Für gefährliche Chemikalien gibt es strenge nationale und internationale Regeln, die festlegen, wie diese Substanzen gelagert und entsorgt werden müssen. Die Sicherheitsbestimmungen richten sich vor allem nach den Eigenschaften der Chemikalien: ob sie giftig für Mensch und Umwelt sind und ob sie sich in der Natur oder Lebewesen anreichern. Welche Umwandlungen die Substanzen in der Atmosphäre durchlaufen, wird in den Regularien dagegen kaum oder gar nicht berücksichtigt. Tatsächlich können aber aus vielen Chemikalien durch chemische Reaktionen in der Luft andere Produkte entstehen, die teilweise sogar giftiger und umweltschädlicher sind als die Ausgangssubstanzen.
Chlor-Chemikalien auf dem Prüfstand
Ein Team um Xiaole Weng von der Zhejiang-Universität im chinesischen Hangzhou hat nun eine bestimmte Chemikaliengruppe daraufhin untersucht, wie sie sich in der Atmosphäre verhält: flüchtige chlorierte organische Verbindungen (CVOC) wie Monochlorbenzol, Dichlormethan und Perchlorethylen. Diese Chemikalien sind in Industrie und Landwirtschaft weit verbreitet. CVOCs sind beispielsweise in Farben und Lacken, chemischen Reinigungs- und Beizmitteln enthalten. Über diese Produkte sowie über Müllverbrennungsanlagen und -deponien gelangen diese Verbindungen in die Umwelt und sind nahezu allgegenwärtig. Was mit ihnen dort geschieht und ob sie über natürliche Prozesse in andere Chemikalien umgewandelt werden, ist jedoch bisher kaum erforscht.
Für industrielle Verbrennungsprozesse ist allerdings bekannt, dass aus CVOCs Dioxin-Verbindungen entstehen können. Zum Beispiel können Chlorbenzole unter bestimmten Bedingungen in polychlorierte Dibenzo-p-Dioxine und Dibenzofurane (PCDD/Fs) umgewandelt werden. Viele dieser Stoffe sind hochgiftig – sie schädigen unter anderem Organe, stören das Hormonsystem und sind krebserregend –, wie der skandalöse Unfall in einer Chemie-Fabrik im italienischen Seveso 1976 eindrücklich demonstriert hat. Damals wurde das Dioxin TCDD freigesetzt, das zehntausendmal giftiger ist als Zyankali und die Anwohner vergiftete.
Weng und seine Kollegen haben daher nun überprüft, ob in der Atmosphäre ebenfalls Bedingungen herrschen, die eine solche Reaktion von flüchtigen organischen Chlorverbindungen zu giftigen Dioxinen und Dibenzofuranen ermöglichen. Ihre Vermutung: Als Katalysatoren könnten die Eisen- und Aluminiummineralien in der Atmosphäre dienen, als Energiequelle die Sonnenstrahlung. Diese Hypothese prüften die Forschenden in Laborexperimenten und Feldversuchen mit verschiedenen Mineralpartikeln und ermittelten daraus mögliche Reaktionswege.
