Das Toxikologiebuch

Grundlagen, Verfahren, Bewertung

Helmut Greim

• Verlag: Wiley-VCH
• Jahr: 2017
• ISBN drucken: 9783527339730
• eBook-ISBN: 9783527695461
• Auflage: 1
• Thema: Naturwissenschaften
• Thema: Industrielle & technische Chemie

Ein internationales Expertenteam unter Leitung eines der renommiertesten deutschen Toxikologen beschreibt die Toxikologie in ihrer gesamten Breite, von grundlegenden Aspekten der molekularen Wirkung von Toxinen über die Wechselwirkung des menschlichen Organismus mit Fremdstoffen bis hin zu Fragen des Schutzes vor und der Risikobewertung von Schadstoffen.
Der toxikologische Dreiklang von Stoff, Organismus und Untersuchungsmethode wird in drei großen Teilen mit zahlreichen Querverweisen umfassend und systematisch dargestellt. Der Abchnitt "Regulatorische Toxikologie" erläutert die nationalen und internationalen Rechtsgrundlagen für die Untersuchung, Bewertung und Kontrolle toxischer Stoffe. Aktuelle methodische Entwicklungen, etwa im Bereich der Hochdurchsatzverfahren und der Alternativmethoden zum klassichen Tierversuch werden ebenso beschrieben wie neuere Forschungsergebnisse zur Toxizität von Nanomaterialien, Duftstoffen und Abbauprodukten von Medikamenten in der Umwelt.
Dieses Handbuch ist ein zuverlässiger Begleiter für alle toxikologischen Fragestellungen in Ausbildung, Lehre und beruflicher Praxis.

Teil V
Spezielle Toxikologie

34
Persistente halogenierte aromatische Kohlenwasserstoffe¹⁾

H. Greim und K.K. Rozman

34.1 Einleitung

Polyhalogenierte aromatische Kohlenwasserstoffe (engl. PolyHalogenated Aromatic Hydrocarbons, PHAH) sind persistente organische Chemikalien, die durch ihre strukturellen Ähnlichkeiten gemeinsame toxikologische Eigenschaften aufweisen. Die bekanntesten Vertreter dieser Stoffklasse sind die polychlorierten Dibenzodioxine (PCDD) und Dibenzofurane (PCDF), polychlorierte Biphenyle (PCB) sowie einige Pestizide wie p, p′-Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT) und Hexachlorbenzol (HCB). Diese Verbindungen werden toxikologisch als Repräsentanten der gesamten Stoffklasse angesehen. Bromierte und gemischthalogenierte Kongenere haben ähnliche physikalische und biologische Eigenschaften und führen zu vergleichbaren Effekten. (Poly-)Halogenierte aromatische Kohlenwasserstoffe sind ubiquitäre Umweltverunreinigungen meist anthropogenen Ursprungs. Viele Vertreter sind außerordentlich persistent und schädigen sowohl die Umwelt als auch den Menschen. Sie wurden zusammen mit anderen persistenten organischen Verunreinigungen („Persistent Organic Pollutants“, POPs) als das sogenannte „Dirty Dozen“ aufgelistet (siehe Tab. 34.1) und werden bzw. sind inzwischen durch die Stockholmer Konvention 2001 verboten, die von 122 Staaten einschließlich den USA unterzeichnet wurde. Die Stockholmer Konvention trat am 17. Mai 2004 in Kraft, nachdem sie von 50 Staaten ratifiziert worden war.

Tab. 34.1 Das „Dirty Dozen“ entsprechend der Stockholmer Konvention. Fast die Hälfte der Verbindungen gehört zu den PHAH (Fettdruck).

Verbindung	Verwendung	Struktur
Aldrin	Insektizid	Chloriertes 1,4:5,8-Dimethanonaphthalin-Derivat
Chlordan	Insektizid	Chloriertes 4,7-Methanoinden-Derivat
DDT	Insektizid	Chloriertes Diphenylethan-Derivat
Dieldrin	Insektizid	Chloriertes 1,4:5,8-Dimethanonaphthalin-Derivat
Endrin	Insektizid, Rodentizid	Chloriertes 1,4:5,8-Dimethanonaphthalin-Derivat
HCB	Fungizid, Industriechemikalie und Nebenprodukt	Perchloriertes Benzol
Heptachlor	Insektizid	Chloriertes 4,7-Methanoinden-Derivat
Mirex	Insektizid	Perchloriertes Cyclobuta[cd]pentalen
PCB	Industriechemikalie	Chlorierte Biphenyle
PCDD	Verbrennungs-, industrielle Nebenprodukte	Chlorierte Dibenzo-p-dioxine
PCDF	Verbrennungs-, industrielle Nebenprodukte	Chlorierte Dibenzofurane
Toxaphen	Insektizid	Chlorierte Norbornan-Derivate

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In Europa wurde die Stockholmer Konvention in der „EG-Verordnung Nr. 850/2004 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 29. April 2004 über persistente organische Schadstoffe und zur Änderung der Richtlinie 79/117/EWG“ umgesetzt, auch in der Schweiz wurde sie mittels eines Erlasses ins nationale Recht übernommen. In den USA sind die meisten der unter die Stockholmer Konvention fallenden persistenten polyhalogenierten aromatischen Kohlenwasserstoffe kategorisiert als gefährliche Luftverunreinigungen im Rahmen des „Clean Air Act (CAA)“ und als prioritäre toxische Verunreinigungen im Rahmen des „Clean Water Act (CWA)“.

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34.2 Polychlorierte Dibenzodioxine und -furane (PCDD und PCDF)

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Polychlorierte Dibenzodioxine und Dibenzofurane (PCDD/PCDF) sind eine Gruppe von chlorierten organischen Verbindungen, die 75 Dioxin- und 205 Furan-Kongeneren umfasst. Die Kongeneren unterscheiden sich in Zahl und Stellung der Chloratome. Die PCDD/PCDF sind planare Moleküle. Neben den chlorierten kommen auch bromierte sowie gemischt bromierte und chlorierte Analoge vor. Obwohl bisher nur wenige vergleichende Untersuchungen durchgeführt worden sind, kann man davon ausgehen, dass sich die bromierten Verbindungen im Vergleich zu den chlorierten hinsichtlich Wirkungsstärke, Toxikokinetik und Metabolisierung sehr ähnlich verhalten. Homologe mit Halogensubstituenten in den 2,3,7,8-Positionen stellen die biologisch und toxikologisch wirksamsten Verbindungen dieser Stoffklasse dar.

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PCDD und PCDF sind unerwünschte Nebenprodukte fast ausschließlich anthropogenen Ursprungs. Sie entstehen bei praktisch allen Verbrennungsprozessen in Anwesenheit von anorganisch oder organisch gebundenem Chlor. Im Jahr 1872 wurde von Merz und Weith die erste nachgewiesene Synthese von PCDD berichtet. Die hohe biologische Potenz dieser Stoffklasse wurde jedoch erst im Jahr 1957 entdeckt, als Sandermann Untersuchungen mit dem Fungizid Pentachlorphenol durchführte. Er entdeckte PCDD als Nebenprodukt eines Verfahrens zur Herstellung von Sperrholz und der Anwendung von PCP als Holzschutzmittel. Das vollständig chlorierte Kongener Octachlordibenzo-p-dioxin (OCDD) zeigte keine Aktivität gegenüber Termiten und Schimmel, während Tetrachlorodiphenylendioxid (später als 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-p-dioxin, 2,3,7,8-TCDD, bekannt geworden) äußerst wirksam war. An dieser Entdeckung beteiligte Forscher entwickelten Symptome einer Exposition, am deutlichsten Chlorakne, was zum Ende der Untersuchungen von Sandermann führte (Sandermann 1984). Kimmig und Schulz brachten diese Symptome in Zusammenhang mit den gleichen Symptomen bei Arbeitern in Fabriken zur Herstellung von Trichlorphenoxyessigsäure (2,4,5-T). Sie fanden heraus, dass Dioxine als Nebenprodukte bei der industriellen Synthese dieses chlorierten Pestizids und auch bei der Synthese anderer chlororganischer Verbindungen wie der Produktion von Trichlorbenzol oder von polychlorierten Biphenylen entstehen. PCDD wurde als Verunreinigung in dem Entlaubungsmittel Agent Orange gefunden, das während des Vietnamkriegs bei der „Operation Ranch Hand“ verwendet ...

Inhaltsverzeichnis

• Cover
• Inhaltsverzeichnis
• Titel
• Impressum
• Geleitwort
• Vorwort
• Liste der Autoren
• Abkürzungen
• Teil I Grundlagen
• Teil II Organe und Organsysteme
• Teil III Toxikologische Prüfverfahren
• Teil IV Regulatorische Toxikologie
• Teil V Spezielle Toxikologie
• Glossar wichtiger toxikologischer Begriffe
• Die Autoren
• Sachverzeichnis
• Endbenutzer-Lizenzvereinbarung