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Dioxine

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Einordnung: Chemie | Chemischer Stoff

Als Dioxine bezeichnet man im allgemeinen Sprachgebrauch eine Gruppe von chlorierten organischen Verbindungen, deren Grundstruktur aus zwei über zwei Sauerstoffatome verbundene Benzolringen besteht. Dioxine gehören zu den langlebigen organischen Schadstoffen, d.h. sie reichern sich in der Umwelt, insbesondere in Böden, an. Über die Pflanzen gelangen Dioxine auch in die Nahrungskette des Menschen. Muttermilch stellt einen wichtigen Indikator zur Beurteilung der Belastungssituation von Menschen mit Dioxinen dar.


Inhaltsverzeichnis
1 Bezeichnungen
2 Geschichte
3 Entstehung
4 Vorkommen
5 Aufnahme
6 Wirkungsweise
7 Toxizitätsäquivalente
8 Behandlung
9 Literatur
10 Weblinks

Bezeichnungen

Es gibt nicht das Dioxin. Umgangssprachlich wird unter dem Begriff Dioxin das 1976 bei einem Unfall freigesetzte Tetrachlordibenzo-p-Dioxin verstanden.

In der Chemie steht die systematische Bezeichnung Dioxine fĂĽr Verbindungen mit einem heterozyklischen 6er-Ring mit zwei Sauerstoffatomen (C4H4O2). Der einfachste Vertreter ist das 1,4-Dioxin.

Allgemein bezeichnet der Begriff Dioxine die Gruppe der polychlorierten Dibenzo[1,4]dioxine (PCDD), zu denen häufig auch noch die polychlorierten Dibenzofurane (PCDF) gezählt werden. Die PCDD bestehen in ihrer Grundstruktur aus zwei über zwei Sauerstoffatome verbundene Benzolringe und sind damit chemisch gesehen Ether, wohingegen die Dibenzofurane nur ein Sauerstoffatom enthalten und somit – rein chemisch betrachtet – keinen Dioxin-Ring besitzen.


Strukturformeln des 2,3,7,8-Tetrachlor-Dibenzo[1,4]dioxins (oben) und des 2,3,7,8-Tetrachlor-Dibenzofurans (unten)


Die Dibenzodioxine und Dibenzofurane können jeweils bis zu 8 Chlor oder andere Halogen-Atome an ihren aromatischen Ringen besitzen. Insgesamt kann daher die Gruppe der polychlorierten Dibenzo[1,4]dioxine 75 und die der polychlorierten Dibenzofurane 135 verschiedene Einzelstoffe, sog. Kongenere, umfassen. Jedes Kongener weist eine unterschiedliche Toxizität auf (s. Kapitel Toxizitätsäquivalente).

Neben den polychlorierten Dibenzodioxinen und Dibenzofuranen gibt es auch noch die polybromierten Dibenzodioxine und Dibenzofurane, die manchmal ebenfalls zu der Gruppe der Dioxine gezählt werden. Polyfluorierte Dibenzodioxine und Dibenzofurane werden unter Praxisbedingungen nicht gebildet.

Geschichte

Die öffentliche Diskussion der Dioxinproblematik begann Ende der 1960er Jahre in Amerika durch das im Vietnam-Krieg eingesetzte dioxinhaltige Entlaubungsmittel Agent Orange, das sowohl bei der vietnamesischen Bevölkerung als auch bei den Soldaten zu gesundheitlichen Problemen geführt hat.

Mit dem Austritt von 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo[1,4]dioxin aus einem Reaktor des Pflanzenschutzmittelherstellers ICMESA im italienischen Seveso am 10. Juli 1976 erlangte die Stoffgruppe der Dioxine eine traurige Berühmtheit (Seveso-Gift, Seveso-Dioxin). Tage nach dem Unfall starben in der näheren Umgebung Vögel und Kleintiere, Menschen erlitten (soweit bisher bekannt) keine dauerhaften Schäden. Bei etwa 190 exponierten Personen wurden Fälle von Chlorakne festgestellt.

Vor 1968 wurden mehr als 400.000 t Abfallmaterial aus der Kupfergewinnung unter der Handelsbezeichnung Kieselrot von Marsberg aus deutschlandweit vermarktet. Die Grenzwerte, die das Umweltbundesamt für Dioxin vorgibt, wurden bei diesem Material, das sich zum Teil noch immer auf deutschen Sportplätzen befindet, um das bis zu 10.000-fache überschritten.

Im September 2004 wurde der ukrainische Oppositionsführer Viktor Juschtschenko offenbar Opfer einer Dioxinvergiftung durch politische Gegner. In Folge litt er unter schwersten akneartigen Hautveränderungen, nicht untypisch für Chlorakne.

Entstehung

Dioxine werden nicht im industriellen Maßstab hergestellt, sondern entstehen als Nebenprodukte bei einer Vielzahl von Prozessen. Bei der Verbrennung von organischen (Kohlenstoff-haltigen) Verbindungen in Gegenwart von organischen oder anorganischen Halogen-Verbindungen (speziell Chlor oder Brom) können sich in einem bestimmten Temperaturbereich (Dioxin-Fenster: ca. 300–600°C) bilden. Ein Verbrennungsprozess mit möglicher Dioxin-Bildung ist z.B. die Müllverbrennung.

Bis Anfang der 1990er Jahre enthielten auch die Abgase von Kraftfahrzeugen polychlorierte (aber auch polyhalogenierte) Dibenzodioxine und Dibenzofurane. Erst mit der Neunzehnten Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz vom 17. Januar 1992 wurde diese Dioxin-Quelle durch das Verbot der Beimischung von Chlor- und Bromverbindungen als Kraftstoffzusätze beseitigt.

Weitere industrielle Prozesse, bei denen Dioxine entstehen können sind beispielsweise

Auch natürliche Prozesse können zur Bildung von Dioxinen führen, z.B. durch Blitzschlag verursachte Wald- oder Steppenbrände sowie mikrobielle Tätigkeiten.

Vorkommen

Dioxine sind persistent (langlebig) und werden hauptsächlich über den Luftpfad, gebunden an Staubpartikel, in der Umwelt verteilt. Dioxine sind ubiquitär, d.h. sie sind überall auf der Welt in Böden, Gewässern, Sedimenten, Pflanzen, Tieren, Menschen etc. nachzuweisen.

Da Dioxine sehr lipophil (fettlöslich) sind, reichern sie sich bei Menschen und Tieren insbesondere im Fettgewebe an. Als Indikator für die Dioxin-Belastung von Menschen wird häufig Muttermilch untersucht, da sich aufgrund des hohen Fettgehaltes Dioxine darin leicht anreichern und entsprechende Proben in der Regel leicht zu bekommen sind. Bedingt durch gesetzliche Regelungen und daraus resultierenden technischen Maßnahmen ist in Deutschland die Gesamtbelastung durch Dioxine deutlich zurückgegangen.

Bei einer akuten Vergiftung ist keine Möglichkeit zur Entgiftung bekannt. Ob der Einlagerung im Fettgewebe des Körpers können sie selbst durch Blutwäsche nicht ausgeschieden werden. Auch für die in der medizinischen Literatur vorgeschlagene Gabe von Paraffin-Öl und medizinischem Alkohol gibt es bislang keinen Erfolgsbeweis.

Aufnahme

Da Dioxine ubiquitär sind, lässt sich die Aufnahme von Dioxinen nicht vermeiden. Beim Menschen erfolgt die Aufnahme von Dioxinen zu 90–95% über die Nahrung, insbesondere über fetthaltige Lebensmittel wie Milch, Fleisch und Fisch.

Über den Darm lagert sich das Gift im Körperfett ein, z.B. Gehirn, Fettzellen, Leber Bauchspeicheldrüse und Herz werden geschädigt. Die Vergifteten verlieren rasant an Gewicht und leiden an Durchfall.

Ohne Behandlung bleibt nach sieben Jahren noch die Hälfte des Giftes im Körper.

Wirkungsweise

Dioxine sind unterschiedlich giftig. Ihre Giftigkeit hängt von der Anzahl und der Stellung der Chloratome ab (s. Toxizitätsäquivalente). Bei dem Chemieunfall im italienischen Seveso 1976 starben durch die ausgetretenen Dioxine „nur“ Vögel und Kleintiere. Bei etwa 190 Menschen wurde Chlorakne, eine schwere Form von chronischer Akne, festgestellt, die bei akuter Dioxin-Vergiftung auftreten kann.

Das giftigste Dioxin, das Tetrachlordibenzo-p-Dioxin, kann beim Menschen neben Chlorakne auch Verdauungs-, Nerven- und Enzymfunktionsstörungen sowie Muskel- und Gelenkschmerzen hervorrufen.

Ob Dioxine beim Menschen Krebs auslösen können, ist nicht abschließend gesichert. Zwar gibt es hierfür Hinweise aus verschiedenen Studien mit exponierten Arbeitern, aber für eine statistisch abgesicherte Aussage sind die Fallzahlen der einzelnen Studien zu klein.


Toxizitätsäquivalente

Polychlorierte Dibenzodioxine und Dibenzofurane (PCDD/F) treten stets als Gemisch einzelner Kongenere (unterschiedlich viele Cl-Atome an unterschiedlichen Stellen) auf. Da die Giftigkeit der einzelnen Dioxine und Furane unterschiedlich ist, wurde zur besseren Abschätzung der Gefährlichkeit von „Dioxingemischen“ das System der Toxizitätsäquivalente (TEq) eingeführt. Dabei wird die Toxizität des 2,3,7,8-TCDD, die giftigste Verbindung unter den polychlorierten Dibenzodioxinen, willkürlich als 1 gesetzt. Die übrigen Kongenere erhalten, in Abhängigkeit ihrer Toxizität und in Abhängigkeit vom angewandten Berechnungsmodell (s.u.) Toxizitätsäquivalentfaktoren von 0,001 bis 0,5. Ein Dioxin/Furan mit einem Toxizitätsäquivalent von 0,5 wird als halb so giftig angesehen wie das 2,3,7,8 TCDD.

Die Gesamt-TEq-Werte berechnen sich, indem man die einzelnen PCDD/F-Konzentrationen mit dem TEF multipliziert und die so erhaltenen Werte addiert. Hierbei werden eine Vielzahl unterschiedlicher Berechnungsmodelle angewandt, die gebräuchlichsten sind die Kalkulationen nach BGA/UBA (BGA-Teq, inzwischen veraltet), nach NATO/CCMS (I-TEq) oder nach WHO. Bei den internationalen Berechnungverfahren werden in der Regel zusätzlich die nicht nachweisbaren Kongenere mit dem Wert ihrer halben Nachweisgrenze berücksichtigt und der Gesamtwert als I­TEq(½ NWG) angegeben. Neben diesen Konzentrationsangaben in TEq wird noch die Gesamtsumme aller nachgewiesenen vier- bis achtfach chlorierten Dioxine und Furane berechnet. Bei diesen Kalkulationen (Gesamt-TEq und Gesamtsummen) werden generell die ein- bis dreifachchlorierten Dioxine und Furane nicht berücksichtigt, da ihr toxikologischer Wirkungsmechanismus nicht mit dem der höher chlorierten Dioxine vergleichbar ist. In der Regel werden diese Verbindungen deshalb auch nicht analysiert.

Behandlung

Ein Fall einer schweren Dioxin-Vergiftung wurde im Jahr 2004 weltweit bekannt. Der ukrainische Oppositionschef Viktor Juschtschenko begab sich aufgrund akuter Dioxin-Vergiftung deshalb in einer Wiener Klinik. Juschtschenko wurde aller Voraussicht nach bei einem Essen Dioxin untergemischt, das er dann in Reinform schluckte. Dioxin wird beispielsweise von Geheimdiensten als Tötungsmittel eingesetzt, da die vergifteten Opfer wenige Tage später unter anderem in schwere Depressionen verfallen und meist Suizid begehen.

Die unter "Wirkungsweise" beschriebene Chlorakne trat bei Juschtschenko auf. Um diese zu behandeln, müssen Ärzte versuchen, das Dioxin aus dem Körperfett mit Blutwäschen zu lösen. Eine erfolgreiche Therapie wäre auch durch das Verabreichen eines bestimmten Fettes möglich, wie z.B. Olestra. Dieses Fett wird vom Darm nicht aufgenommen und ist in Kartoffelchips enthalten. Es löst das Gift aus dem Darm und schlägt noch Monate nach der Vergiftung an.

Literatur


Weblinks









Info Hinweis: Dieser Artikel basiert auf dem Ursprungsartikel Dioxine aus der Wiki pedia und er steht unter der GNU-Lizenz link fuer freie Dokumentation, eine Autoren-Liste ist ebenfalls verfuegbar.
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