Grenzwerte für Milch, Milchprodukte und Butter für Dioxine 2,5 und für Dioxine + dl PCB 5,5 pg WHO-TEQ/g Fett
- Maximalwerte für Schweinefleisch und Schweinefleischerzeugnisse sowie entsprechende Öle und Fette liegen für Dioxine bei 1,0 und für Dioxine + dl PCB bei 5,0 pg WHO-TEQ/g Fett
Die Dioxine sind in den zu analysierenden Proben nur in äußerst geringen Mengen vorhanden. Sie werden in pg/g (Piko-Gramm pro Gramm) oder ng/kg (Nanogramm pro Kilogramm) gemessen. Für den Dioxin Nachweis und die Messung wird daher eine hochauflösende Gaschromatographie an die hochauflösende Massenspektrometrie gekoppelt.
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