Tox-Fibel - OFD Hannover

Materialien 

Arbeitshilfen 

Altlasten 

Grundlagen der Human- und 

Ökotoxikologie 

• Begriffe und Definitionen 

1 

OFD Hannover - Leitstelle des Bundes für Altlasten 

Mai 1999 

• Toxikokinetik, Toxikodynamik, Ökotoxikologie 

• Grenzwerte 

• Spezielle toxikologische Stoffeigenschaften 

• Literaturempfehlungen

Grundlagen der Human- und Ökotoxikologie 

IMPRESSUM 

Redaktion und Herausgeber: 

OFD Hannover - LBA - 

Referat LA 21 

Leitstelle des Bundes für Altlasten 

Waterloostr. 4 

30169 Hannover 

Tel. 0511/101-0 

Fax 0511/101-2499 

Der fachliche Inhalt wurde 1998 im Auftrag der OFD Hannover durch die Firma UGM 

(Umweltbüro Dr. G. Möschwitzer, Berlin) erarbeitet und vom Herausgeber nur geringfügig 

redaktionell ergänzt. Der Herausgeber übernimmt daher für die Richtigkeit der fachlichen 

Inhalte keinerlei Verantwortung. 

Herstellung: 

Hausdruckerei der OFD Hannover 

gedruckt auf Recyclingpapier 

Vertrieb: 

Staatshochbauamt Hannover II - G 1135 

Postfach 5780 

30057 Hannover 

Telefon 0511/106-0 

Telefax 0511/106-5499


Seite I 

Vorwort zum Materialienband 

„Grundlagen der Human- und Ökotoxikologie“ 

Durch Erlaß des Bundesministeriums für Raumordnung, Bauwesen und Städtebau (BMBau) 

B II 5 - B 1011-12/12 vom November 1992 wurde die OFD Hannover zur „Altlasten-Leit- 

OFD“ benannt. Zu ihren Aufgaben gehören u. a. die Erarbeitung von Handlungskonzepten 

zur Erkundung und Sanierung kontaminierter Flächen, Einrichtung und Betrieb einer zentralen 

Datenbank, die Weiterbildung der Angehörigen der Finanzbauverwaltungen der Länder 

auf dem Gebiet der Planung und Ausführung der Sicherung und Sanierung von belasteten 

Böden und die fachtechnische Unterstützung bei konkreten Projekten. Im Rahmen dieser 

Tätigkeiten wurde bereits ein großes Erfahrungspotential über den Umgang mit kontaminiertem 

Boden und Grundwasser angesammelt, das es effektiv zu nutzen gilt. 

Im April 1996 wurden die von der OFD Hannover erarbeiteten „Arbeitshilfen Altlasten“ 

gemeinsam durch BMBau und BMVg als Loseblattsammlung herausgegeben. Sie beschreiben 

Verfahrensablauf, Zuständigkeiten und das Phasenkonzept (Phase I: Erfassung und 

Erstbewertung - Phase II: Untersuchungen und Gefährdungsabschätzung - Phase III: Sanierung), 

geben Hinweise zur Entsorgung, beprobungslosen Erkundung, zum Fachinformationssystem 

Altlasten und zu formalisierten Bewertungsverfahren und bieten in ihren 

Anlagen Leistungsverzeichnisse, Musterverträge, Datenerfassungsformulare, Arbeitsschutzhinweise 

und anderes mehr. Sie wurden bisher zweimal fachlich aktualisiert und erweitert. 

Im Zuge der Fortschreibung der „Arbeitshilfen Altlasten“ zeigte es sich allerdings, daß diese 

allein nicht den gesamten Informationsbedarf abdecken können. 

Für aktuelle Themen ist selbst die Reaktionszeit einer Loseblattsammlung zu langsam. 

Einige Informationen sind nur von vorübergehendem Interesse, müssen aber kurzfristig 

verfügbar sein. Viele verschiedene Beteiligte müssen die Möglichkeit bekommen, Fragen in 

die Runde zu stellen und Antworten auf Fragen anderer zu geben. Um diesen Bedürfnissen 

gerecht zu werden, wurde die Informationsschrift Arbeitshilfen Altlasten - aktuell initiiert. 

Sie wird als zunächst ca. halbjährlich und zusätzlich bei aktuellem Bedarf erscheinendes 

Mitteilungsblatt von der OFD Hannover herausgegeben und demnächst auch über Internet 

verbreitet. 

Auch fachliche Details zu Spezialthemen sprengen den Rahmen der „Arbeitshilfen 

Altlasten“. Sie sind nicht für jeden von Bedeutung und müssen nicht routinemäßig benutzt 

werden, müssen aber doch bei Bedarf schnell und übersichtlich verfügbar sein. Daher wurde 

auf Initiative des BMBau beschlossen, eine Reihe von unregelmäßig erscheinenden 

Materialien herauszugeben. Sie sollen unter der fachlichen Verantwortung der OFD 

Hannover stehen und sowohl eigene wie auch im Auftrag erarbeitete oder von kompetenten 

Stellen übernommene Beiträge umfassen. 

Eine ausschlaggebende Rolle bei der Bewertung der möglichen Gefahren, die von 

kontaminierten Flächen ausgehen können, spielen chemische Analysenergebnisse der 

Umweltmedien Wasser, Boden und Luft. Aber nicht allein die Konzentration eines Stoffes ist 

entscheidend für seine Gefährlichkeit, sondern u. a. auch das Schutzgut, das er bedroht, 

und der mögliche Pfad, auf dem er es erreichen kann. 

Das Schutzgut menschliche Gesundheit ist von zentraler Bedeutung und damit auch die 

Beurteilung der Expositionssituation, Aufnahme- und Resorptionsmechanismen, akute und 

chronische Auswirkungen von Schadstoffen, Synergismen und vieles mehr. In zunehmendem 

Maße werden Gefährdungsabschätzungen und andere Entscheidungsfindungspro-

Seite II 


zesse daher durch toxikologische Stellungnahmen oder Gutachten ergänzt. Deren Inhalte 

sind jedoch ohne einschlägige Vorbildung oft nur schwer zu verstehen. 

Dieser erste Materialienband „Grundlagen der Human- und Ökotoxikologie“ soll die Verantwortlichen 

für die Planung und Ausführung der Sicherung und Sanierung belasteter Böden 

auf Liegenschaften des Bundes bei der Bewertung der Ergebnisse chemischer Analysen 

unterstützen. Er soll ihnen helfen, toxikologische Gutachten und andere fachliche Stellungnahmen 

besser verstehen und nachvollziehen zu können, und es ihnen ermöglichen, Ermessensspielräume 

des Einzelfalles verantwortlich zu nutzen. 

Dabei kann und soll der Materialienband kein Lehrbuch und keine Fachzeitschrift ersetzen. 

Er soll vor allem die wichtigsten Begriffe und Zusammenhänge verdeutlichen, um damit bei 

Bedarf gezielte Nachfragen beim Gutachter oder andere Wege der Informationsergänzung 

zu ermöglichen. 

Informationen zu den vermuteten oder nachgewiesenen Schadstoffen können z.B. schon 

seit Jahren aus der Schadstoffinformation für die Anwendung der baufachlichen "Richtlinien 

für die Planung und Ausführung der Sicherung und Sanierung belasteter Böden" des 

BMVBW für Liegenschaften des Bundes erhalten werden. Diese Loseblattsammlung wurde 

ebenfalls durch OFD Hannover bereitgestellt. 

Die Schadstoffinformation wurde als Modul SINA (Stoffinformation Altlasten) in das 

Informationssystem Altlasten integriert. Grundlage für SINA ist die in Zusammenarbeit mit 

dem Umweltbundesamt in Berlin entwickelte SToffdatenbank für AltlastenRelevante 

Schadstoffe (STARS). Die STARS enthält neben den Daten der Stoffinformation des 

BMVBW noch weitere Informationen, insbesondere zum Abbauverhalten von Stoffen in der 

Umwelt und zur Ökotoxikologie. 

SINA macht die Daten der STARS für die Anwender in der Bau- und Wehrverwaltung 

nutzbar: 

• allgemeine Stoffdaten und physikalische Stoffparameter 

• Informationen zur Analytik (Probenahme, Methode, Gerät) 

• Daten zur Arbeitssicherheit (Gefahrstoffinformationen, Schutzmaßnahmen, Erste Hilfe) 

• Informationen zur Toxizität (Human- und Säugetiertoxizität, akute und chronische 

Toxizität , Kanzerogenität) 

• Sanierungsverfahren 

• Listen- und Grenzwerte (Länderlisten, Ausgabe nach Medium, Nutzungsart und Wertart) 

• Gemischdaten 

Zusätzlich werden in SINA die Daten der Datenbank über Kontaminationsprofile von 

militärischen und Rüstungsaltlasten bereitgestellt. 

• Informationen zu KVF-Typen (allgemeine und nutzerspezifische Informationen, 

Schadstoffinventar und Schadstoffrelevanz) 

SINA wurde als PC-Programm auf der Umwelt-CD-ROM des BMBau einem weiten 

Anwenderkreis zur Verfügung gestellt. 

Die humantoxikologische Bewertung von Bodenkontaminationen befindet sich nicht zuletzt 

durch das Gesetzgebungsverfahren zu dem seit dem 01.03.1999 in allen seinen Bestimmungen 

gültigen Bundes-Bodenschutzgesetz (BBodSchG) und der noch in der Abstimmung 

befindlichen Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BodSchV) in ständigem Fortschritt 

und anhaltender Diskussion. Insbesondere bei der Anwendung von Konzentra-


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tionswerten sind daher die Angaben dieses Materialienbandes vor weitreichenden Entscheidungen 

hinsichtlich ihrer Aktualität zu überprüfen. Entsprechende Hinweise an die OFD 

Hannover werden dankbar entgegengenommen und können ggf. über die Arbeitshilfen 

Altlasten - aktuell allen Nutzern der Materialien zur Verfügung gestellt werden. 

Hinweise zur Planung und Umsetzung von Arbeitsschutzmaßnahmen bei Untersuchungen 

und Sanierungen kontaminierter Böden gibt auch die Anlage 8 der „Arbeitshilfen Altlasten“. 

Als Themen weiterer Materialien sind bisher geplant: Hinweise zur Errichtung von Grundwassermeßstellen, 

Geophysikalische Erkundungsmethoden und ausgewählte, kommentierte 

Fallbeispiele zu Erkundungen und Sanierungen. 

Die Redaktion


Inhaltsverzeichnis 

1 Einführung in die Toxikologie...............................................................................................1 

1.1 Definition und Gegenstand ............................................................................................1 

1.2 Giftbegriff .......................................................................................................................1 

1.3 Teilgebiete und Zusammenwirken mit anderen Wissenschaftsbereichen.......................2 

2 Humantoxikologische Grundlagen .......................................................................................6 

2.1 Bedeutung physikalisch-chemischer Eigenschaften von Schadstoffen für ihre 

toxische Wirkung .................................................................................................................6 

2.2 Toxikokinetik..................................................................................................................7 

2.3 Toxikodynamik.............................................................................................................10 

2.4 Untersuchungsmethoden.............................................................................................14 

3 Ökotoxikologische Grundlagen ..........................................................................................17 

3.1 Kriterien für die ökotoxikologische Beurteilung von Stoffen..........................................17 

3.2 Relevanz ökotoxikologischer Stoffdaten.......................................................................19 

4 Toxikologische Grenzwerte................................................................................................20 

4.1 Grenzwerte für Arbeitsstoffe ........................................................................................20 

4.2 Grenzwerte für Luftschadstoffe ....................................................................................22 

4.3 Grenzwerte für Nahrungsmittel ....................................................................................22 

4.4 Gesetzliche Regelungen..............................................................................................22 

5 Spezielle toxikologische Eigenschaften der für den Umwelt- und Altlastenbereich 

relevanten Schadstoffgruppen ...........................................................................................26 

5.1 Mineralöle/ Mineralölkohlenwasserstoffe......................................................................26 

5.2 Schwermetalle .............................................................................................................27 

5.3 Aromatische Kohlenwasserstoffe.................................................................................29 

5.4 Polycylische aromatische Kohlenwasserstoffe.............................................................30 

5.5 Leichtflüchtige halogenierte Kohlenwasserstoffe..........................................................31 

5.6 Polychlorierte aromatische Kohlenwasserstoffe...........................................................32 

5.7 Mineralfasern...............................................................................................................35 

5.8 Explosiv- und Kampfstoffe ...........................................................................................36 

5.8.1 Explosivstoffe ........................................................................................................36 

5.8.2 Chemische Kampfstoffe ........................................................................................37 

6 Literaturempfehlungen.......................................................................................................40 

Mai 1998


Verzeichnis der Abbildungen 

Abbildung 1: Teilgebiete der Toxikologie ............................................................................... 3 

Abbildung 2: Verbindungen der Toxikologie zu anderen Fachrichtungen............................... 5 

Abbildung 3: Toxikokinetik [aus „Toxikologie“ Fonds der Chemischen Industrie, 1985].......... 8 

Abbildung 4: Dosis-Wirkungs-Kurve .................................................................................... 11 

Abbildung 5: Rezeptortheorie [aus „Toxikologie“ Fonds der Chemischen Industrie, 1985]... 12 

Abbildung 6: Schadstoffe mit und ohne Wirkungsschwelle .................................................. 14 

Abbildung 7: Einordnung der Schwermetalle in das Periodensystem der Elemente............. 27 

Mai 1998


Verzeichnis der Tabellen 

Tabelle 1: Inhalt und Aufgabenbereiche der Teilgebiete der Toxikologie ............................... 4 

Tabelle 2: Physikalisch-chemische Stoffeigenschaften.......................................................... 7 

Tabelle 3: Phasen der toxikokinetischen Betrachtung............................................................ 9 

Tabelle 4: Beschreibung spezifischer Wirkmechanismen .................................................... 13 

Tabelle 5: Untersuchungsmethoden der Humantoxikologie in Abhängigkeit von der zu 

betrachtenden Schadwirkung............................................................................... 15 

Tabelle 6: Ökotoxikologische Bewertungskriterien............................................................... 17 

Tabelle 7: Gewerbetoxikologisch wichtige Grenzwerte ........................................................ 20 

Tabelle 8: Definition der gewerbetoxikologisch wichtigen Grenzwerte für Arbeitsstoffe........ 21 

Tabelle 9: Übersicht über wichtige Teile des Gefahrstoffrechts............................................ 23 

Tabelle 10: Gefahrensymbole und Gefahrenbezeichnungen ............................................... 25 

Tabelle 11: Vertreter der Mineralölkohlenwasserstoffe ........................................................ 26 

Tabelle 12: Toxikologie ausgewählter Schwermetalle.......................................................... 28 

Tabelle 13: Toxikologie ausgewählter aromatischer Kohlenwasserstoffe............................. 29 

Tabelle 14: Vertreter der Polycyclischen Aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK) ............. 30 

Tabelle 15: Toxikologie ausgewählter Leichtflüchtiger Chlorierter Kohlenwasserstoffe 

(LCKW)................................................................................................................ 31 

Tabelle 16: Toxikologie ausgewählter chlorierter Monoaromaten ........................................ 33 

Tabelle 17: PCB-Grundstruktur und Indikatorkongenere...................................................... 33 

Tabelle 18: PCDD/PCDF-Grundstruktur und ausgewählte Beispiele für die 

Toxizitätsbetrachtung mit Hilfe von Toxizitätsäquivalenzfaktoren (TEF)............... 35 

Tabelle 19: Übersicht zur Toxikologie ausgewählter Mineralfasern...................................... 36 

Tabelle 20: Toxikologie ausgewählter Explosivstoffe ........................................................... 37 

Tabelle 21: Toxikologie ausgewählter Kampfstoffe .............................................................. 38 

Mai 1998


Verzeichnis der Abkürzungen / Glossar 

Begriff 

ADI 

akut 

allergen 

BAT 

Biotransformation 

BTEX 

BUA 

ChemG 

chronisch 

dermal 

Dissoziation 

dissoziiert 

EINECS 

EKA 

Evasion 

Exposition 

Extrazellulärraum 

FCKW 

GefStoffV 

hydrophil 

hydrophob 

inhalativ 

Invasion 

kanzerogen 

LCKW 

LHKW 

Lipidmembran 

Lipidschicht 

lipophil 

LOAEL 

Erläuterung 

engl.: Acceptable Daily Intake: 

duldbare tägliche Aufnahmemenge eines Stoffes 

Einmalige Exposition über weniger als 24 Stunden 

Potential einer chemischen Substanz, eine Überempfindlichkeitsreaktion 

des Organismus bei wiederholter Einwirkung auszulösen 

Biologischer Arbeitsstoff Toleranzwert 

Substanzumbau, Strukturveränderung, die durch körpereigene 

Stoffe hervorgerufen wird - Metabolisierung 

Schadstoffgruppe – Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Xylole 

(Neu: Benzen, Toluen, Ethylbenzen, Xylene) 

Beratergremium für Umweltrelevante Altstoffe 

Chemikaliengesetz 

wiederholte Exposition länger als drei Monate 

über die Haut 

Bildung von beweglichen Ionen aus einem Gesamtmolekül 

als Ion mit freien Ladungsträgern vorliegend 

engl.: European Inventory of Existing Chemical Substances 

Europäische Altstoffinventarliste 

Expositionsäquivalente für krebserzeugende Arbeitsstoffe 

Entweichen, Ausscheiden 

Ausgesetztsein 

Zellzwischenraum 

Schadstoffgruppe – Fluorchlorkohlenwasserstoffe 

Gefahrstoffverordnung 

Wasserverträglich, wasseraufnehmend 

Wasserabstoßend, nicht wasserlöslich 

über die Lunge, mit der Atemluft 

Eindringen, Aufnehmen 

Potential einer chemischen Substanz, Krebs auszulösend 

Schadstoffgruppe – Leichtflüchtige chlorierte Kohlenwasserstoffe 

Schadstoffgruppe – Leichtflüchtige halogenierte Kohlenwasserstoffe 

Zellwand, aus körpereigenen Fetten bestehend 

Fettschicht 

fettähnlich, in Fett löslich 

engl.: Lowest Observed Adverse Effect Level 

niedrigeste Dosis eines verabreichten chemischen Stoffes, bei der 

im Tierexperiment noch gesundheitsschädliche Effekte beobachtet 

wurden 

Mai 1998


Begriff 

MAK 

Metabolisierung 

MKW 

Mutagen 

NOAEL 

Oral 

Organotropie 

PAK 

PCB 

PCDD 

PCDF 

Persistenz 

Resorption 

Subakut 

Subchronisch 

Symptom 

TEF 

Teratogen 

TRK 

Unit Risk 

WHO 

Erläuterung 

Maximale Arbeitsplatz Konzentration 

Substanzumbau, Strukturveränderung, die durch körpereigene 

Stoffe hervorgerufen wird - Biotransformation 

Schadstoffgruppe - Mineralölkohlenwasserstoffe 

Potential einer chemischen Substanz, Veränderungen in der 

Erbinformation hervorzurufen, erbgutschädigend 

Engl.: No Obeserved Adverse Effect Level 

Höchste Dosis eines verabreichten chemischen Stoffes, bei der im 

Tierexperiment keine erkennbare toxische Wirkung mehr festgestellt 

werden konnte 

über den Mund (Magen-Darm-Trakt) 

eine auf bestimmte Körperorgane spezifisch ausgerichtete toxische 

Wirksamkeit einer chemischen Substanz 

Schadstoffgruppe – Polycyclische Aromatische Kohlenwasserstoffe 

Schadstoffgruppe – Polychlorierte Biphenyle 

Schadstoffgruppe – Polychlorierte Dibenzo-Dioxine 

Schadstoffgruppe – Polychlorierte Dibenzo-Furane 

Dauer der Beständigkeit einer chemischenn Substanz in ihrer 

ursprünglichen Struktur 

Tatsächliche Stoffaufnahme nach Invasion 

Wiederholte Exposition bis zu 28 Tagen 

Wiederholte Exposition zwischen ein und drei Monaten 

Anzeichen einer Wirkung 

Engl.: Toxicity Equivalency Faktor 

Toxizitätsäquivalent, Toxizitätsäquivalenzfaktor 

Potential einer chemischen Substanz, Schädigungen während der 

embryonalen Entwicklung hervorzurufen, fruchtschädigend 

Technische Richtkonzentration 

Geschätztes zusätzliches Krebsrisiko, wenn eine dauernde, 

lebenslange (70 Jahre) inhalative bzw. orale Exposition gegenüber 

dem Gefahrstoff in Höhe von 1 µg/m³ bzw. 1 mg/kg/d besteht 

Engl.: World Health Organisation 

Weltgesundheitsorganisation 

Mai 1998

Grundlagen der Human- und Ökotoxikologie Seite 1 von 40 

1 Einführung in die Toxikologie 

1.1 Definition und Gegenstand 

Ein breiteres öffentliches Interesse an der Toxikologie und ihren Fragestellungen wurde erst 

in den letzten 20 Jahren durch Berichte über aktuelle Umweltprobleme, spektakuläre Schadensfälle 

in der Industrie und nicht zuletzt durch die Betrachtung der von vorigen Generationen 

„geerbten“ Probleme in Form der Altlasten geweckt. 

Anliegen der vorliegenden Darstellung ist es, gerade für den letztgenannten Bereich die 

Grundlagen der Toxikologie und das für eine Gefahren- und Risikoabschätzung im Altlastenbereich 

relevante Basiswissen kurz darzustellen und an Beispielen zu erläutern. 

Eine wissenschaftliche Basis für die Toxikologie wurde von Paracelsus (1493-1541) entwikkelt. 

Er erkannte als erster chemisch definierte Stoffe als Auslöser von Vergiftungen. Aus 

dieser Zeit stammt auch die bis heute erhaltene, konventionelle Definition des Lehrgebietes: 

4 Die Toxikologie ist die Lehre von Giften und Gegengiften. Sie beschreibt die schädlichen 

Effekte chemischer Substanzen auf Lebewesen, insbesondere den Menschen. 

Neben dieser qualitativen Aufgabe, gefährliche Stoffeigenschaften von Chemikalien zu 

erkennen und zu beschreiben, befaßt sich die Toxikologie mit quantitativen Aussagen. Es 

wird geklärt, unter welchen Expositionsbedingungen mit Schädigungen der Gesundheit des 

Menschen zu rechnen ist. Um die Gesundheitsgefährlichkeit von Substanzen abschätzen zu 

können, müssen neben den toxischen Wirkungen die zugrunde liegenden Mechanismen, der 

Expositionsweg, die Kinetik, die Expositionshöhe und –dauer und die Empfindlichkeit der 

exponierten Person erforscht werden. 

Modernere Definitionen beziehen den Präventionsgedanken ein und definieren die Toxikologie 

auch als die Lehre über die Verhinderung gesundheitsschädlicher Effekte. Die Toxikologie 

leistet einen Beitrag bei der Erkennung, Behandlung und Vorbeugung von Vergiftungen. 

Aus der Definition des Lehrgebietes ergeben sich folgende Forschungsgegenstände: 

Die Toxikologie widmet sich 

4 dem qualitativen Nachweis und der quantitativen Bestimmung giftiger Stoffe, 

4 der Erforschung der Eigenschaften dieser Giftstoffe und der durch diese Eigenschaften 

bedingten Wirkungen auf den menschlichen, tierischen oder pflanzlichen Organismus, 

4 der Ableitung von Grenz- und Richtwerten sowie von Vorschriften für den sicheren 

Umgang mit Giften, 

4 der Gefahrenbeseitigung oder –minderung durch Unschädlichmachen freigesetzter oder 

bereits einwirkender Gifte einschließlich 

4 der Entwicklung von Entgiftungsmitteln und Gegengiften sowie 

4 der Behandlung von Vergiftungen. 

1.2 Giftbegriff 

Einsetzen und Intensität einer toxischen Wirkung sind abhängig von der Dosis. Dabei 

versteht man unter Dosis diejenige Menge eines Stoffes (Giftes), die innerhalb einer 

bestimmten Zeit zur Exposition kommt. 

Mai 1998

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Diese grundlegende Erkenntnis der Toxikologie wurde bereits von Paracelsus im 16. Jahrhundert 

formuliert. Seine Giftdefinition ist die berühmteste, weil auch treffsicherste Beschreibung 

des Giftbegriffes: 

4 Was ist das nit Gift?. Alle Dinge sind Gift und nichts ohn‘ Gift. Allein die Dosis macht, daß 

ein Ding kein Gift. 

Die Dosis wird in der Toxikologie zumeist als Menge Stoff pro Kilogramm Körpergewicht des 

betrachteten Lebewesens in einer bestimmten Zeit angegeben. Man hat dabei zu unterscheiden 

zwischen der Menge, die zur Exposition kommt und der tatsächlich aufgenommenen 

Schadstoffmenge. Je nach Expositionspfad (ob oral, dermal oder inhalativ aufgenommen) 

können diese Werte in Abhängigkeit vom Resorptionsfaktor für ein und denselben 

Stoff sehr unterschiedlich sein. 

1.3 Teilgebiete und Zusammenwirken mit anderen Wissenschaftsbereichen 

Die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von Chemikalien in allen Bereichen des Lebens 

haben dazu geführt, daß sich auch innerhalb des großen Wissensgebietes Toxikologie 

Spezialisierungen herausbildeten. Die daraus resultierenden verschiedenen Teilgebiete der 

Toxikologie unterscheiden sich nicht in der Art der Anwendung von Bewertungskriterien oder 

der Vorgehensweise der Betrachtung von Stoffen und deren Wirkungen. Die unterschiedlichen 

Anwendungsbereiche von Chemikalien und unterschiedliche gesetzliche Regelungen 

für deren Einsatz führen zu unterschiedlichen Anforderungen an die Durchführung von 

Untersuchungen und grenzen die Stoffpalette je Teilgebiet ein. 

Mai 1998


Abbildung 1 gibt einen Überblick über die wichtigsten Hauptzweige der Gesamtwissenschaft 

Toxikologie. 

Chemische 

Chemische 

Toxikologie 


Öko-(Umwelt-) 

Öko-(Umwelt-) 

toxikologie 

toxikologie 

Klinische 

Klinische 



Forensische 

Forensische 



Nahrungsmitteltoxikologie 


Strahlentoxikologie 




der 

der 

Bedarfsgegenstände 


Arzneimitteltoxikologie 




der 

der 

Pflanzenschutzmittel 


Veterinärtoxikologie 


Industrie- 

Industrieund 

und 

Gewerbetoxikologie 


Militärtoxikologie 


Abbildung 1: Teilgebiete der Toxikologie 

In der sich anschließenden Tabelle 1 werden die Aufgabenbereiche und der Inhalt der 

einzelnen in der Abbildung genannten Teilgebiete der Toxikologie erklärt. 

Mai 1998



Tabelle 1: Inhalt und Aufgabenbereiche der Teilgebiete der Toxikologie 

Teilgebiet 

Chemische Toxikologie 


Toxikologie der 



Klinische Toxikologie 

Industrie- und 



Forensische 



Aufgabenbereich / Inhalt 

• Untersuchung chemischer Aspekte der Giftwirkung (Struktur- 

/Wirkungsbeziehungen, Stabilität und Entgiftung, molekulare Wirkungsmechanismen, 

durch körpereigene Stoffe induzierte 

Umwandlungsreaktionen (Biotransformation)) 

• Chemische Analyse von Giften 

• Toxizitätsprüfung neuer Wirkstoffe (Tierversuche, alternative 

Tests, klinische Testung) 

• Untersuchung von Nebenwirkungen bei regelrechter medizinischer 

Anwendung und von Vergiftungen bei Überdosierung oder nicht 

medizinisch indizierter Verwendung (Fallauswertung, Tierexperimente, 

Diagnose- und Therapiehinweise) 

• Toxizität von Wirkstoffen und Formulierungen (Fertigpräparate) 

besonders bei Feldanwendung 

• Rückstandsbestimmung, Untersuchung der Dauer des Erhalts der 

chemischen Struktur (Persistenz), Festlegung von Schutz- und 

Kontrollmaßnahmen 

• Feststellung, Prophylaxe und Therapie von Vergiftungen an Tieren 

(besonders Nutztieren) 

• Untersuchungen zur Toxizität gegenüber den relevanten Tierarten 

• Diagnose und Therapie von (vorwiegend akuten) Vergiftungen 

• Therapiehinweise für die Notfallbehandlung in nichtspezialisierten 

Einrichtungen und für die Erste Hilfe (auch durch Laien) 

• Toxikologischer Auskunftsdienst auf der Basis von Giftprodukten 

und Fall-Dokumentationen 

• Untersuchungen zu akuten und chronischen Intoxikationen durch 

Stoffe der Arbeitsumwelt (Feststellung der Art- und Dosis / Wirkungs-Relation 

toxischer Schädigungen 

• Diagnose und Therapie arbeitsbedingter Erkrankungen 

• Prophylaxe durch Festlegung von Schutz- und Havariemaßnahmen 

sowie von Toleranzgrenzen 

• Nachweis chemischer Kampfstoffe 

• Schutzmaßnahmen und Therapie 

• Entgiftung, Konversion und schadlose Beseitigung 

• Aufklärung fraglicher Vergiftungen und Mißbrauchsfälle (Analysen 

zur Feststellung der Art und Konzentration von Giften in biologischem 

Material und Spuren, Beurteilung der Kausalität) 

• Untersuchung nachteiliger Effekte auf den Organismus durch 

ionisierende und radioaktive Strahlung, Schutzmaßnahmen 

Mai 1998


Teilgebiet 

Öko- (Umwelt-) 

toxikologie 

Toxikologie der 



Aufgabenbereich / Inhalt 

• Aufdeckung und Aufklärung der Schadwirkungen von Stoffen auf 

Ökosysteme (Luft, Wasser, Boden, Pflanzen, Tiere) und deren 

Rückwirkung auf den Menschen (Feststellung der Art und Menge 

bzw. Konzentration von Schadstoffen, deren Ausbreitung und Persistenz, 

von Konzentrations/Wirkungs-Beziehungen, Festlegung 

von Emissions- und Immissionsgrenzwerten, Präventivmaßnahmen, 

Deponie- und Entgiftungsverfahren, Überwachungsregimes) 

• Feststellung toxischer Komponenten in Gegenständen des täglichen 

Bedarfs (z.B. Haushaltwaren, Kosmetika) 

• Analytik und Wirkuntersuchungen dieser Schadstoffe 

• Feststellung toxischer Komponenten (natürliche Bestandteile, 

Zersetzungsprodukte, Zusatzstoffe, Kontaminanten) von Lebensmitteln 

• Untersuchung der toxischen Wirkung dieser Bestandteile 

• Festlegung von Konzentrations-Grenzwerten und Kontrollverfahren 

sowie technologischen Alternativen 

Zur Bearbeitung toxikologischer Fragestellungen benötigt man eine Vielzahl von Informationen 

aus den unterschiedlichen wissenschaftlichen Disziplinen. Sie reichen von der analytischen 

Chemie über die Biochemie, Molekularbiologie, Genetik, Physiologie bis zu den 

spezialisierten Fachrichtungen der Medizin und Veterinärmedizin. Die Toxikologie nutzt zur 

Kenntnisgewinnung Methoden und Erfahrungen aus allen diesen Disziplinen, um toxikologisch 

relevante Stoffeigenschaften von Chemikalien zu beschreiben und die aus deren 

Verhalten resultierenden gesundheitlichen Risiken abzuschätzen. 

Abbildung 2 stellt die Verbindungen zu den anderen Fachrichtungen schematisch dar. 

Pathologie 

Pathologie 

Physiologie 

Physiologie 

Pharmakologie 

Pharmakologie 

Rechtsmedizin 

Rechtsmedizin 

Beschreibung von 

Veränderungen in 

Körperform u. -struktur 

Wirkungsorte, 

Mechanismen auf 

Organ- und Zellebene 

Vergiftungsursachen 

Giftnachweis 

Chemie 

Synthetika 

Naturstoffe 


Akute Vergiftungen 

Therapie 

Giftinformation 

Innere Medizin 

Kinderheilkunde 

Intensivtherapie 

Stoffkonzentrationen 

Metabolite 

Molekulare 

Wirkungsmechanismen, 

Metabolismus 

Chemische 

Auslösung von 

Mutationen 

Analytische 

Analytische 

Chemie 

Chemie 

Biochemie 

Biochemie 

Genetik 

Genetik 

Abbildung 2: Verbindungen der Toxikologie zu anderen Fachrichtungen 

Mai 1998



2 Humantoxikologische Grundlagen 

2.1 Bedeutung physikalisch-chemischer Eigenschaften von Schadstoffen für 

ihre toxische Wirkung 

Die Kenntnis der physikalisch-chemischen Eigenschaften eines Schadstoffes ermöglicht 

bereits eine grobe Abschätzung seines zu erwartenden Verhaltens und seiner toxischen 

Auswirkungen im Organismus. Zu den physikalisch-chemischen Eigenschaften, die bei einer 

derartigen Einschätzung eine Rolle spielen, gehören die Löslichkeit, der Verteilungskoeffizient, 

der Dissoziationsgrad und die Oberflächenaktivität. 

Das Lösungsverhalten einer Verbindung gibt Anhaltspunkte für ihre Verteilung im Körper. 

Polare bzw. wasserlösliche (hydrophile) Stoffe werden kaum aktiv aus dem Magen-Darm- 

Trakt resorbiert, sondern unterliegen wie Wasser den Prinzipien der passiven Diffusion. 

Wenn sie in die Blutbahn gelangt sind, werden sie als polare Verbindungen meist relativ 

schnell über die Nieren und mit dem Urin ausgeschieden. Sollten sie die Blutbahn verlassen, 

werden sie in Abhängigkeit von ihrer Ladung überwiegend außerhalb der Zellen verbleiben 

und kaum die Lipidmembranen der Zellen durchdringen. Unpolare, wasserunlösliche (hydrophobe) 

bzw. fettlösliche (lipophile) Verbindungen werden im Magen-Darm-Trakt sehr gut 

resorbiert. Sie gelangen mit dem Blut in den Raum zwischen den Zellen (Extrazellulärraum), 

können die Fettmembranen der Zellen durchdringen und somit in das Innere einer Zelle 

gelangen. Die Löslichkeitsverhältnisse spielen darüber hinaus eine wichtige Rolle bei der 

Überwindung natürlicher Schutzbarrieren im Organismus. So können fettlösliche Verbindungen 

im Gegensatz zu polaren Stoffen die Blut-Hirn-Schranke oder die Blut(Mutter)-Plazenta- 

Blut(Embryo)-Schranke überwinden und nahezu ungehindert in jeden Zellbereich gelangen. 

Es besteht die Möglichkeit, die biologische Wirksamkeit einer Verbindung anhand ihres 

Verteilungskoeffizienten zwischen polaren und unpolaren Lösungsmitteln einzuschätzen. So 

wird in der Regel die Verteilung einer Verbindung zwischen Öl (Octanol) und Wasser geprüft 

und als Octanol/Wasserverteilungs-Quotient bzw. als dessen dekadischer Logarithmus als 

Verteilungskoeffizient log P OW angegeben. 

Viele biologisch wirksame Verbindungen weisen positive oder negative Ladungen auf. In 

Abhängigkeit vom pH-Wert des umgebenden Milieus können diese chemischen Verbindungen 

in Bruchstücke mit freien Ladungen, in Ionen, aufgespalten (dissoziiert) oder weiter als 

polare Gesamtverbindung (undissoziiert) vorliegen. Als Grundprinzip kann hier erkannt 

werden, daß sich dissoziiert vorliegende Verbindungen wie polare und undissoziierte Verbindungen 

wie unpolare Stoffe verhalten. 

Vereinigt eine nicht mehr einfach strukturierte chemische Verbindung polare und unpolare 

Eigenschaften, kann in Abhängigkeit davon, in welchem Verhältnis und in welchen Abständen 

die polaren und unpolaren Gruppen in dieser Verbindung zueinander stehen, das 

oberflächenaktive Verhalten stark variieren. So können unpolare Strukturanteile in die 

Fett(Lipid)schicht von Membranen eindringen, während die polaren Strukturen oder funktionellen 

Gruppen in den Extrazellulärraum ragen. Durch diese Grenzflächenaktivität können 

Änderungen in der äußeren Ladung und Durchlässigkeit der Zellmembran eintreten, die mit 

weitreichenden Folgen für den Zellstoffwechsel verbunden sind. 

Der Zusammenhang zwischen den physikalisch-chemischen Stoffeigenschaften und dem 

daraus abzuschätzenden Verhalten ist zusammenfassend in Tabelle 2 dargestellt. 

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Tabelle 2: Physikalisch-chemische Stoffeigenschaften 

Merkmal Stoffeigenschaft abzuschätzendes Stoffverhalten 

Löslichkeit 

unpolar, 

wasserunlöslich, 

lipohil bzw. hydrophob 

Verteilungskoeffizient 

(zwischen 

polaren und 

unpolaren 

Lösungsmitteln) 

i.d.R. Octanol/Wasser 

Oberflächenaktivität 

polar, 

wasserlöslich bzw. 

hydrophil 

Verteilungsquotient 

klein (eher in Wasser 

als in Octanol) 

Verteilungsquotient 

groß (eher in Octanol 

als in Wasser) 

• Verhalten entspricht den fettlöslichen Verbindungen 

• Verteilung über Membranen und Barrieren in 

alle Körper- und Zellstrukturen möglich 

Dissoziationsgrad 

Dissoziationskonstante 

für Säuren 

und Basen in Abhängigkeit 

vom (Blut-) 

pH-Wert 

Vereinigung von 

polaren und unpolaren 

Gruppen in einer 

Verbindung 

• kaum aktive Resorption aus dem Magen- 

Darm-Trakt 

• wie Wasser passive Diffusion in die Blutbahn 

• schnelle Ausscheidung mit dem Urin über 

die Nieren 

• kaum Durchdringung der Lipidmembranen 

der Zellen (Verbleib im Extrazellulärraum) 

• gute Resorption im Magen-Darm-Trakt 

• nach Durchdringen der Lipidmembran 

Wanderung in das Zellinnere 

• Passage spezifischer Zellbarrieren möglich 

(Blut – Hirn – Schranke, Blut (Mutter) – 

Plazenta – Blut (Embryo) – Schranke) 

• Verhalten entsprechend Wasser 

• Verteilungsverhalten wie polare Stoffe 

• dissoziiert vorliegende Verbindungen mit 

freien Ladungsträgern verhalten sich wie 

polare Stoffe 

• undissoziierte Verbindungen können analog 

unpolaren Verbindungen die Blut-Hirn- 

Schranke durchdringen 

• unpolare Strukturanteile können in die 

Lipidschicht von Membranen eindringen und 

mit polarem Strukturanteil in den Extrazellulärraum 

herausragen 

• Bewirken von Änderungen in der äußeren 

Ladung, Konformation und Durchlässigkeit 

der Zellmembran 

• weitreichende Folgen für den Zellstoffwechsel 

möglich 

2.2 Toxikokinetik 

Die Toxikokinetik beschreibt den Weg und den Konzentrationsverlauf einer chemischen 

Substanz im Organismus. Dabei steht die Exposition am Anfang (Kontakt des Organismus 

mit der Chemikalie). Die Toxikokinetik bestimmt mit ihren Teilprozessen Invasion (Resorption 

und Verteilung) und Evasion (Biotransformation und Ausscheidung) quantitativ in Abhängigkeit 

von der Zeit die Wirksamkeit einer Substanz wesentlich mit. 

Die Aufnahme eines Schadstoffes erfolgt in den meisten Fällen durch Verschlucken (oral), 

über die Haut (dermal) oder durch Einatmen (inhalativ). Eine biologische Wirkung kann nach 

Mai 1998



Kontakt mit dem Schadstoff nur dann eintreten, wenn dieser vom Organismus auch aufgenommen 

(resorbiert) wird. Dazu sind natürliche biologische Barrieren zu überwinden und 

spezifische Transportmechanismen zu aktivieren. 

Die Substanzresorption hängt stark davon ab , in welcher Konzentration und wie lange der 

Wirkstoff mit den zur Aufnahme befähigten Körperoberflächen in Kontakt steht. Weiterhin 

bestimmen Stoffeigenschaften wie Aggregatzustand, Kristallgröße und –form bzw. die Fettoder 

Wasserlöslichkeit diesen Schritt. 

Nach der Resorption werden die Wirkstoffe in der Regel mit dem Blutstrom durch den 

gesamten Organismus transportiert. Dabei passieren sie Bereiche, zu denen sie aufgrund 

spezieller Eigenschaften eine besondere Affinität besitzen (Organotropie). So reichern sich 

stark fettlösliche Substanzen bevorzugt im Fettgewebe an, während die eher wasserlöslichen 

Schadstoffe im Blut bzw. in den Zellzwischenräumen angesammelt werden. 

Die Ausscheidung von Stoffen aus dem Organismus erfolgt in vielen Fällen mit dem Urin 

oder über die Gallenflüssigkeit. Auf diesem Wege können aber nur wasserlösliche Stoffe den 

Organismus verlassen. Bei fettlöslichen Substanzen bestünde die Gefahr, daß sie sich im 

Fettgewebe anreichern und somit im Körper verbleiben würden. Der Organismus besitzt 

deshalb biochemische Systeme, die in der Lage sind, fettlösliche Stoffe in mehr wasserlösliche 

Substanzen oder Substanzbausteine umzuwandeln, die dann leichter ausgeschieden 

werden können (Metabolisierung). Hauptort dieser Biotransformationsmechanismen ist die 

Leber. Die dabei ablaufenden Vorgänge werden unterteilt in Phase-I-Reaktionen (Hydrolysen, 

Oxidationen und –Reduktionen) und Phase-II-Reaktionen, bei denen eine zusätzliche 

Erhöhung der Wasserlöslichkeit durch Konjugationsreaktionen mit körpereigenen Stoffen 

stattfindet. 

Abbildung 3 stellt die Komplexität der toxikokinetischen Vorgänge dar; Tabelle 3 faßt die 

Aussagen zu den einzelnen Phasen der Toxikokinetik im menschlichen Organismus zusammen. 

Aufnahme 

Inhalation 

Verschlucken 

Injektion 

Hautresorption 

Lunge 

Blut 

Haut 

Verteilung 

Metabolismus 

Magen 

Darm 

Galle 

andere 

Organe 

(Gehirn, 

Fettgewebe) 

Leber 

Niere 

Ausscheidung 

Exhalation 

Stuhl 

Urin 

Schweiß 

Abbildung 3: Toxikokinetik [aus „Toxikologie“ Fonds der Chemischen Industrie, 1985] 

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Tabelle 3: Phasen der toxikokinetischen Betrachtung 

Phase Besonderheit Erklärung 

Aufnahme 

Resorption 

Verteilung 

Oral 

Inhalativ 

Dermal 

Injektionen 

Lunge/Alveolen 

Magen/Dünndarm 

Organotropie 

• Zufuhr von Schadstoffen über Mund und Speiseröhre 

in den Magen (möglicherweise mit Speisen 

und Getränken) 

• Aufnahme leichtflüchtiger oder gasförmiger 

Verbindungen sowie von Staub bzw. Staubpartikeln 

über die Atemluft in die Lunge 

• Aufnahme eines Schadstoffes über die intakte 

Haut oder Schleimhaut 

• direkte Aufnahme von Schadstoffen in die 

Blutbahn durch Verletzungen im Aufnahmebereich 

der anderen Pfade oder durch Applikation 

in/unter die Haut (intra/subcutan), in das 

Muskelgewebe (intramuskulär), in die Blutbahn 

intravenös oder intraarteriell oder in die Bauchhöhle 

(intraperitoneal) 

• tatsächliche Aufnahme von Schadstoffen in die 

Blutbahn, die nicht durch Injektionen zugeführt 

wurden 

• Vollständigkeit und Geschwindigkeit variieren in 

Abhängigkeit vom Resorptionsort und aufgrund 

unterschiedlicher Schadstoffeigenschaften 

• Überwindung einer relativ dünnen Barriere 

verschiedener Membranen 

• oft sehr hohe Resorptionsraten 

• Transport von der Lunge über Herz unmittelbar 

in den großen Blutkreislauf, so daß Schadstoffe 

ungefiltert auch das Gehirn erreichen können 

• Schadstofftransport über Vena porta direkt in die 

Leber 

• first-pass-effect in der Leber = Rückhalt von 

Schadstoffanteilen und Umwandlung 

• Verteilung des Schadstoffes im Blutplasma, das 

als Bindungs- und Transportpartner Eiweiße 

(Globuline, Albumin) enthält 

• Möglichkeit der Wiederfreisetzung durch Verdrängungsmechanismen 

besteht 

• besondere Bindungsneigung (Affinität) einzelner 

Organe für bestimmte Schadstoffe (z.B. stark 

fettlösliche Stoffe binden sich an Fettgewebe) 

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Phase Besonderheit Erklärung 

Metabolismus 

(Biotransformation) 

Ausscheidung 

(Elimination) 

2.3 Toxikodynamik 

Phase-I-Reaktionen 

Phase-II-Reaktionen 

• über den Urin bzw. die Gallenflüssigkeit können 

nur wasserlösliche Stoffe ausgeschieden werden 

• fettlösliche Stoffe werden überwiegend in der 

Leber mit Hilfe metabolisierender Enzyme in 

wasserlösliche Abbausteine umgewandelt 

• Hydrolysen, Oxidationen und Reduktionen zur 

Vermittlung polarer Eigenschaften am Schadstoffgrundgerüst 

• weitere Erhöhung der Wasserlöslichkeit durch 

zusätzliche Konjugationsreaktionen mit körpereigenen 

Stoffen 

• Ausscheidung über Nieren – Urin bzw. 

Leber/Galle – Gallenflüssigkeit 

• Eliminationsgeschwindigkeit entscheidet über 

schnelle Konzentrationsabnahme des Schadstoffes 

oder seine Akkumulation im Körper 

Die Toxikodynamik beschreibt die Entstehung/Entwicklung der Vergiftung (Pathogenese) 

und erklärt das Wesen der Giftwirkung. Sie untersucht den Mechanismus sowie die Erkennungszeichen 

(Symptomatologie) und die durch die Vergiftung ausgelösten krankhaften 

Veränderungen (Pathologie). 

Die Toxikodynamik bildet die Grundlage für Diagnostik, Therapie und Prophylaxe von 

Vergiftungen. 

Die Wirkungen eines Schadstoffes (W) sind neben den Schadstoffeigenschaften selbst (k) 

abhängig von der einwirkenden Konzentration des Schadstoffes (S), von seiner Einwirkungsdauer 

(t) und von seiner Ausscheidung bzw. Metabolisierung innerhalb einer 

bestimmten Zeit, die mit der Abnahme der einwirkenden Schadstoffkonzentration (-S t ) 

verbunden ist. Mit einer vereinfachten Gleichung kann das zum Ausdruck gebracht werden: 

W = k x t (S-S t ) 

k= schadstoffabhängige Konstante 

Zur Charakterisierung toxischer Effekte werden unterschiedliche Merkmale herangezogen. 

So lassen sich Wirkungen folgendermaßen klassifizieren: 

A: nach Einwirkungsdauer, -häufigkeit: 

akut: 

chronisch: 

einmalige, kurze Einwirkung des Schadstoffes (Sekunden bis 24 Stunden), 

z.B. durch Blausäuredämpfe verursachte Lähmung der Zellatmung 

langanhaltende Schadstoffeinwirkung (Tage, Wochen bis lebenslang), 

z.B. durch Alkoholgenuß verursachte Leberzirrhose 

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B: nach Einwirkungsort: 

lokal: 

systemisch: 

begrenzter Effekt direkt am Einwirkungsort, z.B. Säureverätzung der Haut 

Effekt an bestimmten Zielorganen, unabhängig vom Einwirkungsort, z.B. 

Knochemarkschäden nach chronischer Benzolvergiftung 

C: nach Rückbildungsfähigkeit des Effektes: 

reversibel: 

irreversibel: 

vollständige Rückbildung des beobachteten Effekts, z.B. durch Teerprodukte 

verursachte Warzenbildung 

permanenter Schaden, z.B. durch Teerprodukte verursachter Hautkrebs 

Die Stärke einer Wirkung hängt nicht von der absoluten Menge des Wirkstoffes im Organismus, 

sondern von seiner Konzentration am Angriffsort ab. Zur Quantifizierung dieser Wirkkonzentration 

wird in der Toxikologie die Dosis als Bezugsgröße eingeführt. Sie bezeichnet 

die wirksame Menge eines Schadstoffes bezogen auf das Körpergewicht des beeinflußten 

Organismus oder bezogen auf die Körperoberfläche, z.B. Angaben in mg Stoff / kg Körpergewicht 

= mg/kg KG. 

Um Wirkungen in Abhängigkeit von der beeinflussenden Dosis zu erfassen, bedient man 

sich der Dosis-Wirkungs-Beziehungen. Zum Vergleich der Wirkungen einzelner Stoffe erfolgt 

die Darstellung dieser Beziehung als Kurve in halblogarithmischem Maßstab. Abbildung 4 

zeigt eine derartige Dosis-Wirkungs-Kurve. Als Wirkung kann z.B. die Erhöhung der Herzfrequenz 

oder hier der Prozentsatz der betroffenen Organismen aus einer Versuchsgruppe 

gegen den Logarithmus der Dosis aufgetragen werden. Die Steilheit der in solchen Diagrammen 

erkennbaren linearen Kurvenabschnitte lassen auf die Art und Weise der akuten 

Toxizität schließen. So zeigen z.B. Cyanide sehr steile Kurven, d.h. die Wirkung – der Tod – 

tritt entweder gar nicht oder bei Überschreiten einer definierten CN-Menge plötzlich ein. Die 

in der Abbildung 4 gesondert gekennzeichnete Dosis bei 50% der Wirkung (D 50 ) kann z.B. 

bei Arzneimitteln die effektive Dosis sein, bei der das Medikament 50% seiner Wirkung 

entfaltet und therapeutisch optimal wirkt. D 50 kann aber in Toxizitätstests zur Betrachtung 

akuter Wirkungen auch die häufig verwendete letale Dosis darstellen, bei der 50% der 

Versuchstiere im Test getötet wurden. 

100% 

75% 

50% 

D 50 

Wirkung 

Log Dos 

[mg/kg KG] 

Abbildung 4: Dosis-Wirkungs-Kurve 

Um eine Wirkung auszulösen, müssen die Moleküle eines Wirkstoffes (Agonist) im Organismus 

mit spezifischen Angriffsorten (Rezeptoren) in Wechselwirkung treten. Bei diesen 

Rezeptoren handelt es sich um Makromoleküle, an denen ein Wirkstoff durch Ionenbindungskräfte 

oder Wasserstoffbrückenbindungen angelagert werden kann. Im Organismus 

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kann auf diese Weise ein Wirkstoff-Rezeptor-Komplex gebildet werden, wobei der Zustand 

und die Eigenschaften des Rezeptormoleküls verändert werden. Diese Zustandsänderung 

bewirkt einen Reiz auf den Organismus infolge dessen es im Ergebnis einer Reihe von 

chemischen Reaktionen zu einer Wirkung kommt. Dabei muß das Zielorgan des Rezeptors 

nicht mit dem Wirkort übereinstimmen, z.B. Strychnin beeinflußt Rezeptoren im zentralen 

Nervensystem, die ausgelöste Wirkung betrifft aber den Bewegungsapparat durch Krämpfe 

der quergestreiften Muskulatur. Die Stärke der erzeugten Wirkung hängt so von der Zahl der 

gebildeten Wirkstoff-Rezeptor-Komplexe ab. Das heißt sowohl die Wirkstoffkonzentration im 

Körper als auch die Anzahl der zur Verfügung stehenden Rezeptoren bestimmen die 

Wirkung. Eine Wirkungssteigerung bei Erhöhung der Schadstoffkonzentration ist dann nicht 

mehr möglich, wenn alle Rezeptoren bereits blockiert sind. 

Abbildung 5 zeigt den Grundgedanken der sogenannten Rezeptortheorie durch schematische 

Darstellung der Bildung des Wirkstoff-Rezeptor-Komplexes. 

Abbildung 5: Rezeptortheorie [aus „Toxikologie“ Fonds der Chemischen Industrie, 1985] 

Über diese allgemeinen Betrachtungen von Wirkungen und Wirkungsbeziehungen hinaus ist 

die spezifisch ausgerichtete Wirksamkeit von Schadstoffen zu betrachten. Dazu gehören 

mutagene, carcinogene, teratogene und allergene Wirkungen von Stoffen sowie die Organotropie. 

Die Erläuterungen und Besonderheiten dieser Wirkungen sind in der nachfolgenden 

Tabelle 4 systematisch zusammengefaßt. 

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Tabelle 4: Beschreibung spezifischer Wirkmechanismen 

Wirkung Besonderheit Erläuterung 

Mutagen 

Carcinogen 

Teratogen 

Allergen 

Organotropie 

Punktmutation 

Chromosomen 

aberration 

Genmutation 

Genotoxisch 

epigenetisch 

Sensibilisierung 

Abwehrreaktion 

• durch physikalische (Strahlen, Hitze) oder chemische 

Einwirkungen hervorgerufene Veränderung 

der in der DNS gespeicherten Erbinformation 

• je nach Ausmaß der mutagenen Wirkung sind zu 

unterscheiden: 

Kleinste Veränderung in den chemischen Eigenschaften 

und in der Reihenfolge der Basen Adenin, 

Cytosin, Guanin, Thymin im DNS-Strang 

Mikroskopisch erkennbare Veränderungen in der 

Anordnung der Chromosomen 

Abweichungen von der normalen Chromosomenanzahl 

• Potenz chemischer Stoffe, Krebs auszulösen 

• es werden folgende Wirkungsmechanismen unterschieden: 

• es finden Interaktionen des Carcinogens mit dem 

Kernmaterial statt 

• Wirkung kann direkt erfolgen 

• i.d.R. muß jedoch die chemische Verbindung erst 

von einem Procarcinogen in das wirksame 

Carcinogen umgewandelt werden (z.B. Benzol in 

Benzolepoxid) 

auf außerhalb des Genmaterials zurückzuführende 

Einflüsse (z.B. Asbest, Phenole) 

• die beim Embryo Mißbildung hervorrufende 

Wirkung physikalischer Störfaktoren (Strahlen, 

Hitze), mikrobieller Einwirkungen (Viren, bakterielle 

Toxine), das gesundheitliche Befinden der 

Mutter schädigende Einflüsse (Streß, Nahrungsmittelmangel) 

und chemische Verbindungen (z.B. 

Arzneimittel – Contergan !) 

• diese Wirkungen beschränken sich auf die Zeit der 

Organdifferenzierung, die beim Menschen vom 

14.-18.Tag bis zum 75. Tag nach der Befruchtung 

stattfindet (Embryogenese) 

Fähigkeit und Neigung bestimmter Substanzen, eine 

Überempfindlichkeit des Organismus bei wiederholter 

Einwirkung hervorzurufen 

Bindung der chemischen Substanz an körpereigene 

Eiweiße – zusammen ein komplettes Antigen (Hapten) 

und Bildung spezifischer Antikörper gegen dieses 

Antigen 

bei wiederholtem Kontakt mit dem Schadstoff überschießende 

Abwehrreaktion des Immunsystems 

(vorher gebildete Antikörper) gegen die erneut 

gebildeten Antigene 

Eine auf bestimmte Organe spezifisch ausgerichtete 

toxische Wirksamkeit von Schadstoffen (z.B. 

Schwermetallanreicherung in Leber und Niere) 

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Bei der Ableitung von Orientierungswerten, d.h. Gesamtkörperdosen eines Gefahrstoffes, bei 

denen keine nachteiligen Effekte auf die Gesundheit erwartet werden bzw. nur ein geringes 

Risiko für Erkrankungen angenommen wird, ist zwischen Schadstoffen mit Wirkungsschwelle 

(chronisch toxische Wirkungen entsprechend der Dosis-Wirkungs-Beziehung) und Stoffen 

ohne Wirkungsschwelle (kanzerogene und gentoxische Wirkungen) zu unterscheiden. 

Abbildung 6 verdeutlicht schematisch die Unterschiede. 

Bei Stoffen mit Wirkungsschwelle kann der sogenannte NOAEL (no observed adverse effect 

level), also die Dosis, bei der im Tierversuch keine gesundheitsschädlichen Wirkungen zu 

beobachten waren, ermittelt werden. Dieser experimentell bestimmte Wert wird durch 

Einbeziehung von Sicherheitsfaktoren, die die Übertragung der Ergebnisse vom Tier auf den 

Menschen, die lebenslange Betrachtung (70 Jahre) und den Schutz empfindlicher Personengruppen 

berücksichtigen, auf einen stoff- und pfadspezifischen Orientierungswert transformiert. 

Hauptanwendung ist die Ableitung von tolerablen, täglich resorbierten Körperdosen 

(TRD). Beträgt zum Beispiel die orale resorbierte Dosis 0,025 µg/kg KG*d (Wert für Cadmium) 

heißt das, daß bei einer täglichen Schadstoffaufnahme von 0,025 µg pro kg Körpergewicht 

über 70 Lebensjahre hinweg aller Wahrscheinlichkeit nach keine gesundheitlichen, 

nichtkanzerogenen Wirkungen zu erwarten sind, die auf die Cadmiumaufnahme zurückzuführen 

sind. 

Bei krebserregenden Stoffen kann keine unbedenkliche Dosis angegeben werden, sondern 

es erfolgt die Verknüpfung einer bestimmten Dosis mit dem daraus resultierenden Krebsrisiko. 

Die Abschätzung des Krebsrisikos im Niedrigdosisbereich wird durch Anwendung 

mathematischer Modelle realisiert. Im Ergebnis dieser Betrachtung kann ein Risikowert 

angegeben werden, wenn eine dauernde, lebenslange Exposition gegenüber dem Schadstoff 

in einer bestimmten Konzentration besteht. Beträgt dieser Risikowert (unit risk) z.B. 

8,3*10 -6 (Wert für die lebenslange inhalative Exposition gegenüber 1 µg Benzol/m³ Luft) 

heißt das, daß die Möglichkeit besteht, daß ca. 8 von 1 Million Menschen zusätzlich aufgrund 

dieser dauernden Benzolexposition an Krebs erkranken. 

Adverse Effekte 

Krebsrisiko 

Unit risk 

NOAEL 

LOAEL 

Dosis 

Dosis 

Abbildung 6: Schadstoffe mit und ohne Wirkungsschwelle 

2.4 Untersuchungsmethoden 

Schadstoffe, die für den Menschen hinsichtlich ihrer einwirkenden Mengen oder ihrer invasiven 

Wirkungen gesundheitlich relevant werden können, bedürfen einer toxikologischen 

Bewertung. Für die Erkennung schädigender Wirkungen von chemischen Verbindungen 

stehen unterschiedliche Untersuchungsmethoden zur Verfügung. Die direkte Applikation von 

Schadstoffen beim Menschen zur Testung schädlicher Auswirkungen verbietet sich aus 

ethischen Gründen. Um nach Möglichkeit vor dem Einsetzen von Gesundheitsstörungen 

Mai 1998


eine Risikoabschätzung für definierte chemische Verbindungen vornehmen zu können, 

werden biologische Vorversuche im Labor durchgeführt. Diese können darin bestehen, daß 

an Mikroorganismen, Pflanzen oder isolierten tierischen bzw. menschlichen Zellen gezielte 

und erprobte „in-vitro“-Versuche (im Reagenzglas) durchgeführt werden. Diese Tests sollen 

z.B. über zellschädigende, energiehaushaltbeeinträchtigende und andere zerstörende 

Effekte Aufschluß geben. Mit derartigen Testverfahren lassen sich auch Anhaltspunkte für 

potentielle mutagene und carcinogene Wirkungen gewinnen. Andererseits muß jedoch auch 

unter definierten Bedingungen auf das Tierexperiment zurückgegriffen werden. 

Eine zusammenfassende Übersicht über zur Verfügung stehende Methoden zur Untersuchung 

verschiedener Schadwirkungen gibt Tabelle 5. 

Tabelle 5: Untersuchungsmethoden der Humantoxikologie in Abhängigkeit von der zu 

betrachtenden Schadwirkung 

Schadwirkung Methode Erklärung 

Akute Toxizität 

Reizung der Haut 

Sensibilisierung 

der Haut 

Systemische 

(ganzheitliche) 

Verträglichkeit 

orale, inhalative 

oder dermale 

Exposition an 

Tieren (weiße 

Labor-Ratte) 

Tierversuch mit 

Albinokaninchen 

Tierversuch an 

der Haut des 

Meerschweinchens 

subakute 

subchronische 

chronische 

Toxizität 

• Erfassung möglicher Schädigungen bei einmaliger 

Gabe an Tiere erlaubt Abschätzung des Risikos, 

das bei einmaliger Überexposition des Menschen 

auftreten kann (Unfälle, Vergiftungen) 

• Maß für die Einstufung in Giftklassen nach 

ChemG 

• Applikation von Dosen/Konzentrationen, die sich 

durch einen konstanten Faktor unterscheiden 

• Registrierung von Sterblichkeit, Vergiftungssymptomen, 

Gewichtsentwicklung und Futtermittelverbrauch 

• Einwirkung der Substanz 3 min bis 24 Std. auf 

die geschorene Rückenhaut 

• Beurteilung von Hautschädigungen nach 3-7 

Tagen (positive Reaktionen können sein: 

Rötung, Schwellung, Schorfbildung) 

• Hervorrufen der Reaktion mit nicht hautreizenden 

Schadstoffkonzentrationen (unterhalb der Wirkungsschwelle) 

• 10-14 Tage Ruhephase 

• erneute Substanzbehandlung zur Auslösung 

möglicher Hautveränderungen 

• Mehrere Tiergruppen bekommen Schadstoff 

verabreicht (oral, dermal oder inhalativ) 

• Üblich sind drei verschiedene Dosisgruppen 

(niedrig = Tiere zeigen keine Wirkungen, mittel = 

Verträglichkeitsgrenze, erste Unverträglichkeiten 

sind nachweisbar, hoch = toxische Effekte eindeutig 

feststellbar) und eine Kontrollgruppe ohne 

Exposition 

• Tägliche Beobachtung der Tiere, klinische Untersuchungen 

(Parameter analog Humanmedizin) 

• Am Versuchsende makroskopische und histologische 

Organuntersuchungen 

• Statistische Auswertung der Befunde 

Mai 1998



Schadwirkung Methode Erklärung 

Kanzerogenität 

Mutagenität 

Teratogenität 

Gesamtbetrachtung 

Gesundheit 

Mensch 


Ratten 

in-vitro 

Punktmutation 

Tierversuch , 

meist chinesischer 

Hamster 

Chromosomenu. 

Genmutation 


Mäusen 

Mutation in 

Keimzellen 


Ratten 

Epidemiologische 

Studien 

• Langzeitbeobachtung einer großen Anzahl von 

Tieren mit geringen Schadstoffmengen 

• Wichtigste Untersuchungsparameter sind 

makros- und mikroskopische Beurteilungen einzelner 

Organe 

• Feststellung von Gewebsvermehrungen, deren 

Wachstum nicht mehr mit dem normalen 

Gewebe koordiniert ist 

• AMES-Test mit speziell entwickelten Bakterien 

(Histidin-abhängige Zellen) 

• Beobachtung der Auslösung von Mutationen zur 

Hisitidin-Unabhängigkeit nach 2 Tagen Inkubation 

• Verabreichung der Testsubstanz und 6-48 

Stunden Einwirkzeit 

• Zwei Stunden vor Tötung Gabe eines Spindelgiftes 

zum Stopp der Zellteilung 

• Chromosomengewinnung aus Knochemark und 

mikroskopische Untersuchung 

• Feststellung von wechselseitigem Austausch von 

Chromosomenabschnitten innerhalb eines 

Chromosoms (Translokation), von Brüchen eines 

Chromosomenarmes, von fehlerhaften Wiedervereinigungen 

von Chromosomenbruchstücken 

(Ringchromosomenbildung) 

• Verabreichung der Testsubstanz an männliche 

Mäuse 

• Paarung mit unbehandeltem Weibchen 

• Tötung der trächtigen Weibchen nach 15 Tagen 

• Beurteilung der Zahl der abgestorbenen Keime 

im Unterschied zu unbehandelten Tieren 

• Gabe der Testsubstanz an die ‚Mutter‘ zwischen 

dem 9. und 14. Tag der Entwicklung eines 

Embryos 

• Beurteilung von Mißbildungen am Embryo kurz 

vor dem Geburtstermin 

• Vergleich der Gesundheitszustände der Bevölkerung 

in einem schadstoffbelasteten Gebiet mit 

denen in einem weitgehend unbelasteten Kontrollgebiet 

(Querschnittsstudie) 

• Erfassung der zeitlichen Entwicklung und der 

Schwankungen von Krankheitshäufigkeiten in 

einem schadstoffbelasteten Gebiet und Korrelation 

mit Schwankungen der Schadstoffkonzentration 

(Längsschnittbeobachtung) 

• Zustand einer gesundheitlich beeinträchtigten 

Bevölkerungsgruppe und die dafür wahrscheinlich 

verantwortlichen Schadstoffkonzentrationen 

werden genau erfaßt und mit dem Gesundheitszustand 

einer später, nachträglich zusammengestellten 

Kontroll-Gruppe verglichen (Kohorten- 

Studie) 

Mai 1998


3 Ökotoxikologische Grundlagen 

3.1 Kriterien für die ökotoxikologische Beurteilung von Stoffen 

Die Ökotoxikologie ist die Wissenschaft, die die Verteilung und die Wirkung chemischer 

Substanzen auf Organismen und Systeme untersucht, soweit daraus direkt oder indirekt 

Schäden für Natur und Mensch entstehen. 

Das Aufgabengebiet der Ökotoxikologie umfaßt die Aufklärung der natürlichen und anthropogenen 

Einflüsse auf das Vorkommen und Verhalten von Chemikalien, die Erforschung von 

Chemikalienwirkungen auf einzelne Arten und natürliche Systeme, die Entwicklung von 

Analysen- und Testmethoden zur Untersuchung der Kontamination einzelner Umweltbereiche 

und die Entwicklung von Konzepten zur Bewertung des Gefahrenpotentials von Chemikalien. 

Umweltqualitätsänderungen können durch natürliche Einflüsse oder durch menschliche Aktivitäten 

(anthropogen) bedingt sein. Zu den natürlichen Einflüssen zählen sowohl die Veränderungen 

geochemischer, geophysikalischer und meteorologischer Parameter, die im Laufe 

von erdgeschichtlichen Zeiträumen zur heute sichtbaren Strukturierung der Erde (Verwitterung, 

Abtragung, Ablagerung) geführt haben, die evolutionären Veränderungen des marinen 

und terrestrischen Lebens als auch Veränderungen kurzfristiger oder lokaler Bedeutung 

(Erdbeben, Vulkantätigkeit). 

Durch die Notwendigkeit, die Lebensbedürfnisse für eine wachsende Anzahl der Bevölkerung 

zu befriedigen, hat der Mensch intensiv in seine Umwelt eingegriffen. Seine Möglichkeiten 

dazu wurden durch die industrielle und technische Entwicklung bestimmt. Die bedeutendste 

Aktivität besteht in der Verbrennung fossiler Energieträger, weitreichende Veränderungen 

erreicht der Mensch durch die Land- und Forstwirtschaft. Bergbau und Industrie 

greifen aufgrund der bedeutenden Stoffumsätze in die Umwelt ein. Durch ihre Anwendung 

gelangen nahezu alle in diesem Bereich verarbeiteten Stoffe und Produkte in die Umwelt. 

Fünf Kriterien für die Einschätzung dieser Stoffumsätze und Beurteilung ihrer ökotoxikologischen 

Relevanz sind in Tabelle 6 aufgeführt und erläutert. 

Tabelle 6: Ökotoxikologische Bewertungskriterien 

Kriterium 

Produktionshöhe 

Erläuterung 

• Von der Produktionshöhe hängt ab, wieviel von einer Substanz in 

die Umwelt gelangt. 

• Kennt man den regionalen oder weltweiten Verbrauch einer 

Substanz – oder besser den Gesamtverbrauch seit ihrer Einführung 

– dann lassen sich die maximal möglichen regionalen bzw. 

globalen Belastungen der Umwelt voraussagen. 

• Bei nicht natürlich vorkommenden organischen Verbindungen ist 

die Produktionshöhe mit dem maximalen Ausmaß der Umweltveränderungen 

direkt korrelierbar. 

• Bei der Bewertung anorganischer oder natürlich vorkommender 

organischer Stoffe müssen zusätzlich die natürlichen, nichtanthropogenen 

Bilanzen berücksichtigt werden. 

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Kriterium 

Anwendungsmuster 

Dispersionstendenz 

Akkumulation 

Persistenz 

Umwandlung 

Erläuterung 

• Die Untersuchung des Anwendungsmusters einer Substanz klärt, 

wo die Emission in die Umwelt beginnt und auf welchen Wegen 

die Ausbreitung verläuft. 

• Anwendungsmuster ist definiert als die quantitative Erfassung der 

Einsatzbereiche von Einzelchemikalien im Endverbrauch. 

• Je nach Art des Stoffes ergeben sich verschiedene Stufen seiner 

Anwendung (z.B. lokal – Großindustrie, ubiquitär – Haushalt) 

• Die Dispersionstendenz von Chemikalien führt dazu, daß sie 

ihren Anwendungsbereich verlassen. 

• Sie ist damit Ursache für deren unbeabsichtigtes und meistens 

unerwünschtes Vorkommen außerhalb des Anwendungsortes. 

• Der Grad der Gefährdung durch die Ausbreitung hängt vom 

Anwendungsort und der Art der Anwendung, von der Lebensdauer 

der Chemikalie, von der Geschwindigkeit und Reichweite 

ihres Transportes, von ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften 

und von den Transportmechanismen ab. 

• Akkumulation ist ein Teilaspekt der Dispersion, bei dem nicht das 

Verhalten der Chemikalie, sondern ein Teil des Verhaltens der 

Organismen bezüglich dieser Chemikalie beurteilt wird. 

• Akkumulation ist die unerwünschte Anreicherung von Chemikalien 

im Organismus, wenn der Organismus keine speziellen 

Mechanismen besitzt, die Resorption einer anthropogenen Substanz 

zu verhindern oder die Chemikalie nachträglich wieder zu 

eliminieren. 

• Unter Persistenz wird allgemein die Beständigkeit organischer 

Chemikalien in der Umwelt verstanden. 

• Sie ist die Eigenschaft einer Substanz, die die Dauer ihres 

Verbleibs in einem Medium bestimmt, bevor sie physikalisch entfernt 

oder chemisch verändert wird. 

• Als Maß der Persistenz einer Chemikalie kann die Schnelligkeit 

ihrer Mineralisierung herangezogen werden, d.h. die Geschwindigkeit 

des Abbaus zu CO, CO 2 , NH 3 , H 2 0, HCl 

• Erwünschte Persistenz: z.B. beabsichtigte Erhöhung der Haltbarkeit 

von Produkten durch Zugabe von Stabilisatoren 

• Unerwünschte Persistenz: z.B. die Stabilität einer Substanz 

überdauert deren vorbestimmte Anwendungszeit 

• Abbaubarkeit einer Chemikalie als Gegenstück zur Persistenz 

• Umwandlung ist insgesamt eine Veränderung der chemischen 

Struktur, die durch Umwelteinflüsse verursacht wird. 

• Unterscheidung zwischen abiotischen (durch z.B. Wasser, 

Wärme, UV-Strahlung oder Sauerstoff verursacht) und biotischen 

(durch Organismen bzw. deren Enzyme verursacht) Umwandlungen 

Mai 1998


3.2 Relevanz ökotoxikologischer Stoffdaten 

Auf der Welt werden Chemikalien in großer Zahl für die verschiedensten Anwendungen 

produziert. Schätzungen gehen bis zu einer Anzahl von ca. 100.000 Chemikalien, die auf 

dem Markt sind. Das Europäische Altstoffinventar (EINECS) umfaßt mehr als 101.000 

Chemikalien. Die Zahl der aus diesen Stoffen hergestellten Zubereitungen übersteigt die 

Millionengrenze. 

In der Bundesrepublik ist seit 1982 vorgeschrieben, daß Stoffe vor dem Inverkehrbringen 

angemeldet werden müssen und dabei Substanzdaten vorzulegen sind, die neben den 

Stoffeigenschaften eine Reihe Aussagen zu humanund ökotoxikologischen Wirkungen 

beinhalten müssen (siehe hierzu weiter Kap. 4.4). Diese Daten resultieren größtenteils aus 

experimentellen Untersuchungen, die für diese sogenannten „Neuen Stoffe“ im Chemikaliengesetz 

gefordert werden. 

Somit ist für diese „Neuen Stoffe“ die Datenerfassung gesichert und auf die humanund 

ökotoxikologische Gefahrenbeurteilung ausgerichtet. 

Für die „Alten Stoffe“, die vor dieser gesetzlichen Regelung zur Anmeldung und Datenerhebung 

in den Umlauf gelangten, ist das veröffentlichte Datenmaterial gerade zu Fragen der 

ökotoxikologischen Bewertung oft unzureichend bzw. für eine vergleichende Beurteilung des 

Gefährdungspotentials von Chemikalien ungeeignet. Um diesen Mangel zu beseitigen, 

arbeiten in der Bundesrepublik Experten an der Standardisierung und Aufarbeitung der 

vorhandenen Daten, um zunächst für prioritäre Stoffe Dossiers zu erstellen, die neben den 

physikalisch-chemischen Parametern auch vergleichbare Daten zu humanund ökotoxikologischen 

Kriterien enthält. Das Beratergremium für umweltrelevante Altstoffe (BUA) veröffentlicht 

neben den anderen verfügbaren Datenquellen, wie Stoffdatenbanken einzelner Institutionen 

oder Tabellenwerke anderer Organisationen - z.B. die WHO -, umfangreiche Monographien 

über Chemikalien. 

Mai 1998



4 Toxikologische Grenzwerte 

Toxikologische Grenzwerte sind Mengenangaben für tolerierbare Höchstwerte von Schadstoffen 

in Umweltmedien, die für Lebewesen nicht schädlich sind. 

Solche Grenzwerte werden auf der Basis der experimentell ermittelten Toxizitätswerte und 

Dosis-Wirkungs-Beziehungen unter Berücksichtigung des aktuellen wissenschaftlichen 

Erkenntnisstandes über die gefährlichen Eigenschaften eines Stoffes festgelegt. Dabei 

spielen häufig ökonomische Zwänge, technische Grenzen sowie der Vorsorgeaspekt, der 

eine allgemeine Minimierung des Eintrages von Schadstoffen und der Exposition des 

Menschen fordert, eine wesentliche Rolle. 

4.1 Grenzwerte für Arbeitsstoffe 

Da der Einflußbereich chemischer Schadstoffe auf den Menschen bei ihrer Herstellung und 

Weiterverarbeitung im industriellen Bereich besonders ausgeprägt ist, befaßt sich das 

Teilgebiet der Gewerbe- oder Industrietoxikologie mit den Problemen der arbeitsplatzspezifischen 

Schadstoffeinflüsse. Bei der Entwicklung eines arbeitsmedizinisch-toxikologischen 

Grenzwertkonzeptes für die Arbeitsstoffe liegt der Gedanke einer zweiseitigen Betrachtung 

zugrunde. Zum einen soll die Größe der Belastung des Menschen begrenzt werden, d.h., die 

Schadstoffkonzentration, die am menschlichen Organismus eine Wirkung hervorrufen kann 

(äußere Fremdstoffbelastung). Zum anderen soll die Beanspruchung, d.h., die durch äußere 

Belastungen hervorgerufenen Veränderungen im Organismus kontrolliert werden. Für diese 

zweiseitige Grenzwertbetrachtung wurde das in Tabelle 7 gezeigte duale System festgelegt. 

Tabelle 7: Gewerbetoxikologisch wichtige Grenzwerte 

Untersuchungsmaterial 

Beurteilungsobjekt 

Stoffgruppen 

Luft 

Arbeitsplatz 

Toxische 

Arbeitsstoffe 

Kanzerogene 

Arbeitsstoffe 

Blut / Harn 

Personen, die Umgang mit den 

Arbeitsstoffen haben 

Toxische 

Arbeitsstoffe 

Grenzwert MAK TRK BAT EKA 

Definiert als: Schichtmittelwert Höchstwert 

Die Erläuterung der einzelnen Grenzwerte ist der Tabelle 8 zu entnehmen. 

Kanzerogene 

Arbeitsstoffe 

Mai 1998


Tabelle 8: Definition der gewerbetoxikologisch wichtigen Grenzwerte für Arbeitsstoffe 

Abkürzung Grenzwert Definition Bemerkung 

• tägliche Exposition 8 Stunden 

MAK 

• Maximale 

Arbeitsplatz 

Konzentration 

• höchstzulässige Konzentration eines Arbeitsstoffes als 

Gas, Dampf oder Schwebstaub in der Luft am 

Arbeitsplatz 

• beeinträchtigt die Gesundheit des Beschäftigten auch 

bei wiederholter und langfristiger Exposition nicht 

• durchschnittliche Wochenarbeitszeit 40 

Stunden 

• gilt für Arbeitsstoffe, die reversible Wirkungen 

auslösen 

• Mittelwert der während einer Schicht 

auftretenden Konzentrationsschwankungen 

BAT 

• Biologischer 

Arbeitsstoff 

Toleranzwert 

• die beim Menschen höchstzulässige Konzentration 

eines Arbeitsstoffes bzw. seiner Metaboliten, die die 

Gesundheit des Beschäftigten auch dann nicht beeinträchtigen, 

wenn sie durch Einflüsse des Arbeitsplatzes 

regelhaft erzielt werden 

• Angabe als Konzentration, Bildungs- oder Ausscheidungsrate 

für Blut oder Harn 



Stunden 

• gilt für Arbeitsstoffe, die reversible Wirkungen 

auslösen 

TRK 

• Technische 

Richt Konzentration 

• Festlegung für krebserzeugende oder mutagene 

Arbeitsstoffe, weil für diese keine unbedenkliche Toleranzgrenze 

begründet werden kann 

• maßgebend für die Höhe sind neben arbeitsmedizinischer 

Erfahrungen und toxikologischer Kenntnisse die 

technische Machbarkeit und die Möglichkeit der 

Überwachung 



Stunden 

• Angabe eines Schichtmittelwertes 

• auch bei Einhaltung des TRK-Wertes kein 

völliger Ausschluß eines gesundheitlichen 

Risikos 

EKA 

• Expositionsäquivalente 

für Krebserzeugende 

Arbeitsstoffe 

• für krebserzeugende Arbeitsstoffe werden keine BAT- 

Werte festgelegt 

• Aufstellung einer Beziehung zwischen der Stoffkonzentration 

der Luft am Arbeitsplatz und der Stoff- oder 

Metabolitenkonzentration im biologischen Material 

• Erkennen, welche innere Belastung sich bei 

ausschließlich inhalativer Stoffaufnahme 

ergeben würde 

Mai 1998



4.2 Grenzwerte für Luftschadstoffe 

Zur Gewährleistung eines ausreichenden Schutzes des Menschen bzw. seiner Umwelt vor 

Schadstoffen in der Luft werden von der Kommission zur Reinhaltung der Luft beim Verband 

Deutscher Ingenieure Maximale Immissionskonzentrationen (MIK-Werte) auf der Basis 

toxikologisch relevanter Informationen festgelegt und begründet. Diese Grenzwerte werden 

für Dauereinwirkungen als 24-Stunden-Mittelwerte oder größere Zeiträume (Monats- oder 

Jahresmittel) und für kurzfristige Einwirkungen als ½-Stunden-Mittelwerte angegeben. 

Für krebserzeugende oder das Erbgut schädigende Stoffe, für die sich keine Schwellendosis 

festlegen läßt, werden Vorsorgewerte zur Immissionsbegrenzung als Entscheidungshilfe bei 

der Risikoabschätzung vorgeschlagen. 

Die Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) regelt auf der Basis dieser 

toxikologisch begründeten Werte die Emissionen und Immissionen von Stoffen für genehmigungspflichtige 

Anlagen. 

4.3 Grenzwerte für Nahrungsmittel 

Zum Ausschluß einer permanenten Gefährdung des Menschen durch Chemikalien in 

Lebensmitteln werden für viele Zusatzstoffe (z.B. gezielt zugesetzte Qualitätsverbesserer 

und Farbstoffe), Rückstände (Dünge- und Pflanzenbehandlungsmittel) sowie andere chemische 

und biologische Verunreinigungen duldbare tägliche Aufnahmemengen angegeben. 

Unter Berücksichtigung des Körpergewichtes kann ein Mensch nach gegenwärtigem 

Wissensstand diese Menge des jeweiligen Schadstoffes täglich und lebenslang ohne 

erkennbares Risiko aufnehmen. Als toxikologische Basis wird hier der in Tierversuchen 

ermittelte NOAEL-Wert verwendete. Dabei handelt es sich um die Dosis, bei der keine 

erkennbare Wirkung mehr festgestellt werden konnte (engl. No observed adverse effect 

level). Unter Berücksichtigung von Sicherheitsfaktoren, die die Übertragbarkeit des Ergebnisses 

aus dem Tierversuch auf die möglichen Wirkungen beim Menschen vorsorglich 

berücksichtigen, werden ADI-Werte (engl. Acceptable daily intake) als duldbare tägliche 

Aufnahmemengen eines Stoffes berechnet. Diese ermittelte Menge wird anteilig auf die 

Nahrungsmittel verteilt, die mit dem Stoff kontaminiert sein können und in Verordnungen des 

Lebensmittelgesetzes als Höchstmengen festgelegt. 

Da Trinkwasser als besonders sensitives Produkt angesehen wird, sind Verunreinigungen 

grundsätzlich unerwünscht. Deshalb orientieren sich die Grenzwerte in diesem Bereich 

(TrinkwV=Trinkwasserverordnung) zumeist an der analytischen Nachweisgrenze des Stoffes 

und nicht ausschließlich an den toxikologischen Daten. Sie sind aus diesem Grund eher als 

vorsorgliche Minimalwerte anzusehen. Aus Vorsorgegründen werden höhere Sicherheitsfaktoren 

als bei der Ermittlung des ADI-Wertes verwendet, um auch dem Schutz empfindlicher 

Zielgruppen (z.B. Kinder und Schwangere) gerecht zu werden. 

4.4 Gesetzliche Regelungen 

Es gibt eine Reihe von Gesetzen und Verordnungen, die direkt dem Schutz der menschlichen 

Gesundheit vor gefährlichen chemischen Stoffen dienen. Eine Übersicht über das 

Gefahrstoffrecht gibt Tabelle 9. Dabei erfaßt das allgemeine Gefahrstoffrecht alle chemischen 

Stoffe, vor deren Einwirkungen der Mensch und die Umwelt geschützt werden sollen. 

Die Rechtsnormen des besonderen Gefahrstoffrechtes regeln Zulassungsverfahren, Anwendung 

und andere Grundpflichten beim Umgang mit und beim Schutz vor speziellen Stoffgruppen. 

Mai 1998


Tabelle 9: Übersicht über wichtige Teile des Gefahrstoffrechts 

Allgemeines Gefahrstoffrecht 

Bestandteil 

wichtige Rechtsnorm 

Chemikaliengesetz 

Chemikalien Prüfnachweisverordnung 

Gefahrstoffverordnung 

Chemikalienrecht 

Chemikalienverbotsverordnung 

Inhalt / Zweck / Rechtsinstrumente 

• Anmelde-, Prüfungs- u. Prüfnachweispflichten; 

• Mitteilungspflichten; 

• Einstufungs-, Verpackungs- u. Kennzeichnungspflichten 

• Anmelde-, Prüfungs- u. Prüfnachweispflichten 

• Einstufungs-, Verpackungs- u. Kennzeichnungspflichten; 

• Verbote und Beschränkungen; 

• Anzeigepflichten 

• Verbote; Erlaubnis- u. Anzeigepflichten; 

• Informations- u. Aufzeichnungspflichten 

Besonderes Gefahrstoffrecht 

Bestandteil 

Mai 1998 

wichtige Rechtsnorm 

FCKW- Regelungen 

FCKW-Halon- 

Verbots-Verordnung 

Inhalt / Zweck / Rechtsinstrumente 

• Regelungen zur schrittweisen Reduzierung der 

Produktion und der Anwendung von FCKW bis 

zu deren vollständigem Verbot 

Benzinbleirecht Benzinbleigesetz • Begrenzung und Verbote 

Pflanzenschutzgesetz 

• Schutz von Pflanzen, deren Erzeugnisse und 

Vorräte vor Schadorganismen und Krankheiten; 

Pflanzenschutzmittelverordnunschutzmittel; 

• Abwendung von Gefahren durch Pflanzen- 

Pflanzenschutz 

recht 

Pflanzenschutz- • Reduzierung der Anwendung von chemischen 

Anwendungsverordnung 

Pflanzenschutzmitteln auf das unbedingt erforderliche 

Maß 

Düngemittelrecht 

Futtermittelrecht 

Arzneimittelrecht 

Lebensmittelrecht 

Düngemittelgesetz 

Düngemittelverordnung 

Futtermittelgesetz 

Futtelmittelverordnung 

Arzneimittelgesetz 

Lebensmittelgesetz 

mit 100 weiteren 

Vorschriften 

• Ertragsförderung und Schutz vor Gefahren; 

• Zulassungen, Beschränkungen, Kennzeichnungen 

• Verbote, Zulassungen, Kennzeichnungen und 

Anzeigepflichten 

• Sicherung der ordnungsgemäßen Arzneimittelversorgung 

von Mensch und Tier; 

• Sicherheit im Verkehr mit Arzneimitteln (Qualität, 

Wirksamkeit, Unbedenklichkeit); 

• Schutzvorschriften bei klinischer Prüfung, bei 

Entwicklung und Vertrieb; 

• Kennzeichnungen u. Arzneimittelinformation 

• Schutz des Verbrauchers vor möglichen 

Gesundheitsschäden und ein darauf gerichteter 

Umgang mit Lebensmitteln, Tabak und Kosmetika; 

• Verbote zu Herstellung u. Inverkehrbringen, 

• Schutz vor Täuschungen,



Besonderes Gefahrstoffrecht 

noch Lebensmittelrecht 

Wasch- u. 

Reinigungsmittelrecht 

Gefahrgut 

beförderungsrecht 

Wasch- und Reinigungsmittelgesetz 

Tensidverordnung 

Phosphathöchstmengenverordnung 

Gesetz über die 

Beförderung gefährlicher 

Güter 

Gefahrgutverordnungen 

• Verbot des Einsatzes bestimmter Stoffe und 

Zusatzstoffe 

• Inverkehrbringen derartiger Mittel so, daß nach 

ihrem Gebrauch jede vermeidbare Beeinträchtigung 

der Gewässer und des Betriebes von 

Abwasseranlagen unterbleibt 

• Regelung des Transportes gefährlicher Güter 

auf Straßen, in der Eisenbahn oder mit dem 

Schiff so, daß Gefahren ausgeschlossen sind; 

• Verordnungen für einzelne Verkehrsträger; 

• Überwachungsmaßnahmen; 

• Klassifizierungsverfahren für das jeweilige Gut 

Chemikaliengesetz (ChemG): 

Das Chemikaliengesetz soll Mensch und Umwelt vor den Einwirkungen gefährlicher Stoffe 

schützen. Es erfaßt alle chemischen Stoffe, soweit für diese nicht bereits spezialgesetzliche 

Regelungen bestehen, die einen gleichwertigen oder höheren Schutz sicherstellen. Es gilt 

grundsätzlich für das Herstellen, das Inverkehrbringen von und den Umgang mit Stoffen, 

Zubereitungen und Erzeugnissen im Rahmen gewerbsmäßiger Verwendung oder sonstiger 

wirtschaftlicher Unternehmungen. Das ChemG regelt unter anderem ein Anmeldeverfahren 

zum Inverkehrbringen neuer Stoffe und stellt in Abhängigkeit von der jährlich vorgesehenen 

Produktionsmenge eines neuen Stoffes Kriterien zur Durchführung toxikologischer Test und 

für die Bewertung dieser Stoffe auf. 

Gefahrstoffverordnung (GefstoffV): 

In der Gefahrstoffverordnung sind alle arbeits- und giftrechtlichen Vorschriften zusammengefaßt, 

die beim Verkehr mit gefährlichen Stoffen von Bedeutung sind. Sie stellt die wichtigste 

Verordnung des ChemG dar. 

Gefahrstoffe sind gefährliche Stoffe und Zubereitungen, für die ein oder mehrere der folgenden 

Merkmale zutreffen: 

4 explosionsgefährlich, 

4 brandfördernd, 

4 hoch-. leicht- oder entzündlich, 

4 sehr giftig, giftig oder gesundheitsschädlich, 

4 ätzend oder reizend, 

4 sensibilisierend, 

4 krebserzeugend, fortpflanzungsgefährdend oder erbgutverändernd, 

4 umweltgefährlich. 

Auf der Grundlage der Ergebnisse experimenteller Prüfungen erfolgt entsprechend den 

Regelungen der GefstoffV die Einstufung und Kennzeichnung gefährlicher Stoffe. 

Die Kennzeichnung derartiger Stoffe enthält neben der genauen Stoffbezeichnung, Angaben 

zum Hersteller und EG-Kennzeichnungen, die Gefahrensymbole, die Gefahrenbezeichnung 

Mai 1998


sowie die Hinweise auf besondere Gefahren (R-Sätze) und die Sicherheitsratschläge (S- 

Sätze). 

Als Gefahrenkennzeichnung werden folgende Symbole verwendet: 

Tabelle 10: Gefahrensymbole und Gefahrenbezeichnungen 

Physikalisch/chemische Merkmale 

E 

F+ 

Hochentzündlich 

O 

F 

Brandfördernd 

Akut toxische Merkmale 

T+ 

Xn 

Sehr giftig 

T 

C 

Giftig 

Ätzend 

Xi 

Reizend 

Ökotoxisches Merkmal 

N 

Explosionsgefährlich 

Leichtentzündlich 

Gesundheitsschädlich 

Umweltgefährlich 

Mai 1998



5 Spezielle toxikologische Eigenschaften der für den Umweltund 

Altlastenbereich relevanten Schadstoffgruppen 

5.1 Mineralöle/ Mineralölkohlenwasserstoffe 

Mineralöle ist die zusammenfassende Bezeichnung für flüssige Produkte, die aus Erdöl, 

Steinkohlen- oder Braunkohlenteer durch Destillation oder andere Aufbereitungsverfahren 

gewonnen werden. Hauptprodukte dieser Gruppe sind neben den Kraftstoffen (Benzin, 

Petroleum, Kerosin) die Heiz- und Schmieröle. Die Mineralöle ähneln in ihren physikalischen 

Eigenschaften den Ölen und Fetten der lebenden Organismen, bestehen aber nicht wie 

diese aus Fettsäureglyceriden sondern aus Kohlenwasserstoffen. 

Die Mineralölprodukte bestehen je nach Verwendungszweck aus unterschiedlich zusammengesetzten 

Gemischen aus gesättigten und ungesättigten aliphatischen sowie cyclischen 

Kohlenwasserstoffen. Hauptbestandteile sind n-Hexan, n-Heptan und Octan sowie Isoparaffine 

und Cycloalkane der Kettenlänge C 5 -C 10 . Beispiele für Hauptvertreter der Minerälölkohlenwasserstoffe 

(MKW) gibt Tabelle 11. 

Tabelle 11: Vertreter der Mineralölkohlenwasserstoffe 

Chemische Klasse Vertreter Strukturformel 

Gesättigter geradkettiger aliphatischer 

Kohlenwasserstoff 

(= Paraffin, = n-Alkan) 

n-Hexan 

H H H H H H 

H C C C C C C H 

H H H H H H 

Gesättigter verzweigter aliphatischer 


(= Isoparaffin, = iso-Alkan) 

H H H H 

i-Octan H C C C 

C 

H H H H 

H 

C 

H 

CH 3 

C H 

CH 3 

Ungesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoff 

(= Alken) 

H H H H H H 

Hepten H C C C C C C 

H H H H H 

C 

H H 

H 

H 

H 

H 

Gesättigter aliphatischer cyclischer 


(= Alizyklen, = Cycloalkan) 

Cyclohexan 

H 

H 

H 

H 

H 

H 

H 

H 

Mineralölkohlenwasserstoffe werden vom lebenden Organismus leicht resorbiert und verteilen 

sich vorwiegend im Fettgewebe. Trotz der weiten Verbreitung und Anwendung sind akute 

Vergiftungen wegen der geringen Toxizität der MKW selten. Nach Exposition gegenüber 

hohen Konzentrationen treten narkotische Effekte (alkoholähnliche Wirkungen) auf. Das über 

die Atemwege aufgenommene Gemisch an MKW wird größtenteils unverändert über die 

Lunge wieder abgeatmet. Chronische Vergiftungen, zum Beispiel durch Benzin, führen zu 

Reizerscheinungen der Atemwege und der Lunge sowie zu uncharakteristischen psychatrischen 

Erscheinungsbildern. 

Mai 1998


Eine toxikologisch bedeutsame Komponente von Mineralölkohlenwasserstoffen, die als 

Kraftstoffe Verwendung finden, ist das Benzol bzw. Benzen (siehe Kap. 5.3). 

5.2 Schwermetalle 

Metalle unterscheiden sich von anderen toxischen Stoffen, denen der Mensch ausgesetzt ist. 

Metalle sind auf der Erde prinzipiell allgegenwärtig. Einige der etwa 80 bekannten Metalle 

werden jedoch durch die Aktivitäten des Menschen in seiner Umwelt stark konzentriert. 

Sowohl die bei ihrer technischen Nutzung verwendeten und freigesetzten, als auch die in 

den Organismus gelangten Metalle werden nicht abgebaut. Die Art der Metallverbindung, die 

chemische Reaktivität oder die Anzahl der am Metall gebundenen Partner kann wechseln, 

aber die Grundwirkung bleibt oft gleich. 

Aufgrund ihrer besonderen Umwelt- und Arbeitsplatzrelevanz spielen bei der Betrachtung 

der Toxizität die Schwermetalle eine bedeutende Rolle. Schwermetalle sind solche Metalle, 

deren Dichte größer 5 g/cm³ ist. Ihre Einordnung in das Periodensystem der Elemente ist der 

Abbildung 7 zu entnehmen. 

Hauptgruppen 

I II III IV V VI VII VIII 

1 H He 

2 Li Be B C N O F Ne 

3 Na Mg Al Si P S Cl Ar 

Nebengruppen 

III IV V VI VII 

VII 

I1 

4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 

5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 

6 Cs Ba La Ce 

-Lu 

7 Fr Ra Ac Th 

-Lr 

Xy 

Symbol für chemisches Element 

VII 

I2 

VII 

I3 

I 

Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 

Ku Bo 106 107 108 109 110 

II 

Xy 

Xy 

Schwermetall 

Schwermetall, in Tabelle 12 näher beschrieben 

Abbildung 7: Einordnung der Schwermetalle in das Periodensystem der Elemente 

Schwermetalle besitzen sehr unterschiedliche, häufig organspezifische Wirkungen. Einheitliche 

Aussagen über die Toxizität und Wirkmechanismen lassen sich deshalb in dieser 

Schadstoffgruppe nicht treffen. Tabelle 12 gibt für die bedeutendsten Vertreter der Schwermetalle 

neben ihren Hauptanwendungsgebieten eine kurze toxikologische Charakteristik 

wieder. 

Mai 1998



Tabelle 12: Toxikologie ausgewählter Schwermetalle 

Schwermetall Häufige Verwendung 

• Begleiter in Zinn- und Kupfererzen 

Arsen 

• Legierungsbestandteil 

As 

• früher als Rattengift und Schädlingsbekämpfungsmittel 

• Ledergerberei 

Blei 

Pb 

Cadmium 

Cd 

Chrom 

Cr 

Quecksilber 

Hg 

• Bleiakkumulatoren 

• Rostschutzmittel und Farbanstriche 

• Antiklopfmittel im Kraftstoff 

• Blei-Wasserleitung 

• Nickel-Cadmium-Batterien 

• Korrosionsschutz für Eisen 

• Farben 

• PVC-Stabilisierung 


• Galvanik (verchromen) 

• Gerbstoff 

• Farben 

• Ton- und Datenträger 


• Gerbstoff 

• Farben 

• Ton- und Datenträger 


• Aufnahme über die Lunge , die Haut und den Magen möglich 

• wird zu ca. 50% im Urin ausgeschieden 

• Speicherung in Haaren, Nägeln und Haut 

• Zellgift 

• Anorganische Arsenverbindungen sind teratogen, mutagen und 

kanzerogen 

• Aufnahme über die Lunge, die Haut und mit der Nahrung 

• Ausscheidung zu 90% über den Stuhl 

• Speicherung in Leber, Nieren, Hirn und Knochen 

• Störung der Hämoglobinsynthese – Blutgift 

• verursacht Veränderungen des zentralen Nervensystems und 

Zerstörung anderer Nervenzellen 

• Aufnahme über Lunge und Magen 

• nahezu keine Ausscheidung 

• Speicherung in Nieren, Speichel- und Schilddrüse, Haaren, Haut 

• schweres Nierengift, Schädigung des Knochengerüstes 

• krebsverdächtig 

• Aufnahme über die Lunge, die Haut und den Magen 

• für den Menschen zur Aufrechterhaltung der normalen Schwankungsbreite 

des Zuckerspiegels erforderlich 

• bei Überangebot Speicherung in Lunge und Haaren 

• Ausscheidung 80% mit dem Urin 

• bekanntes Hautallergen 

• besitzt krebsauslösendes Potential 

• Aufnahme über die Lunge, die Haut und den Magen 

• Ausscheidung über den Urin, den Schweiß und die Muttermilch 

• Speicherung in Nieren, Leber, Gehirn 

• lokale Schädigungen am Aufnahmeorgan 

• chronisch Wirkung auf das Nervensystem 

Mai 1998


5.3 Aromatische Kohlenwasserstoffe 

Bei dieser Stoffgruppe handelt es sich um toxikologisch relevante Verbindungen, die auf das 

chemische Grundgerüst des Benzols zurückzuführen sind. Diese Schadstoffe sind auch 

unter dem Summenparameter BTEX bekannt. Es handelt sich dabei um die vier wichtigsten 

Vertreter der Aromaten – Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylole (nach neuer Nomenklatur 

Benzen, Toluen, Ethylbenzen und Xylene). Wesentliche toxikologische Merkmale sind in 

Tabelle 13 zusammengefaßt. 

Tabelle 13: Toxikologie ausgewählter aromatischer Kohlenwasserstoffe 

Schadstoff 

Benzol 

(= Benzen) 

Toluol 

(= Toluen) 

Ethylbenzol 

(= Ethylbenzen) 

Xylole 

(= Xylene) 

Strukturformel 

CH 3 

z.B. m-Xylol 

(= m-Xylen) 

Eigenschaften/ 

Verwendung 

• Zusatz zu Motorkraftstoffen 

• Lösungs- und 

Extraktionsmittel 

• hohe Mobilität 

aufgrund hoher 

Flüchtigkeit und 

Wasserlöslichkeit 

CH 3 

(z.B. TNT) 

• Ausgangsstoff zur 

Herstellung zahlreicher 

Verbindungen 

• Lösungsmittel 


aufgrund hoher 

Flüchtigkeit und 

Wasserlöslichkeit 

CH 2 

CH 3 


• zur Herstellung von 

Styrol 

• gute Mobilität 

aufgrund von Wasserlöslichkeit 

und 

Flüchtigkeit 

CH 3 


• Kraftstoffzusatz zur 

Erhöhung der 

Octanzahl 



• Hauptaufnahmeweg durch 

Einatmen und über die Haut 

• schnelle Resorption 

• akut erst bei Aufnahme 

hoher Dosen toxisch 

• langfristige Exposition 

verursacht Schädigung des 

Knochenmarks und des blutbildenden 

Systems 

• krebserzeugend beim 

Menschen 

• reizt Augen, Atmungsorgane 

und Magen 

• in hohen Dampfkonzentrationen 

narkotische Wirkung 

• keine Blutbildveränderungen 

wie bei Benzol 

• chronische Leberschäden 

möglich 

• mäßig toxischer Reizstoff 

• Einatmen hoher Dampfkonzentrationen 

verursacht 

Benommenheit 

• keine spezifische Schädigung 

des Knochenmarks 

wie bei Benzol 

• reizt lokal die Schleimhäute 

• Hautresorption ist möglich 

• Einatmen hoher Dampfkonzentrationen 

verursacht 

Verwirrtheit und Halluzinationen 

• Gewöhnung an niedrigere 

Konzentrationen und Abhängigkeit 

bis zur "Schnüffelsucht“sind 

möglich 

Mai 1998



5.4 Polycylische aromatische Kohlenwasserstoffe 

Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), die auch als kondensierte aromatische 

Kohlenwasserstoffe bezeichnet werden, ist die Sammelbezeichnung für Verbindungen 

mit mehreren verbundenen aromatischen Ringsystemen (wie z.B. Benzol). Tabelle 14 zeigt 

vier typische Vertreter aus einer Palette von ca. 100 Verbindungen. 

PAK entstehen bei der unvollständigen Verbrennung organischer Stoffe. Dabei erzeugen 

Temperaturen unter 1000 °C (z.B. bei Hausbrand) überwiegend PAK mit drei bis vier Ringen; 

bei höheren Verbrennungstemperaturen (z.B. in Verbrennungsmotoren) entstehen hauptsächlich 

fünf- bis sieben-kernige Ringsysteme. PAK sind z. B. im Steinkohlenteer, in Autoabgasen, 

Dieselruß und im Tabakrauch zu finden. Als Modellsubstanz für die experimentellen 

toxikologischen Untersuchungen und als Basissubstanz für die Bewertung und Gefahrenabschätzung 

wird meist das nahezu in der gesamten Umwelt vorkommende Benzo[a]pyren 

verwendet. 

Auf Säugetiere und den Menschen haben PAK eine lokale Reizwirkung, Hautpigmentierungen 

wurden beobachtet. Sie sind toxischer als Benzol, aber nicht blutschädigend. Bedeutender 

ist die chronische Toxizität vieler Vertreter dieser Verbindungsklasse. Einige PAK lösen 

Haut- und Lungenkrebs aus. Die krebsauslösende Wirkung wurde z.B. von Kohlenrauchpartikeln, 

Autoabgasen und gebrauchtem Motorenschmieröl bestätigt. 

Aufgrund der weiten Verbreitung der PAK in der Atmosphäre (Rauch, Flugstaub, Rußpartikeln), 

im Wasser, im Boden und in Lebensmitteln gelten die PAK als prioritär zu berücksichtigende 

Umweltcancerogene. In Deutschland sind zwölf PAK als krebserzeugend im Tierversuch 

eingestuft worden. 

Tabelle 14: Vertreter der Polycyclischen Aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK) 

PAK-Name 


Naphthalin 

Anthracen 

Benzo[a]pyren 

Fluoranthen 

Mai 1998


5.5 Leichtflüchtige halogenierte Kohlenwasserstoffe 

In dieser Stoffgruppe (LHKW) werden Verbindungen zusammengefaßt, die aufgrund der 

enthaltenen Fluor-, Chlor- und/oder Bromatome besonders reaktionsfreudig sind. Insbesondere 

die Chlorverbindungen haben besondere Bedeutung erlangt. Die leichtflüchtigen Chlorkohlenwasserstoffe 

(LCKW) dienen in der chemischen Industrie als reaktionsfähige Ausgangs- 

und Zwischenprodukte, werden weit verbreitet als Lösungsmittel, Fettlöser und 

Reinigungsmittel eingesetzt. 

Aufgrund des hohen Dampfdruckes der Verbindungen wird die Aufnahme maßgeblich durch 

ihre Inhalation bestimmt. Er führt auch dazu, daß rasch Luftkonzentrationen erreicht werden, 

die in der akuten Wirkung zu narkotischen Zuständen führen können. Im Vordergrund der 

Toxizität stehen bei den chlorierten Verbindungen die akuten und chronischen Wirkungen 

auf Körperorgane. Trotz der engen chemischen Verwandschaft ist der Um- und Abbau der 

einzelnen Verbindungen im Körper sehr unterschiedlich. Erst die Stoffwechselreaktionen und 

deren Produkte entscheiden speziell über Art und Umfang der toxischen Wirkungen einzelner 

Stoffe. Ein besonderes Problem ist die gentoxische und kanzerogene Wirkung bestimmter 

Stoffwechselprodukte. Hauptvertreter der LCKW werden in Tabelle 15 kurz dargestellt. 

Tabelle 15: Toxikologie ausgewählter Leichtflüchtiger Chlorierter Kohlenwasserstoffe 

(LCKW) 

LCKW-Verbindung Strukturformel Toxikologie 

Akute Toxizität: 

• Narkotische Wirkung, Bewußtlosigkeit, 

Cl 

Atemlähmung 

Trichlormethan 

• Toxische Leberentzündung 

Cl C H 

Chronische Toxizität: 

(Chloroform) 

• Leber- und Nierenschädigung 

Cl 

• Gentoxisch im Tierversuch 

• Begründeter Verdacht auf krebserzeugendes 

Potential 


• Wirkung auf das Zentralnervensystem, 

Rauschzustand 

Cl 

• Leber- und Nierenschädigung 

Tetrachlormethan 


Cl C Cl 

(Tetra) 

• Zentralnervöse Störungen, 

Cl 

Schwindel 

• Mißempfindungen der Haut 


Potential 


Cl 

Cl • Euphorisierende und narkotische 

Trichlorethen 

Wirkung 

C C 

(Tri) 


Cl 

H 

• Leberschäden 

• Krebserzeugend beim Menschen 

Mai 1998



LCKW-Verbindung Strukturformel Toxikologie 

Tetrachlorethen 

Cl 

Cl 


• Unspezifisch wie z.B. Kopfschmerz, 

Übelkeit 

(Per) 

C C 

Chronisch Toxizität: 

Cl 

Cl • Leber- und Nierenschäden 


Potential 


• Schleimhautreizungen 

H 

Cl 

• Narkotische Wirkung und 

Herzrhythmusstörungen 

Vinylchlorid 


C C 

(VC) 

• Leberfunktionsstörungen 

H 

H • Wirkung auf das Zentralnervensystem 

• Hautveränderungen 

• Krebserzeugend beim Menschen 

Als leichtflüchtige halogenierte Verbindungen haben weiterhin die gemischt halogenierten 

Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) Bedeutung. Sie werden als Treib- oder Kühlmittel 

gebraucht. Die vollhalogenierten Verbindungen (z.B. Trichlorfluormethan = CF 3 Cl, Tetrachlordifluorethan 

= C 2 F 4 Cl 2 ) sind sehr stabil und haben im allgemeinen eine geringe akute 

und chronische Toxizität für Planzen, Tiere und Menschen. Sie besitzen aber ein ozonzerstörendes 

Potential in der Stratosphäre. Sie können wegen ihrer hohen Stabilität bis dorthin 

gelangen und werden erst durch die UV-Strahlung zerstört. Die freigesetzten Halogene 

reagieren mit dem Ozon und führen zum Abbau dieser Verbindung. 

Teilhalogenierte FCKW sind weniger stabil und können ein toxisches Wirkpotential besitzen, 

das dem der in Tabelle 15 genannten Lösungsmitteln entspricht. Chlorfluormethan (CH 2 FCl) 

besitzt krebserzeugende Eigenschaften. 

5.6 Polychlorierte aromatische Kohlenwasserstoffe 

Mehrfach chlorierte aromatische Kohlenwasserstoffe sind persistente Verbindungen, die 

aufgrund ihres ubiquitären (allgegenwärtigen) Vorkommens eine wichtige Gruppe der 

Umweltchemikalien bilden. Zu diesen Stoffen zählen chlorierte Benzole und Phenole 

genauso wie die Polychlorierten Biphenyle und Dioxine. Wegen der deutlichen strukturellen 

Abweichungen und Toxizitätsabstufung sollen diese drei genannten Hauptverbindungsklassen 

hier getrennt betrachtet werden: 

a) Chlorierte Monoaromaten 

Monoaromatische Chlorverbindungen wurden wegen ihrer insektiziden, fungiziden und 

bakteriziden Eigenschaften weltweit gegen Schadorganismen eingesetzt. Als bekannteste 

Vertreter sollen Hexachlorbenzol (neu: Hexachlorbenzen) und Pentachlorphenol in Tabelle 

16 näher betrachtet werden. 

Mai 1998


Tabelle 16: Toxikologie ausgewählter chlorierter Monoaromaten 

Verbindung Strukturformel Toxikologie 

Hexachlorbenzol 

(HCB) 

(=Hexachlorbenzen) 

Cl 

Cl 

Cl 

Cl 

Cl 

Cl 


• Reizung von Augen und Schleimhäuten 

• narkotische Wirkung 

• lichtempfindliche Hautveränderungen 


• Vergrößerung von Leber und 

Schilddrüse 

Pentachlorphenol 

(PCP) 

Cl 

Cl 

OH 

Cl 

Cl 

Cl 

• Begünstigung der Entstehung von 

Lebertumoren 


• schnelle Hautresorption 

• unspezifische Erscheinungen, wie 

Übelkeit und Erbrechen 


• Chlorakne 

• Leber- und Nierenschäden 

b) Polychlorierte Biphenyle (PCB) 

PCB sind insgesamt 209 einzelne Chlorverbindungen, die sich in der Anzahl und der Position 

der Chloratome an den Benzolringen der PCB-Grundstruktur unterscheiden (Kongenere). 

Trotzdem länderspezifisch Gemische unterschiedlicher Zusammensetzung industriell 

hergestellt wurden, gelten bestimmte Kongenere als Indikator für den Gesamtgehalt an PCB. 

Tabelle 17 zeigt neben der PCB-Grundstruktur diese sechs Indikatoren. 

Tabelle 17: PCB-Grundstruktur und Indikatorkongenere 

PCB-Grundstruktur PCB-Nr. Indikatorkongenere 

28 2,4,4‘-Trichlor-Biphenyl 

3’ 2’ 2 

4’ 

3 

4 

52 2,2‘,5,5‘-Terachlor-Biphenyl 

101 2,2‘,4,5,5‘-Pentachlor-Biphenyl 

138 2,2‘,3,4,4‘,5‘-Hexachlor-Biphenyl 

Cl 

5’ 

6’ 6 5 

Cl 

153 2,2‘,4,4‘,5,5‘-Hexachlor-Biphenyl 

180 2,2‘,3,4,4‘,5,5‘-Heptachlor-Biphenyl 

Die ausgezeichneten chemisch-physiaklischen und technischen Eigenschaften führten zu 

einer breiten Anwendung der PCB, z.B. als Hydrauliköle, Schmier- und Flammschutzmittel 

und Isalotoren in Trafos. Obwohl sie seit 1989 in Deutschland verboten sind, wirken PCB in 

Dichtungsmassen, Klebern und Kunststoffen als Quelle für Luftbelastungen weiter. Hauptbelastungspfad 

für den Menschen ist neben der inhalativen Aufnahme die Aufnahme mit 

fettreichen Nahrungsmitteln. Grund dafür ist die Anreicherung besonders der höherchlorierten 

PCB in Körperorganen und Körperfett. Auch der Mensch am Ende der Nahrungskette 

Mai 1998



akkumuliert PCB im Fettgewebe und in der Muttermilch, da die Ausscheidung aus dem 

Körper sehr langsam verläuft. 

PCB sind akut relativ wenig toxisch. Synthesebedingte Verunreinigungen in PCB-Gemischen 

(geringer Anteil von Dioxinen) können die Toxizität aber erheblich verstärken. Langandauernde, 

meist arbeitsplatzbedingte Belastungen können zu Hautveränderungen (Chlorakne), 

Leberfunktionsstörungen und zentralnervösen Störungen führen. PCB-Gemische fördern bei 

Ratten und Mäusen die Tumorbildung und wirken leberkanzerogen. Auch beim Menschen 

wird eine krebserzeugende Wirkung nicht ausgeschlossen, wobei die Frage, inwieweit die 

Verunreinigungen mit anderen polychlorierten Verbindungen die ursächliche Rolle spielen, 

noch nicht endgültig geklärt ist. 

c) Polychlorierte Dibenzodioxine und –furane 

Die Substanzklasse der polychlorierten Dibenzodioxide (PCDD) und Dibenzofurane (PCDF) 

umfaßt insgesamt 210 verschiedene Verbindungen. Erst die moderne Analytik hat das 

Ausmaß der weltweiten Belastung des Menschen und der Umwelt mit diesen Verbindungen 

aufgedeckt. Sie entstehen unbeabsichtigt bei der Synthese von anderen chlororganischen 

Verbindungen (z.B. Pentachlorphenol, PCB). Quellen der heute nahezu allgegenwärtigen 

Kontamination mit PCDD und PCDF sind Verunreinigungen in Bioziden und PCB sowie fast 

alle Verbrennungsprozesse, bei denen in Gegenwart von Chlor in Abhängigkeit von der 

Temperatur diese Stoffe gebildet werden können. Die industrielle Abfallverbrennung und – 

wiederverwertung hat sich dabei als kontinuierliche Eintragsquelle erwiesen. Auch in Motorabgasen, 

Ruß von Kaminen und Zigarettenrauch werden PCDD/PCDF nachgewiesen. 

PCDD/PCDF sind nur wenig flüchtig; sie werden überwiegend an Staub gebunden transportiert. 

Aufgrund der Anreicherung der Verbindungen in der Nahrungskette wird der Hauptbelastungspfad 

des Menschen vor allem durch die Aufnahme von fetthaltigen Nahrungsmitteln 

(Fisch, Fleisch, Milchprodukte) vorgegeben. 

Das toxische Potential der einzelnen Verbindungen kann um den Faktor 1.000 bis 10.000 

variieren. Toxikologisch relevant sind vor allem die in 2,3,7,8-Stellung vierfach chlorierten 

Verbindungen. Die größte Toxizität besitzt dabei das 2,3,7,8-Tetrachlordibenzodioxin 

(2,3,7,8-TCDD), das nach dem 1976 in Oberitalien stattgefundenen Unfall auch als „Seveso- 

Dioxin“ bekannt ist. 

Zur Abschätzung der Toxizität der für den Menschen relevanten Verbindungen wird die 

relative Wirkungsintensität einer Verbindung im Vergleich zu 2,3,7,8-TCDD mit Hilfe eines 

Toxizitätsäquivalenzfaktors (englisch: Toxicity Equivalency Factor = TEF) abgeschätzt. 

Tabelle 18 zeigt die Grundstrukturen der beiden Verbindungsgruppen und Beispiele für die 

Toxizitätsbewertung anhand von TEF. 

Bei akuter Exposition mit diesen Verbindungen wurden neben Schleimhautreizungen, 

Leberfunktionsstörungen und Chlorakne weitere unspezifische Symptome wie Schwäche, 

Müdigkeit und Gewichtsabnahme beobachtet. Bei chronischer Exposition werden ebenfalls 

Chlorakne sowie Veränderungen des Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsels erkannt, die sich 

im dauerhaften Anstieg von Leberenzymen zeigen. PCDD und PCDF werden als nicht 

gentoxisch angesehen. 2,3,7,8-TCDD ist im Tierversuch kanzerogen und führte zu Tumoren 

vor allem in der Leber und im Atemtrakt. 

Mai 1998


Tabelle 18: PCDD/PCDF-Grundstruktur und ausgewählte Beispiele für die Toxizitätsbetrachtung 

mit Hilfe von Toxizitätsäquivalenzfaktoren (TEF) 

Grundstruktur ausgewählte Verbindung TEF 

8 

9 

O 

1 

2 

2,3,7,8-Tetrachlor-dibenzo-dioxin 1 

1,2,3,7,8-Pentachlor-dibenzo-dioxin 0,5 

7 

6 

O 

4 

3 

1,2,3,7,8,9-Hexachlor-dibenzo-dioxin 0,1 

Cl 

Polychlor-dibenzo-p-dioxine 

Cl 

9 

1 

8 

7 

O 

2 

3 

6 

4 

Cl 

Polychlor-dibenzo-furane 

Cl 

Octachlor-dibenzo-dioxin 0,001 

2,3,7,8-Tetrachlor-dibenzo-furan 0,1 

1,2,3,7,8-Pentachlor-dibenzo-furan 0,05 

1,2,3,4,7,8,9-Heptachlor-dibenzofuran 

0,01 

Octachlor-dibenzo-furan 0,001 

5.7 Mineralfasern 

Wegen ihrer vielseitigen Verwendbarkeit werden Mineralfasern in großen Mengen eingesetzt. 

Sie weisen im allgemeinen eine hohe Beständigkeit gegen Hitze und Chemikalien und 

eine starke Zugfestigkeit auf. Sie haben elastische und isolierende Eigenschaften, so daß sie 

vielfach als Dämm- und Schallschutzmaterialien eingesetzt werden. 

Prinzipiell unterscheidet man zwischen natürlichen und künstlichen Mineralfasern. Die 

bekanntesten Vertreter der natürlichen Mineralfasern sind die Asbestfasern. Asbest ist ein 

Sammelbegriff für zwei Gruppen faserförmiger Mineralien. Mit 93% am häufigsten verwendet 

wurde Chrysotil (Weißasbest). Ein weiterer wichtiger Vertreter ist Krokydolith (Blauasbest). 

Asbestfasern bestehen aus Magnesium- /Eisen-Silikaten. Sie sind wasserunlöslich und 

weisen Faserlängen von weniger als 5 µm bis in den Zentimeterbereich auf. Der Faserdurchmesser 

beträgt 1 bis mehrere µm. Asbestfasern sind für den Menschen sehr gefährlich, 

weil sie sich im Körper in feine Längsfasern aufspalten können. Nach Inhalation von 

Asbestfasern werden ca. 60% wieder eliminiert. Der Rest ist aufgrund seiner Stabilität und 

Längsspaltbarkeit in der Lage, lange Zeit in der Lunge zu verweilen. Längeres Einatmen von 

Asbeststaub kann zum Entstehen von drei typischen Erkrankungen führen: Asbestose, 

Lungenkrebs und Brust-/Bauchfelltumore. Asbestfasern mit einer Länge größer 5 µm, einem 

Durchmesser kleiner 3 µm und einem Verhältnis Länge/Durchmesser größer 3:1 gelten als 

besonders gefährlich und krebsauslösend. 

Auch Gips gehört zu den natürlichen Mineralfasern. Gipsfasern sind in der Umwelt die am 

häufigsten vorkommenden Fasern. Sie lösen sich allerdings im Gegensatz zu Asbest in 

Wasser leicht auf und sind deshalb toxikologisch nicht relevant. 

Künstliche Mineralfasern werden aus verschiedenen anorganischen Ausgangsstoffen (Glas, 

Gestein, Keramik) durch Schmelzen hergestellt. Sie bestehen hauptsächlich aus Oxiden von 

Silicium, Aluminium, Calcium, Magnesium, Natrium, Kalium und Eisen. Durch rasches 

Abkühlen nach dem Schmelzen weisen künstliche Mineralfasern eine glasige Struktur auf. 

Sie werden zu Filzen, Matten, Platten oder loser Mineralwolle verarbeitet und hauptsächlich 

als Dämmstoffe eingesetzt. Künstliche Mineralfasern weisen eine wesentlich kompaktere 

Struktur als natürliche Fasern auf. Sie sind weniger beständig als Asbest und deshalb im 

Mai 1998



Lungengewebe weniger wirksam. Künstliche Fasern brechen nur quer und erzeugen daher 

keine gefährlichen Bruchstücke. Allerdings wirken auch einige künstliche Fasern im Tierexperiment 

kanzerogen. 

Tabelle 19: Übersicht zur Toxikologie ausgewählter Mineralfasern 

Faserart Mineralfaser Toxikologie 

Natürlich 

Künstlich 

Asbest 

Chrysotil 

Krokydolith 

Gips 

Glasfaser 

Keramikfaser 

Schlackenwolle 

Steinwolle 

Inhalation von Asbeststaub kann hervorrufen: 

• Asbestose = Reaktion des Lungengewebes mit 

Funktionsbeeinträchtigung 

• Lungenkrebs kritische Faserabmessungen 

Länge >5µm + Durchmesser 3:1 

• Tumorerkrankungen des Brust- und Bauchfells 

(Mesotheliome) 

toxikologisch nicht relevant 

krebsauslösend im Tierexperiment 


toxikologisch nicht relevant 


5.8 Explosiv- und Kampfstoffe 

Vor allem im Bereich der militärischen und Rüstungsaltlasten haben die Explosiv- und 

Kampfstoffe gegenwärtig eine große Bedeutung. Ihre mögliche oder nachgewiesene 

Existenz auf Flächen der ehemaligen Rüstungsproduktion veranlaßt dazu, über toxikologische 

Probleme im Zusammenhang mit diesen Stoffen nachzudenken. Da beide Stoffgruppen 

die unterschiedlichsten Verbindungstypen in sich vereinigen, ergibt sich erwartungsgemäß 

kein einheitliches toxikologisches Profil. An verschiedenen Beispielen sollen grundlegende 

Erkenntnisse verdeutlicht werden. 

5.8.1 Explosivstoffe 

Obwohl alle Vertreter dieser Stoffgruppe vornehmlich dazu erzeugt und eingesetzt wurden, 

durch ihre Sprengkraft, die durch plötzliches Herbeiführen von starken Zersetzungsreaktionen 

bedingt ist, mechanische Zerstörungen herbeizuführen, ist bei verschiedenen Vertretern 

das toxische Potential durchaus von Bedeutung. 

In besonderem Maße spielen hierbei die sogenannten Nitroaromaten eine Rolle. Dabei 

handelt es sich im wesentlichen um Ausgangsstoffe und Abbauprodukte, die bei der Produktion 

bzw. Metabolisierung des weit verbreiteten Sprengstoffes Trinitrotoluol (TNT) auftreten. 

Ähnlich wie bei den PCDD/PCDF wurden zur vergleichenden Betrachtung der toxischen 

Wirkungen vieler dieser Nitroaromaten Toxizitätsäquivalente eingeführt. 

Tabelle 20 faßt die toxikologischen Betrachtungen zu den wichtigsten Vertretern der Explosivstoffe 

zusammen. Sie enthält auch zwei Vertreter, deren Struktur nicht auf TNT-Basis 

beruht. 

Mai 1998


Tabelle 20: Toxikologie ausgewählter Explosivstoffe 

Explosivstoff Strukturformel Toxikologie 

2,4,6-Trinitrotoluol (TNT) 

2,4-Dinitrotoluol (2,4-DNT) 

2,6-Dinitrotoluol (2,6-DNT) 

Nitroglycerin 

Pentaerythrittetranitrat 

(Penta, PETN) 

5.8.2 Chemische Kampfstoffe 

Mai 1998 

CH 3 

• blutschädigend 

NO 2 NO 2 

• Störungen im Zentralnervensystem 

NO 2 

• kanzerogen im Tierversuch 

• Referenzsubstanz für TNT- 

Toxizitätsäquivalente 

CH 3 

NO 2 

CH 3 


NO 2 zität = 5 

NO • Störungen im Zentralnervensystem 

2 

• Äquivalenzfaktor für 

Blutschädigung = 1 


Kanzerogenität / Gentoxi- 

NO • Äquivalenzfaktor für 

2 

Blutschädigung = 0,5 

vensystem 


• Störungen im Zentralner- 


Kanzerogenität / Gentoxizität 

= 150, d.h. chronisch 

wesentlich toxischer als 

TNT 

CH 2 O NO 2 

Symptomatik bei Vergiftung 

• mäßig toxische Substanz 

CH 2 O NO 2 

• aus der Therapie von 

Herzkrankheiten bekannt 

CH O NO 2 

• Blutgift 

• allgemeine unspezifische 

• geringe akute Toxizität 

O 2 N O H 2 C CH 2 O 

C 

NO 2 

• humantoxikologisch nicht 

O 2 N O H 2 C CH 2 O NO 2 relevant 

Bei Kampfstoffen handelt es sich um chemische Verbindungen, die eigens dafür produziert 

wurden, um in kriegerischen Auseinandersetzungen durch ihre toxische Wirkung den Gegner 

zu töten oder kampfunfähig zu machen. Ihre Wirksamkeit war darauf ausgerichtet, durch 

eine starke akute Toxizität einen möglichst schnellen Wirkungseintritt hervorzurufen. Daneben 

besitzen einige Vertreter auch chronisch toxische Eigenschaften. Aus medizinischtoxikologischer 

Sicht ist eine Einteilung nach Art und Ort der Wirkung weit verbreitet, obwohl



dies keiner wissenschaftlichen Systematik entspricht und aufgrund der Stoffvielfalt in den 

einzelnen Kampfstoffgruppen streng genommen auch zu keiner Struktur-Wirkungs-bezogenen 

Verallgemeinerung führen kann. Dennoch soll der gängigen Praxis folgend in Tabelle 21 

beispielhaft die Toxikologie erläutert werden. 

Tabelle 21: Toxikologie ausgewählter Kampfstoffe 

Kampfstoff/ 

Kampfstoffgruppe 

Nervenkampfstoff 

z.B. Isopropyl-methyl 

–fluorphosphonsäureester 

(Sarin) 

Hautkampfstoff 

z.B. 2,2‘-Dichlordiethylsulfid 

(S)-Lost 

Haut-/Reizkampfstoff 

Arsenkampfstoff 

z.B. 2-Chlorvinylarsindichlorid 

(Lewisit) 

CH 3 


CH 3 O 

H C O P 

CH 3 F 

CH 2 CH 2 Cl 

S 

CH 2 CH 2 Cl 

H 

Cl 

C CH As 

Cl 

Cl 


• hohe akute Toxizität 0,14 mg 

Sarin/kg Mensch 

• lipophile Verbindung wird rasch über 

alle Pfade aufgenommen 

• durch Hemmung der Acetylcholinesterase 

kommt es zur nerval 

gesteuerten Aktivitätssteigerung von 

Organen und Geweben bis zum 

totalen Funktionsverlust 

• Symptome sind Pupillenverengung, 

Erregungszustände, Krampfanfälle, 

Atemlähmung 

• hohe akute Toxizität bei dermaler 

oder inhalativer Aufnahme 

• lipophile, hochreaktive Verbindung, 

die rasch verteilt werden kann 

• Exposition wird nicht wahrgenommen, 

Symptome treten erst Stunden 

später auf 

• Starke Gewebsschädigungen von 

Juckreiz, Rötung, Schwellung über 

Blasenbildung bis hin zum Absterben 

betroffener Hautpartien 

• Chronische Wirkungen – neurotische 

Störungen / Depressionen, 

Pigmentstörungen der Haut 

• Hohe akute Toxizität bei dermaler 

oder inhalativer Aufnahme 

• Rasche Aufnahme in den Organismus 

• Schädigung von betroffenen Hautund 

Schleimhautstellen 

• Entstehung und Abheilung der 

Schäden bedeutend schneller als 

bei S-Lost 

• starke systemische Wirkungen, wie 

Schwäche, toxischer Schock, 

Leber-, Nieren-, Gehirnschäden 

Mai 1998


Kampfstoff/ 

Kampfstoffgruppe 

Reizstoff 

z.B. o-Chlorbenzylidenmalondinitril 

(CS) 


CN 

CH C 

CN 

Cl 


• Einsatz auch heute noch in vielen 

Ländern als „Tränengas“ oder „Verteidigungsspray“ 

• direkte Augenschädigung bzw. 

inhalative Aufnahme 

• verursacht starken Reiz der 

Schleimhäute 

• schwere Augenschäden bis zur 

Erblindung bei direktem Augenkontakt 

aus kurzer Entfernung möglich 

• keine Hinweise auf chronisch 

toxische Eigenschaften für den 

Menschen 

Im Rahmen der vorliegenden TOX-Fibel konnten nur die wesentlichsten Aspekte der Humanund 

Ökotoxikologie behandelt werden. Die Ausführungen geben einen grundlegenden 

Überblick über das für den Altlastenbereich relevante Grundwissen für die Gefährdungsabschätzung 

und –bewertung. Beispielhaft wurden in acht verschiedenen Schadstoffgruppen 

die toxikologischen Gemeinsamkeiten und Besonderheiten anhand von typischen Vertretern 

erläutert. Diese Vorgehensweise kann insgesamt keine vollständige Betrachtung darstellen. 

So konnten zum Beispiel Schadstoffgruppen wie Pestizide, mit einer Vielzahl unterschiedlich 

strukturierter Einzelstoffe oder polychlorierte Naphthaline nicht behandelt werden. 

Mai 1998



6 Literaturempfehlungen 

Für interessierte Leser sollen folgende Quellenangaben Hinweise für ein vertiefendes 

Literaturstudium sein. 

MARQUARDT, H. UND SCHÄFER, S. G. (Hrsg.): Lehrbuch der Toxikologie, 

BI Wissenschaftsverlag, Mannheim 1994 

GREIM, H. UND DEML, E. (Hrsg.): Toxikologie – Eine Einführung für Naturwissenschaftler und 

Mediziner, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1996 

DEKANT, W. UND SPIROS, W.: Toxikologie für Chemiker und Biologen; Spectrum Akademischer 

Verlag, Heidelberg 1995 

KORTE, F. (Hrsg.): Lehrbuch der Ökologischen Chemie; Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1992 

EISENBRAND, G. UND METZLER, M.: Toxikologie für Chemiker – Stoffe, Mechanismen, 

Prüfverfahren; Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1994 

BLIEFERT, C.: Umweltchemie; VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1994 

FACHGRUPPE WASSERCHEMIE IN DER GDCH (Hrsg.): Chemie und Biologie der Altlasten; VCH- 

Verlagsgesellschaft, Weinheim 1997 

EIKMANN, T. UND HEINRICH, U. UND HEINZOW, B. UND KONIETZKA, R. (Hrsg.): Gefährdungsabschätzung 

von Umweltschadstoffen – Ergänzbares Handbuch toxikologischer Basisdaten 

und ihrer Bewertung; ESV 1998 

BUNDESMINISTERIUM FÜR RAUMORDNUNG, BAUWESEN UND STÄDTEBAU (Hrsg.): Schadstoffinformationen 

für die Anwendung der "baufachlichen Richtlinien für die Planung und Ausführung 

der Sicherung und Sanierung belasteter Böden" des BMBau für Liegenschaften des 

Bundes; Hannover 1997 

Mai 1998

Tox-Fibel - OFD Hannover

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