Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Chemischer Aufbau
3. Physikalische und physikochemische Eigenschaften
3.1 Molekulargewicht
3.2 Schmelz- und Siedepunkt
3.3 Dampfdruck
3.4 Wasserlöslichkeit
4. Daten zur Molekülstruktur
5. Analytik
6. Entstehung
6.1 Dioxinquellen
6.2 Ausgewählte Dioxin- Quellen
6.2.1 Papier- und Zellstoffindustrie
6.2.2 Müllverbrennungsanlagen
6.2.3 Chlorhaltige Rückstände
6.2.4 Fossile Brennstoffe
6.2.5 Der Seveso- Unfall
7. Ausbreitung
8. Maßnahmen zur Verringerung der Dioxin- Belastung
9. Toxikokinetik
9.1 Resorption und Verteilung
9.2 Metabolismus und Exkretion
10. Toxikodynamik
10.1Wirkungsmechanismus
10.1.1 Theorien zum Wirkungsmechanismus
10.2 Akute Toxizität
10.2.1 Ergebnisse aus tierexperimentellen Studien
10.2.2 Erfahrungen über akute Toxizität beim Menschen
10.3 Chronische Toxizität
10.3.1 Ergebnisse aus tierexperimentellen Studien
10.3.2 Erfahrungen über chronische Toxizität beim Menschen
10.4 Schlußfolgerungen
11. Quellen
1. Einleitung
Unter dem Begriff Dioxine werden die Stoffklasse der polychlorierten Dibenzodioxine (PCDD) und in letzter Zeit auch die Stoffklasse der polybromierten Dibenzodioxine (PBDD) zusammengefaßt .
Auch polychlorierte Dibenzofurane (PCDF) werden seit kurzem unter dem Begriff „Dioxine“ subsumiert.
Der bekannteste Vertreter aus der Klasse der Dioxine ist das 2,3,7,8-Tetrachlor-dibenzodioxin (2,3,7,8, TCDD) das auch unter dem Begriff Seveso- Dioxin bekannt ist.
Es ist wahrscheinlich der giftigste Vertreter der polyhalogenierten Arylkohlenwasserstoffe und gehört zu den am intensivsten untersuchten chemischen Substanzen.
Es liegen heute umfangreiche Untersuchungsergebnisse über das tatsächliche Gefährdungspotential sowie über technische Voraussetzungen und Möglichkeiten zur Vermeidung der Entstehung von Dioxinen und Furanen vor, um gezielte Gegenmaßnahmen ergreifen zu können.
In keinem Fall werden Dioxine gezielt industriell hergestellt. Sie können jedoch als Nebenprodukte in Spuren aufgrund intensiver industrieller Tätigkeit oder aus natürlichen Quellen oder sonstigen Schadfeuern gebildet werden.
Die zum Teil sehr hohen gemessenen Dioxin- Konzentrationen (vor dem Hintergrund heute gültiger Grenzwerte, die sehr niedrig angesetzt sind und dadurch einen großen Sicherheitsspielraum enthalten) sind vorwiegend auf die in der Vergangenheit fehlenden Kenntnisse über die Entstehungsbedingungen zurückzuführen.
In diesen Fällen ist es sehr schwierig und aufwendig solche Verbindungen wieder zu beseitigen. (Der natürliche Abbau verläuft sehr langsam.)
2. Chemischer Aufbau
Dioxine sind tricyclische, fast planare aromatische Ether (Oxaarene).
1 bis 8 H-Atome können am Grundkörper (Dibenzo-p-dioxin/ Dibenzofuran) durch Halogenantome (relevant sind Chlor und/oder Bromsubstituenten) ersetzt werden.
Die größte Relevanz haben Chlorsubstituenten, Brom wurde erst in den letzten Jahren als gefährlicher Substituent entdeckt.
Je nach Anzahl (max. 8) und Position der Chloratome im Molekül sind bei den PCDD 75 und bei den PCDF 135 verschiedene Einzelverbindungen theoretische denkbar.
Als toxikologisch angesehen werden bei den PCDD und PCDF jedoch nur 17 Kongeneren1die in der 2,3,7,8- Stellung substituiert sind.
Andere Kongenere die mit den 2,3,7,8- Verbindungen entstehen werden als weniger toxisch eingestuft, wobei zwischen den einzelnen Verbindungen große Unterschiede bestehen können. Deren Toxizität wird über Umrechnungsfaktoren bestimme = Toxizitäts- Äquivalent (TE) bezogen auf 2,3,7,8- TCDD.
3. Physikalische und physikochemische Eigenschaften
3.1 Molekulargewicht
Die entsprechenden Molekulargewichte lassen sich aus den Atomgewichten für die entsprechende Summenformel berechnen.
3.2 Schmelz- und Siedepunkte
Dioxine in reiner Form existieren bei 25°C als kristalline, farblose Festkörper.
Für eine Reihe von Kongeneren wurden mit klassischen verfahren Schmelzpunkte bestimmt. (z.B. Mikro- Heiztisch)
Siedepunkte wurden von Rohrdorf bei Kongeneren, für die experimentell bestimmte Schmelzpunkte vorlagen, mit Hilfe der Dampfdruck- Korrelationsmethode berechnet.
Die in 1,6; 2,7 und 2,3,7,8- Stellung halogensubstituierten Kongenere haben besonders hohe Schmelzpunkte.
3.3 Dampfdruck
Der Dampfdruck einer Substanz stellt ein Maß für ihre Flüchtigkeit dar.
Er reguliert zusammen mit dem Octanol- Wasser- Verteilungskoeffizienten und der Wasserlöslichkeit die Verteilung zwischen Boden, Wasser und Luft.
Die PXDD und PXDF werden zu den schwerflüchtigen Substanzen gerechnet.
Methoden zur Dampfdruckbestimmung sind Gassättigung, Gaseffusion und Gaschromatographie.
Dampfdrücke nehmen mit steigenden Halogenierungsgrad ab. Innerhalb der gleichen Halogen Homologengruppe treten zwischen den verschiedenen Halogen- Isomeren2beträchtliche Unterschiede auf.
Bromierte Kongenere besitzen weit niedrigere Dampfdrücke als die entsprechenden chlorierten Komponenten.
Der Dampfdruck ist stark temperaturabhängig d.h. daß die Angaben auf die Umgebungstemperatur bezogen sein müssen.
3.4 Wasserlöslichkeit
Die Wasserlöslichkeit eines Stoffes gibt die maximale Menge eines Stoffes an, die sich in einem definierten Volumen reinen Wassers bei einer bestimmten Temperatur bei Vorhandensein eines Bodenkörpers löst.
Dieser Parameter hat einen wesentlichen Einfluß auf den Transport, die Verteilung und den Verbleib einer Substanz in der Umwelt im allgemeinen und für die Verfügbarkeit für Organismen, die im Wasser leben, im besonderen.
PXDD und PXDF sind Substanzen mit einer Wasserlöslichkeit im Bereich von Mikro- bis Nanogramm pro Liter.
(Vgl. „schwer wasserlösliches“ Bariumsulfat hat eine Wasserlöslichkeit bei 25°C von 2,5 mg/l)
Die Wasserlöslichkeit der PXDD und PXDF steigt stark mit zunehmender Temperatur und nimmt mit zunehmendem Halogenierungsgrad ab.
4. Daten zur Molekülstruktur
Für die C – Br - Bindung in bromierten PXDD und PXDF kann von einer mittleren Bindungslänge von 1,85 Å3ausgegangen werden.
Die PXDD und PXDF sind fast vollkommen planare Moleküle. So weicht z.B. kein nicht- H- Atom in der Struktur von 2,3,7,8- Tetrachlordibenzodioxin und 2,3,7,8- Tetrachlordibenzofuran um mehr als 0,018 Å aus der Molekülebene ab.
Die durch unterschiedliche Halogensubstituenten zwischen den Kongeneren variierenden Molekülabmessungen beeinflussen viele wichtige Eigenschaften dieser Substanzen: z.B. wird das hohe toxische Potential des 2,3,7,8- TCDD, das nur an den lateralen Positionen substituiert, durch seine strukturbedingte, bevorzugte Bindung an den sogenannten Dioxin- Rezeptor in den Leberzellen erklärt. Andere Tetrachlordibenzodioxine sind zu so einer Bindung nicht fähig.
5. Analytik
Die moderne Analytik erlaubt es heute in den verschiedenen Stoffgemischen einzelne Dioxine im Bereich von 1pg (1. 10 –12g) durch hoch auflösende Gaschromatographie4, gekoppelt mit Sektorfeld- Massenspektroskopie5, nach zuweisen.
Zuverlässige Bestimmungsmethoden liegen nur für die wichtigsten Kongeneren vor.
[...]
1 Kongenere (von lat. Con genus- mit gleichem Stamm):Kongenere sind einzelne Vertreter, die von einem bestimmten Grundkörper einer bestimmten Substanzklasse abgeleitet wurden.
2 Isomere Dioxine mit gleicher Art und Anzahl von Substituenten, deren Stellung jedoch unterschiedlich ist.
3 Å, Einheitenzeichen für Ångström. nichtgesetzl. Längeneinheit: [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]
4 Gas|chromatographie, Verfahren der chem. Analyse zur Trennung und quantitativen Bestimmung verdampfbarer Stoffgemische. Die verdampfbare oder gasförmige Substanz wird von einem inerten Trägergas (z.□B. Helium) über die in einem längeren, dünnen Rohr (Trennsäule) befindl. stationäre geleitet. Aufgrund von Adsorptions- und Löslichkeits-Verteilungsvorgängen wandern die Einzelsubstanzen mit verschiedener Geschwindigkeit durch die Trennsäule, an deren Ende sich geeignete Detektoren befinden. Zur qualitativen Identifizierung dienen die unterschiedl. Verweilzeiten in der Säule (Retentionszeiten), zur Bestimmung der Stoffe die Stärke des Detektorsignals.□f Die G. gestattet die Bestimmung und Trennung chemisch sehr ähnl. Substanzen mit kleinsten Mengen
Häufig gestellte Fragen
Was sind Dioxine gemäß diesem Text?
Dioxine umfassen die Stoffklasse der polychlorierten Dibenzodioxine (PCDD) und neuerdings auch die polybromierten Dibenzodioxine (PBDD). Polychlorierte Dibenzofurane (PCDF) werden ebenfalls unter dem Begriff „Dioxine“ subsumiert.
Was ist das bekannteste Dioxin und warum ist es bekannt?
Das bekannteste Dioxin ist das 2,3,7,8-Tetrachlor-dibenzodioxin (2,3,7,8-TCDD), auch bekannt als Seveso-Dioxin. Es gilt als der giftigste Vertreter der polyhalogenierten Arylkohlenwasserstoffe.
Werden Dioxine absichtlich industriell hergestellt?
Nein, Dioxine werden in keinem Fall gezielt industriell hergestellt. Sie können jedoch als Nebenprodukte in Spuren aufgrund intensiver industrieller Tätigkeit, aus natürlichen Quellen oder durch Schadfeuer entstehen.
Wie werden Dioxine chemisch aufgebaut?
Dioxine sind tricyclische, fast planare aromatische Ether (Oxaarene). 1 bis 8 H-Atome am Grundkörper (Dibenzo-p-dioxin/ Dibenzofuran) können durch Halogenatome (hauptsächlich Chlor und/oder Brom) ersetzt werden.
Welche physikalischen Eigenschaften haben Dioxine?
Dioxine existieren in reiner Form bei 25°C als kristalline, farblose Festkörper. Sie haben Schmelz- und Siedepunkte, die je nach Kongener variieren. Ihr Dampfdruck ist relativ gering, was sie zu schwerflüchtigen Substanzen macht. Die Wasserlöslichkeit liegt im Bereich von Mikro- bis Nanogramm pro Liter.
Was sind Kongenere und Isomere im Zusammenhang mit Dioxinen?
Kongenere sind einzelne Vertreter, die von einem bestimmten Grundkörper einer Substanzklasse abgeleitet wurden. Isomere sind Dioxine mit gleicher Art und Anzahl von Substituenten, deren Stellung jedoch unterschiedlich ist.
Wie werden Dioxine analysiert?
Moderne Analytik erlaubt es, einzelne Dioxine im Bereich von 1pg (1. 10 –12g) durch hoch auflösende Gaschromatographie, gekoppelt mit Sektorfeld-Massenspektroskopie, nachzuweisen.
Woher stammen Dioxine (Dioxinquellen)?
Mögliche Dioxinquellen umfassen die Papier- und Zellstoffindustrie, Müllverbrennungsanlagen, chlorhaltige Rückstände, fossile Brennstoffe und Unfälle wie der Seveso-Unfall.
Warum sind nur 17 Kongenere toxikologisch relevant?
Von den theoretisch möglichen PCDD und PCDF werden nur 17 Kongenere als toxikologisch relevant angesehen, da diese in der 2,3,7,8- Stellung substituiert sind. Die Toxizität anderer Kongenere wird über Toxizitäts-Äquivalente (TE) bezogen auf 2,3,7,8-TCDD bewertet.
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- Eva Schleich (Author), 2001, Die Eigenschaften der Dioxine, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/103447
