Fact Sheet Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)

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1 Fact Sheet Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) Stoffbeschreibung Chemische Formeln und CAS-Nummern Naphthalin, NAP Acenaphten, ACE Acenaphtylen, ACY Fluoren, FLU Phenanthren, PHE Anthracen, ANT Fluoranthen, FLA Pyren, PYR Benzo(a)anthracen, BAA Chrysen, CHR Benzo(b)fluoranthen, BBF Benzo(k)fluoranthen, BKF Benzo(a)pyren, BAP Dibenzo(a,h)anthracen, DBA Benzo(g,h,i)perylen, BPE Abb. 1: Strukturformeln. Indeno(1,2,3-cd)pyren, IND PAK Vers _ von 10

2 Tab. 1: CAS und EG Nummer, sowie Zugehörigkeit zur Gruppe der von der Environmental Protection Agency definierten PAK (EPA-PAK) bzw. zu den DIN-PAK. Substanz Kürzel CAS-Nr. EG-Nr. EPA DIN Acenaphten ACE x Acenaphthylen ACY x Anthracen ANT x Benzo(a)anthracen BAA x Benzo(a)pyren BAP x x Benzo(b)fluoranthen BBF x x Benzo(ghi)perylen BPE x x Benzo(k)fluoranthen, BKF x x Chrysen CHR x Dibenz(a,h)anthracen DBA x Fluoranthen FLA x x Fluoren FLU x Indeno(1,2,3-cd)pyren IND x x Naphthalin NAP x Phenanthren PHE x Pyren PYR x Zu den Polyzyklischen Aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) zählen einige hundert Verbindungen mit zwei oder mehr miteinander verbundenen aromatischen Ringstrukturen. Häufig werden in Umweltproben die 16 PAK analysiert, die von der amerikanischen Environmental Protection Agency (EPA) definiert wurden (EPA-PAK). Eine weitere, bisher übliche Vorgangsweise bestand in Messung und Angabe der sechs DIN-PAK. Oft werden PAK durch die Konzentration der Leitsubstanz Benza(a)pyren bewertet. Einsatzbereiche und Entstehung Industrielle Produktion: Zwischenprodukte bei der Erzeugung von PVC und Kunststoffen (Naphthalin), Pigmenten (Acenaphthen, Pyren), Farben (Anthracen, Fluoranthen) und Pestiziden (Phenanthren). Der Großteil der PAK-Belastung entsteht durch die Emission unerwünschter Begleitprodukte. PAK-Emittenten sind der Hausbrand, kalorische Kraftwerke, der Kfz-Verkehr, industrielle Anlagen im Besonderen Kokereien, Gaswerke sowie Raffinerien - sowie Waldbrände und offene Feuer auf landwirtschaftlich genutzten Flächen (Feldabbrand). PAK Vers _ von 10

3 Eigenschaften Geringer Dampfdruck Geringe Wasserlöslichkeit Lipophilie Hohe Schmelz- und Siedepunkte K OW Oktanol- Wasser- Verteilungskoeffizient: 3,4 (NAP) 7,3 (DBA) Toxikologie Akute Toxizität mäßig bis gering: LD 50 bei Mäusen mg/kg, bei Ratten mg/kg BAP sensitivierend (allergieauslösend) auf Meerschweinchen und Mäuse und phototoxisch (toxische Wirkung bei gleichzeitiger Bestrahlung mit UV-Licht) auf Säugerhaut und Zellkulturen; Hyperkeratose (übermäßige Verhornung der Haut) leicht augenreizend Chronische Toxizität Großteil der PAK: gentoxisch wirksame Substanzen, zahlreiche PAK auch kanzerogen, Tumorerzeugung im Zielgewebe und an anderen Stellen im Körper, kanzerogenes Potenzial von Art der Aufnahme abhängig, teilweise auch immun- und embryotoxisch, teratogen (Missbildungen hervorrufend) und reproduktionstoxisch BAP Immuntoxizität, Embryotoxizität, Teratogenität, Reproduktionstoxiztiät Aquatische Toxizität PAK sind akut toxisch für Fische und Krebstiere insbesondere in Verbindung mit UV-Licht Benzo(a)anthracen: LC 50 (akute Toxizität): 1 29 µg/l Benzo(a)pyren: LC 50 : 5 15 µg/l für LC 50 in Fischen liegt im Bereich von 0,7 26 µg/l für 4 5-Ring-PAK. Kontamination von Sedimenten mit PAK-Konzentrationen von 250 mg/kg führen zu Lebertumoren in freilebenden Fischen. In Laborversuchen wurde bestätigt, dass die PAK- Belastung in Fischen Tumore verursacht. PAK-Exposition von Fischen: physiologische Veränderungen: Beeinträchtigung von Wachstum, Reproduktion, Schwimmverhalten und Atmung PAK Vers _ von 10

4 Bioakkumulation Bioakkumulation ist abhängig vom Stoffwechsel, höher entwickelte Lebewesen (Fische) verwerten PAK im Stoffwechsel, während z. T. nieder entwickelte Algen Mollusken, Invertebraten PAK akkumulieren Biokonzentrationsfaktor (BCF): BAP: In Fischen: bis Blauer Sonnenbarsch, in Krebstier (Pontoporeia hoyi) , im gemeinen Wasserfloh (Daphnia magna) Exposition und Toxizität im Menschen Tägliche Aufnahme des Menschen (Schätzung der Deutschen Gesellschaft für Pharmakologie und Toxikologie): DGPT: BAP als Referenzverbindung: ng durch die Außenluft, ng durch die Innenraumluft, ng durch die Nahrung, 400 ng durch Tabakrauch. Die WHO schätzt die Aufnahme auf 0,001 0,005 µg/kg KG/Tag. Laut Scientific Commitee of Food (EU) beträgt die maximale tägliche Aufnahmemenge 0,45 µg/tag (entspricht etwa 0,006 µg/kg KG. TDI Trinkwasser: WHO Grenzwert (1996): BAP 0,7 µg/l EC (1980): Summenwert für Fluoranthen, Benzo(b)fluoranthen, Benzo(k)fluoranthen, Benzo(a)pyren, Benzo(ghi)perylen, Indeno(1,2,3-cd)pyren: 0,2 µg/l Einstufung/Klassifizierung/R-Sätze (EU) Benz[a]anthracen: Carc. Cat. 2; R45 - N; R50-53 Benzo(b)fluoranthen: Carc. Cat. 2; R45 - N; R50-53 Benzo(a)pyren: Carc. Cat. 2; R45 - Muta. Cat. 2; R46 - Repr. Cat. 2; R R43 - N; R50-53 Naphthalin: Carc. Cat. 3; R40 - Xn; R22 - N; R50-53 N: Umweltgefährlich, Xn: Reizend R22: Gesundheitsschädlich beim Verschlucken R40: Verdacht auf Krebs erzeugende Wirkung R43: Sensibilisierung durch Hautkontakt möglich R45: Kann Krebs erzeugen R46: Kann vererbbare Schäden verursachen R50: Sehr giftig für Wasserorganismen R51: Giftig für Wasserorganismen R52: Schädlich für Wasserorganismen R53: Kann in Gewässern längerfristig schädliche Wirkungen haben R60: Kann die Fortpflanzungsfähigkeit beeinträchtigen R61: Kann das Kind im Mutterleib schädigen Gesetzliche Regelungen 4. Tochterrichtlinie der EU (RL 2004/107/EG): BAP-Zielwert festgelegt (Marker für das Krebserzeugungsrisiko von PAK in der Luft): 1 ng/m 3 in der PM10-Fraktion als Durchschnitt eines Kalenderjahres (EU 2004) soll ab 31. Dezember 2012 nicht überschritten werden. PAK Vers _ von 10

5 Zubereitungen gelten gemäß Gefahrenstoffrichtlinie als krebserregend wenn der PAK-Gehalt 0,0005 Gewichtsprozent erreicht oder überschreitet. BGBl. II Nr. 477/2003 zuletzt geändert durch BGBl. II Nr. 114/2007 ChemikalienverbotsVO 2003 BGBl. Nr. 194/1996 zuletzt geändert durch BGBl. Nr. 49/2004 DeponieVO BGBl. II Nr. 292/2001 KompostVO BGBl. Nr. 420/2002 WurfscheibenVO BGBl. Nr. 346/1997 AEV Kohleverarbeitung BGBl. II Nr. 479/2006 GewässerzustandsüberwachungsVO Internationale Regelungen PAK unterliegen dem POPs-UN/ECE Protokoll und somit der Verpflichtung der jährlichen Reduzierung. Vorkommen und Verhalten in der Umwelt PAK binden sich bevorzugt an organische Substanzen in Sediment, Boden und Biota. Sie werden unter Einfluss des Sonnenlichts (Photodegradation), durch Mikroorganismen (Biodegradation insbesondere aerob, unter Sauerstoffeinfluss) und im Stoffwechsel höherer Organismen abgebaut. Mit der Anzahl der aromatischen Ringe nimmt die Abbaurate steil ab, PAK mit vier oder mehr Ringen sind unter Umweltbedingungen persistent. Die Reaktionen von zwei- bis vier-ring-pak mit NO 3 in der Luft führen zur Bildung von Nitro- PAK. Ergebnisse Abbildung 1: Vergleich des Jahresmittelwertes (Immission) in Pillersdorf mit den Jahresmittelwerten in Graz, Linz und Wien mit Hinweis auf die unterschiedlichen Probenahmetechniken und der dadurch nur bedingten Vergleichbarkeit der Ergebnisse (Quelle: REP10, BE-219). PAK Vers _ von 10

6 Abbildung 2: Monatmittelwerte für BAP am Standort Pillersdorf (Quelle: REP10). Tabelle 1: Jahresmittelwerte PAH der Messstellen Graz und Linz (Quelle: BE-219). Parameter Kürzel Jahresmittelwert (Okt bis Sept. 2001) in ng/m 3 Graz Linz Naphthalin NAP Acenaphthylen ACY 25 9,9 Acenaphthen ACE 9,8 10 Fluoren FLU Phenanthren PHE Anthracen ANT 3,7 2,6 Fluoranthen FLA Pyren PYR 6,7 5,4 Benzo(b)naphthothiophen BNT 0,15 0,27 Cyclopentapyren CCP 1,4 0,45 Benzo(a)anthracen BAA 2,3 1,1 Chrysen CHR 2,8 1,7 Benzo(b)fluoranthen BBF 2,2 1,7 Benzo(k)fluoranthen BKF 1,2 0,75 Benzo(e)pyren BEP 1,6 1,1 Benzo(a)pyren BAP 2,3 1,2 Indeno(1,2,3-c,d)pyren IND 1,8 1,1 Dibenzo(a,h)anthracen DBA 0,17 0,12 Benzo(g,h,i)perylen BPE 2,0 1,2 Coronen COR 0,85 0,47 PAK Vers _ von 10

7 Tabelle 2: PAH Gehalte in Schwebstoffen und Sediment in der Donau in µg/kg TM (Quelle: BE-249). PAH Schwebstoffe Sediment Schwebstoff 1 Schwebstoff 2 Aschach re Aschach li Asten re Asten li Wallsee li NAP 3,1 2,7 2,3 2,5 4,2 5,2 3,6 ACY 0,3 2,5 0,1 0,1 0,1 0,7 0,1 ACE 11 1,4 1,1 2,0 2,8 7,6 1,5 FLU 12 4,7 2,2 2,5 2,4 3,2 2,2 PHE ANT 3,7 3,8 2,7 2,4 2,8 5,6 2,7 FLA PYR BAA CHR BBF BKF 16 9, BAP IND DBA 3,6 1,8 2,4 2,3 2,2 4,1 2,4 BPE Σ DIN PAH Σ EPA PAH Tabelle 3: PAH Gehalte in Sediment der Donau und Schwechat in µg/kg TM (Quelle: BE-249). PAH Ybbs re Ybbs li Greifenstein re Greifenstein li Sediment Klosterneuburg re Wildungsmauer li Wildungsmauer re Schwechat NAP 3,6 3,4 3,5 5,5 3,7 0,3 3,6 14 ACY 0,1 0,1 0,6 0,1 5,8 n.n. 1,5 15 ACE 2,0 1,2 1,5 2,9 11 3,6 5,1 31 FLU 3,1 2,3 3,4 2,7 11 2,3 7,1 28 PHE ANT 3,3 2,3 4,4 2,8 17 2,2 6,4 52 FLA PYR BAA CHR BBF BKF , BAP IND DBA 2,9 1,9 4,3 3,1 13 1,1 5,5 77 BPE Σ DIN PAH Σ EPA PAH Tabelle 4: BAP und die Summen der DIN- und EPA-PAHs in Grünlandböden (Quelle: Organ. Schadstoffe in Grünlandböden, Umweltbundesamt 2006). PAH Dim. Anz. Anz. > BG Min. Max. Median MW Proben BAP µg/kg TM n.n. 40,7 9,6 12,6 S DIN PAH µg/kg TM < BG ,2 104 S EPA PAH µg/kg TM , ,1 223 PAK Vers _ von 10

8 Tabelle 5: Ausgewählte PAHs im Klärschlamm der Pilotkläranlage EbS (Quelle:M-121 Untersuchungen in der Pilotanlage der Hauptkläranlage EbS Simmering, Umweltbundesamt 2001). PAH Dim. Probe 1 Probe 2 Probe 3 Probe 4 ACY mg/kg TM < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 ANT mg/kg TM n.n. < 0,05 < 0,05 n.n. BAA mg/kg TM 0,06 < 0,05 < 0,05 0,05 BAP mg/kg TM < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 BBF mg/kg TM < 0,05 < 0,05 < 0,05 0,05 BPY mg/kg TM n.n. < 0,05 < 0,05 n.n. BKF mg/kg TM < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 CRY mg/kg TM < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 FLA mg/kg TM < 0,05 0,06 0,05 0,1 FLU mg/kg TM < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 IND mg/kg TM 0,08 0,1 0,07 0,07 NAP mg/kg TM < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 PHE mg/kg TM 0,08 0,05 0,05 0,07 PYR mg/kg TM 0,04 0,09 0,05 0,16 Tabelle 6: PAHs im Klärschlamm (Quelle: M-095 Zur Situation der Verwertung und Entsorgung des kommunalen Klärschlamms in Österreich, Umweltbundesamt 1997). PAH Dim. Anz. Anz > BG Min. Max. MW Median ACY mg/kg TS n.n. 0,29 0,08 0,05 ACE mg/kg TS <0,04 0,90 0,16 0,12 FLU mg/kg TS ,08 0,68 0,21 0,16 PHE mg/kg TS ,43 2,8 1,05 0,91 ANT mg/kg TS ,05 0,24 0,12 0,11 FLA mg/kg TS ,24 1,67 0,87 0,77 PYR mg/kg TS ,41 1,05 0,69 0,66 IND mg/kg TS ,07 0,58 0,27 0,21 BAA mg/kg TS ,16 0,54 0,29 0,22 CHR mg/kg TS ,15 0,48 0,30 0,28 BEP mg/kg TS n.n. 0,42 0,20 0,15 BBF mg/kg TS ,15 0,58 0,31 0,22 BKF mg/kg TS ,03 0,30 0,15 0,11 BAP mg/kg TS ,09 0,67 0,30 0,22 DBA mg/kg TS ,02 0,08 0,04 0,03 BPN mg/kg TS ,09 0,31 0,18 0,16 COR mg/kg TS ,03 0,14 0,09 0,08 Tabelle 7: PAHs im Abwasser (Quelle: R-153 PAH in der Umwelt Messungen 1989 bis 1998). PAH Dim. Anz. Anz > BG Min. Max. MW ACY µg/l 37 - n.n ACE µg/l n.n FLU µg/l n.n PHE µg/l n.n ANT µg/l n.n FLA µg/l n.n PYR µg/l n.n BAA µg/l n.n CHR µg/l n.n BBF µg/l n.n BKF µg/l n.n BAP µg/l n.n DBA µg/l 37 9 n.n BPN µg/l n.n IND µg/l n.n PAK Vers _ von 10

9 Tabelle 8: PAHs im Sediment (Quelle: R-153 PAH in der Umwelt Messungen 1989 bis 1998). PAH Dim. Anz. Anz > BG Min. Max. MW ACY µg/kg lyo 4 - < 1,0 < 1,0 - ACE µg/kg lyo 4 4 3,5 11 5,5 FLU µg/kg lyo 4 4 5, PHE µg/kg lyo ANT µg/kg lyo ,9 FLA µg/kg lyo PYR µg/kg lyo BAA µg/kg lyo CHR µg/kg lyo BBF µg/kg lyo BKF µg/kg lyo BAP µg/kg lyo DBA µg/kg lyo 4 4 4,3 9,4 6,2 BPN µg/kg lyo IND µg/kg lyo Tabelle 9: PAHs im Boden (Auflagehumus) (Quelle: R-153 PAH in der Umwelt Messungen 1989 bis 1998). PAH Dim. Anz. Anz > BG Min. Max. MW ACY µg/kg 25 - n.n. n.n. - ACE µg/kg 25 - n.n. n.n. - FLU µg/kg 25 - n.n. n.n. - PHE µg/kg ANT µg/kg n.n. 6,9 - FLA µg/kg < PYR µg/kg < BAA µg/kg n.n CHR µg/kg , BBF µg/kg BKF µg/kg n.n BAP µg/kg , DBA µg/kg n.n BPN µg/kg < 6, IND µg/kg , Tabelle 10: PAHs im Kompost (Quelle: R-153 PAH in der Umwelt Messungen 1989 bis 1998). PAH Dim. Anz. Anz > BG Min Max MW ACY µg/kg 42 0 n.n. n.n. - ACE µg/kg 42 0 n.n. n.n. - FLU µg/kg < 9, PHE µg/kg ANT µg/kg < 1, FLA µg/kg PYR µg/kg BAA µg/kg n.n CHR µg/kg , BBF µg/kg , BKF µg/kg , BAP µg/kg , DBA µg/kg n.n BPN µg/kg , IND µg/kg , PAK Vers _ von 10

10 Tabelle 11: PAHs im Fichtennadeln (Quelle: R-153 PAH in der Umwelt Messungen 1989 bis 1998). PAH Dim. Anz. Anz > BG Min. Max. MW ACY µg/kg 24 0 n.n. n.n. - ACE µg/kg 24 0 n.n. n.n. - FLU µg/kg < 6, PHE µg/kg 24 5 n.n ANT µg/kg ,80 9,7 2,7 FLA µg/kg PYR µg/kg < 6, BAA µg/kg 24 7 n.n CHR µg/kg , BBF µg/kg n.n. 39 7,8 BKF µg/kg 24 9 n.n BAP µg/kg n.n. 21 3,8 DBA µg/kg 24 0 n.n. < 3,5 - BPN µg/kg n.n IND µg/kg n.n. 40 8,6 Tabelle 12: PAHs in Straßenkehricht (Quelle: R-153 PAH in der Umwelt Messungen 1989 bis 1998). PAH Dim. Anz. Anz > BG Min. Max. MW ACY µg/kg 18 1 n.n ACE µg/kg 18 3 n.n FLU µg/kg < PHE µg/kg ANT µg/kg , FLA µg/kg PYR µg/kg BAA µg/kg CHR µg/kg BBF µg/kg BKF µg/kg BAP µg/kg DBA µg/kg BPN µg/kg IND µg/kg PAK Vers _ von 10