Polychlorierte Biphenyle (PCB)

Beschreibung

Polychlorierte Biphenyle (PCB): Bezeichnung für eine Stoffgruppe aus 209 Einzelstoffen, denen ein Grundgerüst aus zwei Kohlenstoffringen mit unterschiedlichem Chlorierungsgrad gemeinsam ist. Die Einzelstoffe, PCB-Kongenere genannt, unterscheiden sich lediglich im Hinblick auf die Zahl und Lage der mit den Ringen verbundenen Chlor-Atome und werden der Einfachheit halber durchnumeriert.

In der Umweltanalytik werden aus Praktikabilitätsgründen meist nur so genannte Indikator-Kongenere bestimmt. Neben den PCB gibt es noch verwandte Stoffgruppen, die vergleichbare Eigenschaften aufweisen. Das sind beispielsweise polychlorierte Terphenyle (PCT) und Chlorparaffine.

Vorkommen/Verwendung

Die vielseitig nutzbaren chemischen Eigenschaften der polychlorierten Biphenyle sind seit mehr als 70 Jahren bekannt. Sie fanden vielfältige Anwendung in der Bau-, Elektro- und Kunststoffindustrie. Allerdings wurde zunehmend erkannt, dass sich PCB in der Umwelt und in der Nahrungskette aufgrund ihrer Stabilität und guten Fettlöslichkeit anreichern. Ihre Verwendung wurde daraufhin eingeschränkt. Seit 1978 ist die Anwendung von PCB in offenen Systemen und seit 1989 grundsätzlich (mit wenigen Ausnahmen) verboten.

PCB in Umweltmedien

Als PCB-haltig gelten Materialien mit einem PCB-Gehalt größer als 50 Milligramm pro Kilogramm. Auch heute noch finden sich polychlorierte Biphenyle in allen Umweltmedien – im Wasser, im Boden, in der Luft, in Sedimenten, aber auch in Pflanzen und Tieren. Insbesondere Lebensmittel tierischer Herkunft, die einen hohen Fettgehalt besitzen (Fische, z. B. Aal, Milch- und Fleischprodukte), sind weiterhin eine bedeutsame PCB-Quelle für den Menschen: unsere PCB-Belastung stammt zu über 90% aus der Nahrung. Insgesamt ist aber der PCB-Gehalt von Lebensmitteln in den letzten 10 Jahren auf rund ein Viertel zurückgegangen (Schäfer et al. 2000).

PCB in der Muttermilch

Die Muttermilch weist immer noch eine messbare PCB-Belastung auf, jedoch mit fallender Tendenz (Wittsiepe und Mitarb., 2007).

PCB in Gebäuden

Im Mittelpunkt des Interesses stehen allerdings meist PCB-Quellen in Gebäuden. Diese finden sich typischerweise in Bauten, die zwischen 1960 und etwa 1975/80 errichtet wurden. Häufig handelt es sich dabei um öffentliche Gebäude wie Schulen und Kindergärten. Als Quellen kommen u.a. PCB-haltige Fugendichtmassen („Thiokol“), lecke Kondensatoren in Leuchtstoffröhren, PCB-haltige Flammschutzmittel, sowie Anstriche und Kunststoffe mit PCB als Weichmacher in Frage. In Deckenplatten diente PCB als Weichmacher bzw. als Flammschutzmittel. Gelegentlich wurden auch Parkett- und Teppichfliesenkleber sowie Parkettfugenkitte mit PCB versetzt.

Gesundheitsrisiken

Akute Wirkung

Polychlorierte Biphenyle sind für den Menschen bei akuter Einwirkung nur schwach toxisch. Die Beurteilung der gesundheitlichen Langzeiteffekte ist dagegen schwierig, nicht zuletzt deshalb, weil es sich bei den PCB um eine umfangreiche Stoffgruppe handelt. Neben vielen gemeinsamen Eigenschaften, wie etwa der hohen Stabilität und Fettlöslichkeit, gibt es auch Unterschiede zwischen den einzelnen Kongeneren – etwa in Bezug auf ihre räumliche Struktur, ihre Flüchtigkeit und die Verstoffwechselung bzw. Speicherung in Lebewesen. Beispielsweise weisen manche PCB-Kongenere eine „dioxinähnliche“ Struktur auf und sind daher toxikologisch anders zu beurteilen als Kongenere, die dieses Strukturmerkmal nicht besitzen.

Speicherung

Es ist bekannt, dass PCB-Kongenere mit niedrigem Chlorgehalt im menschlichen Körper weniger stark gespeichert werden als höherchlorierte Verbindungen; sie werden schneller abgebaut und ausgeschieden. Damit steht in Einklang, dass sich in der tierischen Nahrung vorwiegend höher chlorierte PCB finden. Es liegen keine Hinweise darauf vor, daß niederchlorierte PCB-Kongenere stärker toxisch seien als höherchlorierte PCB (Kommission Humanbiomonitoring, 2003).

Immunsystem, Leber und Reproduktion

Im Tierversuch haben PCB zu Veränderungen des Immunsystems, der Leber und der Fortpflanzungsfähigkeit geführt.

Kanzerogenität

Studien zur Kanzerogenität haben gezeigt, dass bestimmte PCB zwar nicht die Krebsentstehung, allerdings aber das Tumorwachstum fördern können.

Neurologische Defizite

Eine hohe PCB-Belastung werdender Mütter führt möglicherweise zu neurophysiologischen und neuromotorischen Entwicklungsdefiziten bei den Kindern. Neuere Studien (vgl. G. Winneke, 2007) deuten allerdings darauf hin, dass diese Defizite im Alter von ca. 6 Jahren aufgeholt werden.

PCB in Gebäuden

Kann der Aufenthalt in PCB-belasteten Gebäuden zu gesundheitlichen Beschwerden führen? Nach allem, was man bisher weiß, sind akute Gesundheitsschäden nicht zu befürchten. Die Kenntnisse zur Langzeitwirkung von PCB auf das Hormon-, das Immun- und das zentrale Nervensystem sind jedoch nur lückenhaft. Da polychlorierte Biphenyle darüber hinaus möglicherweise krebsfördernd wirken, gilt aus Gründen des vorsorgenden Gesundheitsschutzes ein Minimierungsgebot.

Analytik

PCB-Messungen sind im Hausstaub, in Materialproben und in der Raumluft möglich. Eine Analyse des Hausstaubs auf polychlorierte Biphenyle kann Gewissheit darüber bringen, ob eine Belastung vorliegt oder nicht. Meist werden Werte oberhalb von 5 Milligramm PCB pro Kilogramm Hausstaub als Hinweis auf eine PCB-Quelle angesehen. Dann können Materialproben von möglichen PCB-Quellen analysiert werden, etwa von Fugendichtmassen, Parkettkleber und Parkettfugenkitt (bei Parkett, das vor ca. 1980 verlegt wurde).

Wenn die Innenraumluft auf ihren PCB-Gehalt hin analysiert werden soll, wird über mehrere Stunden hinweg eine bestimmte Luftmenge durch ein absorbierendes Medium gesaugt, welches dann im Labor gaschromatografisch auf PCB hin untersucht wird. (Empfehlungen siehe Langfassung).

Biomonitoring

Die innere PCB-Belastung kann im Blut (Vollblut, Plasma, Serum), ggf. auch in der Muttermilch oder in Fettgewebsproben bestimmt werden. Die Referenzwerte für die drei üblicherweise bestimmten PCB-Kongenere # 138, 153 und 180 sind altersabhängig (Tabelle siehe Langfassung).

Untersuchungen haben gezeigt, dass sich eine PCB-Belastung der Raumluft  im Bereich um 3 000 ng pro Kubikmeter (Interventionswert der PCB-Richtlinie) meist nicht in erhöhten Biomonitoringwerten niederschlägt (Kommission "Human-Biomonitoring", 2003). Das ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass die Zufuhr über die Nahrung im Vergleich zur Raumluft mengenmäßig viel bedeutsamer ist. Ferner reichern sich die PCB-Kongenere aus der Raumluft im Vergleich zur Nahrung im Menschen weniger stark an. Ein Biomonitoring gibt demnach wenig Aufschluß darüber, ob in der Vergangenheit eine PCB-Belastung über die Raumluft existiert hat, es kann aber in bezug auf die Risikokommunikation hilfreich sein.

In der Regel ist es also nicht sinnvoll, im Zusammenhang mit einer PCB-Innenraumluftbelastung eine Blutuntersuchung auf PCB vornehmen zu lassen (Humanbiomonitoring-Kommission 1999, Heudorf et al. 2000).

Grenzwerte/Richtwerte/Vorsorgewerte

Konzept der "Toxizitätsaquivalente"

Zur toxikologischen Bewertung von Stoffgemischen, etwa von Dioxinen (polychlorierte Dibenzo-p-dioxine PCDD und Dibenzofurane PDDF) und/oder polychlorierten Biphenylen (PCB) wird oftmals das Konzept der so genannten "Toxizitätsaquivalente" herangezogen.

Hierfür wird der Stoff (das Kongener) mit der höchsten Toxizität als Bezugsstoff genommen. Die Toxizität aller anderen Stoffe wird mittels so genannter Toxizitätsäquivalentfaktoren (TEF) auf diesen Stoff bezogen. Für die hier interessierenden Substanzen ist der Bezugsstoff das 2,3,7,8-TCDD, das so genannte Seveso-Dioxin. Die Toxizitätsäquivalentfaktoren für PCDD, PCDF und PCB wurden von der Weltgesundheitsorganisation WHOWorld Health Organization - Weltgesundheitsorganisation festgelegt. Mittels der Toxizitätsäquivalentfaktoren können Toxizitätsaquivalentkonzentrationen (WHO TEQ) berechnet werden. Auf diese Weise werden Stoffgemische untereinander vergleichbar und bewertbar.

Vereinfacht gesagt, rechnet man ein Stoffgemisch so um, als ob es einzig und allein aus dem Stoff mit der höchsten Toxizität bestünde. Aus diesem Grund sind Toxizitätsaquivalentkonzentrationen bzw. -mengen nicht gleichzusetzen mit analytisch bestimmten Einzel- oder Summenwerten für PCB in der Raumluft, im Hausstaub oder im Vollblut.

Diese zunächst besonders bei Dioxinen (Nebenprodukte bei industriellen Prozessen bzw. Verbrennungsprozessen) angewandte Berechnungsweise wird auch bei polychlorierten Biphenylen eingesetzt.

Einige PCB-Kongerene sind vom Molekülaufbau her den Dioxinen recht ähnlich, sie werden daher dl-PCB (engl. dioxin-like PCB) genannt. Die Mehrzahl der PCB-Kongenere sind allerdings von der Anzahl und Masse her den Dioxinen nicht ähnlich (ndl-PCB = non-dioxin-like PCB).

Duldbare tägliche Aufnahmemenge (TDI = tolerable daily intake) und Duldbare wöchentliche Aufnahmemenge (TWI = tolerable weekly intake)

Die duldbare tägliche Aufnahmemenge (TDI) bzw. wöchentliche Aufnahmemenge (TWI) bezieht sich in diesem Kontext auf die Summe der Äuivalentkonzentrationen für PCDD, PDCF und PCB (WHO-PCDD/F-PCB-TEQ). Die Mengenangaben erfolgen als pg (pg = Pikogramm = billionstel Gramm).

Von der Weltgesundheitsorganisation  wurde für die duldbare tägliche Aufnahmemenge (TDI) ein Bereich von 1  bis 4 pg WHO-PCDD/F-PCB-TEQ pro Kilogramm Körpergewicht festgelegt. Der untere Wert von 1 pg WHO-PCDD/F-PCB-TEQ pro Kilogramm Körpergewicht ist als Zielwert zu verstehen.

Der Wissenschaftliche Lebensmittelausschuss (SCF = Scientific Committee on Food) der Europäischen Union hat eine duldbare wöchentliche Aufnahmemenge (TWI) in Höhe von 14 pg WHO-PCDD/F-PCB-TEQ pro Kilogramm Körpergewicht festgelegt, was rein rechnerisch etwa dem mittleren Wert der WHO-Empfehlung entspricht.

PCB-Richtlinie (ARGEBAU 1995)

Fachleute von Bund und Ländern haben sich auf Handlungsempfehlungen für die Sanierung PCB-belasteter Gebäude geeinigt und diese Empfehlungen in einer PCB-Richtlinie niedergelegt. In einigen Bundesländern wurde die PCB-Richtlinie baurechtlich verbindlich eingeführt.

Die PCB-Richtlinie nennt als Zielwert eine Raumluftkonzentration von < 300 Nanogramm PCB pro Kubikmeter (1 Nanogramm (ng) = 1 Milliardstel Gramm). Im Bereich zwischen 300 und 3.000 Nanogramm pro Kubikmeter soll die PCB-Quelle aufgespürt und unter Beachtung der Verhältnismäßigkeit eingedämmt oder beseitigt werden. Eine Intervention soll bei Raumluftkonzentrationen oberhalb von 3.000 Nanogramm pro Kubikmeter (im Jahresmittel und bei einer Aufenthaltsdauer von 24 Std. pro Tag) erfolgen. Das bedeutet aber auch, dass bei kürzerer Aufenthaltsdauer entsprechend höhere Konzentrationen zeitweilig toleriert werden können.

Ad-hoc-Arbeitsgruppe der Innenraumlufthygiene-Kommission beim UBA und der AOLG

Diese Arbeitsgruppe hat in 2007 eine aktualisierte, fallbezogene Bewertung veröffentlicht (Umweltbundesamt 2007b) - siehe Langfassung.

Vorbeugung/Sanierung

Sofern sicher nachgewiesen wurde, dass ein Innenraum mit PCB belastet ist, kommen je nach Höhe der Belastung (s. „Grenzwerte“) verschiedene Abhilfe- und Sanierungsmöglichkeiten in Betracht, die auch unter dem Aspekt der Verhältnismäßigkeit bedacht werden sollten.

Als einfachste Sofortmaßnahme ist das regelmäßige Stoßlüften anzusehen (mehrfach täglich, bevorzugt als Querlüften). Um darüber hinaus die Belastung über den Hausstaub zu verringern, ist es ratsam, Staub zu saugen, Boden und Mobiliar feucht zu wischen, sowie Gardinen und Vorhänge zu waschen.

Im Rahmen einer Sanierung können die gefundenen PCB-Quellen entweder entfernt oder maskiert werden; beides muss durch entsprechend qualifizierte Fachfirmen geschehen. Im Vergleich zur (teuren) Entfernung ist die Maskierung von PCB-Quellen (beispielsweise durch Folien) meist preiswerter, jedoch nicht immer von dauerhaftem Erfolg.

Generell ist bei Sanierungsarbeiten darauf zu achten, dass staubarm gearbeitet wird und nach Beendigung aller Sanierungsmaßnahmen der Raum einschließlich Mobiliar, Gardinen und Vorhängen gründlich gereinigt wird. Die Erfahrung zeigt, dass der Zielwert von 300 Nanogramm PCB pro Kubikmeter Luft in der Regel erst einige Zeit nach Abschluss der Sanierungsmaßnahmen erreicht wird. In der Zwischenzeit sollte daher weiterhin gut gelüftet und häufig feucht gewischt werden.

Weiterführende Links zum Thema PCB-Sanierung sind im Literaturteil aufgeführt.