Dioxine

Dioxingitterzum Vergrößern anklicken
Die Dioxindatenbank umfasst Datenauswertungen, Berichte und Publikationen zu Dioxinen
Quelle: Umweltbundesamt

Dioxin ist im allgemeinen Sprachgebrauch eine Sammelbezeichnung für chemisch ähnlich aufgebaute chlorhaltige Dioxine und Furane. Insgesamt besteht die Gruppe der Dioxine aus 75 polychlorierten Dibenzo-para-Dioxinen (PCDD) und 135 polychlorierten Dibenzofuranen (PCDF).

Was sind Dioxine und dioxinähnliche PCB?

Was sind Dioxine?

Dioxine liegen immer als Gemische von Einzelverbindungen (Kongenere) mit unterschiedlicher Zusammensetzung vor. Das toxischste Dioxin ist das 2,3,7,8 Tetrachlor-Dibenzo-p-Dioxin (2,3,7,8 TCDD), das auch nach dem es bei dem Chemieunfall in Seveso im Juli 1976 die Umwelt kontaminierte, als „Seveso-Gift″ bezeichnet wird. Für die toxikologische Beurteilung der Dioxine sind zusätzlich die anderen 2,3,7,8 chlorierten Dioxine, beziehungsweise Furane relevant, die weitere Chloratome besitzen. Diese 17 Verbindungen (7 Dioxine, 10 Furane) werden für die Bewertung der Toxizität herangezogen und die toxische Wirkung als Toxizitätsäquivalent (TEQ) im Verhältnis zu der von 2,3,7,8 TCDD ausgedrückt.

Was sind dioxinähnliche PCB?

Polychlorierte Biphenyle (PCB) sind ebenfalls chlorierte Kohlenwasserstoffe mit einer ähnlichen chemischen Struktur wie Dioxine. Sie sind eine Stoffgruppe, die am Grundgerüst eines Biphenyls eine unterschiedliche Anzahl von Chloratomen binden können. Insgesamt gibt es 209 mögliche Verbindungen (Kongenere). Von diesen 209 möglichen PCB-Kongeneren werden diejenigen zwölf Kongenere als dioxinähnliche-PCB bezeichnet, die eine dem PCDD/PCDF ähnliche räumliche und elektronische Struktur haben, (non ortho Kongenere PCB-Nr. 77, 81, 126, 169 und mono ortho Kongenere 105, 114, 118, 123, 156, 157, 167, 189). Die giftigste dioxinähnliche Wirkung zeigt das PCB 126.

Wie entstehen Dioxine?

Dioxine wurden nie im technischen Maßstab produziert. Sie entstehen unerwünscht bei allen Verbrennungsprozessen in Anwesenheit von Chlor und organischen Kohlenstoff unter bestimmten Bedingungen, zum Beispiel bei bestimmten Temperaturen. Dioxin entsteht bei 300°C und mehr und wird bei 900°C und höher zerstört. Dioxine können auch bei Waldbränden und Vulkanausbrüchen entstehen. Man fand Dioxine (keine Furane) auch in etwa 200 Millionen Jahre alten Kaolinitböden. Auch bei allen chemischen Produktionsverfahren, in denen Chlor verwendet wird, werden mehr oder weniger Dioxine gebildet, die dann auch als Verunreinigung in den Produkten enthalten sein können. So weisen vor allem Chlorphenole hohe Verunreinigungen mit Dioxinen auf, zum Beispiel das seit 1989 in Deutschland verbotene Pentachlorphenol (PCP).

Wo kommen dioxinähnliche PCBs vor?

PCB wurden bis in die 1980er-Jahre als technische Gemische der 209 Kongenere produziert und vor allem in Transformatoren, elektrischen Kondensatoren, in Hydraulikanlagen als Hydraulikflüssigkeit, sowie als Weichmacher in Lacken, Dichtungsmassen, Isoliermitteln und Kunststoffen verwendet. In diesen Gemischen sind auch immer unterschiedlich große Anteile dioxinähnlicher PCB enthalten. PCB ist in Deutschland seit 1989 verboten, die fachgerechte Entsorgung, ohne die Umwelt zu belasten, ist jedoch ein großes weltweites Problem.

Was sind die Hauptquellen für die Dioxine in der Umwelt?

Über dioxinbelastete Chemikalien, wie Pentachlorphenol, polychlorierte Biphenyle (PCB), bestimmte Herbizide wurden in den 1980er-Jahren Dioxine jährlich im Kilogrammbereich in die Umwelt eingetragen. Diese Stoffe sind mittlerweile durch Verbotsverordnungen reglementiert. Für den Eintrag in die Luft waren früher Metallgewinnung und die Abfall-Verbrennungsanlagen die wichtigsten Quellen. Dank anspruchsvoller Grenzwerte und Technik konnte der Dioxinausstoß aus den Abfall-Verbrennungsanlagen drastisch gesenkt werden. Heute sind thermische Prozesse der Metallgewinnung und -verarbeitung und Kleinquellen in den Vordergrund der Dioxinemissionen getreten.

Die folgende Tabelle zeigt eine Übersicht über die Emissionsquellen in Deutschland und die Menge an emittiertem Dioxin.

Dioxine in der Umwelt

Wie gelangen Dioxine in die Umwelt?

Dioxine gelangen in die Umwelt über:

  • die Luft,
  • Produkte (Chemikalien, Papier),
  • feste Rückstände (Asche, Schlacke, Klärschlamm),
  • das Abwasser (Zellstoffmühlen, Deponiesickerwasser).

Obwohl Dioxine nie im industriellen Maßstab produziert wurden, sind sie in der Umwelt verbreitet und haben sich im Boden angereichert. In den Boden gelangt das Dioxin hauptsächlich über die Luft, aber auch über die Bewirtschaftung, zum Beispiel über die Düngung mit Klärschlamm oder anderen Sekundärrohstoffdüngern. Eine wichtige Quelle für lokale Dioxinkonzentrationen kann auch das unkontrollierte Verbrennen von lackiertem oder behandeltem Holz oder anderen Abfällen sein. Mit einer Halbwertszeit von mehreren Jahrzehnten ist Dioxin im Boden sehr langlebig und wird kaum verlagert. Durch Untersuchungen weiß man, dass Dioxine mit wenigen Ausnahmen (Zucchini) kaum im Gemüse zu finden sind, sondern durch Bodenpartikel außen am Gemüse oder Gras anhaften. Die Dioxine aus dem Boden gelangen hauptsächlich über diese anhaftenden Bodenpartikel in die Nahrungskette. Daher ist bei belasteten Böden eine Nutzung als Weide oder Hühnerauslaufgebiet besonders problematisch. In den Tieren und im Menschen werden die Dioxine lange Zeit im Fett gespeichert und können sich so dort anreichern.

Über Abwasser und Flüsse gelangten Dioxine jahrzehntelang in hohen Konzentrationen in die Meere. Dioxine reichern sich hier über die Nahrungskette besonders im Fett von Fischen, Säugetieren und Vögeln an.

Wie sieht die Dioxinbelastung in der Umwelt aus?

Um die Öffentlichkeit über die Kontamination von Mensch und Umwelt mit Dioxinen zu informieren, werden beim Umweltbundesamt Messdaten zu Konzentrationen von Dioxinen und anderen POPs in der Dioxin-Datenbank des Bundes und der Länder mit den dazugehörigen Zusatzinformationen, wie zum Beispiel Ort der Probenahme, Probenahmemethode, Analysemethode, Labordaten und anderes gesammelt. Allgemeine Informationen und Auswertungen dieser Daten werden in einer Online-Datenbank zur Verfügung gestellt. Die Daten zu Umweltkonzentrationen und Trends in Deutschland sind im fünften Bericht der Bund/Länder Arbeitsgruppe Dioxine veröffentlicht.

Der Neueintrag von Dioxinen in die Umwelt ist aufgrund der dioxinmindernden Maßnahmen seit 1990 erheblich gesunken. Der Rückgang hat sich in den letzten Jahren verlangsamt und zwischendurch auch wieder kleine Anstiege verzeichnet. Durch die Langlebigkeit der Dioxine hat sich das Problem von der Emissionsseite verstärkt auf die Umweltseite verlagert. Es müssen daher neben Maßnahmen zur Emissionsminderung auch geeignete Vorsorgemaßnahmen getroffen werden, um den Eintrag von Dioxinen aus der Umwelt in die Nahrungskette zu vermindern.

Fettreiche Fische wie Heringe und Lachse sind besonders in der östlichen Ostsee durch jahrelangen Eintrag über Abwässer und Deposition zum Teil hoch mit Dioxinen belastet. Aus diesem Grund dürfen diese Fische nur für den einheimischen Markt in Finnland und Schweden verwendet und nicht in andere EU-Länder exportiert werden.

Dioxine im Menschen

Wie gelangen Dioxine in den Menschen?

Vom Menschen werden 90 bis 95 Prozent der Dioxine über die Nahrung aufgenommen. Nahezu zwei Drittel dieser Aufnahme erfolgt über den Verzehr von Fleisch und Milchprodukten. Fische sind zwar - je nach Fettgehalt - höher mit Dioxinen belastet, werden jedoch nur in kleinen Mengen in Deutschland konsumiert. Die Aufnahme über die Atemluft ist im Vergleich zur Nahrung für nicht beruflich exponierte Personen vernachlässigbar gering.

Dioxine reichern sich in Lebewesen vor allem in Fettgewebe an und bauen sich nur langsam ab. Die Halbwertszeit des giftigsten Dioxins (2,3,7,8 TCDD) beträgt im Körperfett des Menschen etwa sieben Jahre, das sich am langsamsten abbauende 2,3,4,7,8 Pentachlordibenzofuran ist erst nach fast 20 Jahren zur Hälfte eliminiert.

Wie hoch ist die Dioxinbelastung des Menschen in Deutschland?

Ein erwachsener Mensch nimmt in Deutschland durch Dioxine (berechnet mit den Daten aus 2000-2003) durchschnittlich etwa 0,7 pg (ein Pikogramm = ein Billionstel Gramm) WHO-TEQ pro Kilogramm Körpergewicht und Tag auf. Einschließlich der dioxinähnlichen polychlorierten Biphenyle mit 1,3 pg WHO-TEQ pro Kilogramm Körpergewicht und Tag kommt es zu einer täglichen Aufnahme von durchschnittlich 2 pg WHO-TEQ pro Kilogramm Körpergewicht. Ausgehend von einer sich weiter fortsetzenden Belastungsminderung liegen derzeit in Deutschland allerdings etwas niedrigere Belastungen vor. Es ist dabei zu berücksichtigen, dass diese Schätzung der Dioxinaufnahme auf durchschnittlich belastete Lebensmittel bei durchschnittlichen Verzehrsgewohnheiten der Menschen beruht. Abweichende Ernährungsgewohnheiten können zu erheblichen Unterschieden führen.

Die Dioxinaufnahme vor und nach der Geburt ist - je nach der mütterlichen Belastung sehr hoch. Studien zeigen, dass über die Plazenta eine Belastung des Kindes mit Dioxin entsteht, die etwa der Hälfte der mütterlichen Fettkonzentration entspricht. Über die Muttermilch werden ebenfalls Schadstoffe an den Säugling weitergegeben. So lag zum Beispiel 1998 die Dioxinaufnahme bei einem Säugling, der in den ersten vier Monaten gestillt wird, bei täglich durchschnittlich 57 pg I-TEQ pro kg Körpergewicht. Noch im Alter von elf Jahren hatten bei Untersuchungen in Baden-Württemberg gestillte Kinder etwa 20 Prozent mehr Dioxin im Blut als nicht gestillte Kinder (4. Bericht AG Dioxine, BMU 2002). Gleichwohl wird das Stillen von der WHO und der Nationalen Stillkommission empfohlen, da die positiven Effekte des Stillens überwiegen.

Das Essverhalten von Kleinkindern unterscheidet sich von den Erwachsenen. Kinder essen mehr im Verhältnis zu ihrem Körpergewicht als Erwachsene und nehmen mehr Milchprodukte zu sich, die über die tierischen Fette mit organischen Schadstoffen belastet sind. Studien zeigen, dass Kleinkinder zwei- bis dreimal mehr Dioxine mit der Nahrung aufnehmen als Erwachsene.

Die Frauenmilch gilt auch als Indikator für die Belastung des Menschen mit Dioxinen. Frauenmilch ist sehr fettreich und eignet sich daher sehr gut dazu, die Rückstände von Dioxinen im menschlichen Fettgewebe anzuzeigen. Langjährige Untersuchungsreihen haben gezeigt, dass sich der Erfolg der getroffenen Reduzierungsmaßnahmen auch in der Frauenmilch widerspiegelt. Der Dioxingehalt von Frauenmilch in Deutschland ist seit Ende der 1980er-Jahre um 60 Prozent zurückgegangen.

Die tolerierbare tägliche Aufnahme gibt an, wie hoch die tägliche Aufnahme lebenslang sein kann, ohne dass es vermutlich zu schädlichen Auswirkungen kommt. Die WHO hat als tägliche tolerierbare Aufnahme eine Spanne von 1 bis 4 pg WHO-TEQ pro Kilogramm Körpergewicht ermittelt, betont aber, dass aus Vorsorgegründen ein Wert unter 1 pg WHO-TEQ pro Kilogramm Körpergewicht und Tag angestrebt werden soll. Dies entspricht auch der deutschen Position. Das Scientific Committee on Food (SCF) hat für die Aufnahme von Dioxin und dioxinähnlichen PCB eine wöchentliche Aufnahme von 14 pg WHO-TEQ pro Kilogramm Körpergewicht abgeleitet, was einer täglichen tolerierbaren Aufnahme von 2 pg entspricht. Das Umweltbundesamt hat dazu seine Kritikpunkte in einer Stellungnahme dargestellt.

Wie ist die Wirkung der Dioxine auf den Menschen?

Das 2,3,7,8 TCDD (Seveso-Gift) ist bereits in kleinsten Mengen extrem giftig. Die akute Giftigkeit dieser Substanz wird nur noc von einigen Naturstoffen übertroffen, in Tierversuchen zeigt sich das Diphterie-Toxin dreimal so toxisch, Tetanus-Toxin 10.000-fach und das Botulinus-Toxin A 30.000-fach. Das Seveso-Dioxin ist zehnmal toxischer als das Mycotoxin aus Schimmelpilzen, 500-mal toxischer als Strychnin und Curare und 1.000-mal toxischer als das reine Nikotin.

Ein Vergleich der Dosis, bei der 50 Prozent der Tiere sterben (LD 50) zeigt sehr unterschiedliche Empfindlichkeiten der Versuchstiere (Daten aus EPA-Report 2000):

  • Meerschweinchen: 0,6 - 2,1 µg/kg Körpergewicht
  • Ratte: 10 - 340 µg/kg Körpergewicht
  • Rhesusaffe: 70 µg/kg Körpergewicht
  • Hamster: 1160 - 5050 µg/kg Körpergewicht

Eine akute Wirkung von Dioxin ist beim Menschen nur bei sehr hohen Mengen, zum Beispiel durch Vergiftungen zu erwarten. Dabei zeigt sich in Tierversuchen, dass es zu dem sogenannten Auszehrungssyndrom (wasting syndrome) kommt, mit einem starken Gewichtsverlust und mit massiven Leberschäden und Stoffwechselentgleisungen, die verzögert, nach mehreren Tagen bis Wochen zum Tod führen können. Durch Dioxine können Hautschädigungen (Chlorakne), Störungen des Immunsystems, des Nervensystems, des Hormonhaushalts, der Reproduktionsfunktionen und der Enzymsysteme mit all ihren Folgen hervorgerufen werden. In Seveso hat sich nach der Dioxinkatastrophe das Geschlechterverhältnis bei den Geburten verschoben. Männer, die zum Zeitpunkt der Dioxinkatastrophe sehr jung waren, zeugten später  mehr Mädchen.

Die Gefahren des Dioxins liegen darin, dass es im Körperfett gespeichert wird, sich dort anreichert und nur sehr langsam eliminiert wird. 2,3,7,8 TCDD ist von der Weltgesundheits­organisation WHO im Februar 1997 als humankanzerogen (krebserzeugend für den Menschen) eingestuft worden. Andere Dioxine stehen im Verdacht krebserzeugend zu sein. Aus Tierversuchen sind Störungen des Immunsystems und der Reproduktion schon bei sehr niedrigen Dioxinkonzentrationen bekannt. Das Dioxin gelangt über Plazenta und Muttermilch in die Kinder. Mutter-Kind-Studien zeigen, dass höhere Dioxinbelastungen der Mütter; die aber noch im "Normalbereich" liegen, bei Kindern zu vielfältigen Störungen oder Verzögerungen der kindlichen Entwicklung führen können.

Was sind Toxizitätsäquivalente?

Man geht davon aus, dass die verschiedenen Dioxine die gleichen toxischen Wirkungsmechanismen haben und sich nur in der Stärke ihrer Wirkung unterscheiden. Diese unterschiedliche Wirkungsstärke wird mit einem Faktor, dem Toxizitätsäquivalenzfaktor (TEF) berücksichtigt. Dabei bewertet man die relative Giftwirkung der einzelnen Verbindungen im Vergleich zu dem hochgiftigen 2,3,7,8 TCDD. Dieses hat den Faktor 1. Die toxische Wirkung wird dann über die Gehalte der Einzelverbindungen und dem zugehörigen Faktor als sogenanntes Toxizitätsäquivalent (TEQ) errechnet und addiert. Der TEQ-Wert entspricht dann der toxischen Wirkung einer vergleichbaren Menge des 2,3,7,8 TCDD.

Die Toxizitätsäquivalenzfaktoren (TEF) werden anhand unterschiedlicher Studien ermittelt und bei neueren Erkenntnissen aktualisiert. Daher gibt es verschiedene Listen dieser Faktoren, was beim Vergleich von Daten berücksichtigt werden muss. Am häufigsten wird noch bei rechtlichen Regelungen im Umweltbereich die I-TEF-Liste von 1988 zur Ermittlung eines I-TEQ verwendet (I-TEF auch TEF nach NATO/CCMS).

Eine Fortentwicklung dieser Liste stellen die von der WHO aufgestellten TEF-Werte dar. In dieses TEF-Konzept sind auch die 12 sogenannten dioxinähnlichen PCB eingebunden, die nach demselben Mechanismus wie die PCDD/PCDF toxisch wirken und damit zur Gesamtbelastung durch Dioxine und dioxinähnliche Verbindungen beitragen. Bei den rechtlichen Regelungen von Lebensmitteln kommen die WHO-Faktoren von 1998 zum Einsatz. Die letzte Anpassung der WHO-Faktoren an neue Erkenntnisse fand 2005 statt.

Welche Maßnahmen wurden ergriffen, um die Dioxinbelastung zu senken?

Die Umweltbelastung, aber auch die Belastung von Lebensmitteln und des Menschen durch Dioxine sind in Deutschland seit Ende der 1980er-Jahre deutlich zurückgegangen. Grund dafür war eine Fülle technischer und rechtlicher Maßnahmen, vor allem bei Verbrennungsprozessen, Emissionsbeschränkungen und in der Chemikalienproduktion, und Verbotsverordnungen.

Dioxine und PCB sind persistente organische Schadstoffe ("persistent organic pollutants“ bzw. POPs). Als solche werden organische Chemikalien bezeichnet, die sich in den Körpern von Menschen, Tieren und Pflanzen anreichern und das Potential zum weiträumigen Transport aufweisen. Um den resultierenden Gefahren für Mensch und Umwelt durch POPs zu begegnen, wurden in der Vergangenheit verschiedene internationale Umwelt-Abkommen getroffen. Die Verhandlungen zu dem POPs Protokoll unter der UNECE - Konvention über weiträumige grenzüberschreitende Luftverunreinigung (CLRTAP) wurden am 24. Juni 1998 abgeschlossen. Es trat am 23.Oktober 2003 in Kraft. Das Stockholmer Übereinkommen zu POPs wurde im Mai 2001 geschlossen und trat am 17. Mai 2004 in Kraft. Im Gegensatz zum regionalen UNECE Protokoll über POPs ist es ein globales Abkommen zur Beendigung oder Einschränkung der Produktion, Verwendung und Freisetzung von POPs. Die Bundesrepublik Deutschland hat beide Abkommen als einer der ersten Zeichnerstaaten bereits im April des Jahres 2002 ratifiziert und die Inhalte in einem separaten nationalen Gesetz umgesetzt (Gesetz zu dem Stockholmer Übereinkommen vom 23. Mai 2001 über persistente organische Schadstoffe (POPs-Übereinkommen) und zu dem Protokoll vom 24. Juni 1998 zu dem Übereinkommen von 1979 über weiträumige grenzüberschreitende Luftverunreinigung bestreffend persistente organische Verbindungen (POPs-Protokoll) vom 9. April 2002  -  BGBl II S. 803 vom 16. April 2002). Die Europäische Union hat in der ersten Hälfte des Jahres 2004 mit der Anpassung und Ergänzung geltender Gemeinschaftsvorschriften in Form einer POPs-Verordnung (Verordnung (EG) Nr. 850/2004 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 29. April 2004 über persistente organische Schadstoffe und zur Änderung der Richtlinie 79/117/EWG. -  Abl. L 229/5 vom 29.06.2004) die rechtliche Voraussetzung zur Ratifikation beider Vertragswerke geschaffen. Die Inhalte und Vorgaben dieser Verordnung stellen in den Mitgliedstaaten unmittelbar gültiges Recht dar.

 

Was muss in der Zukunft getan werden, um die Dioxinbelastung weiter zu senken?

Die Dioxinbelastung der Menschen und der Umwelt müssen noch weiter gesenkt werden, da immer noch große Teile der Bevölkerung mehr Dioxin täglich zu sich nehmen, als die WHO als Vorsorgewert empfiehlt. In Schweden wird daher Mädchen und jungen Frauen geraten, nur einmal im Monat fetten Fisch aus der Ostsee zu essen, damit bei einer Schwangerschaft noch nicht so viel Dioxin im Körperfett gespeichert ist und das Kind nicht zu hoch belastet wird. Die europäische Kommission hat in ihrer Strategie zu Dioxinen, Furanen und polychlorierten Biphenylen kurzfristige und langfristige Maßnahmen zu einer Verringerung vorgeschlagen. Über die bereits eingetretenen Erfolge hinaus müssen Maßnahmen getroffen werden, um weitere Dioxinquellen zu identifizieren und an der Quelle die Emissionen zu senken.

Da die bereits in der Umwelt vorhandenen Dioxine weltweit verbreitet sind und sich nur sehr langsam abbauen, muss Vorsorge getroffen werden, dass diese Stoffe möglichst nicht in die Nahrungskette gelangen. Wie Dioxinskandale in der Vergangenheit zeigen, sind verunreinigte Futtermittel häufig die Ursache für die Kontamination von Lebensmitteln. Daher müssen Futtermittel verstärkt kontrolliert und Produktionsverfahren so geregelt werden, dass eine Kontamination möglichst gering gehalten wird. Die Grenzwerte in Futtermitteln und in Lebensmitteln müssen langfristig so weit gesenkt werden, dass die gesamte Bevölkerung den von der WHO empfohlenen Vorsorgewerts einhalten kann.

weiter im Artikel
Alle anzeigen