Polychlorierte Biphenyle (PCB)

Autor: Bettina Aschenbrenner - Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit

Der Artikel gibt einen Überblick zu Polychlorierte Biphenyle (PCB) – einer Gruppe chemischer Verbindungen –, die vielfältig einegesetzt wird und deren gesundheitlicher Bewertung.

Was sind das für Chemikalien?

PCB sind eine Gruppe von insgesamt 209 chemischen Verbindungen (sog. PCB-Kongenere) aus Biphenyl und Chlor.

Diese Verbindungen wurden industriell hergestellt und wegen technisch interessanter Eigenschaften vielfältig verwendet. (Hinweis: PCB darf nicht verwechselt werden mit PCP, der Abkürzung für das seit langem verbotene Fungizid Pentachlorphenol).

• Einsatzgebiete: PCB sind schwer entflammbar, beständig und widerstandsfähig gegen Säuren und Laugen. Sie wurden deswegen z.B. als elektrische Isolatoren in Transformatoren und Kondensatoren, als Weichmacher in Kunststoffen, in Dichtungsmaterialien für Gebäudedehnungsfugen sowie in Hydraulikanlagen in erheblichem Umfang eingesetzt. 
• Industrielle Herstellung: Seit Beginn der industriellen Herstellung etwa im Jahr 1929/30 bis zur Einstellung der Produktion im Jahr 1983 wurden weltweit etwa 1,5 Millionen Tonnen produziert. Das Gefährdungspotential der PCB wurde erst in den sechziger Jahren bekannt, als sie schon auf der ganzen Erde verbreitet waren und sich Hinweise mehrten, dass sie sich in der Nahrungskette stark anreichern. 
• Verwendungsverbot: Im Jahr 1989 wurde die Verwendung von PCB in Deutschland mit wenigen Ausnahmen grundsätzlich verboten (frühere PCB-Verbotsverordnung, heute Gefahrstoffverordnung bzw. Chemikalien-Verbotsverordnung). Die Verwendung PCB-haltiger Kondensatoren ist seit dem Jahr 2000 grundsätzlich untersagt, bis spätestens zum 31.12.2010 mussten PCB und PCB-haltige Geräte bis auf geringfügige Ausnahmen beseitigt sein (ChemVerbotsV, Abschnitt 13 des Anhanges zu §1).

Verdächtige Produkte dürfen bis zum Beweis des Gegenteils (Nachweis eines Gehalts unterhalb bestimmter Grenzwerte) nicht in den Verkehr gebracht werden. Die ChemVerbotsV enthält auch zu diesem Komplex bestimmte Ausnahmeregelungen.

Aufnahme von PCB und ihre gesundheitlichen Wirkungen

• Nahrung, Atmung: Der Mensch nimmt PCB mengenmäßig in erster Linie mit der Nahrung auf (≤ 90 %), zum geringeren Teil auch über die Atmung. 
• Hauptaufnahmequellen: Hauptaufnahmequelle sind fettreiche tierische Nahrungsmittel, vor allem Fische wie z.B. Aal. Muttermilch ist auch viele Jahre nach dem Herstellungsverbot von PCB immer noch belastet. Allerdings ist ein deutlicher Abwärtstrend zu beobachten: in denr Zeiten von 1980 bis 1997 sanken die Gehalte um etwa ein Drittel auf 0,5 mg/kg Milchfett. Dieser Trend setzt sich weiter fort, so waren in Proben aus 2005 durchschnittlich ca. 0,3 mg ndl-PCB/kg Milchfett enthalten, in Proben aus 2016 nur mehr 0,1 mg/kg (siehe auch "Muttermilchuntersuchungen im Öffentlichen Gesundheitsdienst").
• Haut: Die Aufnahme über die Haut spielt im privaten Umfeld eine geringere Rolle, kann jedoch im Arbeitsbereich wesentlich sein. 

Die tägliche Aufnahme über die Nahrung in Deutschland wurde Ende der 90er Jahre auf etwa 2-6 µg pro Tag bei Erwachsenen und ca. 0,3-3 µg pro Tag bei Kindern geschätzt. In der INES-Studie wurde die tägliche Zufuhr der ndl-PCB im Median auf etwa 0,6 µg anhand von Nahrungsmittelduplikatproben aus 2005 geschätzt.

Im Jahr 1968 kam es in Japan durch den Verzehr hochbelasteten Reisöls zu einer Massenvergiftung mit etwa 1.800 betroffenen Menschen. Ursache war ein Defekt eines PCB-haltigen Wärmetauschers in einer Reiszubereitungsanlage. Ein ähnlicher Unfall ereignete sich 1979 in Taiwan. Bei diesen Unfällen nahmen die Betroffenen über Monate hinweg ca. 3,6 - 19,8 mg PCB pro Tag auf (Ʃ 600 bis 1000 mg).

Verteilung und Ausscheidung: PCB werden vom menschlichen Organismus unterschiedlich schnell abgebaut und ausgeschieden, wobei die Geschwindigkeit tendenziell mit steigendem Chlorgehalt, möglicherweise auch mit steigendem Lebensalter abnimmt (schnellere Ausscheidung in jüngerem Alter). Sie werden zum überwiegenden Teil im Fettgewebe, in geringerem Umfang auch in Organen wie Gehirn, Leber oder Niere gespeichert. Da die Zufuhr höher ist als die Ausscheidung, steigt die PCB-Belastung im Körper mit zunehmendem Lebensalter. So liegen die Belastungen im Blut von Erwachsenen etwa zwei- bis achtmal höher als bei Kindern (das Blutfett steht im Austausch mit dem Körperfett). 

Gesundheitliche Auswirkungen: Bei den Massenvergiftungen in Japan und Taiwan traten verschiedene, teils schwere Gesundheitsschäden wie Chlorakne, Hautverdickung, verstärkte Pigmentierung, Atemwegserkrankungen, Veränderungen der Blutfette, Zeichen einer Immunschwäche, Fortpflanzungsstörungen, Leberfunktionsstörungen und Tumore der Leber auf. Für letztere konnte eine statistische Häufung weder gesichert noch ausgeschlossen werden. Inwieweit die polychlorierten Dibenzofurane, die als Verunreinigung in den PCB enthalten waren, für die Gesundheitsschäden (mit-)verantwortlich waren, ist nicht endgültig geklärt.

Die Kenntnisse zu gesundheitlichen Auswirkungen beim Menschen nach langanhaltender, niedrigerer PCB-Belastung sind trotz umfangreicher Forschung immer noch vergleichsweise begrenzt.

Dies ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass es bei Untersuchungen an Menschen meist schwierig ist, schwache und oft wenig spezifische Wirkungen bestimmten Stoffen oder Stoffgruppen zuzuordnen, da z.B. bei langjähriger Aufnahme über die Nahrung neben den PCB immer auch verschiedene weitere Stoffe in den Körper gelangen, die zum Teil ähnliche Wirkungen haben können (beispielsweise Dioxine und bestimmte chlorierte Pestizide).

Zumindest bestehen gewisse Hinweise, dass eine langanhaltende, erhöhte Belastung mit PCB, eventuell auch in Zusammenwirken mit anderen persistenten Chemikalien, zu Schäden an Immunsystem, Schilddrüse und Haut führen sowie die Entwicklung von Kindern ungünstig beeinflussen kann. Eine krebserzeugende Wirkung zeigte sich in Tierversuchen (vor allem Leber- und Lungenkrebs) und inzwischen auch in Untersuchungen an Menschen (Melanome, evtl. auch Non-Hodgkin-Lymphome und Brustkrebs). Aufgrund dieser und weiterer unterstützender Daten hat die zur Weltgesundheitsorganisation gehörige International Agency for the Research on Cancer (IARC) PCB als krebserzeugend für den Menschen eingestuft (Gruppe 1).

Für einzelne Effekte wie etwa eine erhöhte Infektneigung finden sich Verdachtsmomente, dass bereits Konzentrationen im Schwankungsbereich der Hintergrundbelastung eine gewisse Rolle spielen können. Für die meisten Wirkungen gilt jedoch, dass die Exposition gegenüber PCB im Bereich der allgemeinen Hintergrundbelastung keinen Anlass zur Besorgnis einer konkreten Gesundheitsgefahr gibt. Gesundheitliche Störungen lassen sich in der Regel weder allgemein noch im Einzelfall konkret (mono-)kausal auf eine solche Belastung zurückführen.

Gesundheitliche Bewertung - Konzept der duldbaren täglichen Aufnahme

Internationale Gremien wie die Weltgesundheitsorganisation (WHO) und nationale Institute und Gremien wie das frühere Bundesgesundheitsamt haben seit den 80er Jahren gesundheitliche Bewertungen einer PCB-Aufnahme durch den Menschen erarbeitet. Dabei wurden zunächst die Gesamt-PCB betrachtet, während in den vergangenen Jahren vermehrt eine Differenzierung nach dioxinähnlichen und nicht-dioxinähnlichen PCB in den Mittelpunkt trat. Bei dioxinähnlichen oder coplanaren PCB liegen die Benzolringe wie bei Dioxinen in einer Ebene, woraus ein ähnliches Wirkungsspektrum resultiert. Sie sind in höherchlorierten technischen PCB-Gemischen in größeren Anteilen enthalten als in niederchlorierten. Wie für die Dioxine wurden toxische Äquivalenzfaktoren (TEF) abgeleitet, die ihre Wirksamkeit im Verhältnis zu dem "Seveso-Dioxin" 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-p-dioxin (TCDD) beschreiben; entsprechend wird die "Wirksumme" von dioxinähnlichen PCB und Dioxinen in Toxizitätsäquivalenten (TE oder TEQ) angegeben.

Duldbare tägliche Aufnahmemenge

Der überarbeitete Wert für die duldbare tägliche Aufnahme ist auf 20 ng PCB pro kg Körpergewicht und Tag abgeleitet worden (TDI-Wert). Danach kann ein 70 kg schwerer Mensch langfristig unbedenklich 1,4 µg PCB täglich aufnehmen, bzw. ein 15 kg schweres Kind entsprechend 0,3 µg PCB.
Die europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) hat im November 2018 für die toxikologisch besonders relevanten Dioxine und dioxinähnlichen PCB einen gesundheitsbezogenen Richtwert von 2 pg pro kg Körpergewicht als tolerable wöchentliche Aufnahme (TWI) abgeleitet. Hierbei ist zu beachten, dass dioxinähnliche PCB im Vergleich zu nichtdioxinähnlichen PCB in deutlich geringen Konzentrationen sowohl in den vormals eingesetzten Produkten, als auch heute in Lebensmitteln sowie der Umwelt zu finden sind.
Ein Überschreiten der tolerablen Aufnahme stellt keine unmittelbare Gesundheitsgefahr dar, aber der vorsorgliche Schutzabstand zu schwerwiegenderen Gesundheitsgefährdungen wird vermindert. Da PCB in unserer Umwelt und als Belastung des Menschen stets unerwünscht sind und auch die derzeitige Hintergrundbelastung im Bereich der diskutierten Werte liegt, besteht weiterhin Anlass, Belastungen möglichst zu verringern.

PCB in der Innenraumluft

Obwohl auch hohe Raumluftbelastungen mit PCB, wie sie in den letzten Jahrzehnten z.B. in manchen Schulen festgestellt wurden, wesentlich weniger zur Gesundheitsbelastung beitragen als der Nahrungspfad, findet das Thema doch unverändert eine erhebliche Resonanz in der Öffentlichkeit.

Mögliche PCB-Quellen

PCB können vor allem aus dauerelastischen Dichtungsmassen ausgasen und zu hohen Raumluftbelastungen führen, sich aber auch an andere Materialien im Raum anlagern, die dann sekundäre Quellen für die Luftbelastung darstellen. Eine mögliche Belastung von Kindern ist das Herauspulen von elastischen Fugendichtungen und das in den Mund nehmen dieser Materialien.

In Frage kommen vor allem Gebäude, die mit Betonfertigteilen und entsprechenden Fugendichtungen in den Jahren von etwa 1950 bis 1975 errichtet wurden. Solche Dichtungen enthielten in der Regel niederchlorierte Gemische mit geringen Anteilen dioxinähnlicher PCB, während in Farbanstrichen und Deckenplatten häufig höherchlorierte PCB eingesetzt wurden.

Sind PCB-haltige Materialien vorhanden, geben Raumluftmessungen Aufschluss über die Belastungssituation und über die Notwendigkeit von Minderungs- und Sanierungsmaßnahmen.

Raumluftuntersuchungen auf PCB sollen entsprechend der PCB-Richtlinie nach der VDI-Richtlinie 4300 Blatt 2 von einem erfahrenen und für PCB-Raumluftmessung möglichst akkreditierten Labor durchgeführt werden. 

Untersucht werden regelmäßig sechs nichtdioxinähnliche PCB-Kongenere als Indikatoren. Aus ihrer Konzentration wird standardisiert der Gesamt-PCB-Gehalt mit einem Faktor von 5 berechnet. In bestimmten Fällen wird auch das dioxinähnliche PCB 118 mitbestimmt (siehe Bewertung von Raumluftuntersuchungen).

Komponente	Kongener Nr.
2,4,4'-Trichlorbiphenyl	28
2,2',5,5'-Tetrachlorbiphenyl	52
2,2',4,5,5'-Pentachlorbiphenyl	101
2,2',3,4,4',5'-Hexachlorbiphenyl	138
2,2',4,4',5,5'-Hexachlorbiphenyl	153
2,2',3,4,4',5,5'-Heptachlorbiphenyl	180

Beeinflussung der Messergebnisse

Es gilt zahlreiche Faktoren zu beachten, die das Messergebnis beeinflussen können. So sind z.B. Messwerte in den Sommermonaten oft deutlich höher als in den Wintermonaten, da die Ausgasung temperaturabhängig ist. Als Screening- und/oder Erstuntersuchung kann eine "worst-case"-Untersuchung vorgenommen werden (nicht gelüfteter Raum, höhere Raumtemperatur als üblich u.a.). Weitere Untersuchungen, die auch zur Ermittlung des Jahresmittelwertes angezeigt sind, sollen möglichst unter realistischen Nutzungsbedingungen erfolgen.

Bewertung von Raumluftuntersuchungen

Es gilt zwar als gesichert, dass bei Nutzern PCB-belasteter Gebäude nicht mit akuten Gesundheitsschäden zu rechnen ist, der Kenntnisstand über mögliche gesundheitliche Folgen einer langfristigen Aufnahme ist aber noch lückenhaft. Eine Verminderung der Exposition in PCB-belasteten Gebäuden ist daher grundsätzlich angezeigt und erfolgt im Sinne des vorbeugenden Gesundheitsschutzes.

Gesamt-PCB

Das ehemalige Bundesgesundheitsamt leitete auf der Basis des TDI-Wertes die Beurteilungswerte für Raumluft ab und diese wurden in die PCB-Richtlinie übernommen. Demnach sind 300 ng/m³ Luft als langfristig tolerabel anzusehen (Vorsorgewert). Um eine Gesundheitsgefahr auszuschließen sind Sanierungsmaßnahmen angezeigt, wenn im Jahresmittel die Raumluftkonzentration von 3000 ng/m³ Luft überschritten wird.

Dioxinähnliche PCB

Um die toxikologisch relevanten dioxinähnlichen PCB ausreichend zu berücksichtigen empfahl die Ad-hoc-AG aus Vertretern der Kommission Innenraumlufthygiene und der Arbeitsgemeinschaft der obersten Landesgesundheitsbehörden im Jahr 2007 zur Bewertung in bestimmten Fällen das dioxinähnliche PCB 118 (2,3',4,4',5-Pentachlorbiphenyl) als Leitkongener mit zu messen. Dies wurde 2011 in Bayern auch in die technischen Regeln der Bauordnung übernommen, wenn die PCB Konzentration 1000 ng /m³ Luft überschreitet und als Quelle auch Produkte, die dioxinähnliche PCB enthalten in Frage kommen, ist neben den sechs Indikator-PCBs auch das PCB 118 mitzubestimmen (Anlage 6.1/1).

Konkretisierung der PCB-Richtlinie

Zur Konkretisierung der PCB-Richtlinie werden im Anhang der Richtlinie ergänzende Hinweise und Handlungsempfehlungen aufgeführt. Wertvolle Hinweise geben in diesem Zusammenhang z.B. auch der "Leitfaden für die Innenraumlufthygiene in Schulgebäuden", herausgegeben von der Kommission Innenraumlufthygiene des Umweltbundesamtes, und die Empfehlungen des ehemaligen Bayerischen Staatsministeriums für Gesundheit, Ernährung und Verbraucherschutz (Auszug).

Arbeitsplatz-Werte

Arbeitsplatzwerte können aus unterschiedlichen Gründen nicht direkt zur Beurteilung von Belastungen im Alltag dienen. Die früheren Grenzwerte der Technischen Regeln für Gefahrstoffe 900 (TRGS 900) und die MAK-Werte im Bereich von 0,5-1,1 mg/m³ wurden ausgesetzt. Aktuell gilt ein Arbeitsplatzgrenzwert für polychlorierte Biphenyle von 0,003 mg/m³ (einatembare Fraktion). Zur Bestimmung werden die sechs nichtdioxinähnlichen PCB Kongeneren mit dem Faktor 5 herangezogen.
In der TRGS 905 sind die PCB u.a. in die Kategorie K2 eingestuft (Stoffe, die wegen möglicher krebserzeugender Wirkung beim Menschen Anlass zur Besorgnis geben).
PCB spielen am Arbeitsplatz heute kaum noch eine Rolle, da es sich grundsätzlich um verbotene Arbeitsstoffe handelt. Lediglich bei der Sanierung von PCB-haltigen Gebäuden kann es zur Exposition der Arbeiter kommen.

Maßnahmen in PCB-belasteten Gebäuden

 

Eine Verminderung der PCB-Belastung der Luft ist vor allem möglich durch Beseitigen primärer und sekundärer PCB-Quellen, durch geeignete Oberflächenbehandlungen, regelmäßiges intensives Stoß- und Querlüften sowie gründliches und regelmäßiges Feuchtreinigen zur Staubbeseitigung in den Räumen.

 

Erfahrungsgemäß ist so eine deutliche Verminderung der Raumluftbelastung zu erreichen. Genügen diese Maßnahmen nicht, kann über eine eingeschränkte Nutzung bzw. verringerte Aufenthaltszeit eine weitere Expositionsminderung erreicht werden. Die Maßnahmen sind hinsichtlich der Wirksamkeit zu kontrollieren und ggf. zu optimieren.

Auf geeignete Sanierungsverfahren kann an dieser Stelle nicht eingegangen werden. Jedenfalls sollten eventuelle Sanierungsmaßnahmen mit großer Sorgfalt geplant und durchgeführt werden. Zielwert ist eine Konzentration unter 300 ng PCB/m³ Luft. Er wird allerdings, wie zahlreiche Erfahrungen lehren, meist nicht schon unmittelbar zum Abschluss der baulichen Sanierungsmaßnahmen erreicht. Gründliches Lüften und Feuchtreinigung sind in der Regel noch fortzusetzen.

PCB-Bestimmung im Blut

Diese Untersuchung, auch als Humanbiomonitoring bezeichnet, kann in der Regel keine konkrete Antwort auf die Frage nach einer bestimmten PCB-Belastungsquelle geben.

Der Messwert, der die Gesamtbelastung widerspiegelt, kann im Vergleich zu Erfahrungswerten aus anderen Fällen oder zur unvermeidlichen Hintergrundbelastung in der entsprechenden Altersgruppe in Deutschland (z. B. Referenzwerte der Kommission Human-Biomonitoring des Umweltbundesamtes) beurteilt werden. Dabei handelt es sich um eine epidemiologisch-statistische, nicht um eine gesundheitliche Bewertung. Für empfindliche Personengruppen wie Kinder und Frauen im gebärfähigem Alter wurden auch Werte zum Abschätzen einer gesundheitlichen Gefährdung abgeleitet (HBM-Wert I/II: 3,5/7 µg PCB_{(138+153+183)x2}/l Serum).

Blutuntersuchungen auf PCB können zur Klärung der Frage, ob belastete Raumluft konkret zu einer relevanten zusätzlichen Belastung führt, prinzipiell herangezogen werden. Dies sollte aber im Einzelfall entschieden werden. Grundsätzlich ist festzuhalten, dass in vielen HBM-Untersuchungen in der Regel keine gesundheitlich relevanten Zusatzbelastungen bei erhöhten Luftkonzentrationen in Schulen oder Büros beobachtet werden. Das liegt vor allem daran, dass die HBM-Werte I/II die niedrigchlorierten PCB (PCB 28, PCB 52, PCB 101), die in der Raumluft relevant sind, nicht berücksichtigen.
Unabhängig davon muss bei einer erhöhten Belastung das vorrangige Ziel immer das Schließen der Expositionsquelle sein. Hierbei kann eine HBM-Untersuchung meist keine zusätzlichen Informationen liefern. Wird eine HBM-Untersuchung durchgeführt, sollte diese Ultraspurenanalytik aber nur von erfahrenen Labors durchgeführt werden, die beispielsweise erfolgreich an Ringversuchen zur PCB-Analytik teilnehmen.

Näheres zur Bewertung von Humanbiomonitoring-Untersuchungen und zur Qualitätssicherung hat die Kommission Human-Biomonitoring des Umweltbundesamtes veröffentlicht.