Dioxine und Polychlorierte Biphenyle (PCB) in der Umwelt

Dioxine/Furane (PCDD/F) und polychlorierte Biphenyle (PCB) gehören zu den Persistenten Organischen Stoffen, englisch abgekürzt POPs. Aufgrund ihrer Langlebigkeit kommen sie nach wie vor in der Umwelt vor, wenn auch auf niedrigem Niveau. Vor allem in Böden und Sedimenten der Gewässer reichern sie sich an und können durch Remobilisierung in die Nahrungskette gelangen.

Inhaltsverzeichnis

 

Polychlorierte Dioxine / Furane und Polychlorierte Biphenyle

Dioxine/Furane und polychlorierte Biphenyle gehören zu den Persistenten Organischen Stoffen. Die internationale gebräuchliche Abkürzung für diese langlebigen organischen Schadstoffe lautet „POPs“. Sie steht für Persistent Organic Pollutants. Durch ihre Langlebigkeit in der Umwelt können sie ihre schädigende Wirkung auf Ökosysteme und Mensch langfristig entfalten. Weitere Informationen dazu finden Sie in unserem Hintergrundpapier (Februar 2017).

Der Begriff Dioxin ist im allgemeinen Sprachgebrauch eine Sammelbezeichnung für chemisch ähnlich aufgebaute chlorhaltige Dioxine und Furane (PCDD/F). Sie entstehen unerwünscht bei allen Verbrennungsprozessen in Anwesenheit von Chlor und organischem Kohlenstoff. Dioxine können auch bei Waldbränden und Vulkanausbrüchen entstehen. Weitere Informationen zur Entstehung, dem Vorkommen und den Quellen der Dioxine und Furane finden Sie hier.

Polychlorierte Biphenyle (PCB) sind ebenfalls chlorierte Kohlenwasserstoffe mit einer ähnlichen chemischen Struktur wie Dioxine. Sie wurden ab 1929 erstmals industriell hergestellt. Aufgrund ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften wurden sie als Kühl- und Isoliermittel in der Elektroindustrie, als Hydraulikflüssigkeit in der Maschinenindustrie und in vielen anderen Industriezweigen eingesetzt (sogenannte geschlossene Anwendung). Zugleich dienten sie auch als Weichmacher und Brandverzögerer für Lacke, Farben, Beschichtungen, Klebstoffe, Dichtungsmassen, Kunststoffe, Kabelisolierungen und Verpackungsmittel (sogenannte offene Anwendung). Die Verwendung von PCB in Deutschland ist zwar seit 1989 verboten, dennoch ist die Thematik der belasteten Nahrungs- und Futtermitteln noch nicht gelöst. Gelangen langlebige Stoffe in die Umwelt, können sie noch Jahrzehnte nach dem Eintrag nachgewiesen werden. Weitere Informationen finden Sie im Hintergrundpapier "Dioxine und dioxinähnliche Polychlorierte Biphenyle (dl-PCB) in der Umwelt und den Nahrungsketten" (Februar 2017).

 

Entwicklung von Dioxin- und Furan-Emissionen

Die Abbildung „Entwicklung der jährlichen Dioxin und Furan-Emissionen in Deutschland nach Quellkategorien“ zeigt seit 2005 nahezu gleichbleibende Emissionen auf niedrigem Niveau. Durch Minderungsmaßnahmen verschob sich das Spektrum der Hauptverursacher. Waren es Mitte der neunziger Jahre noch die Müllverbrennungsanlagen, Sinteranlagen oder Anlagen der Eisen- und Stahlproduktion, so sind es heute neben der Metallherstellung insbesondere die kleinen Feuerungsanlagen im Bereich der Haushalte und Kleinverbraucher (weitere Informationen unter Emissionen persistenter organischer Schadstoffe).

Seit 2005 stabilisierten sich die Emissionen auf niedrigem Niveau. Bis Mitte der 90er Jahre waren Müllverbrennungsanlagen, Eisen- und Stahlproduktion die Hauptverursacher, ab 2005 bis 2014 waren es Haushalte und Kleinverbraucher (z.B. Kleinfeueranlagen).
Entwicklung der jährlichen Dioxin und Furan-Emissionen in Deutschland nach Quellkategorien
Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF
 

Pflanzliche und tierische Bioindikatoren für Dioxin und dioxinähnliche polychlorierte Biphenyle (dl-PCB)

Standardisierte Graskulturen, Grünkohl, aber auch Fichtentriebe sind bekannte pflanzliche Bioindikatoren. Für die Beurteilung der Gewässerqualität werden Proben von Süßwasserfische wie zum Beispiel Brassen als tierische Bioindikatoren genommen.

Am Beispiel von standardisierten Graskulturen, der standardisierten Exposition von Grünkohl (siehe Abb. „Belastung von Grünkohl mit Dioxinen und Furanen für verschiedene Probenahmeorte in Bayern“) und der standardisierten Beprobung von Fichtennadeln stellte das Bayerische Landesamt für Umwelt in einer zusammenfassenden Präsentation die Ergebnisse des „Biomonitorings von Dioxinen/Furanen und PCB“ an pflanzlichen Biota aus 20 Jahren Dauerbeobachtung vor.

Die Belastungen mit Dioxinen, Furanen und dl-PCB (siehe Abb „Belastung von Grünkohl mit dl-PCB für verschiedene Probenahmeorte in Bayern“) sowie ndl-PCB (siehe Abb „Belastung von Grünkohl mit ndl-PCB für verschiedene Probenahmeorte in Bayern“) in Grünkohl waren demnach in einer Großstadt wie München erwartungsgemäß in fast allen Jahren höher als der Durchschnitt der Belastungen in kleineren Städten und Orten in Bayern. Betrachtet man den Trend über einen längeren Zeitraum, ist an allen Messorten eine abnehmende Belastung zu beobachten.

Zur Feststellung der Belastung in Gewässern mit polychlorierten Biphenylen (PCB) finden Untersuchungen des Süßwasserfisches Brasse aus der Saalemündung in die Elbe im Salzlandkreis/Sachsen-Anhalt, Stadt Barby statt. Dabei wurde im Zeitraum von 1993 bis 2013 ein Rückgang der PCB - Belastung in Muskelfleisch von Brassen festgestellt. Der zwischenzeitliche Anstieg der PCB-Belastung im Jahr 2003 im Vergleich zu 2002 lässt sich vermutlich auf das Augusthochwasser der Elbe im Jahr 2002 mit seiner verheerenden Schadensbilanz zurückführen (siehe Abb. Belastung von Brassen (Muskelfleisch) mit ausgewählten polychlorierten Biphenylen (PCB) im Probenahmegebiet Barby). Die untersuchten Fischproben stammen aus der Umweltprobenbank des Bundes. Weitere Ergebnisse zu pflanzlichen und tierischen Bioindikatoren finden sich hier.

<>
 

Forschungsaktivitäten

Die Wissensgrundlage zu bestimmten POPs und POP-Kandidaten, insbesondere den dl-PCBs und ausgewählten PCB Ersatzstoffen, namentlich SCCP, PBDE und HBCD wird im Rahmen von F+E-Projekten des UBA weiter vertieft und  erweitert, um die Ursachen für deren ubiquitäres Vorkommen in der Umwelt, sowie die Zusammenhänge zwischen Quellen, Pfaden und Senken noch weit besser als bisher zu verstehen. Das UBA hat daher mehrere Forschungsprojekte durchgeführt.

Das Projekt „POP- und Hg-Emissionen aus abfallwirtschaftlichen Anlagen“ befasst sich mit der Überprüfung zum Stand der Technik für einzelne Industriebranchen (Kleinfeuerungsanlagen und abfallwirtschaftliche Anlagen).

Als weitere potentielle Quelle stehen Dioxin- und PCB-Verunreinigungen durch Einsatz von Recyclingprodukten oder die Wiederverwendung von Materialien im Verdacht. Das Projekt „Analyse und Trendabschätzung der Belastung der Umwelt und von Lebensmitteln mit ausgewählten POPs und Erweiterung des Datenbestandes der POP-Dioxin-Datenbank des Bundes und der Länder mit dem Ziel pfadbezogener Ursachenaufklärung“ enthält einen umfassenden Überblick zu dieser Thematik.

Ein weiteres Projekt befasst sich mit der „Evaluierung von Monitoringdaten zu POPs, POP-Kandidaten und Ersatzstoffen zur Aufklärung von Ursachen, Pfaden und Trends der Umweltbelastung“. Eine Literaturrecherche identifizierte Publikationen mit geeigneten Daten. Insgesamt konnten für die Kompartimente Luft, Biota und Technosphäre ca. 1.800 Datensätze (Proben) für die POP-Dioxin-Datenbank erfasst werden. Im November 2016 wurden die Ergebnisse dieses Projektes auf einem Abschlussworkshop einem größeren Kreis von Fachleuten vorgestellt und intensiv diskutiert.

 

Zwei internationale Verträge regeln die POPs

Das Aarhus-Protokoll über persistente organische Schadstoffe

Das Aarhus-Protokoll (POPs-Protokoll) regelt die Luftreinhaltung von bestimmten langlebigen organischen Schadstoffen. Es wurde unter der Konvention über weiträumige grenzüberschreitende Luftverunreinigung (Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution, CLRTAP) 2003 in Kraft gesetzt. Auf europäischer Ebene wurde das POPs-Protokoll mit der Verordnung (EG) Nr. 850/2004 umgesetzt. Die deutsche Übersetzung dieser Verordnung finden Sie hier.

Die Stockholm-Konvention

Die Stockholm-Konvention ist eine Übereinkunft über völkerrechtlich bindende Verbots- und Beschränkungsmaßnahmen für ausgewählte, besonders schädliche und langlebige organische Schadstoffe. Der aktuelle Status der Ratifikation (152 von 182 Vertragsparteien mit Stand März/2017) kann hier weiter verfolgt werden. Inhalte des Übereinkommens und Aktivitäten in seinem Umfeld sind auf der Webseite der Stockholm-Konvention zu finden.

Informationen zum Stand der Regulierungen unter der Stockholm-Konvention und dem UN ECE POPs Protokoll finden Sie auf den jeweiligen Webseiten. Eine Auflistung der Chemikalien und Chemikaliengruppen, die unter der Stockholm-Konvention und dem POPs-Protokoll geregelt sind, finden Sie in der Tabelle „Regulierungen zu Chemikalien und Chemikaliengruppen“. Weitere Informationen zu Verordnungen und Regelungen finden sich hier.

Darüber hinaus bietet das Umweltbundesamt Informationen zu diesen Chemikalien im Gemeinsamen Stoffdatenpool des Bundes und der Länder (GSBL) und auf der Portalseite des Umweltbundesamtes mit einem Link zur POP-Dioxindatenbank des Bundes und der Länder zur Recherche an. Diese Datenbank enthält Monitoringdaten zu den verschiedenen Umweltmedien sowie der Gehalte in Lebensmitteln. Ein Projekt der Europäischen Kommission befasste sich 2010 mit der Identifizierung von weiteren POPs. Den Bericht finden Sie hier.

Gegenüberstellung derjenigen Chemikalien und Chemikaliengruppen, die unter der Stockholm Konvention und dem POPs-Protokoll geregelt sind. Die Herstellung und der Einsatz dieser Chemikalien sind streng reguliert und zum Teil verboten. Stand: 2017
Tab: Regulierungen zu Chemikalien und Chemikaliengruppen
Quelle: Umweltbundesamt Tabelle als PDF zur vergrößerten Darstellung