POLYCHLORIERTE BIPHENYLE (PCB)

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1 POLYCHLORIERTE BIPHENYLE (PCB) Unter polychlorierten Biphenylen versteht man eine Klasse von Chemikalien, die in 209 Substitutionsvarianten (Kongenere = Verwandte) auftreten kann. PCB sind anthropomorph. n m PCB sind zwei kovalent verknüpfte Phenylreste, die an jedem Ring bis zu fünf Chloratome enthalten können. Bezeichnet werden die Systeme nach der sogenannten Ballschmiter (und Zell)-Nomenklatur mit den BZ-Nummern. Dabei läßt sich aus der Größe der Nummern der Chlorierungsgrad ableiten: Zuordnung der PCB-BZ-Nummern zum Chlorierungsgrad BZ-Nummer Anzahl BZ-Nummer Anzahl Chlorsubstituenten: Chlorsubstituenten: 1 bis bis bis bis bis bis bis bis bis Nutzung, Verwendung Von 1929 bis heute wurden rund 1,2 Mio. t PCB hergestellt [ PCB sind im Reinzustand farblose bis gelbe Feststoffe. In technischen Mischungen sind sie meist flüssig mit unterschiedlicher Viskosität. Sie haben eine äußerst geringe elektrische Leitfähigkeit, aber eine sehr hohe thermische Leitfähigkeit und wurden daher im Elektro- und Elektromaschinenbau als Kühl-, Trenn- und Schmiermittel genutzt. Weiterhin sind sie chemisch und thermisch sehr stabil. 1/5

2 Ferner sind PCB nicht explosiv, gering wasserlöslich und haben einen hohen Flammpunkt. Auch als Hydrauliköle im Bergbau und als Weichmacher in der Kunststoffindustrie fanden die PCB starke Verbreitung. Umweltverhalten Sie biologisch nahezu nicht abbaubar. Mit zunehmendem Chlorierungsgrad nehmen Wasserlöslichkeit, Flüchtigkeit und Reaktivität ab, die Lipoid-Löslichkeit, Bio- bzw. Geo- Akkumulation und Persistenz zu. PCB-Kongenere sind ubiquitär in allen Umweltkompartimenten verteilt. Ein biologischer Abbau in der Natur findet nicht und unter geeigneten Labor- und Umweltbedingungen nur langsam statt. In der Atmosphäre werden PCB langsam photochemisch direkt oder indirekt abgebaut. PCB kommt in allen Kompartiment der Umwelt in unterschiedlichsten Konzentrationen vor. Die Analysenwerte von Untersuchungen überspannen einen großen Konzentrationsbereich je nachdem ob es sich um vom Menschen wenig oder stark beeinflußten Lebensraum handelt. Durch die Persistenz, die hohe chemisch Stabilität und die Vertriftbarkeit der Kongenere sowie der hohen Leistungsfähigkeit der chemischen Analytik werden PCB in allen Umweltproben der Erde gefunden. Insbesondere die hochchlorierten PCB werden in Nahrungsnetzen angereichert. Gesundheit, Toxizität Die Bioakkumulation erfolgt im Leber-, Muskel- und vor allem im Fettgewebe der Organismen. Im Human-Fettgewebe wurden wiederholt Gehalte zwischen 0,1 u. 10 ppm publiziert. Die tägliche Aufnahme von PCB mit der Nahrung wird mit etwa 0,1 μg/kg Körpergewicht angegeben. Die akute Toxizität der PCB ist relativ gering. Sie ist abhängig vom Chlorierungsgrad der Einzelsubstanz. Bei chronischen Vergiftungsfällen wird u.a. die bekannte Vergiftungssymptomatik chlorhaltiger Substanzen (z.b. Chlorakne, Leber- und Nervenschäden, etc.) beobachtet. Die Cancerogenität der dioxinähnlichen PCB beruht auf der Tatsache, dass sie den gleichen Ah-Rezeptor (Ah = aryl hydrocarbon) wie natürliche lipidlösliche, aromatische Verbindungen der Zelle (z.b. Billirubin, Flavonoide, u.a.) besetzen können. Die biologische Funktion des Rezeptors besteht darin, dass diese Systeme über die Aktivierung von Enzymen mittels Genexpression wasserlöslich und somit ausscheidbar gemacht werden sollen. Dieser 2/5

3 beabsichtigte Vorgang entgleist bei der Bindung synthetischer Verbindungen wie Dioxin, PAK oder PCB an den Rezeptor (die Details der Abläufe sind noch nicht geklärt) und führt zur Cancerogenese. Die PCB 77, 126 und 169 sind coplanar, d.h. ihre sterische (räumliche) Struktur ist der des Dioxins sehr ähnlich. Für verschiedene PCB-Isomeren sind auf 2,3,7,8-TCDD ( Seveso-Dioxin ) bezogene Toxizitätsäquivalentfaktoren (TEF) definiert worden. Nach Untersuchungen wurden den PCB 126 und 169 die höchsten TEF (0,1 und 0,01) zugewiesen. Toxizitätsäquivalentfaktoren geben die Möglichkeit zum Vergleich von Toxizitäten verschiedener Substanzen, die nach dem gleichen Mechanismus wirken. Bezug ist das oben genannte Dioxin mit einem TEF=1. Dies ermöglicht die Einordnung von unterschiedlichen Substanzen in Gefährdungsklassen. TEF gelten nur für bestimmte Organismen, Organe, Enzyme und Wirkungen. Toxizitätsäquivalentfaktoren verschiedener PCB PCB TEF PCB TEF PCB TEF 77 * 0, * 0, * 0,01 81 * 0, * 0, , * 0, * 0, , * 0, * 0, * 0, * 0, * 0,00001 * = WHO-PCB Grenzwerte, Zielvorgaben Wegen dieser Eigenschaften und ihrem Potential zur weltweiten Verbreitung sowie der chronisch schädlichen Wirkungen auf die Umwelt und die Gesundheit aller Organismen gehören die PCB zu den Persistenten Organischen Schadstoffen (POPs). Sie sind damit Gegenstand des Stockholmer Übereinkommens über Persistente Organische Schadstoffe vom Mai Bei unvollständiger Verbrennung von PCB entstehen Dioxine. Die Entsorgung von PCB-Abfällen darf daher nur von dafür zugelassenen Entsorgungsunternehmen in zugelassenen Anlagen erfolgen. PCB dürfen seit 1972 nur noch in geschlossenen System eingesetzt werden. Das Inverkehrbringen war bis 1993 nach der PCB-Verbotsverordnung 3/5

4 verboten. Jetzt ist die Nutzung nach Chemikalienverbotsverordnung (Ausnahme: Forschung, Entsorgung und bestimmte befristete Anwendungen in Transformatoren) verboten. Dieses Verbot betrifft auch Zubereitungen mit Gehalten über 50 mg/kg, daraus hergestellte Erzeugnisse sowie Erzeugnisse, die in Verdacht stehen, oben genannte Stoffe zu enthalten. Die TRGS (Technische Regel für Gefahrstoffe) 616 (5/94) nennt Ersatzstoffe, Ersatzverfahren und Verwendungsbeschränkungen für PCB. In Deutschland ist die Beseitigung der bekannten PCB-Bestände bis Ende 1999 vorgesehen (in den neuen Bundesländern später), in der EU bis Routinemäßig werden in Rheinland-Pfalz am Schwebstoff die so genanten Indikator-PCB untersucht. Diese sieben Kongenere wurden als Stellvertreter aller bekannten PCB ausgesucht. Strukturformeln und CAS-Nummern verschiedener PCB PCB 28 PCB 52 CAS-Nr.: CAS-Nr.: PCB 101 PCB 138 CAS-Nr.: CAS-Nr.: PCB 153 PCB 180 CAS-Nr.: CAS-Nr.: /5

5 PCB 118 CAS-Nr.: Die Schadstoff-Höchstmengenverordnung (2003) legt für verschiedene tierische Lebensmittel mit unterschiedlichem Fettgehalt für die Indikator-PCB Höchstmengen im Bereich von 0,008 mg/kg bis 0,6 mg/kg fest. Dabei wird detailliert unterschieden, ob im Frischfleisch oder im Fett, ob Fisch oder Fleisch eines sonstigen Wasserlebewesens, ob Haustier- oder Wildtierfleisch oder ob Tierprodukt. Während in der Vorläufer-Trinkwasser-Verordnung vom 5. Dezember 1990 noch polychlorierte und polybromierte Bi- und Terphenyle mit in den für PSM geltenden Grenzwert von 0,1µg/L für die Einzelsubstanz und 0,5µg/l für die Summe der Einzelsubstanzen einzubeziehen waren, sind sie in der neuen TVO gestrichen worden. Die Grenzwerte bzw. der Parameterwert für PCB wurden gestrichen. Hier gilt der "General"-Paragraph 6: "Im Wasser für den menschlichen Gebrauch dürfen chemische Stoffe nicht in Konzentrationen enthalten sein, die eine Schädigung der menschlichen Gesundheit besorgen lassen." Die Qualitätsnorm der Landesgewässerbestandsaufnahme- und zustandsüberwachungs- Verordnung (LWBÜVO) legt einen Wert von 20 µg/kg TS (Bezug: Jahresmittelwert) für jedes der Indikator-PCB fest. Die LWBÜVO wurde im Oktober 2004 in Rheinland-Pfalz veröffentlicht und ist ab diesem Zeitpunkt bindend. Die Verordnung dient zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie (RL 2000/60/EWG) und der Richtlinie 76/464/EWG. 5/5