Benzol, auch bekannt als Benzen, ist eine farblose, leicht entzündliche Flüssigkeit mit einem charakteristischen Geruch. Es ist ein aromatischer Kohlenwasserstoff mit der Summenformel C6H6 und findet breite Verwendung in der Industrie, insbesondere bei der Herstellung von Kunststoffen, Gummi, Farbstoffen und anderen synthetischen Materialien. Obwohl Benzol ein wichtiger industrieller Rohstoff ist, ist es auch als krebserregend bekannt und kann erhebliche Auswirkungen auf die Gesundheit haben, insbesondere auf das Gehirn und das Nervensystem.
Die Gefahren von Benzol
Die Dämpfe von Klebern, Lacken und Reinigungsmitteln enthalten oft Benzol, was in vielen Arbeitsbereichen ein alltägliches Problem darstellt. Das Einatmen dieser Dämpfe ist gesundheitsschädlich, und die Nachwirkungen können sich selbst Jahrzehnte später noch bemerkbar machen. Studien haben gezeigt, dass Personen, die während ihrer Arbeitszeit Lösungsmitteldämpfen, einschließlich Benzol, ausgesetzt waren, im Rentenalter eher Probleme mit Gedächtnis und Denkfähigkeit haben.
Akute Toxizität
Die akute Toxizität von Benzol äußert sich durch verschiedene Symptome, die je nach Aufnahmeweg und Dosis variieren.
- Inhalation: Symptome nach Inhalation sind Ruhelosigkeit, Zittern, Muskelzittern, veränderte Atmung, Gleichgewichtsstörungen und Narkose. Pathologische Hauptbefunde sind Lungenstauung und Stauungsleber sowie vakuolisierte Hepatozyten. Todesfälle sind vermutlich durch ZNS-Depression verursacht.
- Orale Aufnahme: Die akut toxische Wirkung hoher Benzoldosen nach oraler Aufnahme zeichnet sich durch narkotische Wirkung mit ZNS-Depression, Bewusstlosigkeit und gleichzeitiger Sensibilisierung des Herzens gegenüber Katecholaminen aus.
Die letale Konzentration (LC50) und die letale Dosis (LD50) variieren je nach Tierart und Aufnahmeweg:
- LC50 (inhalativ, Ratte): 13.700 ppm (44.500 mg/m³), 4h
- LC50 (inhalativ, Maus): 19.000 ppm (61.000 mg/m³), 2h
- LD50 (oral, Ratte): 3.300 mg/kg (junge erwachsene Tiere)
- LD50 (dermal, Kaninchen, Meerschweinchen): >8260 mg/kg
Reizwirkung
Benzol kann Reizungen der Schleimhäute (Auge, Atemwege und Mund, Speiseröhre und Magen) verursachen.
Lesen Sie auch: Stammhirn und seine Reaktionen
- Augen: Tierversuche am Kaninchenauge zeigten mäßige Bindehautreizung und eine leichte, vorübergehende Hornhauttrübung.
- Haut: Tierversuche am Kaninchenohr führten zu Reizung mit Rötung, Ödem- und Blasenbildung, Hautablösung und mittelschwerer Nekrose.
Sensibilisierung
Das Hautsensibilisierungspotenzial von Benzol wurde in Tierversuchen untersucht, wobei keine Anzeichen einer Sensibilisierung festgestellt wurden.
Subakute, subchronische und chronische Toxizität
Die subakute, subchronische und chronische Toxizität von Benzol führt zu Organschäden und -funktionsstörungen. Im Vordergrund steht die Schädigung des Knochenmarks mit der damit verbundenen Veränderung des Blutbilds. Als Folge einer Schädigung des Knochenmarks kommt es auch zu Wirkungen auf das Immunsystem. Bei höheren Konzentrationen wurden auch Veränderungen von Organgewichten und verminderte Gewichtszunahmen beobachtet.
Die niedrigste Konzentration (LOAEC) von Benzol in der Luft, bei der noch eine Wirkung beobachtet wurde, lag im Tierversuch bei 10 ppm (32 mg/m³). Diese Konzentrationen verursachten bei Mäusen Anämie und Panzytopenie, im Knochenmark Verminderung oder Erhöhung der Zelldichte und Störungen der Zelldifferenzierung, in der Milz Verminderung der Lymphozytenzahl und Beeinträchtigung von deren Immunaktivität.
Die US-amerikanische ATSDR hat sogenannte minimal risk level (MRL) für adverse nicht kanzerogene Effekte nach Inhalation abgeleitet. Ein Kurzzeit-MRLt (Exposition bis 2 Wochen) beträgt 0,03 mg/m³, und der intermediäre MRL (Exposition: 15-364 Tage) beträgt 0,02 mg/m³.
Krebserzeugende Wirkungen
Benzol hat sich in zahlreichen tierexperimentellen Studien bei oraler und inhalativer Aufnahme als krebserzeugend erwiesen. Beobachtet wurden Karzinome in verschiedenen Organen, Lymphome und Leukämien. Mäuse erwiesen sich als empfindlichste Spezies.
Lesen Sie auch: Herausforderungen der Neurochirurgie
Genotoxische Wirkungen
Im Knochenmark von Versuchstieren erzeugen Benzol und seine Metaboliten nach oraler und inhalativer Aufnahme genotoxische Veränderungen wie Chromosomenveränderungen, Bildung von Mikrokernen und Schwesterchromatidaustausche. Benzol überwindet die Plazentaschranke und kann bei Embryonen vermehrt Chromosomenveränderungen verursachen.
In Standard-in-vitro-Untersuchungen mit Bakterien zeigte Benzol keine mutagene Wirkung. Tests an Zellkulturen von Säugerzellen erbrachten uneinheitliche Befunde, lieferten aber Hinweise darauf, dass Benzol zu Veränderungen an den Chromosomen führen kann.
Reproduktionstoxische Wirkungen
In Konzentrationen bzw. Dosierungen, die deutlich das Knochenmark schädigen und Krebs erzeugen, wurden in einigen Tierstudien leichte Veränderungen in Fortpflanzungsorganen (vermindertes Hodengewicht, Ovarialzysten) festgestellt. In Studien mit trächtigen Versuchstieren wurden spezifische embryotoxische oder Missbildungen erzeugende Wirkungen nicht festgestellt. Beobachtet wurden aber eine Verzögerung der Fötusentwicklung sowie Skelettvariationen. Benzol passiert die Plazentaschranke und kann bei Föten zu Knochenmarksschäden führen.
Immunotoxische Wirkungen
In Tierversuchen unterdrückte Benzol die Antikörperbildung in Milzzellen und verursachte eine Verringerung der Anzahl peripherer Lymphozyten. Weitere Effekte einer immunotoxischen Wirkung waren Veränderungen der Milzzellen, reduzierte B- und T-Vorläuferzellen in Milz und Knochenmark, eine Hemmung der B- und T-zellmitogenen Wirkung und eine Hemmung der zellulären Immunantwort auf Listeria Infektionen.
Neurotoxische Wirkungen
Nach akuter und subakuter inhalativer Exposition wurden adverse neurologische Effekte beobachtet, darunter eine Reduktion im Grip-strength-Test bei den Hinterbeinen und der evozierten elektrischen Aktivität.
Lesen Sie auch: Faszination Nesseltiere: Wie sie ohne Gehirn leben
Langzeitwirkungen von Benzol auf das Gehirn
Eine Studie in der Fachzeitschrift Neurology untersuchte die langfristigen Auswirkungen von beruflicher Benzolexposition auf die kognitiven Fähigkeiten. Die Forscher untersuchten mehr als 2.100 Rentner des französischen staatlichen Energieversorgers und stellten fest, dass diejenigen, die hohen Mengen an Lösungsmitteln, einschließlich Benzol, ausgesetzt waren, eher Defizite bei Gedächtnis und Denkfähigkeit aufwiesen.
Die Studie zeigte, dass kognitive Probleme selbst bei Personen auftraten, bei denen der Kontakt mit diesen Stoffen schon bis zu 50 Jahre zurücklag. Dies deutet darauf hin, dass die schädlichen Auswirkungen von höheren Konzentrationen dieser Stoffe auf Gedächtnis und geistige Fähigkeiten nicht vollständig verschwinden, selbst wenn viel Zeit vergeht.
Die Forscher betrachteten speziell chlorierte Lösungsmittel, Lösungsmittel auf Erdölbasis und Benzole und gingen der Frage nach, wann die Arbeitnehmer diesen Stoffen das letzte Mal ausgesetzt gewesen waren und wie viel sie davon im Laufe ihres Lebens eingeatmet hatten. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Minimierung der Exposition am Arbeitsplatz.
Benzol im Alltag
Benzol kommt in Steinkohlenteer und Erdöl vor. Beim Rauchen von Zigaretten werden kleine Mengen Benzoldampf freigesetzt, auch bei Vulkanausbrüchen und Waldbränden entstehen Spuren von Benzol. In der Atmosphäre wird Benzol durch Reaktion mit Hydroxyl-Radikalen abgebaut. Es entsteht auch bei unvollständigen Verbrennungen von organischem Material und wird hauptsächlich aus Benzin durch Autoabgase emittiert.
Die durchschnittliche Belastung der Bevölkerung beträgt im Mittel zirka 2 µg/m³ Luft, dieser Wert kann je nach Umgebung jedoch wesentlich höher sein (zum Beispiel an Tankstellen, in schlecht belüfteten Garagen etc.).
Maßnahmen zur Reduzierung der Benzolexposition
Aufgrund der schwerwiegenden Gefahren sind Stoffe mit einer Benzol-Konzentration über 0,1 % in Deutschland verboten. Eine Ausnahme bilden Treibstoffe, wo Benzol in einer Konzentration von 1 % zulässig ist, da es die Klopffestigkeit von Benzin erhöht. In den USA ist Benzol als Treibstoffzusatz verboten.
Um die Exposition gegenüber Benzol zu minimieren, sollten folgende Maßnahmen ergriffen werden:
- Arbeitsplatz: Arbeitgeber sollten sicherstellen, dass die Exposition der Arbeitnehmer gegenüber Benzol so gering wie möglich gehalten wird. Dies kann durch den Einsatz von Belüftungssystemen, persönlicher Schutzausrüstung und die Verwendung von benzolfreien oder -armen Alternativen erreicht werden.
- Haushalt: Im Haushalt sollte auf die Verwendung von Produkten geachtet werden, die Benzol enthalten könnten, wie z.B. bestimmte Reinigungsmittel, Klebstoffe und Farben. Es ist wichtig, die Räume gut zu belüften und den Kontakt mit der Haut zu vermeiden.
- Umwelt: Die Emissionen von Benzol in die Umwelt sollten reduziert werden. Dies kann durch den Einsatz von geregelten Drei-Wege-Katalysatoren in Fahrzeugen und die Minimierung von unvollständigen Verbrennungen erreicht werden.
Benzol als Industriechemikalie
Benzol wird in der chemischen Industrie für die Synthese vieler Verbindungen gebraucht, wie zum Beispiel Anilin, Styrol, Nylon, Synthesekautschuk, Kunststoffe, waschaktive Stoffe, Insektizide, Farbstoffe und viele weitere Stoffe. Früher wurde Benzol als gutes Lösungs- und Reinigungsmittel in vielen Bereichen verwendet. Als Lösungsmittel für Kautschuklacke, Wachse, Harze und Öle wird Benzol zunehmend durch weniger giftige Stoffe wie das nicht karzinogene Toluol verdrängt.