Biomonitoring organischer Schadstoffe
Welche organischen Schadstoffe beobachten wir?
Viele organische Schadstoffe sind wegen ihrer Langlebigkeit (Persistenz), Giftigkeit (Toxizität) und weltweiten Verbreitung eine Belastung für die Umwelt geworden. Ihre Fettlöslichkeit und damit ihre Fähigkeit, sich im Fettgewebe von Organismen anzureichern (Bioakkumulation) erhöht zudem die Gefahr der Anreicherung in der Nahrungskette. Stellvertretend für das erste Glied der Nahrungskette verwenden wir in unserem Biomonitoring deshalb Futter- und Nahrungspflanzen, da sie die Stoffe aus der Luft aufnehmen. Unsere langjährige Umweltbeobachtung mit aktivem und passivem Biomonitoring ist auf Dioxine und Furane, polychlorierte Biphenyle (PCB) und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) fokussiert.
Quellen für organische Schadstoffe sind z.B. Industrieanlagen, Kraftfahrzeuge und Heizungsanlagen (sogenannter Hausbrand). Die Emissionen einer Reihe organischer Schadstoffe werden in Deutschland und Europa durch Grenzwerte geregelt (z.B. Dioxine, PAK) oder durch Herstellungsverbote (z.B. PCB) beschränkt. Ein Großteil der Industrie-Emissionen konnte dadurch reduziert werden. Maßnahmen zur Regulierung von privaten Feuerungsanlagen werden Zug um Zug umgesetzt. Weil die Schadstoffe jedoch in der Atmosphäre über weite Strecken transportiert werden, ist es weiterhin notwendig, ihre Gehalte in der Luft, in Pflanzen und im Boden zu beobachten.
Seit 2004 besteht mit der Stockholm-Konvention ein internationales Abkommen, mit dem Umwelt und menschliche Gesundheit vor bestimmten organischen Substanzen geschützt werden sollen. Dioxine/Furane und PCB gehören zu diesen persistenten organischen Schadstoffen (POP).
Dioxine (PCDD) und Furane (PCDF)
Dioxine und Furane entstehen als unerwünschte Nebenprodukte bei der Verbrennung organischer Stoffe in Gegenwart von Chloriden, z.B. bei der Verbrennung von Kunststoffen. Natürliche Quellen für Dioxine und Furane sind z.B. Waldbrände. Die Müllverbrennung trug in den 1980er-Jahren zur Verbreitung von Dioxinen und Furanen in der Umwelt bei. Inzwischen sorgen Filteranlagen für die Einhaltung der Emissionsgrenzwerte. Dagegen verursachen heute die kleinen Feuerungsanlagen von Privathaushalten (Hausbrand) und Kleinverbrauchern neben den thermischen Prozessen der Metallherstellung einen erheblichen Teil der Dioxinbelastung der Umwelt.
Der Eintrag von Dioxinen und Furanen über den Luftpfad in den Boden und in Pflanzen führt über die Nahrungskette schließlich zu einer Anreicherung im Menschen und kann eine Reihe gesundheitsschädigender Wirkungen auslösen.
Polychlorierte Biphenyle (PCB)
Ein ähnliches Risiko für Mensch und Umwelt weisen die PCB auf. PCB sind in der Natur nicht vorkommende persistente organische Schadstoffe mit insgesamt 209 Einzelsubstanzen (Kongenere). Alle PCB bestehen aus zwei, über eine kovalente Bindung verbundenen aromatischen Kohlenwasserstoffringen, welche zu verschiedenen Graden an unterschiedlichen Stellen chloriert sein können (1- bis 10-fach). Der Großteil dieser Kongenere gilt als toxisch bzw. krebserregend. Einige Kongenere weisen aufgrund ihrer chemischen Struktur dioxinähnliche Wirkungen auf, sie werden als dioxinähnliche PCB (dl-PCB) zusammengefasst. Im Unterschied zu den Dioxinen und Furanen sind die PCB bewusst in technischen Gemischen in bestimmten Industriebereichen zum Einsatz gebracht worden. Als Schmierstoffe, Hydrauliköle oder Isolationsmittel in Transformatoren und Kondensatoren oder in sogenannten offenen Anwendungen in Farben, Dichtungen und Weichmachern sind sie damit genauso ubiquitär (allgegenwärtig) verbreitet wie die Dioxine und Furane. Die Herstellung von PCB ist in Deutschland seit 1978, weltweit seit 1985 verboten.
Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)
PAK sind eine Gruppe von etwa 10.000 Verbindungen, die ebenfalls zu den schwer abbaubaren organischen Schadstoffen zählen. Die PAK sind Bestandteil von Verkehrsabgasen und entstehen unter anderem bei der Kokserzeugung und der Holzverbrennung (Hausbrand). Sie binden sich an Ruß und Staubpartikel. Einzelne Verbindungen gelten als stark krebserzeugend.