Bestimmung von Polybromierten Diphenylethern (PBDE) und neuen bromierten Flammschutzmitteln in unterschiedlichen Medien
Das Projekt wird vom Sachgebiet Chemikaliensicherheit und Toxikologie des Bayerischen Landesamtes für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit (LGL) im Auftrag des Bayerischen Staatsministeriums für Umwelt und Gesundheit (StMUG) durchgeführt.
Hintergrund
Polybromierte Diphenylether (PBDE) werden seit ca. 40 Jahren in großem Umfang als Flammschutzmittel in Kunststoffen, in elektronischen Geräten wie z. B. Fernsehgeräten, Computern sowie in Baumaterialien eingesetzt (NICNAS 2001). Aufgrund der unterschiedlichen Anzahl von Bromatomen und ihrer Stellung im Molekül sind theoretisch 209 Einzelverbindungen (Kongenere) möglich, die in 10 Homologengruppen (Mono- bis Decabromodiphenylether) eingeteilt werden. Die allgemeine Strukturformel ist in der Abbildung 1 angegeben. Die Anwendungsgebiete liegen zu ca. 56 % in der Elektroindustrie, zu 31 % in Bauprodukten und zu 13 % im Rahmen sonstiger Anwendungen (z. B. Textilien, Verpackungen) (BSEF 2000). Decabromdiphenylether (DecaBDE) wurde im Jahr 2003 weltweit in einem Umfang von 56.000 t produziert (UBA 2007). Davon wurden rund 80 % zum Flammschutz von Elektro- und Elektronikgeräten eingesetzt.
Abbildung 1: Allgemeine Strukturformel der Polybromierten Diphenylether (PBDE)
Die PBDE gehören zur Gruppe der sogenannten additiven Flammschutzmittel. Sie werden Polymeren wie Schaumstoffen oder Textilien (z. B. Teppiche und Polstermöbel) in Konzentrationen von 5–30 % zugemischt. Da sie nicht chemisch gebunden werden, können sie außer bei der Produktion und Verarbeitung durch Auslaugung, Verdunstung oder Abrieb aus Produkten diffus in die Umwelt eingetragen werden. So wurden PBDE und ihre Abbauprodukte in zahlreichen Umweltkompartimenten wie Sedimenten, Klärschlämmen, Fließ- und Abwässern, Meeressäugetieren, Fischen und Vogeleiern nachgewiesen (Darnerud et al. 2001, Kuch et al. 2001, McDonald 2002, Rice et al. 2002, Christensen et al. 2002, Zenegg et al. 2003, Frederiksen et al. 2009).
Auch in menschlichen Geweben und Körperflüssigkeiten, insbesondere Blut und Muttermilch, wurden von verschiedenen Untersuchungsgruppen PBDE nachgewiesen (siehe Abbildung 2). Auffällig sind die regionalen Unterschiede mit einer sehr hohen internen Belastung in Nordamerika und geringeren in Europa. Unsere Studie INES (Integrated Exposure Assessment Survey) konnte für Deutschland zeigen, dass Nahrungsmittel bisher der wesentliche Aufnahmepfad für die PBDE sind (Fromme et al. 2009a, b).
Abbildung 2: PBDE im Blut der Bevölkerung in verschiedenen Bevölkerungsstudien (Fromme et al. 2009b)
In den vergangenen Jahren sind gerade die bromierten Stoffe zunehmend Gegenstand öffentlicher und wissenschaftlicher Diskussionen geworden. Allerdings ist die Datenlage insgesamt sehr unbefriedigend.
Wesentliche heute angewandte bromierte Flammschutzmittel neben den PBDE scheinen das cycloaliphatische Hexabromcyclododekan (HBCD), das Tetrabrombisphenol A (TBBA), das 2,4,6-Tribromphenol und das 2,2-Bis(brommethyl)propan-1,3-diol (DBNPG) zu sein. Darüber hinaus wurden gerade in jüngster Zeit weitere bromierte Verbindungen entwickelt, deren Einsatz zu erwarten ist, da diese Substanzklasse insgesamt über außergewöhnliche technische Eigenschaften verfügt. Ihre Bedeutung als Gefahrstoffe wird jedoch dadurch deutlich, dass mittlerweile bereits drei Vertreter aus der Klasse der PBDE, die Penta-, Octa- und Decabromdiphenylether, bereits in der EU verboten wurden. Der Einsatz der anderen Substanzen ist hingegen nicht reglementiert und birgt vor dem Hintergrund der wenig bekannten Expositionssituation derzeit nicht kalkulierbare Risiken für die Verbraucher. Hier will das Projekt ansetzen.
Ziel/Projektdurchführung
Es gibt zahlreiche Hinweise, dass in Deutschland neben den PBDE vor allen Dingen andere Flammschutzmittel eingesetzt werden. Um valide Daten zum Schutz der bayerischen Bevölkerung zu schaffen, werden folgende Ziele verfolgt:
In einem ersten Schritt soll eine Methode zur Bestimmung dieser Substanzen in unterschiedlichen Nahrungsmitteln (einschl. Muttermilch) und Umweltmedien etabliert werden. Danach werden diese Stoffe in Nahrungsmittelduplikaten bestimmt, die bereits im Rahmen der INES-Untersuchung gesammelt wurden. Im Anschluss soll für diese gesundheitlich bedeutsame Substanzklasse die Exposition der allgemeinen Bevölkerung und des Säuglings über den Nahrungs- bzw. Muttermilchpfad abgeschätzt werden.
Literatur
- BSEF (Bromine Science and Evironmental Forum) (2000): An indroduction to brominated flame retardants. Forum, 19. Oktober 2000.
http://www.bsef.com/ - Christensen JH, Glasius M, Pécseli M, Platz J, Pritzl G (2002): Polybrominated dipheylethers (PBDEs) in marine fish and blue mussels from southern Greenland. Chemosphere 47, 631–638.
- Darnerud PO, Eriksen GS, Jóhannesson T, Larsen PB, Viluksela M (2001): Polybrominated Diphenyl Ethers: Occurence, Dietary Exposure and Toxicology. Environ Health Perspect 109, Suppl. 1, 49–68.
- Frederiksen M, Vorkamp K, Thomsen M, Knudsen LE (2009): Human internal and external exposure to PBDEs – A review of levels and sources. Int J Hyg Environ Health 212, 109–134.
- Fromme H, Körner W, Shahin N, Wanner A, Raab U, Schwegler U, Bolte G (2009a) Exposition der Bevölkerung in Deutschland gegenüber Polybromierten Diphenylethern (PBDE). Ergebnisse der INES–Studie. Umweltmed Forsch Prax 14, 307–324.
- Fromme H, Körner W, Shahin N, Wanner A, Albrecht M, Boehmer S, Parlar H, Mayer R, Liebl B, Bolte G (2009b) Human exposure to polybrominated diphenyl ethers (PBDE), as evidenced by data from duplicate diet study, indoor air, house dust, and biomonitoring in Germany. Environ Int 35, 1125–1135.
- Kuch B, Körner W, Hagenmaier H (2001): Monitoring von Bromierten Flammschutzmitteln in Fließgewässern, Abwässern und Klärschlämmen in Baden-Württemberg. Abschlussbericht FZKA-BWPLUS, Förderkennzeichen BWB 99011.
- McDonald TA (2005): Polybrominated diphenylether levels among United States residents: daily intake and risk of harm to the developing brain and reproductive organs. Integr Assess Manag 1, 343–354.
- NICNAS (2007): Interim Public Health Risk Assessment Report on Certain PBDE congeners contained in commercial preparations of pentabromodiphenyl ether and octabromodiphenyl ether. Commonwealth of Australia.
http://www.nicnas.gov.au/publications/car/Other/PBDE_PDF.pdf (PDF, 333 KB) - Rice CP, Chernyak SM, Begnoche L, Qunital R, Hickley J (2002): Comparisons of PBDE composition and concentration in fish collected from Detroit River MI and Des Plaines River IL. Chemosphere 49, 731–737.
- UBA (Umweltbundesamt) (2007): Bromierte Flammschutzmittel in Elektro- und Elektronikgeräten: Das Flammschutzmittel Decabromdiphenylether (DecaBDE) ist durch umweltverträglichere Alternativen ersetzbar. Fachpapier.
https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/419/dokumente/fachpapierdecabde.pdf (PDF, 54 KB) - Zennegg M, Kohler M, Gerecke AC, Schmid P (2003): Polybrominated diphenyl ethers in whitefish from Swiss lakes and farmed rainbow trout. Chemosphere 51, 545–553.