PCB

(polychlorinated biphenyls, PCB)

Stoffsystem

PCB ist die Bezeichnung einer Substanzgruppe bzw. Verbindungsklasse der polychlorierten Biphenyle, also Verbindungen, deren Molekülgerüst aus mehreren Benzolringen besteht. PCBs sind nichtbrennbar, haben einen hohen Siedepunkt, hohe Viskosität, sind thermisch stabil und chemisch resistent. Bei der Verbrennung von PCB im Temperaturbereich 600-900 °C entstehen Furane und Dioxine. Die Gruppe der polychlorierten Biphenyle umfasst 209 Einzelsubstanzen (Kongenere), die sich durch die Anzahl und Position der Chlorsubstituenten im Biphenylgrundgerüst unterscheiden.

Herstellung und Anwendung

PCBs entsteht durch unkontrollierte Chlorierung von Biphenyl und gehören zu den chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW).

Als technische Produkte fanden PCB-Gemische Verwendung als:

  • Zusatz in Schmierölen zur Reduzierung der Entflammbarkeit,
  • feuerhemmendes Imprägniermittel in der Elektroindustrie,
  • Weichmacher in Kunststoffen und Lacken,
  • Trägersubstanz von Insektiziden

Nachdem die Gesundheitsgefahren durch eine Massenvergiftung 1968 in Japan erkannt wurden, durften PCB-haltige Produkte ab 1978 nicht mehr in den als "offen" bezeichneten Systemen verwendet werden, sondern nur noch in sogenannten "geschlossenen" Systemen, z.B. als:

  • Isolier- und Kühlflüssigkeit in Transformatoren,
  • Dielektrikum in Kondensatoren,
  • Hydrauliköl im Untertagebau,
  • Wärmeaustauscheranlagen.

Nachdem PCB offensichtlich auch aus den geschlossenen Systemen entwich und aufgrund der hohen Persistenz in der Umwelt und der starken Bioakkumulation , wurde in Japan die Produktion 1972 eingestellt, in den USA 1977 und in Deutschland 1983. Die Anwendung und Zubereitung von PCB-haltigen Stoffen wurde in der Bundesrepublik 1989 durch die PCB-Verbotsverordnung untersagt, wobei für die Verwendung vorhandener PCB-haltiger Erzeugnisse Übergangsfristen bis zum Jahr 2000 galten.

Obwohl die PCB-Öle auch aufgrund ihrer schweren Entflammbarkeit - gerade im Untertagebau - eingesetzt werden, liegt eine der größten Gefahren, die von PCB ausgeht, in der Verbrennung. Bei höherer Verbrennungstemperatur entstehen die hochtoxischen Dioxine, die wiederum erst ab einer Temperatur von über 1200°C unschädlich gemacht werden können.

Umwelteinfluss und Gesundheit

PCB gelten als derzeit wichtigste Schadstoffe der Umwelt. PCB gelangen vor allem durch Fertigungsprozesse in den Industrienationen in die Umwelt, wo sie über Jahrzehnte stabil sind. Deutschland ist eine der am stärksten von PCB - Rückständen belasteten Regionen der Erde. Sie verteilen sich sowohl mit der Luft als auch mit dem Wasser und sind mittlerweile global verbreitet. PCB reichern sich stark in pflanzlichen und in tierischen Fetten und somit in der Nahrungskette an. Vor allem Fisch und Milchprodukte enthalten oft nennenswerte Mengen der Chemikalie. Für die meisten Menschen ist die Aufnahme mit der Nahrung die Hauptbelastungsquelle. Auch der Mensch akkumuliert die PCB im körpereigenen Fett, was bei Frauen dazu führt, dass sich die Muttermilch erheblich mit PCB anreichern kann. 

In Reinluftgebieten liegt der Luftwert für PCB unter 1 ng/m3. In Industriegebieten liegt die Konzentration zwischen 5 und 50 ng/m3. Innenräume unter 100 ng/m3 gelten als unbelastet.

Bei Verbrennungen mit PCB können hochtoxische, chlorierter Dibenzofurane und Dioxine, darunter auch das Sevesogift TCDD entstehen. Weitere Verbreitungsquelle sind Mülldeponien und damit z.B. Sickerwässer.

1972 wurde der Einsatz der PCB in Deutschland in offenen Systemen verboten und auf geschlossene Systeme beschränkt: Dennoch gelangten erhebliche Mengen mit dem Abwasser in die Umwelt. PCB- Raumluftbelastungen konnten z.B. aus undichten Kondensatoren in Neonröhren und elektrischen Geräten wie Waschmaschinen, Geschirrspüler, Dunstabzugshauben etc. stammen. Bis 1983 wurden PCB-haltige Kondensatoren verwendet. 

Seit 1986 dürfen sie auch nicht mehr in geschlossenen Systemen wie Transformatoren, Kondensatoren, Widerständen, Drosselspulen, hydraulischen Anlagen unter Tage verwendet werden; die Produktion in Deutschland ist 1982 eingestellt worden.

Im Abwasser gelten sie als biologisch äußerst schwer abbaubar. Sie lagern sich insbesondere in den Gewässersedimenten an. Die Bestimmungsmethoden von 6 PCBs sind in der DIN 38414-20 zusammengefasst.

Gemäß Klärschlammverordnung ist Aufbringen von Klärschlamm auf landwirtschaftlich oder gärtnerisch genutzte Böden verboten, wenn PCB jeweils 0,2 Milligramm je Kilogramm Schlamm-Trockenmasse übersteigt.

Aufgrund der hohen Fettlöslichkeit und schweren biologischen Abbaubarkeit entstehen folgende Probleme durch freigesetztes PCB:

  • Ubiquität: PCB hat die Tendenz, sich gleichmäßig in der Umwelt zu verteilen. Die Anreicherung findet in unpolaren Umweltbestandteilen statt, insbesondere in den Fettphasen der Pflanzen und Tiere sowie z.B. in Klärschlämmen, Sedimenten oder im Luftstaub.
  • Persistenz in der Umwelt durch die geringe biologische Abbaubarkeit.
  • Akkumulierbarkeit in der Nahrungskette (z.B. Muttermilch).
  • Chronische Toxizität: Die aufgrund der hohen Fettlöslichkeit über die Haut aufgenommenen auf Dauer im Körperfett deponierten PCB bewirken Stoffwechselstörungen der Leber, Hautschäden und eine Beeinträchtigung des Immunsystems.

Abwasserreinigung

Es gibt kein einheitliches Verfahren zur Reinigung PCB-haltiger Abwässer und es hängt oft von den anderen Wasserinhaltsstoffen sowie der zu reinigenden Menge ab, welches Verfahren geeignet ist. Beispielsweise wird eine Verbrennung bei sehr hohen Temperaturen (über 1200 °C) angewandt, da nur bei hohen Temperaturen die vollständige Verbrennung gewährleistet ist. Große Reinigungseffekte des Wassers sind mit Aktivkohlefiltern zu erzielen. Maßnahmen für den produktionsintegrierten Umweltschutz werden für PCBs nicht mehr entwickelt, da der Einsatz in der Produktion verboten wurde.

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