Wo kommen PAK her?

PAK entstehen bei der unvollständigen Verbrennung von organischem Material wie Holz, Kohle oder Öl. Allgemein gilt: Je niedriger die Temperatur des Feuers und je weniger Sauerstoff zur Verfügung steht, desto unvollständiger verbrennen die Materialien und desto mehr PAK entstehen. Ein großer Teil der PAK gelangt bereits durch Naturprozesse, wie Waldbrände oder Vulkanausbrüche, die nicht vom Menschen beeinflussbar sind, in die Atmosphäre. Auch die von Menschen verursachten Emissionen stammen hauptsächlich aus Verbrennungsprozessen: aus Kleinfeuerungsanlagen, industriellen Prozessen, Feuerstellen oder Tabakrauch. Zudem ist diese Stoffgruppe ein natürlicher Bestandteil der fossilen Rohstoffe Kohle und Erdöl. Letzteres enthält zwischen 0,2 und 7% PAK (National Research Council, 2003).

Durch Veredlungsverfahren, wie der Verkokung von Kohle oder der Raffination von Erdöl durch Kracken, entstehen Produkte wie Koks, Teer, Benzine, Wachse oder Öle. Die dabei entstehenden Schlacken werden verbrannt oder als Baustoff im Straßenbau verwendet. Werden PAK aus dem Schlackenabfall oder den Kokerei- und Raffinerieprodukten nicht entfernt, gelangen sie aufgrund ihrer Langlebigkeit auch auf diesem Weg in die Umwelt. Die Teeröle und bestimmte Öle aus der Erdölverarbeitung können zum Weichmachen Gummi und Kunststoffen beigemischt werden. Der größte Anteil der PAK, die den Verbraucher erreichen, stammt aus diesen Verwendungen.

Was macht PAK so besorgniserregend?

Für Mensch und Umweltorganismen sind PAK eine besorgniserregende Stoffgruppe. Viele PAK haben krebserregende, erbgutverändernde und/oder fortpflanzungsgefährdende Eigenschaften. Einige PAK sind gleichzeitig persistent, bioakkumulierend und giftig (toxisch) für Menschen und andere Organismen.

Persistent heißt, dass die Stoffe sehr lange in der Umwelt verbleiben und dort kaum abgebaut werden.

Bioakkumulierende Chemikalien reichern sich in Organismen an – auch im menschlichen Körper.

Stoffe, die diese drei Eigenschaften verbinden, sind aus Umweltsicht besonders besorgniserregend. Die Fachleute sprechen hierbei von PBT-Stoffen (Persistente, Bioakkumulierende und Toxische Stoffe). Werden solche Chemikalien freigesetzt, können sie wegen ihrer Eigenschaften nicht mehr aus der Umwelt entfernt werden. Im Gegenteil: Sie reichern sich an und können dabei Pflanzen, Tiere und letztendlich den Menschen schädigen.

PAK binden an Staub- oder Rußpartikel und gelangen so auch in die Atmosphäre. Dort können sie wegen ihrer Langlebigkeit über weite Strecken transportiert werden. Durch Regen, Nebel oder Schnee gelangen die PAK-haltigen Stäube wieder zur Erdoberfläche, lagern sich auf dem Boden und auf Pflanzen ab oder gelangen in das Oberflächenwasser. Da PAK auch in abgelegene Gebiete der Erde transportiert werden, findet man sie auch weit ab von menschlichen Eintragsquellen, etwa in entlegenen Bergseen, in der Arktis und auch Antarktis.

Viele PAK treten immer als variable Gemische auf. Deshalb werden bei der chemischen Analyse häufig „Stellvertreter“ der Stoffgruppe bestimmt. Die US-Umweltbehörde (EPA) nahm im Jahre 1977 16 PAK in die Liste der so genannten „Priority Pollutants“ („prioritäre Schadstoffe“) des US-Clean Water Acts auf. Diese 16 PAK wurden ausgewählt, da sie sehr giftig und leicht chemisch nachzuweisen sind, ein breites Spektrum der möglichen Strukturen umfassen und häufig in Gewässern gefunden wurden. Um den PAK-Gehalt von Produkten zu bestimmen, messen Chemikerinnen und Chemiker meist die Summe dieser 16 Verbindungen.

Die 16 PAK der EPA
Naphthalin
Acenaphtylen
Acenaphthen
Fluoren
Phenanthren
Anthracen
Fluoranthen
Pyren
Benzo(a)anthracen¹
Chrysen¹
Benzo(b)fluoranthen¹
Benzo(k)fluoranthen¹
Benzo(a)pyren¹
Dibenz(ah)anthracen¹
Benzo(ghi)perylen
Indeno(1,2,3-cd)-pyren
¹ diese Komponenten sind auch in der Liste der 8 PAK nach EU enthalten

Benzo[a]pyren dient dabei als Leitsubstanz, d.h. es wird stellvertretend für alle anderen PAK betrachtet. Der Gedanke dabei ist, dass PAK stets in Mischungen vorkommen:

Ist Benzo[a]pyren in einer Substanz oder einem Produkt enthalten, so gilt das im Allgemeinen auch für alle anderen bedenklichen PAK, die sehr ähnliche Eigenschaften haben. Benzo[a]pyren wurde ausgewählt, weil diese Verbindung zudem besonders stark krebserregend ist.

Allerdings gibt es auch Kritik an dieser Reduktion des Problems: Das Wissenschaftliche Gremium für Kontaminanten in der Lebensmittelkette bei der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) hat beispielsweise im Jahr 2008 ein Gutachten zu PAK in Lebensmitteln abgegeben, in dem sie zu dem Schluss kommen, dass Benzo(a)pyren allein kein geeigneter Marker für das Vorkommen PAK in Lebensmitteln ist. Am besten eignet sich laut EFSA die Kombination von vier spezifischen PAK als Indikator für den Gehalt an PAK in Lebensmitteln. Es handelt sich dabei um Benzo(a)pyren, Benz(a)anthracen, Benzo(b)fluoranthen und Chrysen.