Unter den vereinfachend genannten "Dioxinen" versteht man polychlorierte Dibenzo-p-dioxine (PCDD) und polychlorierte Dibenzofurane (PCDF). Sie besitzen zwei ungesättigte Sechsringsysteme mit Elektronensextett, die über zwei Sauerstoffatome miteinander verbunden sind. An den Ringen sind ein oder mehrere Chloratome gebunden.
Bekannt sind 75 verschiedenen Einzelverbindungen der PCDD und 135 Einzelverbindungen
der PCDF. Die Gesamtzahl schließt die Homologen und die Stellungsisomeren
ein. Als Homologe werden in diesem Fall die unterschiedlich stark chlorierten
Verbindungen bezeichnet. Man spricht auch vom Chlorierungsgrad
der Substanzen.
Alle Dioxine haben sehr unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften.
So sind auch ihre Wechselwirkungen mit der Umwelt sehr verschieden. Es
können somit keine Verallgemeinerungen in Hinsicht auf die physiologischen
Wirkungen getroffen werden. Trotzdem sind diese Stoffe alle in unterschiedlichem
Maße giftig, fettlöslich und biologisch schwer abbaubar.
Vorkommen
Dioxine sind überwiegend anthropogenen Ursprungs.
Sie entstehen bei der unvollständigen Verbrennungsvorgängen, wenn chlorhaltige Verbindungen mit Kohlenstoffverbindungen zusammentreffen.
Demzufolge muss es sie in der Natur schon immer in Spuren gegeben haben,
z. B. durch Buschbrände. Dioxine sind technisch nie gezielt hergestellt
worden, sondern treten ausschließlich als unerwünschte Begleiterscheinungen
in der chemischen Industrie und in der Energieerzeugung auf.
Sie entstehen vermehrt in Müllverbrennungsanlagen, Stahlwerksabluft
und auch in Autoabgasen sowie bei der Papierherstellung, und Metallveredlung
(Stahl) und -rückgewinnung. Um die Freisetzung der außerordentlich
stabilen Dioxine aus Müllverbrennungsanlagen
zu verhindern, müssen Altchemiekalien und Müll bei Temperaturen
über 1 200 °C verbrannt werden. Man hat festgestellt, dass die
Bildungstendenz der Dioxine im Bereich 300 bis 600 °C besonders hoch
ist. Deshalb ist auch die Entsorgung von Alt-Lösungsmitteln so teuer,
da das Temperaturregime hohe Anforderungen an die Materialien stellt.
Dioxin - das Gift von Seveso
Als besonders toxisch und krebserregend haben sich die 2,3,7,8 chlorsubstituierten
Isomere der PCDD und PCDF erwiesen. Das Gift
von Seveso (Bild 2), der Stoff, der diese Gruppe von Verbindungen
eigentlich ins Gespräch gebracht hat, ist wahrscheinlich der gefährlichste
Vertreter der Dioxine mit der fachsystematischen Bezeichnung 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-1,4-dioxin
("Dioxin" bzw. 2,3,7,8-TCDD).
Der Name "Seveso-Gift" stammt von der italienischen Ortschaft
Seveso, 30 km nördlich von Mailand gelegen. Dort kam es am 10.07.1976
in einer Fabrik der Firma ICMESA bei der Herstellung von 2,4,5-Trichlorphenol
zu einem folgenschweren Unfall (Bild 1). Durch Überhitzung der Anlage
kam es zu einer Dioxinbildung, und der hohe Druck der Anlage zerstörte
ein Sicherheitsventil. Daraufhin konnte eine große Menge des gebildeten
Dioxins in die Umwelt entweichen.
Nach einigen Tagen starben Vögel und Kleintiere. Infolge von ärztlichen
Untersuchungen (220 000 Menschen) und Analysen von Bodenproben wurden 17
Tage nach dem Unglück fast 1 000 Menschen aus dem Ort umgesiedelt,
der halbe Ort abgerissen und die oberste Bodenschicht vollständig
abgetragen und deponiert. In der Bevölkerung wurden rund 200 Fälle
von Chlorakne registriert. Erst 1986 waren die sichtbaren Krankheitssymptome
einer Dioxinvergiftung bei den meisten Menschen in dieser Region verschwunden.
Physiologische Wirkung von Dioxin
(TCDD)
Dioxinvergiftungen
führen zu einer Chlorakne mit Rötungen und Pustelbildungen der
Haut. Dabei handelt es sich um eine unter Umständen sogar lebenslang
anhaltende Entzündungen der Talgdrüsen. Außerdem hinterlässt
die Chlorakne Schädigungen an inneren Organen, Leber, Niere, Bauchspeicheldrüse
und am Nervensystem.
Entsprechend unseren heutigen Kenntnissen gehört Dioxin (TCDD) zu
den stark krebserregenden Substanzen.
Es wird davon ausgegangen, dass Dioxine die Produktion körpereigener
Enzyme fördern. Man spricht von einer Promotorwirkung, die die Tumorentstehung
fördert. Der genaue Effekt ist noch unklar, es wird eine indirekte
Erzeugung von Schädigungen an der DNA angenommen. Entsprechende Versuchsreihen
an Ratten zeigen, dass schon die wiederholte Aufnahme von 10 ng (
)
pro kg Körpergewicht zu einer Tumorentstehung geführt hat. Außerdem
zeigt sich im Tierversuch eine Schädigung des ungeborenen Kindes. Chemische Substanzen mit derartiger Wirkung nennt man teratogen.
Dioxin ist außerordentlich giftig, schon die Aufnahme einiger µg
Dioxin führen zum Tod eines erwachsenen Menschen.
Dioxine sind lipophil
und lagern sich insbesondere im Fettgewebe ab. Die Folge ist eine Weitergabe und Anreicherung in Nahrungsketten.
Dioxin in der Umwelt
Dioxine kommen heute in der Umwelt
überall vor, sei es in der Luft, im Boden, Gewässern, Staub
oder Organismen wie Insekten, Vögel, Krebstiere, Reptilien, Fische,
Säugern und Menschen. Sie wurden praktisch
überall nachgewiesen, sei es in Fleisch, Eiern, Milch oder
im Wasser. Neben den natürlichen Entstehungsprozessen gelangen sie
hauptsächlich durch Verbrennungsrückstände und Abgase in
die Umwelt. Da die Gesamtmenge in Deutschland aber durch gezielte Abgasreinigung
sehr gering ist, geht man davon aus, dass im Allgemeinen keine Gefährdung
besteht.
Testungen in der Schweiz bestätigen, dass jeder Mensch täglich ca. 100 pg (nur 0,000 000 000 000 1 g !) Dioxin mit der Nahrung aufnimmt. Die von der WHO festgelegte "tolerierbare Tagesdosis", also die Dosis, von der keine negativen Folgen zu erwarten sind, liegt bei 70-280 pg pro Tag. Der für Lebensmittel festgelegt Grenzwert, das ist der zulässige Maximalwert, liegt bei 5 pg/g Lebensmittel.
Auch wenn die Umweltbelastung mit Dioxin durch die Kontrolle der Verbrennungsvorgänge
möglichst gering gehalten wird, gerät der Stoff immer wieder
in die Schlagzeilen. Ein Beispiel dafür ist der belgische
Dioxinskandal (1999), als
das Seveso-Gift in Eiern nachgewiesen worden ist. Die Ursache bestand
in der Nutzung von dioxinbelastetem Futter. Auch wenn ein einmaliger Verzehr
dieser Eier aufgrund der niedrigen Dosis als unbedenklich galt, soll durch
gezielte Lebensmittelüberwachung verhindert werden, dass solche belasteten
Lebensmittel produziert werden und in den Handel gelangen.
Militärische Nutzung
Die USA haben im Vietnam-Krieg ein Entlaubungsmittel, ein Gemisch aus
2,4-Di- und 2,4,5-Trichlorphenoxyessigsäure (Bild 3) eingesetzt. Dieses
Entlaubungsmittel enthielt in Spuren das Dioxin TCCD. Die Folge war ein stark vermehrtes Auftreten von Missbildungen bei Neugeborenen in Vietnam. Auch bei Kindern von Vietnam-Veteranen wurde ein höheres Krebsrisiko festgestellt und der prozentuale Anteil an Missbildungen bei Neugeborenen war deutlich höher als im Allgemeinen in den USA.
Auch Geheimdienste greifen in unverantwortlicherweise auf Dioxine zurück,
um ihre Gegner unter Druck zu setzen. So wurde der ukrainische oppositionelle
Präsidentschaftskandidat Viktor Juschtschenko 2004 Opfer einer Dioxinvergiftung,
für die der russische Inlandsgeheimdienst als Urheber vermutet wird.