Was genau ist das „Gift des Jahrhunderts“, das die Menschen in „Angst“ versetzt?

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Denovo

Hersteller: China Science Expo

Wenn die Worte „das Gift des Jahrhunderts“ zum ersten Mal gehört werden, ist den meisten Menschen unweigerlich ein wenig unheimlich zumute. Wenn wir jedoch Wörter wie Autoabgase, Stromerzeugung und Heizung sowie Papierbleiche erwähnen, sind wir der Meinung, dass dies notwendige Maßnahmen für die industrielle Entwicklung und den Fortschritt der menschlichen Gesellschaft sind. Allerdings stehen gerade diese weit verbreiteten industriellen Produktionsprozesse und Emissionen in engem Zusammenhang mit dem „Gift des Jahrhunderts“ – Dioxin.

Was genau ist das Dioxin, das die Menschen so fürchten lässt?

Bei Dioxinen (PCDD/F) handelt es sich nicht um eine einzelne chemische Substanz, sondern um eine Gruppe polychlorierter planarer aromatischer Kohlenwasserstoffverbindungen mit ähnlicher Struktur und ähnlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften.

Es gibt 210 Dioxinisomere, von denen 2,3,7,8-tetrachlorsubstituiertes Dibenzo-p-dioxin (2,3,7,8-TCDD) das giftigste ist. Weniger als 30 Gramm reichen aus, um 1 Million Menschen zu töten. Es handelt sich um eine der giftigsten und multitoxischsten Verbindungen, die es derzeit gibt.

Darüber hinaus weisen polychlorierte Biphenyle (PCB) und polychlorierte Naphthaline (PCN) eine ähnliche toxische Wirkung wie Dioxine auf und werden mit 209 bzw. 75 Isomeren als Dioxinanaloga definiert. Dioxine, polychlorierte Biphenyle und polychlorierte Naphthaline werden zusammenfassend als Dioxinschadstoffe bezeichnet.

Chemische Strukturen von PCDD/F, PCB und PCN

(Quelle: Ren Meihui. Entstehungs- und Verteilungseigenschaften sowie chemischer Verzögerungsmechanismus von Dioxinen und ihren Analoga aus Quellen der Feststoffverbrennung [D]. Dalian: Dalian Institute of Chemical Physics, Chinesische Akademie der Wissenschaften. 2021.)

„Das Gift des Jahrhunderts“ – Dioxin-Schadstoffe

Als Klasse schwerflüchtiger Verbindungen mit Umweltbeständigkeit, Bioakkumulation, hoher Toxizität und Fernmigrationseigenschaften sind Dioxine diffus in Umweltmedien wie Wasser, Boden, Luft, Staub und Sediment vorhanden und reichern sich über die Nahrungskette in Tieren und Pflanzen an.

In der Umwelt reichern sich Dioxine leicht über die Nahrungskette an. Je höher ein Tier in der Nahrungskette steht, desto höher ist die Dioxinkonzentration. Gleichzeitig haben Dioxine eine lange biologische Halbwertszeit. Sie sind chemisch stabil und werden leicht vom Fettgewebe absorbiert. Sobald sie vom menschlichen Körper aufgenommen werden, reichern sie sich für lange Zeit im Körper an. Die Halbwertszeit im Körper wird auf 7 bis 11 Jahre geschätzt.

Daher bleibt das Gift auch bei einmaliger „Kontaminierung“ lange Zeit im Körper. Wenn Sie über einen längeren Zeitraum Dioxinen ausgesetzt sind, können diese sich im Körper anreichern und Ihrer Gesundheit ernsthaften Schaden zufügen.

Dioxin ist die giftigste Substanz, die die Menschheit bislang entdeckt hat. Seine Toxizität ist 130-mal so hoch wie die von Cyanid und 900-mal so hoch wie die von Arsen. Es weist eine irreversible teratogene, krebserregende und mutagene Toxizität auf und gilt als eine der gefährlichsten Chemikalien der Welt. Sobald es in die Umwelt eindringt, ist es auf natürliche Weise nur schwer abzubauen und zu beseitigen, weshalb es auch als „Gift des Jahrhunderts“ bezeichnet wird.

Woher kommen Dioxine?

**Dioxine werden nicht absichtlich vom Menschen erzeugt, sondern gelangen überwiegend als industrielle Nebenprodukte mit Rauchgasen, Rückständen oder Industrieprodukten in die Umwelt. **Beispielsweise sind Müllverbrennung, Stahlverhüttung, Papierbleiche und Autoabgase allesamt Kanäle zur Produktion von Dioxinen.

Darüber hinaus können Dioxine auch durch natürliche Prozesse wie Vulkanausbrüche und Waldbrände entstehen . Aus diesem Grund werden Dioxine häufig als unbeabsichtigt erzeugte persistente organische Schadstoffe (UP-POPs) bezeichnet und stehen auf der Liste der kontrollierten Stoffe im Rahmen des Stockholmer Übereinkommens über persistente organische Schadstoffe.

Nehmen wir den Müllverbrennungsprozess als Beispiel: Da feste Abfälle wie städtischer Hausmüll, medizinischer Abfall und gefährlicher Abfall komplexe Komponenten haben und viel anorganisches Chlor, organisches Chlor, Metallelemente und brennbare Substanzen enthalten, können bei der Verbrennung Schadstoffe in der Gas-, Feststoff- und Flüssigphase entstehen.

Zu diesen Schadstoffen zählen vor allem Feinstaub und Schwermetalle, saure Schadstoffe und Produkte unvollständiger Verbrennung. Das Vorhandensein großer Mengen kleiner Gasmoleküle, Metallchloridsalze und unvollständiger Verbrennungsprodukte im Rauchgas bildet die materielle Grundlage für die Entstehung und Freisetzung von Dioxinen und deren Analoga.

Abhängig von der Reaktionstemperatur und dem Reaktionsmedium können die Bildungsmechanismen von Dioxinen und ihren Analoga in zwei Kategorien unterteilt werden: homogene Hochtemperatursynthese (500–800 °C, Gasphasenreaktion) und heterogene Mittel- und Niedertemperatursynthese (200–450 °C, Gas-Feststoff-Reaktion oder Fest-Feststoff-Reaktion). Darunter kann die heterogene Synthese bei mittlerer und niedriger Temperatur in De-novo-Synthese, Vorläufererzeugung und direkte Chlorierungserzeugung unterteilt werden. Im Wesentlichen überlappen sich diese vier Mechanismen und bilden ein Reaktionsnetzwerk.

Entstehungsmechanismus von Dioxinschadstoffen bei der Verbrennung fester Abfälle

(Quelle: Ren Meihui. Entstehungs- und Verteilungseigenschaften sowie chemischer Verzögerungsmechanismus von Dioxinen und ihren Analoga aus Quellen der Feststoffverbrennung [D]. Dalian: Dalian Institute of Chemical Physics, Chinesische Akademie der Wissenschaften. 2021.)

Gibt es angesichts der enormen Giftigkeit von Dioxin eine Möglichkeit, es wirksam zu kontrollieren oder zu behandeln?

Derzeit können die Technologien zur Emissionsreduzierung und -kontrolle von Dioxinschadstoffen im Prozess der Feststoffverbrennung in zwei Kategorien unterteilt werden: Methoden zur Quellenkontrolle und Methoden zur Endbehandlung.

Bei der Methode der Quellenkontrolle geht es darum, die Verbrennungsbedingungen zu optimieren, um vorhandene Dioxinschadstoffe im festen Abfall so weit wie möglich zu zerstören und die Entstehung von Dioxinschadstoffen und Vorläufersubstanzen zu verringern. Moderne Müllverbrennungsanlagen im großen Maßstab verwenden im Allgemeinen die „3T + E“-Technologie, die die Entstehung und Emission von Dioxinschadstoffen durch Kontrolle der Verbrennungstemperatur, der Turbulenz, der Gasverweilzeit und der Luftüberschusszahl reduziert.

Bei der End-of-Pipe-Behandlungsmethode geht es darum, durch den Einsatz bestimmter technischer Mittel die Neubildung von Dioxinschadstoffen in der Nachverbrennungsphase zu verringern und gleichzeitig die entstandenen Dioxinschadstoffe aufzufangen, zu entfernen oder zu beseitigen.

Große moderne Müllverbrennungsanlagen sind üblicherweise mit Entsäuerungstürmen, Aktivkohleinspritzvorrichtungen und Schlauchfiltern ausgestattet, um Dioxinschadstoffe aus dem Rauchgas zu entfernen. Darüber hinaus wird die Technologie der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) vom Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) als beste verfügbare Technologie und beste Umweltpraxis (BAT/BEP) zur Reduzierung der Dioxinemissionen aus der Verbrennung von städtischen Hausmüll empfohlen. Die Effizienz der Entfernung von Dioxinen aus Verbrennungsabgasen kann über 90 % erreichen.

Zusätzlich zu den oben genannten Methoden können chemische Verzögerungsmittel direkt in den Müll gemischt oder in das Rauchgas der Müllverbrennung gesprüht werden, um die Reaktionsatmosphäre und Reaktionstemperatur des Rauchgases zu kontrollieren und so die Entstehung von Dioxinschadstoffen an der Quelle zu verhindern. Bei der Anwendung der chemischen Verzögerungstechnologie sind keine technischen Änderungen an der bestehenden Verbrennungsanlage erforderlich. Es handelt sich um eine Technologie zur Reduzierung und Kontrolle der Dioxin-Emissionen aus Verbrennungsanlagen mit guten Anwendungsaussichten.

„Gesundheitskiller“ – Dioxin

Die Schäden, die Dioxin dem menschlichen Körper zufügt, können in zwei Kategorien unterteilt werden: krebserregende Schäden und nicht krebserregende Schäden.

Obwohl Dioxine die DNA nicht direkt schädigen und nicht in der Lage sind, direkt Krebs zu verursachen, können sie bei bereits bestehenden DNA-Schäden die Tumorentstehung fördern. Dioxine können die Entstehung von Lungen-, Leber-, Schleimhaut- und Hautkrebs fördern und haben vielfältige, wahllose karzinogene Wirkungen. Darüber hinaus hat die Dioxinbelastung zu einer erhöhten Inzidenz aller Krebsarten geführt, wie etwa Non-Hodgkin-Lymphom, Multiples Myelom, myeloische Leukämie, lymphohämatopoetischer Tumor, Lungenkrebs, Dickdarmkrebs, Brustkrebs, Leberkrebs, Prostatakrebs, Melanom, Krebs der Atemwege usw. Die Internationale Agentur für Krebsforschung stuft 2,3,7,8-TCDD, 2,3,4,7,8-PeCDF und PCB-126 als Karzinogene der Gruppe 1 ein.

Auch wenn einige der von Dioxinen ausgehenden Gefahren nicht krebserregend sind, können dennoch schwerwiegendere Folgen auftreten. Beispielsweise führt Reproduktionstoxizität zu einer verminderten Samenqualität, einem verringerten männlichen Geschlechterverhältnis bei den Nachkommen, Endometriose usw.; Entwicklungstoxizität führt zu Frühgeburten, intrauteriner Wachstumsverzögerung, Totgeburten, Pigmentstörungen, Zahnentwicklungsstörungen usw.; Immuntoxizität führt zu einer erhöhten Inzidenz von Diabetes, Bluthochdruck usw.

Es ist unbestreitbar, dass die Belastung mit Dioxin, ob krebserregend oder nicht, negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit hat.

Sind in Lebensmitteln Dioxine enthalten?

Die fünfte China Total Diet Study zeigte, dass Wasserprodukte und Fleisch die Hauptquellen der Dioxinaufnahme für die chinesische Bevölkerung sind, und zwar Wasserprodukte (42,0 %) > Fleisch (37,9 %) > Milchprodukte (12,2 %) > Eier (7,9 %).

Obst und Gemüse sowie Fleisch sind für die chinesische Bevölkerung die Hauptquellen der Dioxinaufnahme

(Quelle: Wu Yongning, Zhao Yunfeng, Li Jingguang. The Fifth Chinese Total Diet Study [M], Science Publishing House, 2018.)

Wenn wir die Lebensmittel, die wir täglich verzehren, in zwei Kategorien einteilen: Lebensmittel tierischen Ursprungs und Lebensmittel pflanzlichen Ursprungs, ist der Dioxingehalt in Lebensmitteln tierischen Ursprungs viel höher als in Lebensmitteln pflanzlichen Ursprungs. Studien haben gezeigt, dass es beim Gehalt an Dioxinschadstoffen in Lebensmitteln tierischen Ursprungs mehrere Muster gibt. So ist der Gehalt in Lebensmitteln aus Wassertieren höher als in Lebensmitteln aus Landtieren. der Gehalt in Lebensmitteln aus Küstengebieten ist höher als in Lebensmitteln aus Binnengebieten; und der Gehalt an tierischen Innereien ist weitaus höher als in anderen Teilen.

Dioxinähnliche Kontaminanten in Lebensmitteln tierischen Ursprungs

(Quelle: Sun S., Cao R., Jin J., et al. Akkumulationseigenschaften und geschätzte Nahrungsaufnahme von polychlorierten Dibenzo-p-dioxinen, polychlorierten Dibenzofuranen und polychlorierten Biphenylen in pflanzlichen Lebensmitteln von chinesischen Märkten[J]. Science of the Total Environment, 2021, 775: 145830.)

Bei pflanzlichen Lebensmitteln ist der Dioxingehalt in Pflanzenölen weitaus höher als in anderen Kategorien. der Gehalt in Getreide und Bohnen ist deutlich höher als in Kartoffeln, Gemüse und Speisepilzen; Unter ihnen ist der Akkumulationsgrad in Blattgemüse 1,4- bis 6,2-mal höher als in Mischproben aus anderem Gemüse und essbaren Pilzen.

Man kann sagen, dass mehr als 90 % der Dioxine im menschlichen Körper aus der Nahrung stammen, die wir zu uns nehmen. Eine vernünftige Ernährung ist daher sehr wichtig. In der täglichen Ernährung kann der Verzehr kleiner Mengen von Meeresfrüchten und Tierleber Spurenelemente ergänzen, ein übermäßiger Verzehr erhöht jedoch die Gesundheitsrisiken. Um die übermäßige Aufnahme von Dioxinen zu reduzieren, sollte daher der übermäßige Verzehr von Meeresfrüchten und Tierleber vermieden werden.

Dioxinähnliche Kontaminanten in Lebensmitteln pflanzlichen Ursprungs

(Quelle: Sun S., Cao R., Lu

Abschluss

Unerwarteterweise sind neben den Emissionen aus der Verbrennungsindustrie und der Papierbleichindustrie auch private Autofahrten und die tägliche Ernährung im täglichen Leben untrennbar mit dem „Gift des Jahrhunderts“ verbunden.

Glücklicherweise ist der Mensch dem nicht hilflos ausgeliefert. Die Dioxinemissionen und die damit verbundenen Schäden für den menschlichen Körper lassen sich wirksam verringern, indem man die Immunität durch körperliche Betätigung stärkt, sich ausgewogen ernährt, die Mülltrennung, -sammlung und -behandlung fördert und Technologien zur Reduzierung der Quellen und koordinierten Emissionsminderung bei Dioxinschadstoffen einführt.

Wenn die Forscher ein klareres Verständnis des Entstehungsmechanismus von Dioxinschadstoffen erlangen, werden sie sicherlich wissenschaftliche und wirksame Technologien und Strategien zur Emissionsreduzierung entwickeln, um die Emission von Dioxinschadstoffen in einem sicheren Bereich zu halten und die Belastung durch Dioxinschadstoffe in der Nahrung schrittweise zu reduzieren.

Quellen:

【1】Ren Meihui. Entstehungs- und Verteilungseigenschaften sowie chemischer Verzögerungsmechanismus von Dioxinen und deren Analoga aus Quellen der Verbrennung fester Abfälle[D]. Dalian: Dalian Institut für Chemische Physik, Chinesische Akademie der Wissenschaften. 2021.

【2】Wu Yongning, Zhao Yunfeng, Li Jingguang. Die fünfte chinesische Gesamternährungsstudie[M], Science Publishing House, 2018.

【3】Sun S., Cao R., Jin J., et al. Akkumulationseigenschaften und geschätzte Nahrungsaufnahme von polychlorierten Dibenzo-p-dioxinen, polychlorierten Dibenzofuranen und polychlorierten Biphenylen in pflanzlichen Lebensmitteln aus chinesischen Märkten[J]. Wissenschaft der Gesamtumwelt, 2021, 775: 145830.

【4】Sun S., Cao R., Lu X., et al. Konzentrationen und Muster von polychlorierten Dibenzo-p-dioxinen und Dibenzofuranen sowie polychlorierten Biphenylen in Lebensmitteln tierischen Ursprungs aus chinesischen Märkten und Auswirkungen der Aufnahme über die Nahrung[J]. Umweltverschmutzung, 2021, 273: 116344.