FAQ - Dioxine, Furane und PCB

Die Hauptquellen für den Eintrag von Dioxinen und Furanen in die Umwelt sind:

Thermische Prozesse:
Bildung im Rahmen der unvollständigen Verbrennung (Abfallverbrennung, Metallerzeugung, Metallrecycling, Hausbrand, Brände von PVC, Transformatoren (PCB), bromierte Flammschutzmittel).

Industrielle Quellen
Prozesse und Produkte der Halogenchemie, Chlorphenolchemie: Insektizide, Herbizide, PCB‑Herstellung, Verunreinigungen in chlororganischen Verbindungen, Zellstoff‑ und Papierindustrie, Textilreinigung, Flammschutzmittel.

Sekundäre Quellen
Abgelagerte oder abgeschiedene Dioxine aus Deponien, Klärschlämmen, Sickerwässern, Altölen, Komposten, Holzschutzmitteln in Innenräumen.

Für den Eintrag in die Luft waren früher Metallgewinnung und die Abfall-Verbrennungsanlagen die wichtigsten Quellen. Dank anspruchsvoller Grenzwerte und Filtertechniken konnte der Dioxinausstoß aus den Abfall-Verbrennungsanlagen drastisch gesenkt werden.

Natürliche Quellen
Auch natürliche Prozesse, wie beispielsweise Wald- oder Steppenbrände, können zur Bildung von Dioxinen führen. Im Vergleich mit den anderen Quellen tragen natürliche Quellen nur in geringem Maß zur Dioxinbelastung der Umwelt bei.

PCB wurden bis in die 1980´er Jahre als bedeutende technische Chemikalie produziert und vor allem in Transformatoren, elektrischen Kondensatoren, in Hydraulikanlagen als Hydraulikflüssigkeit, sowie als Weichmacher in Lacken, Dichtungsmassen, Isoliermitteln und Kunststoffen verwendet. In diesen Gemischen sind unterschiedlich große Anteile dioxinähnlicher PCB enthalten. PCB entstehen auch als Nebenprodukt bei der Herstellung von Silikonkautschuk mit chlorhaltigen Vernetzern.

Die umweltbedingte Belastung des Menschen mit Dioxinen, Furanen und dioxinähnlichen PCB erfolgt im Wesentlichen über die Nahrung, insbesondere über fetthaltige tierische Lebensmittel wie Fisch, Fleisch, Milch und Milchprodukte. Nur ein geringer Prozentsatz (<5%) wird über die Atemluft und das Wasser aufgenommen.

Dioxine, Furane und dioxinähnliche PCB sind sehr langlebige Verbindungen. Sie reichern sich im Fettgewebe des Menschen an und werden je nach Kongener mit Halbwertszeiten zwischen einem Jahr und 13 Jahren nur sehr langsam abgebaut. Bei den toxischen Wirkungen der Dioxine, Furane und dioxinähnlichen PCB muss man akute Giftwirkungen, die nach Kontakt mit hohen Konzentrationen auftreten, und chronische Effekte, die durch niedrige Konzentrationen hervorgerufen werden können unterscheiden. Akute Wirkungen beim Menschen sind heutzutage nur nach Unfällen, Bränden oder bei beruflich belasteten Personen zu erwarten. Herausragendes Symptom verschiedener Vergiftungsunfälle in der chemischen Industrie bis etwa in die 1980iger Jahre war das Auftreten von Chlorakne. Weitere Symptome akuter Vergiftungen sind u. a. Erbrechen, Muskelschmerzen, Kopfschmerzen, Schlafstörungen sowie Magen-Darm-Beschwerden.

Hinsichtlich chronischer Wirkungen ist vor allem die mögliche krebserzeugende Wirkung des 2,3,7,8-TCDD, des sogenannten „Seveso-Dioxin“, von Bedeutung. Beim Menschen sowie in Tierversuchen ließen sich außerdem Störungen des Immunsystems sowie neurotoxische, reproduktionstoxische und fruchtschädigende Wirkungen feststellen. Daneben weisen Studien auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Leberstörungen sowie auf ein erhöhtes Diabetes-Risiko hin. Diese Effekte sind aber unter üblichen Umweltbedingungen von eher geringer Bedeutung.

Insgesamt ist die Belastung des Menschen durch Dioxine, Furane und dioxinähnliche PCB seit geraumer Zeit rückläufig. Trotz dieser starken Rückläufigkeit nehmen nach einer aktuellen Auswertung des Bundesinstitutes für Risikobewertung nach wie vor immer noch große Teile der Bevölkerung mehr Dioxine, Furane und dioxinähnliche PCB zu sich als aus gesundheitlicher Sicht empfehlenswert wäre.

Die tägliche Aufnahme von Dioxinen, Furanen und dioxinähnlichen PCB über Lebensmittel in Deutschland betrug laut Umweltbundesamt (2018) nach Analysenergebnissen aus den Jahren 2000 bis 2003 im Mittel ca. zwei pg WHO-PCDD/F-PCB-TEQ pro kg Körpergewicht und Tag.

Die Europäische Lebensmittelsicherheitsbehörde (EFSA) hat im November 2018 eine neue tolerierbare wöchentliche Aufnahmemenge (TWI) für PCDD/F und dioxinähnliche PCBs abgeleitet. Diese umfassende Risikobewertung basiert auf aktuellen wissenschaftlichen Studien und Erkenntnissen. Dabei wurde der TWI-Wert von 14 pg WHO-PCDD/F-PCB-TEQ/kg Körpergewicht und Woche auf 2 pg WHO- PCDD/F-PCB-TEQ/kg Körpergewicht und Woche abgesenkt. Bei lebenslanger Aufnahme von Dioxinen und dioxinähnlichen PCBs bis zu einer Menge von 2 pg WHO- PCDD/F-PCB-TEQ/kg Körpergewicht und Woche bzw. umgerechnet 0,29 WHO- PCDD/F-PCB-TEQ/kg Körpergewicht und Tag ist somit mit keinen negativen Auswirkungen für die Menschen zu rechnen.

Ein Großteil der erwachsenen Bevölkerung überschreitet somit die vorgegebene tolerierbare Tagesdosis bereits durch die normalerweise vorhandene Kontamination der Lebensmittel. Abweichende Ernährungsgewohnheiten können zu noch höheren Belastungen führen. Auch Kinder haben im Verhältnis zu ihrem Körpergewicht höhere Aufnahmen. Hieraus lässt sich folgern, dass die Belastung des Menschen mit Dioxinen, Furanen und dioxinähnlichen PCB nach wie vor zu hoch ist. Die Belastung der Menschen und der Umwelt muss daher noch weiter gesenkt werden.

Frauenmilch ist ein Indikator für die Belastung des Menschen mit Dioxinen, Furanen und dioxinähnlichen PCB, da diese sehr fettreich ist, und sich daher sehr gut dazu eignet, die Rückstände im menschlichen Fettgewebe anzuzeigen. Langjährige Untersuchungsreihen haben gezeigt, dass sich der Erfolg der Maßnahmen zur Reduzierung der Umweltbelastung auch in der Frauenmilch widerspiegelt. Der durchschnittliche PCDD/F-Gehalt von Frauenmilch in Deutschland ist laut Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) im Zeitraum von 1986 bis 2009 von 35,7 auf 6,3 pg/g Milchfett gesunken. Daten zu dioxinähnlichen PCB liegen für den Zeitraum von 2001 bis 2009 vor, die ebenfalls sinkende Gehalte in Frauenmilch belegen. Im Jahr 2009 betrug der mittlere Gehalt für die Summe von PCDD/F und dioxinähnlichen PCB 13,8 pg WHO-TEQ/g Milchfett.

Trotzdem sind Kinder gerade in der intensiven Entwicklungsphase im Mutterleib oder als Säuglinge immer noch zu hohen Belastungen ausgesetzt, weil die Schadstoffe über die Plazenta und die Muttermilch an die nächste Generation weitergegeben werden. Es wird jedoch keinesfalls vom Stillen abgeraten, da die bekannten positiven Auswirkungen des Stillens überwiegen.

Die Umweltbelastung, aber auch die Belastung von Lebensmitteln und des Menschen durch Dioxine sind in Deutschland seit Ende der 80er Jahre deutlich zurückgegangen. Grund dafür war eine Fülle technischer und rechtlicher Maßnahmen vor allem in der Chemikalienproduktion und Emissionsbeschränkungen bei Verbrennungsprozessen.

Für die Beurteilung der von Dioxinen, Furanen und dioxinähnlichen PCB verursachten Toxizität einer Probe werdennach Weltgesundheitsorganisation (WHO)17 Kongenere der Dioxine und Furane und 12 Verbindungen aus der Gruppe der dioxinähnlichen PCB analytisch bestimmt.

Dioxine, Furane und dioxinähnliche PCB treten meist als Gemische einzelner Kongenere in unterschiedlichen Mengen auf. Die Beurteilung der Toxizität dieser 29 Kongenere erfolgt mit Hilfe von Toxizitätsäquivalenten (TEQ-Werte). Das System der Toxizitätsäquivalente trägt der unterschiedlichen Giftigkeit der Einzelverbindungen Rechnung. Um die Toxizität dieser Gemische einzustufen, wurden den einzelnen Dioxinen, Furanen und dioxinähnlichen PCB von der Weltgesundheitsorganisation im Jahre 2005 festgesetzte Toxizitätsäquivalentfaktoren (TEF) zugeordnet, die diese Verbindungen gemäß ihrer Toxizität einstufen. In 2024 wurden diese TEF von der WHO aktualisiert. Die Toxizität des giftigsten bekannten Dioxins (2,3,7,8-TCDD) wird mit 1 bewertet. Die anderen Dioxine, Furane und dioxinähnlichen PCB sind im Verhältnis zu 2,3,7,8-TCDD weniger giftig und erhalten deshalb Werte kleiner 1. Die toxische Wirkung der Dioxine, Furane und dioxinähnlichen ⁠PCB⁠ wird dann über die Multiplikation der Gehalte der Einzelverbindungen mit dem zugehörigen Faktor (TEF) als sogenanntes Toxizitätsäquivalent (⁠TEQ⁠) errechnet und addiert. Die Summe der Toxizitätsäquivalente der Einzelverbindungen, die in einer Probe bestimmt worden sind, ergibt die Gesamttoxizität der Probe (TEQ-Wert).

Nicht-dioxinähnliche PCB werden anhand von 6 Leitsubstanzen (PCB 28, PCB 52, PCB 101, PCB 138, PCB 153, PCB 180) beurteilt. Da der Anteil dieser Kongenere in der Umwelt häufig 20 % von der Summe aller PCB beträgt, wird für eine einheitliche Beurteilung der Gesamt-PCB die Summe der 6 Leitsubstanzen mit dem Faktor 5 multipliziert.

Dioxine, Furane und polychlorierte Biphenyle kommen in der Außenluft sowohl gasförmig als auch gebunden an Staubpartikel vor. Die PCDD/PCDF- und PCB-Konzentrationen, die mit der Luft eingeatmet werden, werden in der Luftkonzentrationsmessung (Außenluftkonzentration) erfasst.

Die schwereren Partikel (Staub), die nicht in der Luft schweben und schnell zu Boden sinken, sowie der Niederschlag (Regen, Schnee) werden in der Depositionsmessung erfasst.

Die Luftkonzentrationswerte an Dioxinen, Furanen und PCB spiegeln die Belastung der Luft wieder, die über die Atmung aufgenommen wird.

Die PCDD/PCDF-und PCB-Depositionen stellen ein Maß die Belastung von Nahrungs- und Futterpflanzen dar. Anhand der Depositionswerte kann auch abgeschätzt werden, ob langfristig Bodenbelastungen zu befürchten sind.

Luftkonzentration:

Für die Beurteilung der Luftkonzentration von Dioxinen, Furanen und dioxinähnlichen PCB hat der Länderausschuss für Immissionsschutz (21.09.2004), jetzt Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Immissionsschutz (LAI), einen Zielwert (Jahresmittelwert) für die langfristige Luftreinhalteplanung empfohlen.

Dieser LAI-Zielwert beträgt 150 fg WHO_{(PCDD/PCDF + dl-PCB)}-TEQ/m³ .

Ein Beurteilungsmaßstab für den PCB- Gesamtgehalt in der Außenluft existiert derzeit nicht. Als Vergleichsmaßstab zur Bewertung der PCB (PCB-Gesamtgehalt (28+52+101+153+138+180) x 5) kann der Sanierungszielwert für Innenräume von 300 ng/m³ näherungsweise herangezogen werden.

Deposition:

Für die Beurteilung der Deposition von PCDD/F und dioxinähnlichen PCB hat die LAI einen Zielwert (Jahresmittelwert) für die langfristige Luftreinhalteplanung von
4 pg WHO_{(PCDD/PCDF + dl-PCB)}-TEQ/(m²x d) festgelegt.

Der Immissionswert der TA-Luft (2021), welcher im Rahmen der Genehmigung und Überwachung von Anlagen herangezogen werden kann und als Jahresmittelwert festgesetzt wurde, beträgt 9 pg WHO_{(PCDD/PCDF + dl-PCB)}-TEQ/(m²x d).

Für die Beurteilung von Messwerten wird immer der Jahresmittelwert zugrunde gelegt. Die Monatsmittelwerte von Immissionsmessungen können starken Schwankungen unterliegen. Neben den Schwankungen des monatlichen Eintrages in die Atmosphäre haben Temperatur, Windrichtung und Windgeschwindigkeit einen starken Einfluss auf die Luftkonzentration und Deposition. Bei organischen Komponenten wie den Dioxinen, Furanen und PCB ist ein jahreszeitlicher Temperaturgang zu beobachten. PCB-Luftkonzentrationen sind in den Sommermonaten deutlich höher als in den Wintermonaten. Bei Dioxinen und Furanen liegt ein entgegengesetzter Jahresgang vor. Zur Beurteilung der Schadstoffbelastung der Luft mit Dioxinen Furanen und polychlorierten Biphenylen werden daher Jahresmittelwerte gebildet, die die durchschnittliche Belastung widerspiegeln.

Die Jahresmittelwerte für die Summe aus PCDD/PCDF- und dl-PCB-Luftkonzentration lagen in NRW in den letzten Jahren zwischen 10 und 20 fg WHO-TEQ/m³ und somit deutlich unter dem LAI-Zielwert.

Die PCB-Gesamtkonzentration in der Außenluft von NRW liegt im langjährigen Mittel bei 0,5 – 1,5 ng PCB/m³.

Die Jahresmittelwerte für die Summe von Dioxinen, Furanen und dl-PCB in der Deposition lagen in NRW in den letzten Jahren an Hintergrundmessstationen bei ca. 2 pg WHO-TEQ/(m² x d) und an den übrigen Messstellen im Umfeld von Wohnbebauung zwischen 4 und 8 pg WHO-TEQ/(m² x d). Die Messwerte liegen unterhalb des Immissionswertes der TA-Luft (2021), welcher im Rahmen der Genehmigung und Überwachung von Anlagen herangezogen wird und oberhalb des langfristigen Zielwertes des LAI für die Luftreinhalteplanung.

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aktuelle Werte

Der Eintrag von Dioxinen und PCB in Böden erfolgt hauptsächlich über Depositionen aus der Luft. Aber auch durch das Ausbringen von Klärschlamm können Dioxine und PCB in Böden eingebracht werden. Bei Überschwemmungsereignissen können schadstoffhaltige Sedimente auf Flächen im Bereich von Überschwemmungsgebieten verlagert werden, wodurch ebenfalls erhebliche PCB- und Dioxinmengen in die betroffenen Böden gelangen können.

Da Dioxine und PCB in der Natur kaum abgebaut werden und diese Stoffe vor allem in humusreichen Böden gebunden werden, kann es zu einer langfristigen Anreicherung kommen, auch wenn nur geringe Einträge stattfinden.

Aufgrund des Eintrags aus der Luft sind Dioxine und PCB prinzipiell in allen Böden nachweisbar. In ländlichen Gebieten werden üblicherweise geringere Gehalte als in Ballungsräumen nachgewiesen. So liegen die Gehalte an Dioxinen in Gärten in ländlichen Gebieten um 5 ng TEQ/kg Boden, in Gärten in der Umgebung von Ballungsräumen und in Verdichtungsgebieten im Bereich von 10 – 15 ng TEQ/kg Boden.

Die PCB-Gehalte (Summe der 6 PCB) in Gärten liegen in ländlichen Gebieten um 7 µg/kg Boden, in der Umgebung von Ballungsräumen und in Verdichtungsgebieten um 20 µg/kg und im Ballungskern um 25 µg/kg. Erfahrungswerte für üblicherweise vorzufindende Konzentrationen an dl-PCB in Böden liegen noch nicht vor.

Höhere Gehalte weisen Böden in den Überschwemmungsgebieten einiger Flüsse in NRW auf. So wurden beispielsweise in den Überschwemmungsgebieten von Rhein, Ruhr und Wupper Dioxin-Gehalte von 40 – 65 ng TEQ/kg, PCB-Gehalte von 5 – 260 µg/kg und dl-PCB-Gehalte von 12 – 16 ng TEQ/kg nachgewiesen.

Die Gehalte von Schadstoffen in Böden sind in Abhängigkeit von der jeweiligen Nutzung unterschiedlich zu bewerten. So wird in der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung beispielsweise für Böden unter Grünlandnutzung bei PCB ein Maßnahmenwert (Summe der 6 PCB) von 0,2 mg/kg genannt, für Dioxine und Furane ein Prüfwert von 15 ng WHO-TEQ/kg. Ist dieser Wert überschritten, müssen entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden. Für Dioxine gibt es für den Wirkungspfad Boden-Pflanze hingegen keinen rechtsgültigen Beurteilungswert.

Zum Schutz vor Belastungen, die den Menschen „direkt“ über den Boden – beispielsweise wenn spielende Kinder Bodenmaterial über den Mund aufnehmen oder einatmen – treffen können, sind abgestufte Maßnahmenwerte für Kinderspielflächen, Wohngebiete, Park- und Freizeitanlagen oder Industrie- und Gewerbeflächen abgeleitet worden. Für PCB (Summe der 6 PCB) sind für diese Nutzungskategorien hingegen „nur“ Prüfwerte festgelegt worden, bei deren Überschreitungen im Einzelfall weitere Untersuchungen und Prüfungen erfolgen müssen.

Dioxine und Furane finden sich in Spurenmengen überall in der Umwelt. Diese organischen Substanzen werden von Pflanzen in der Regel kaum über ihre Wurzeln aufgenommen, können sich aber u.a. in der wachshaltigen Oberschicht von Pflanzen anreichern, wenn sie über die Luft oder durch äußerliche Verschmutzungen mit belastetem Bodenmaterial auf die Pflanzenoberfläche gelangen. Der Mensch nimmt diese Giftstoffe mit dem Verzehr von Nahrungspflanzen in den Körper auf. Zahlreiche Untersuchungen haben ergeben, dass Grünkohl auf Grund seiner guten

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[1] Summe der 2,3,7,8-TCDD-Toxizitätsäquivalente nach NATO/CCMS

[1] Soweit PCB-Gesamtgehalte bestimmt werden, sind die ermittelten Messwerte durch den Faktor 5 zu dividieren.

Anströmbarkeit, seiner großen Blattoberfläche und seiner ausgeprägten Wachsschicht als guter Sammler, insbesondere von Dioxinen und Furanen und anderen organischen Verbindungen geeignet ist.

Das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz betreibt in NRW 14 Messstellen im Rahmen des Wirkungsdauermessprogramms sowohl in Ballungsgebieten wie auch in ländlichen Regionen. Dort wird u.a. Grünkohl jährlich zwischen August und November nach Standardverfahren in Pflanzbehältern exponiert (Richtlinie VDI 3957 Blatt 4) und auf Schadstoffgehalte untersucht.

Aus den ermittelten Werten der jeweils letzten 10 Jahre werden nach Richtlinie VDI 3857 Blatt 2 die sogenannten Orientierungswerte für den maximalen Hintergrundgehalt (OmH) berechnet. Messwerte, die den OmH abzüglich der Standardunsicherheit des Verfahrens überschreiten, werden als Hinweis auf eine vorliegende Immissionsbelastung durch die untersuchte Substanz gewertet (Richtlinie VDI 3857 Blatt 2). Aktuelle OmH können dem LANUV-Fachbericht 114 (LINK) entnommen werden.

Für PCDD/F in pflanzlichen Lebensmitteln gibt es einen EU-Auslösewert von 0,30 ng TEQ/kg FM (Empfehlung der EU-Kommission vom 11.09.2014 zur Änderung des Anhangs der Empfehlung 2013/711/EU zur Reduzierung des Anteils von Dioxinen, Furanen und polychlorierten Biphenylen in Futtermitteln und Lebensmitteln). Dieser Auslösewert ist nicht toxikologisch abgeleitet. Er dient als Anregung zur Ursachenfindung von Quellen, mit dem Ziel, diese zu identifizieren und Maßnahmen zur Reduzierung oder Beseitigung der Quellen zu veranlassen.

Auch für die dioxinähnlichen PCB (dl-PCB) ermittelt das LANUV jährlich neue Orientierungswerte für den maximalen Hintergrundgehalt (OmH) in Nahrungspflanzen; insbesondere Grünkohl (nach Richtlinie VDI 3857 Blatt 2). Messwerte, die den OmH abzüglich der Standardunsicherheit des Verfahrens überschreiten, werden als Hinweis auf eine vorliegende Immissionsbelastung durch die untersuchte Substanz gewertet (Richtlinie VDI 3857 Blatt 2). Aktuelle OmH können dem LANUV-Fachbericht 114 (LINK) entnommen werden

Für dl-PCB in pflanzlichen Lebensmitteln gibt es zudem einen EU-Auslösewert von 0,10 ng TEQ/kg FM (Empfehlung der EU-Kommission vom 11.09.2014 zur Änderung des Anhangs der Empfehlung 2013/711/EU zur Reduzierung des Anteils von Dioxinen, Furanen und PCB in Futtermitteln und Lebensmitteln). Dieser Auslösewert ist nicht toxikologisch abgeleitet. Er dient als Anregung zur Ursachenfindung von Quellen, mit dem Ziel, diese zu identifizieren und Maßnahmen zur Reduzierung oder Beseitigung der Quellen zu veranlassen.

EU- Grenzwerte für Dioxine und Furane (PCDD/F) einschließlich dioxinähnlicher PCB liegen für Gemüse nicht vor. Die EU hat jedoch im Rahmen einer Empfehlung neue Auslösewerte für PCDD/F und dl-PCB für Obst, Gemüse und Getreide (Empfehlung 2011/516/EU) veröffentlicht, die seit Januar 2012 gelten. Der Auslösewert für PCDD/F beträgt 0,3 ng WHO2005-TEQ/kg FM, und für die dl-PCB 0,1 ng WHO2005-TEQ/kg FM.

Die Auslösewerte sind nicht toxikologisch abgeleitet. Sie dienen als Anregung zur Ursachenfindung von Quellen, mit dem Ziel, diese zu identifizieren und Maßnahmen zur Reduzierung oder Beseitigung der Quellen zu veranlassen.