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Cadmium (Cd)

Weiches, leicht bearbeitbares, weiß-bläuliches Metall. Cadmium ist ein seltenes Metall, zumeist ist es in Zinkblende (ZnS), Zinkspat (Galmei) enthalten und ist somit ein Nebenprodukt in der Zinkverhüttung. Es ist überall auf der Erde zu finden. Cadmiumvorkommen auf dem Festland resultieren hauptsächlich aus Emissionen von Zinkhütten, Eisen- und Stahlwerken, Braunkohlekraftwerken und Müllverbrennungsanlagen; außerdem wird es in der Batterieherstellung (Cadmium-Nickel-Batterien= Knopfzellen), Farb- und Lackindustrie, Kunststoffindustrie (PVC-Herstellung) und in der Schädlingsbekämpfungsmittelherstellung verwendet.

 

Schadwirkung:

Cadmium wird als eines der toxischsten Metalle betrachtet. Akute und chronische Intoxikationen bei beruflichen Expositionen sind bekannt. Eine entsprechende Cadmiumvergiftung wurde erstmals 1947 in Japan beobachtet und ist unter dem Namen „itai-itai-Krankheit“ in der Literatur beschrieben. Bis 1965 wurden insgesamt 100 Todesopfer bekannt. Als möglicheUrsachen werden zu hohe Cadmiumgehalte in Reis oder Trinkwasser diskutiert.

 

Cadmium gelangt über Nahrungsaufnahme und Zigarettenrauch in den menschlichen Körper und reichert sich in Leber und Niere an. Durch dauerhafte Inhalation von Cd- Staub wird eine Atmungsstörung bewirkt; die Anlagerung von Cadmium in der Niere kann sich in Nierenfunktionsstörungen äußern, außerdem verdrängt Cd das in der Knochensubstanz enthaltene Calcium. Teratogene und mutagene Effekte konnten im Tierexperiment nach Aufnahme höherer Dosen beobachtet werden. Für Pflanzen und Mikroorganismen sind schon geringe Mengen an Cadmium tödlich. Cadmiumchlorid in atembarer Form ist karzinogen.

 

Umweltverhalten:

Hängt maßgeblich von der vorliegenden Cd-Verbindung ab. Unterschiedliche Bodenqualitäten beeinflussen die Cd-Aufnahme durch die Wurzeln. Grundsätzlich kann Cd bei niedrigen pH-Werten eher mobilisiert werden, so dass dann eine größere Gefahr für eine Grundwasserverunreinigung gegeben ist.Zu beachten ist, dass Cadmium in landwitschaftlich genutzten Böden durch die Aufbringung von stark angereichert werden kann. Damit kann Cd über Wurzeln oder Blätter in Nutzpflanzen gelangen und zu Gesundheitsschäden führen.

 

Sanierungsbedürftige Boden- und Grundwasserverunreinigungen sind bekannt und können hohe Aufwendungen erfordern.

 

 

Carbolineum

Carbolineum ist auch unter dem Namen „Steinkohleteeröl“ bekannt. Dabei handelt es sich ursprünglich um ein Abfallprodukt, das bei der Koksherstellung anfiel. Derartige relativ hoch siedende Teerölprodukte zeichnen sich durch eine überaus komplexe Zusammensetzung von einzelnen chemischen Stoffen aus, deren Anzahl insgesamt auf über 10.000 geschätzt wird. Als Hauptkomponenten sind PAK und BTEX zu nennen. Mit diesem Material wurden früher beispielsweise Eisenbahnschwellen und Telegrafenmasten imprägniert.

 

Chlorbenzole

Gehören zu den HKW, Untergruppe SCKW.

Chlorbenzole haben sowohl als Zwischenprodukte in der chemischen Industrie, speziell bei der Farbstoffsynthese und in der pharmazeutischen Industrie, als auch als Lösungsmittel, biozid wirksame Stoffe und Additive eine Vielzahl von Einsatzbereichen. Die jährliche Weltproduktion wird auf etwa 900.000 t geschätzt. Produktions- und anwendungsbedingte Emissionen erreichen jährlich Größenordnungen von mehr als 400.000 t.

 

Schadwirkung:

Die akute Toxizität ist generell gering und nimmt vom Mono- zum Trichlorbenzol zu: vermindert sich jedoch wieder vom Tetra-, Penta- zum Hexachlorbenzol. Chronische Chlorbenzol-Intoxikationen manifestieren sich u. a. in Leber- und Nierenschädigungen (histologische Veränderungen und Verminderungen der Organgewichte), Veränderungen der Zellmembranpermeabilität, hämatologischen Veränderungen und Schädigungen des ZNS. Direkt verbunden mit der abnehmenden Reaktivität höher chlorierter Benzole ist die verminderte Metabolisierungstendenz. Während Mono-, Di- und Trichlorbenzol im Säugerorganismus unter Bildung von Epoxiden als reaktiven, instabilen Zwischenprodukten zu Mono- und Dichlorphenol transformiert werden und als Konjugate über den Urin ausgeschieden werden, kann Hexachlorbenzol nur über den Zwischenschritt einer enzymatischen Dechlorierung nachfolgend hydroxyliert und in ausscheidungsfähige Metabolite umgewandelt werden (siehe Hexachlorbenzol).

 

Umweltverhalten:

Die physikalisch-chemischen Eigenschaften werden maßgeblich vom Grad der Chlorierung des Benzolkerns bestimmt. Mit zunehmender Protonensubstitution durch Chloratome erhöhen sich Schmelz- und Siedepunkt, während Wasserlöslichkeit und Dampfdruck vom Monochlorbenzol zum Hexachlorbenzol abnehmen. Dem gegenüber erhöht sich jedoch die Lipophilie. Infolge der Bindungsstärke der kovalenten Chlor-Kohlenstoff-Bindung zeigen Chlorbenzole keine Ionisierungstendenz. Die Reaktivität und damit die physikalisch-chemische und biologische Transformationstendenz sind mit zunehmendem Chlorierungsgrad vermindert. Diese Zusammenhänge, verbunden mit einer zunehmenden Lipophilie, bedingen eine verstärkte Bio- und Geoakkumulationstendenz höher chlorierter Benzole.

 

Chlorbenzole sind  DNAPL (Dense non aquous phase liquid, deutsch: Schwerphase). Sie besitzen ein sehr hohes Gefährdungspotential für Boden und Grundwasser.

 

 

Chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW)  

In chlorierten Kohlenwasserstoffen (CKW) sind ein oder mehrere Wasserstoffatome durch Chlor ersetzt. Das Chlor beeinflußt die physikalischen, chemischen und toxikologischen Eigenschaften des Moleküls sehr stark. Dadurch lassen sich Chemikalien mit bestimmten Eigenschaften herstellen. In vielen Fällen sind CKW sehr beständige, schwer brennbare und stark fettlösliche Substanzen - Fachleute sprechen von Persistenz, Unbrennbarkeit und Lipophilie. Diese Eigenschaften haben Chlorverbindungen so beliebt gemacht, dass ihre Vielfalt kaum noch zu überblicken ist. Zur Unübersichtlichkeit trägt die Fülle der Stoffbezeichnungen bei.

 

Chlorierte Kohlenwasserstoffe lassen sich grob in zwei Gruppen unterteilen: Die relativ kurzkettigen leichtflüchtigen CKW (LCKW) und die schwerflüchtigen CKW (SCKW), die aus längerkettigen oder auch ringförmigen und meist mehrfach chlorierten Molekülen bestehen.

 

Verwendung: 

Die LCKW werden aufgrund ihrer guten fettlösenden Eigenschaften überwiegend als Reinigungs- und Lösemittel verwendet oder sind Zwischen- oder Ausgangsprodukte in der chemischen und pharmazeutischen Industrie. Vinylchlorid (Chlorethen) wird z. B. in enormen Mengen zur Herstellung des Kunststoffs PVC verwendet. LCKW finden in chemischen Reinigungen (Tri- und Tetrachlorethen), im Druckgewerbe, in der Farbherstellung, in der Metallverarbeitung und als Kühl-, Isolier- und Wärmeübertragungsmittel Verwendung.

 

SCKW dienen aufgrund ihrer giftigen Wirkung als Schädlingsbekämpfungs-, Holzschutz- oder Unkrautvernichtungsmittel.

 

Bei der sogenannten offenen Verwendung als Reinigungs- bzw. Lösemittel und in der Landwirtschaft gelangen chlorierte Kohlenwasserstoffe in großen Mengen in die Umwelt. Aufgrund ihrer hohen Persistenz sind diese Stoffe inzwischen weltweit nachweisbar. Bekannteste Beispiele sind DDT und PCB.

 

Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) wurden trotz ihrer Schädlichkeit für die Ozonsschicht der Erde noch vor wenigen Jahren als Treibmittel in Spraydosen verwendet und werden noch immer als Kühlmittel eingesetzt. Bei unsachgemäßer Entsorgung entweichen jährlich große Mengen aus Kühlaggregaten und Autoklimaanlagen.

 

Chlorkohlenwasserstoffe sind auf der ganzen Welt zu finden und sind wegen der stark toxischen Wirkungen in ihrer Herstellung und Verwendung minimiert worden.

 

Nomenklatur und Strukturformel

Häufig existieren für einen bestimmten Stoff mehrere unterschiedliche Bezeichnungen. Zum besseren Verständnis sind daher nachstehend für die wichtigsten chlorierten Kohlenwasserstoffe neben den allgemein verwendeten Gebrauchsnamen die Summenformeln und übliche Synonyme angegeben.

 

Stoff (common name)	Summenformel	Synonyme
Chlormethan	CH3Cl	Chlormethyl, Methylchlorid
Dichlormethan	CH2Cl2	Methylenchlorid, Chlormethylchlorid
Trichlormethan	CHCl3	Chloroform, Formylchlorid
Tetrachlormethan	CCl4	Tetrachlorkohlenstoff
Chlorethan	C2H5Cl	Ethylchlorid
Dichlorethan	C2H4Cl2	Ethylen(di)chlorid, EDC
Trichlorethan	C2H3Cl3	Methylchloroform
Hexachlorcyclohexan	C6H6Cl6	HCH (5 Strukturisomere), Gamma-HCH = Lindan (Handelsbezeichung)
Chlorethen	C2H3Cl	Vinylchlorid, Monochlorethen
Dichlorethen	C2H2Cl2	Dichlorethylen
Trichlorethen	C2HCl3	TRI, Trichlorethylen
Tetrachlorethen	C2Cl4	PER, Tetrachlorethylen
Chlorbenzol	C5H5Cl	Benzolchlorid, Phenylchlorid
1,2-Dichlorbenzol	C6H4Cl2	1,2-DCB, ortho-Dichlorbenzol
1,3-Dichlorbenzol	C6H4Cl2	1,3-DCB, meta-Dichlorbenzol
1,4-Dichlorbenzol	C6H4Cl2	1,4-DCB, para-Dichlorbenzol
Hexachlorbenzol	C6Cl6	HCB
4-Chlorphenol	C6H4ClOH	4-CP
2,4-Dichlorphenol	C6H3Cl2OH	2,4-DCP
2,4,5-Trichlorphenol	C6H2Cl3OH	2,4,5-TCP
2,4,6-Trichlorphenol	C6H2Cl3OH	2,4,6-TCP
2,3,4,6-Tetrachlorphenol	C6HCl4OH	2,3,4,6-TCP
Pentachlorphenol	C6Cl5OH	PCP, Chlorophen
Polychlorierte Biphenyle	C12HnClm (n = 0-9, m = 1-10)	PCB, (theoretisch: 209 Isomere), Handelsbez.: z.B. Aroclor 1242
DDT	C 14H9Cl5	p,p'-DDT

 

 

 

Chrom (Cr)

Silberglänzendes, sehr hartes und widerstandsfähiges Metall, das in der Natur nur in Verbindungen vorkommt. Chrom wird vor allem zur Herstellung von Chrom-Stählen /Chrom-Legierungen, als Katalysator der Ammoniak-Synthese und in der Galvanikindustrie eingesetzt. Darüber hinaus findet es Anwendung in der Erdöl-, Zündholz-/Feuerwerks-, Farbstoff-, Leder-, Textil- und Druckindustrie und wird ferner zur Holzimprägnierung verwendet. Da Chrom unlöslich ist, ist metallisches Chrom selbst nicht schädlich. Als Spurenelement ist Chrom essentiell für den Glucose-Stoffwechsel von Bedeutung. Der tägliche Bedarf bei Erwachsenen liegt zwischen 0,05 und 0,5 mg.

 

Schadwirkung:

Im Gegensatz zum metallischen Chrom können dagegen Chromverbindungen sehr toxisch sein. Natürlicherweise kommt Cr in seinen Verbindungen in den Oxidationsstufen 3+ und 6+ vor ((Chrom-(III)- und Chrom-(VI)-Verbindungen)). Dabei sind 6-wertige Cr-Verbindungen ca. 100 mal giftiger als 3-wertige. Im Gegensatz zu Chrom-(III) ist Chrom-(VI) genetsich äußerst aktiv. In nahezu allen Testsystemen zur Ermittlung mutagener Wirkung wirken Chrom-(VI)-Verbindungen schädigend. Im Zusammenhang mit der nachgewiesenen Plazentapassage ergibt sich hieraus ein hohes Gefährdungspotential für Embryonen und Feten. Die karzinogene Wirkung von Chrom-(VI)-Verbindungen ist sowohl im Tierexperiment nachgewiesen, als auch durch die Ergebnisse epidemiologischer Studien an beruflich exponierten Bevölkerungsgruppen untersetzt. Die entsprechenden Latenzzeiten werden mit etwa 10 – 27 Jahren angegeben.

 

Darüber hinaus können lösliche Chrom-(VI)-Verbindungen als starke Oxidationsmittel ätzend auf Haut und Schleimhäute wirken und Magen-Darm-Entzündungen oder Leber-, Schilddrüse-, Knochenmarks- und Nierenschäden verursachen. Die Inhalation von Cr-(VI)-Stäuben kann Lungenkrebs zur Folge haben.

 

Umweltverhalten:

Die das 6-wertige Chrom enthaltenden Chromate und Dichromate (z. B. Natriumdichromat) zählen zu den gewerblich häufig verwendeten Chemikalien. Natriumdichromat wird vor allem in der Metall-, Leder-, Textil- und Farbindustrie eingesetzt. Da Chrom-VI-Verbindungen im Gegensatz zu Chrom-III-Verbindungen gut wasserlöslich sind besitzen Chrom-(VI)-Verbindungen ein hohes Gefährdungspotential für Gewässerschäden. Hier ist vor allem auf die Chrom-Schäden in Betrieben mit Galvanikanlagen hinzuweisen. Je nach Fall können Sanierungskosten von mehreren Mio. EURO entstehen.

 

 

Cis-1.2-Dichlorethen (siehe Dichlorethen)

 

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