Regionalisierende Bewertung von umweltgefährdenden Stoffen

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2.1 Einführung
2.2.1 Das Chemikaliengesetz
2.2.2 Grenzwerte von Umweltgiften

3. Entwicklung umweltgefährdender Stoffe
3.1 Entwicklung der Produktion
3.2 Gesellschaftliche Entwicklung des Umweltbewusstseins

4. Eigenschaften von Umweltchemikalien
4.1 Allgemeine Eigenschaften
4.2 Eigenschaften definierter Schadstoffgruppen
4.3 Der Giftkreislauf

5. Persistent Organic Pollutants – klassische Dauergifte

6. Fazit

7. Literatur und Internetquellen

1. Einleitung

Diese Arbeit soll eine Einführung in das Thema „Regionalisierende Bewertung von Umweltchemikalien“ geben. Außer der Entwicklung und den Eigenschaften von umweltgefährdenden Stoffen soll noch einen Überblick über das Chemikaliengesetz sowie über Wirkungsschwellen (NOEL) und Grenzwerte (MAK, BAT) gegeben werden. Als eine besonders gefährliche Gruppe der Umweltchemikalien werden die Dauergifte am Ende gesondert behandelt, um deren Bedeutung entsprechend zu verdeutlichen. Das Ziel ist eine allgemeine Darstellung des Komplexes „Umweltchemikalien“. In Kapitel 1 wird als Einführung der Frage nach der Definition von Umweltchemikalien nachgegangen. Das zweite Kapitel beschäftigt sich mit gesetzlichen Regelungen. Danach wird auf die Entwicklung und die Eigenschaften von umweltgefährdenden Substanzen eingegangen.

2.1 Einführung

Rund 100.000 chemische Stoffe sind bisher produziert und zu einem erheblichen Teil in Industrie, Gewerbe und Haushalt verwendet worden. Chemikalien dienen als Ausgangsstoffe für die Herstellung vieler Produkte wie Baumaterialien, Reinigungsmittel, Farben und Lacke, Teppiche und Bodenbeläge oder Gehäuse von Bildschirmen und Elektrogeräten. Über die Gefährlichkeit vieler Stoffe ist leider nur wenig bekannt, was insbesondere für deren Verhalten in der Umwelt zutrifft. Allerdings kennt man für die meisten Stoffe deren direkte gesundheitliche Gefährdung (akute Toxizität).

Die Fortschritte von Wissenschaft und Technik – besonders die der letzten 100 Jahre – ermöglichen uns einen Lebensstandard, auf den heute nur noch wenige verzichten wollen.

Allerdings wurde die Öffentlichkeit durch zahlreiche Vorfälle in der jüngeren Vergangenheit darauf aufmerksam, dass dieser Fortschritt nicht nur mit Nutzen, sondern auch mit beträchtlichen Risiken verbunden ist.

Immer deutlicher zeigt sich, dass die zunehmende Umweltverschmutzung nicht nur die Natur, sondern auch den Menschen in erheblichem Maße schädigt. Viele gesundheitliche Beschwerden wie Asthma oder Allergien werden heutzutage auf die steigende Anzahl von Umweltgiften zurückgeführt.

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]Im Gegensatz zu natürlichen Giften handelt es sich bei Umweltgiften um Stoffe, die durch menschliches Zutun in die Umwelt gelangen und dort Menschen, Tiere, Pflanzen und Sachgüter schädigen können.

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Wie kommen die Chemikalien aber in die Umwelt? Durch Industrie, Verkehr und Hausbrand werden Substanzen freigesetzt und in die Luft, den Boden und das Oberflächenwasser abgegeben. Abbildung 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung der Wege, die ein Stoff nehmen kann, um letztendlich zum Menschen zu gelangen.

Dabei kann der Eintrag direkt – Düngemittel, Pestizide, Pharmaka, Lebensmittelhilfsstoffe (beabsichtigte Einträge), durch Verunreinigungen von Produkten, Katastrophen und Transportverluste (unbeabsichtigte Einträge) sowie indirekt – Abbau-/Umwandlungsprozesse emittierter Stoffe oder Reaktionen emittierter Stoffe mit Umweltchemikalien (z.B. Trinkwasserchlorierung) erfolgen.

Was sind Umweltchemikalien und wo findet man sie? Zu den Umweltchemikalien zählen:

- Pestizide zur Schädlingsbekämpfung
- Düngemittel und Wachstumsregler für Nutzpflanzen
- Streusalze
- Polychlorierte Biphenyle (PCBs)
- Schwermetalle
- Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe
- Halogenierte Kohlenwasserstoffe
- Gas- und partikelförmige Immission durch Luftverunreinigungen

Finden kann man sie in vielen Bereichen des Lebens:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Definition von Umweltchemikalien liest sich wie folgt:

„Stoffe, die durch menschliches Zutun in die Umwelt gebracht werden und in Mengen oder Konzentrationen auftreten, die geeignet sind, Lebewesen, insbesondere den Menschen, zu gefährden. Hierzu gehören chemische Verbindungen organischer oder anorganischer Natur, synthetischen oder natürlichen Ursprungs.“ (VCI, Umwelt und Chemie von A-Z,1990).

Dabei kann das menschliche Zutun unmittelbar oder mittelbar, gewollt oder ungewollt erfolgen.

Berücksichtigt werden muss allerdings die Tatsache, dass nicht nur die synthetisch hergestellten Chemikalien eine Gefahr für Mensch und Tier darstellen; man muss zwischen diesen und den natürlichen Giften unterscheiden:

In der Umwelt gibt es eine Fülle von Giftstoffen natürliche Ursprungs. Viele Pflanzen entwickeln giftige Substanzen, um sich vor Bakterien, Pilzen, Insekten oder anderen Schädlingen zu schützen; z.B. Nikotin als der natürliche Giftstoff der Tabakpflanze. Einige dieser Substanzen nimmt der Mensch über die Nahrung auf (z.B. Solanin in unreifen Kartoffeln). Ähnlich wie bei den vom Menschen erzeugten Schadstoffen, spielt auch bei den natürlichen Giften ihr Aufbau, die aufgenommene Menge sowie die Einwirkungsart und –dauer eine wichtige Rolle bei der Frage nach ihrer Giftigkeit. In geringen Konzentrationen werden manche zum Teil sogar als Heilmittel verwendet, wie etwa der Wirkstoff des Fingerhuts zur Behandlung von Herzerkrankungen. Doch selbst lebensnotwendige Stoffe, wie beispielsweise Vitamine, wirken in zu hohen Dosen oftmals toxisch: Langfristig eingenommen, verursachen sie akute Beschwerden wie Schwindel und Erbrechen sowie chronische Schäden, die von Haarausfall bis hin zu schmerzhaften Schwellungen der Knochenhaut reichen können (Fritzler; Stichwort Umweltgifte; 1993).

2.2.1 Das Chemikaliengesetz

Das Chemikaliengesetz (ChemG), das 1980 in Kraft getreten ist, sieht zum Schutz des Menschen vor, dass alle neuen Stoffe vor dem Inverkehrbringen auf toxikologische und ökotoxikologische Eigenschaften geprüft werden müssen, wenn sie nicht schon unter andere gesetzliche Regelungen fallen (Arzneimittelgesetz, Lebensmittel- und Bedarfsgegenständegesetz).

Diese Prüfungen sind notwendig, da viele Chemikalien gefährlich und giftig sind und sich im Raum außerordentlich schnell ausbreiten. Im Chemikaliengesetz sind kaum spezielle Regelungen oder Vorgehensweisen enthalten, es nennt größtenteils Zielvorstellungen; weiterhin enthalten sind Einstufungs-, Kennzeichnungs- (§13, §14) und betriebliche Umgangsvorschriften für Chemikalien (§19). Es dient nicht nur dem Umweltschutz, sondern ist auch die Grundlage für den stoffbezogenen Arbeitsschutz. Konkrete Vorschriften enthalten die auf das ChemG gestützte Gefahrstoffverordnung, die Anmelde- und Prüfnachweisverordnung sowie die Gefährlichkeitsmerkmale-verordnung.

Das ChemG enthält Regelungen für alle Stoffe, die für Mensch und Umwelt gefährlich sein können. Es klammert allerdings Stoffe aus, die unter andere Regelungen fallen. Das gilt insbesondere für Lebensmittel, Kosmetika, radioaktive Stoffe und Tabakerzeugnisse. Gefahrgut wird nach §2 völlig ausgeklammert.

Das ChemG unterscheidet zwischen zwei Arten von Stoffen:

1. Alte Stoffe

Dazu zählen alle Substanzen, die vor dem 18.9.1981 auf den Markt gekommen sind. Für sie müssen keine Unterlagen über das Gefährdungspotential vor ihrer Vermarktung vorgelegt werden.

2. Neue Stoffe

Neue Stoffe sind vor ihrer Vermarktung nach festgelegten Kriterien auf physikalisch-chemische, toxikologische und ökotoxikologische Eigenschaften zu prüfen und unterliegen einer Anmelde- allerdings keiner Genehmigungspflicht. Seit Inkrafttreten der Anmeldepflicht (1982) wurden bis 1993 1000 weitere Stoffe in der EU angemeldet (588 in Deutschland).

Da es nicht bekannt war, wie viele chemische Stoffe es gibt, wurde die EU 1981 gebeten, die zu dem damaligen Zeitpunkt im Handel erhältlichen Substanzen zu ermitteln. Daraufhin entstand eine Liste (Europäische Altstoffverzeichnis; European Inventory of Existing Commercial Chemical Substances – EINECS) mit 100.116 angemeldeten Verbindungen (® Altstoffe). Die Schätzung der tatsächlich gehandelten Stoffe liegt zwischen 20.000 und 70.000, und jedes Jahr kommen Hunderte von neuen Substanzen dazu (Vollmer; Gefahrstoffe; 1990).

2.2.2 Grenzwerte von Umweltgiften

Die Gefährlichkeit von Umweltgiften für Mensch und Umwelt hängt von vielen Faktoren ab. So müssen zu ihrer Feststellung die physikalischen (Dampfdruck, Wasserlöslichkeit) und chemischen Eigenschaften (Reaktionsverhalten mit Luft und Wasser), die Toxizität für den Menschen und die Ökotoxizität untersucht werden (s. Kap. 3).

Um zu erfahren, welche gesundheitliche Folgen die Aufnahme von Umweltgiften für den Menschen hat, muss zunächst die Wirkungsschwelle eines Stoffes ermittelt werden. Jede Substanz wirkt ab einer gewissen Dosis toxisch, das heißt, sie stört lebenswichtige natürliche, biologische Prozesse.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die höchste Dosis eines Stoffes, die auch bei chronischer Aufnahme keine messbaren Folgen hinterlässt, wird als No Observed Effect Level (NOEL) bezeichnet. Um diesen festzustellen, werden Tests an Mikroorganismen und Säugetierzellen, meistens aber an lebenden Tieren durchgeführt. In der Regel besitzen Chemikalien, für die man den NOEL bestimmen kann, eine reversible Wirkung: das heißt, die Einnahme des Giftstoffes bleibt ohne Spätfolgen.

Für krebserzeugende oder erbgutverändernde Stoffe hingegen lässt sich kein NOEL definieren. Der Grund dafür ist, dass bereits kleinste Mengen Schädigungen verursachen können, die nicht reversibel sind.

Kommt eine Person häufiger mit einer derartigen Substanz in Berührung, summieren sich die Schäden und können – abhängig von Gesamtdosis und Dauer – zur Tumorbildung führen (Fritzler; Stichwort Umweltgifte; 1993).

Erkenntnisse über Wirkungsschwellen von Giften sind außerordentlich wichtig, um Grenzwerte festlegen zu können. Als Grenzwerte bezeichnet man die rechtlich zulässigen Höchstwerte von Schadstoffen in der Luft, in Nahrungsmitteln und Trinkwasser und sollen Mensch und Natur nach Möglichkeit vor schädlichen Arbeitsbereich wichtiger Grenzwert ist der MAK-Wert (Maximale Arbeitsplatzkonzentration). Dieser stimmt meistens mit dem NOEL für einen Stoff überein. Gemeinsam mit der MAK-Werte -Liste wird jährlich die BAT-Werte -Liste veröffentlicht (Biologischer Arbeitsstoff-Toleranzwert). Der BAT-Wert beschreibt die beim Menschen im Blut, Plasma, Harn oder in der ausgeatmeten Luft zulässige Höchstmenge eines Arbeitsstoffes, die nach dem heutigen Kenntnisstand die Gesundheit der Beschäftigten selbst dann nicht schadet, wenn sie regelmäßig auftritt (Fritzler; Stichwort Umweltgifte; 1993).

Da für krebserregende Stoffe keine Schwellenwerte existieren, man am Arbeitsplatz aber dennoch mit solchen Substanzen in Kontakt kommen kann, werden für diese Substanzen Technische Richtkonzentrationen (TRK) vom Ausschuss für Gefahrstoffe (AGS) beim Bundesarbeitsministerium veröffentlicht. Die TKR-Werte dienen zur Orientierung, um gegebenenfalls Schutzmaßnahmen ergreifen und die Gesundheitsgefährdung im Rahmen halten zu können. Mit Grenzwerten für krebserregende Chemikalien gelingt es allerdings nur, das Krebsrisiko zu vermindern, nicht aber, es völlig auszuschließen (Fritzler; Stichwort Umweltgifte; 1993).

3. Entwicklung umweltgefährdender Stoffe

3.1 Entwicklung der Produktion

Der Mensch hat zu jeder Zeit seine Umwelt mehr oder weniger bewusst in seiner stofflichen Qualität beeinflusst. Diese Veränderungen waren allerdings bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts in Raum und Zeit, quantitativ und qualitativ beschränkt und hatten daher kaum Auswirkungen auf das ökologische Gleichgewicht.

Erst mit Beginn der Industriellen / wissenschaftlich-technischen Revolution wurde die Qualität und die stoffliche Zusammensetzung der Umwelt durch menschliches Zutun so verändert, dass der Mensch gezwungen ist, ständig regulierende Maßnahmen zu ergreifen (Koch; Umweltchemikalien; 1991).

Mit der Entwicklung der organischen Chemie wurden synthetische Verbindungen freigesetzt, die vorher nicht in der Natur vorkamen.

Seit 1945 hat die chemische Industrie weltweit einen gewaltigen Aufschwung erlebt und 1995 einen Produktionsausstoß von über 400 Mio. t erzielt. Der Umsatz wurde für 1994 global auf 1.540 Mrd. USD geschätzt, wobei die Hälfte der Gesamtsumme nur auf die USA, Japan und Deutschland entfällt.

Europa führte 1996 chemische Stoffe im Wert von 54,3 Mrd. € aus, davon für 19,5 Mrd. nach Asien, 5,7 Mio. nach Japan, 14,3 Mrd. in die USA, 5,9 Mrd. nach Lateinamerika und 8,9 Mrd. nach Osteuropa. Importiert wurden im gleichen Jahr Chemikalien im Wert von 22 Mrd. € (CEFIC, 1997). Der Chemical Abstract Service (CAS) registrierte 1993 die 12 Millionste chemische Verbindung, das entsprach einer Versechsfachung der Stoffe zwischen 1970 – 1993. Kommerzielle Bedeutung haben allerdings nur die wenigsten der Chemikalien – etwa 90% der jährlich produzierten Chemikalien verteilt sich auf lediglich 3.000 Einzelstoffe.

Die beiden wichtigsten Triebkräfte für dieses Wachstum in der Chemiebranche sind zum einen die Befriedigung der Nachfrage nach immer neuen Konsumgütern - auch unter Beteiligung innovativer Chemikalien - und zum anderen die Notwendigkeit,

Einsatzmöglichkeiten und Absatzgebiete für die Produkte und Nebenprodukte der Ölindustrie zu finden, wofür wiederum die steigende Nachfrage nach Brennstoffen verantwortlich ist. So entstehen zum Beispiel in einer typischen Erdölraffinerie, in der etwa 2,5 Mio. t Öl pro Jahr verarbeitet werden, jährlich Tausende Kilogramm von Nebenprodukten wie Benzol, Ethylen und Propylen, die als Ausgangsstoffe für die Chemiebranche Verwendung finden. Ähnlich sind die Verhältnisse bei Chlor als Nebenprodukt der Natriumhydroxidproduktion und Cadmium als Nebenprodukt der Zinkraffination. Schätzungen der jährlichen globalen Produktionsmengen der wichtigsten Chemikalien und die Steigerungsraten von etwa 7 Mio. t/a (1953) auf 300 Mio. t/a (1986) verdeutlichen die Entwicklung (Koch; Umweltchemikalien; 1991).

Da ein Großteil der chemischen Erzeugnisse den Charakter von Nebenprodukten hat, können die im Zusammenhang mit der Chemieproduktion stehenden Umweltprobleme nur mit Hilfe einer allumfassenden Bewertung von Wirkungen und Reaktionen zufriedenstellend in Angriff genommen werden. So bedeutet die Verminderung des Einsatzes eines toxischen Stoffes wie Cadmium in Batterien unter Umständen, dass für dieses Element neue Absatzmöglichkeiten gefunden werden müssen, soll es nicht als Abfall enden. Allerdings ist nicht auszuschließen, daß die Alternativen noch gravierendere Folgen für die Umwelt nach sich ziehen als Cadmiumbatterien.

Die von der chemischen Industrie entwickelten Chemikalien sind in der Umwelt weit verbreitet, da sie in immer größeren Mengen produziert und verwendet werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Zu den ökotoxikologisch bedeutsamsten Chemikalien gehören synthetische organische Verbindung mit extrem hoher Persistenz: Neben dem Pestizid DDT, welches seit dem zweiten Weltkrieg angewandt wird, sind auch die PCBs von Bedeutung. DDT wird bereits seit 1874 hergestellt; in den 50er Jahren wurde es einerseits als Insektizid, andererseits als hochwirksames Mittel zur Malariabekämpfung besonders in Entwicklungsländern angewandt. So sanken die Malariainfektionen von 2,8 Mio. (1948) auf nur 17 nach DDT-Anwendung (1963) (Walletschek,Graw; Öko Lexikon; 1987). Den Höhepunkt erreichte die DDT-Anwendung im Jahr 1962, als von den produzierten 82 Mio. kg 80 Mio. kg verwendet wurden. Insgesamt wurden weltweit seit den 40er Jahren bis 1978 ca. 4 Mio. t produziert; 1976 wurden weltweit 60.000 t produziert, 1996 waren es noch 5.000 t. In Deutschland und den USA ist DDT seit 1972 verboten. Die polychlorierten Kohlenwasserstoffe – besonders PCB, PCDD und PCDF sind eng mit der Entwicklung der technischen Zivilisation verbunden. In der Industrie (vor allem der Kunststoffindustrie) wurde PCB bereits seit 1929 angewendet, taucht aber erst seit 1950 im großen Maße in der Umwelt auf.

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