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Dioxine & Furane

KVA Verbrennungsanlage in Thun

KVA Verbrennungsanlage in Thun

Dioxine und Furane sind umweltgefährdende Stoffe. Somit fallen sie unter das Umweltschutzgesetz. Die emissionsseitigen Luftreinhaltevorschriften für Kehrichtverbrennungsanlagen, namentlich der Stickstoffgrenzwert der Luftreinhalte-Verordnung für Rauchgase, wirken auf Dioxine und Furane indirekt begrenzend. Die Luftreinhaltemassnahmen des schweizerischen Umweltrechts haben eine wesentliche Verminderung der gesamten Dioxin- und Furanemission in die Umwelt bewirkt. Auch bei den Düngern (Hof- und Abfalldünger) ist in Zukunft mit einer Senkung der Belastung zu rechnen, da die Ursache für diese Belastung ebenfalls in der Luftverunreinigung liegt.

Grundsätzliches über Dioxine und Furane

Dioxine und Furane entstehen zur Hauptsache in Verbrennungsprozessen. Sie stammen aus Abgasen des Verkehrs, Hausfeuerungen und Feuerungen in Industrie und Gewerbe sowie Produkteherstellungen (z.B. Bleichen von Papier). In der Natur entstehen sie bei Waldbränden und Vulkanausbrüchen. Dioxine und Furane sind in historischen Proben (Meeressedimente, Boden aus römischer Ziegelei, Mumien aus Grönland usw.) nachweisbar (neuzeitliche Verunreinigungen der Proben sind ausgeschlossen).

Total gibt es 75 Dioxine (polychlorierte Dibenzo-p-Dioxine PCDD) und 135 Furane (polychlorierte Dibenzofurane PCDF). Davon sind nur 17 Einzelverbindungen wegen ihrer Giftwirkung biologisch wichtig. Es sind jene, welche von den acht möglichen Chlorbindungsstellen der Kohlenstoffringe an den typischen Bindungsstellen 2, 3, 7 und 8 Chloratome haben.

Die Giftwirkung auf Organismen wird als Summe der Giftwirkung aller in Frage stehender Einzelverbindungen beurteilt. Dabei benutzt man die relative Giftwirkung der einzelnen Verbindungen, ausgedrückt als I-TEQ (Internationale Toxizitätsäquivalente). Dem sogenannten «Seveso-Dioxin» (2,3,7,8-TCDD) wird dabei die Giftwirkung 1 zugeordnet. Dioxine und Furane lagern sich hauptsächlich im Fettgewebe von Mensch und Tier ab.

Chemische Zusammensetzung von Kohlenwasserstoff

Bild vergrössern C = Kohlenstoff-Atom / H = Wasserstoff-Atom

Was ist ein Dioxin oder ein Furan?

Die meisten Dioxine und Furane sind aromatische, halogenierte Kohlenwasserstoffe. Die folgende Bildsequenz zeigt, was die einzelnen Begriffe bedeuten.

Kohlenwasserstoffe:

Kohlenwasserstoffe sind Moleküle, die aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen bestehe:

Halogeniert:

Halogeniert bedeutet, dass die Moleküle neben den Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen noch sogenannte Halogene enthalten. Folgende Atome werden als Halogene (Gruppe von Atomen die sehr reaktionsfreudig sind) bezeichnet: Fluor, Chlor, Brom, Iod (im Bild enthält das Molekül noch zwei Chlor-Atome). Halogeniert bedeutet, dass die Moleküle neben den Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen noch sogenannte Halogene enthalten.

Aromatisch:

Aromatisch heisst, dass die Moleküle in einer Ebene und zyklisch sind. Ein weiteres Charaktersitikum von Aromaten sind deren Doppelbindungen (sehr starke Bindung, in der Zeichnung durch doppelte Striche dargestellt). Normalerweise werden die Kohlenstoffatome nummeriert, sodass die Moleküle wieder erkannt werden können.

Dioxine und Furane:

Neben Kohlenstoff und Wasserstoff enthalten Dioxine und Furane noch Sauerstoffatome. Die Ursprungsform von Dioxin und Furan sehen folgendermassen aus:

Chemische Zusammenstellung von Dioxin

Bild vergrössern TCDD oder umgangsprachlich «Dioxin»

TCDD oder 2,3,7,8-Tetrachlordibenzodioxin:

Fügt man alle diese Eigenschaften zusammen, entstehen «halogenierte aromatische Kohlenwasserstoffe». Ein Beispiel dafür ist das giftigste Dioxin, das es gibt, TCDD oder 2,3,7,8-Tetrachlordibenzodioxin. Es wird umgangssprachlich Dioxin genannt und wurde beim Seveso-Unglück in Norditalien 1976 in gefährlichen Mengen freigesetzt. Im Vietnamkrieg führte es zudem als Bestandteil des Entlaubungsmittels Agent Orange zu erheblichen gesundheitlichen Folgen (Schädigung des Erbguts, was zur Behinderungen bei der nächsten Generation führte). Der LD50 für diese Substanz liegt bei 100µg/kg Körpergewicht.

LD50: Die mittlere letale (tödliche) Dosis ist die Dosis, bei deren Einnahme 50% der Population, die dem Gift ausgesetzt ist, sterben.

Vorkommen:

Der grösste Teil des Dioxin- und Furaneintrags in den Boden stammt in der Schweiz aus der Luft. Auf den landwirtschaftlichen Nutzflächen stammt aber der grössere Teil aus Düngern.

Dioxine und Furane sind schwer abbaubar und daher überall in der Umwelt nachweisbar. Über Rauchgase oder Abluft schlagen sie sich früher oder später auf dem Boden nieder. Sie werden dann von Tonteilchen gebunden, reichern sich in den obersten Zentimetern des Bodens an und bleiben dort über lange Zeit gespeichert. Auf diese Weise gelangen sie auch in verschiedenen Arten von Düngern wie Hofdünger, Klärschlamm und Kompost. Die Dioxin-Menge im Kompost ist aber zu klein, als dass sie gefährlich werden könnte. Die Herstellung und Verwendung von Kompost ist daher ökologisch immer noch sinnvoll.

Belastung der Bevölkerung:

Im Vordergrund stehen Effekte auf das Immunsystem, das Nervensystem und die Fortpflanzung. Dioxine und Furane sind aber auch krebserzeugend.

Die hauptsächliche Ursache für die Belastung der Bevölkerung mit Dioxinen und Furanen sind Milch-, Fleisch- und Fischprodukte bzw. deren Fette. Alle anderen möglichen Belastungsursachen wie Wasser, Luft oder Einflüsse bestimmter Produkte (Haushaltsgegenstände, Kosmetika, Textilien usw.) treten in den Hintergrund.

Zurzeit nimmt die westeuropäische Bevölkerung täglich etwa 1pg I-TEQ/kg Körpergewicht Dioxin und Furan auf. Die Weltgesundheitsorganisation WHO hat einen ADI (acceptable daily intake = diejenige Menge, die bei täglicher Aufnahme über die ganze Lebensdauer zu keinen beträchtlichen Schäden führt) von 10 pg I-TEQ/kg Körpergewicht festgelegt. Deutschland und Holland diskutieren aber im Moment darüber, den ADI für Dioxine und Furane auf 1pg I-TEQ/kg Körpergewicht zu senken.

Durchschnittliche Dioxin-Gehalte von verschiedenen Nahrungsmitteln:

  • Kuhmilch: 1.3 1pg I-TEQ/g Milchfett (Bei den Dioxin- und Furangehalten in Kuhmilch spielt nicht der Gehalt im Boden, sondern die Luftbelastung die wesentliche Rolle.)
  • Muttermilch: 15-20pb I-TEQ/g Fett (Bruststillen ist aber eine zeitlich begrenzte Belastung und es soll nicht darauf verzichtet werden, denn die Vorteile überwiegen die Nachteile).
  • Eier (hier sind die Dioxin- und Furangehalte direkt abhängig von den Konzentrationen im Boden): 2-6 pb I-TEQ/g Fett (freilaufende Hühner), 1.3 pb I-TEQ/g Fett (Stallhühner)

Weitere Lebensmittel und deren Dioxin- und Furangehalte:

Ergebnisse von PCDD/F-Untersuchungen in über 1'000 Lebensmittelproben aus Südwestdeutschland für 1993-95
(pg I-TEQ/g Fett bei Lebensmitteln tierischer Herkunft; pg I-TEQ/g Frischgewicht bei Früchten und Gemüsen; Malisch 1996)

Lebensmittel Gehalt tägliche Aufnahme
Milch 0.8 7.1
Käse 0.8 3.8
Butter 0.8 11.2
Rindfleisch 0.7 5.8
Schweinefleisch 0.3* 7**
Geflügel 2.2* 4**
Eier 1.4 5.5
Fisch 8 8
Früchte 15 2
Gemüse 15* 3.7**
Verschiedenes   7**
Aufnahme Total
  65.1
tägliche Aufnahme pro Kg Körpergewicht
  ca 0.9

* Messwerte von 1986 - 1991
** Angenommene bzw. errechnete Werte

pg: Pico-Gramm (ein Billionstel von einem Gramm, ein Gramm geteilt durch 1'000'000'000'000)
I-TEQ: Internationale Toxizitätsäquivalente, d.h. Einheit für das Mass der Toxizität («Giftigkeit»), wird wegen der Vergleichbarkeit von verschiedenen Stoffen so gehandhabt.

Quelle: BAFU (1997) Dioxine und Furane, Schriftenreihe Umwelt Nr. 290, Umweltgefährdende Stoffe


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