Umweltchemie: Der Cocktail-Effekt

Jeder Mensch kommt täglich mit einer grossen Anzahl künstlicher Stoffe in Berührung. Möglicherweise gesundheits- und umweltgefährdende Chemikalien stecken zum Beispiel in Flammschutzmitteln, Pestiziden, Imprägnier- und Lösungsmitteln, Duftstoffen, Antioxidantien und Emulgatoren und damit zum Beispiel in Möbeln, Duschgel und Lebensmitteln, im Hausstaub, im Wasser und in der Luft.

Die Mischung macht’s

Bei der Regulierung von Chemikalien spielt dieser Cocktail-Effekt bisher kaum eine Rolle, kritisiert die Umwelt- und Verbraucherschutzorganisation «Chem Trust» in einem 70-seitigen Report. Die Kombination kann zu Wirkungen führen, die bisher noch nicht erfasst wurden.

Die meisten Vorschriften zur Sicherheit von Chemikalien bewerten jeden Stoff für sich. «Chem Trust» macht das mit einer «Regulierungs-Tasse» anschaulich, die dem Grenzwert für eine Substanz entspricht (1).

Läuft die Tasse über, liegt die Menge des Stoffes über dem Limit. Enthält sie nur wenig Flüssigkeit, wird sie als unkritisch erfasst. In der Realität gibt es aber Dutzende bis hunderte Tassen (2). Wann eine imaginäre «Chemiebelastungs-Sammeltasse» überläuft, wissen wir meist nicht (3).

Welche Chemikalien das «Alltagsgemisch» genau enthält, ist nur teilweise bekannt. Neben der grossen Anzahl und der geringen Menge der in Frage kommenden Stoffe ist es auch für jeden Menschen verschieden. Und: Auch die beste Analytik findet nur das, was sie sucht.

Es gibt hunderte bis tausende Chemikalien, nach denen man suchen könnte. «Chem Trust» unterscheidet dabei zwischen der Chemikalienbelastung des menschlichen Körpers und der Belastung der uns umgebenden Umwelt.

Die «Regulierungs-Tasse» und das wahre Leben

Dazu muss man längst nicht in einschlägigen Berufen arbeiten. Eine fast unendliche Zahl bekannter und unbekannter künstlicher Stoffe ist in Gewässern, im Hausstaub und in der Luft. Viele sind als gesundheitsschädlich bekannt. Als nicht fachverbundener Leser kennen Sie vielleicht einige davon, zum Beispiel Bisphenol A und Glyphosat. Wenn Sie «Infosperber» schon länger lesen, sind Ihnen auch Phthalate und PFAS ein Begriff.

Im Körper eines Menschen finden sich folglich Dutzende bis hunderte Umweltchemikalien, darunter Rückstände von Substanzen, die längst verboten, aber in der Umwelt immer noch vorhanden sind.

«Chem Trust» führt anhand vieler Studien und Versuche auf, wie diese Real-Life-Gemische biologische Prozesse beeinflussen können. Schädliche Auswirkungen gibt es demnach auch dann, wenn ein Gemisch einzelne Chemikalien in als sicher geltenden Mengen enthält.

Besonders gefährdet sind Kinder

Ein Versuch an Tieren und in Zellkulturen mit einer Mischung hormonaktiver Stoffe zeigte beispielsweise, dass die Regulierungsbehörden die Gefahren systematisch unterschätzten. Die Mischung war einer Messung in Blut und Urin an 2300 schwangeren Frauen in Schweden nachgebildet, bei der Forschende von 54 potenziell schädlichen Chemikalien 41 fanden, darunter Bisphenole, Phthalate und PFAS.

Im Versuch zeigten sich Änderungen in der Ausschüttung von Sexualhormonen bei Mäusen, die zu einem verkürzten androgenitalen Abstand bei Mäusen führten – ein Merkmal frühen Einflusses auf die Ausprägung der Geschlechtsmerkmale, auch bei Menschen. Die Mixtur beeinflusste ferner die Schilddrüsenhormone und löste bei Mäusen, Zebrafischen und Kaulquappen Verhaltensänderungen aus. Sie beeinflusste den Stoffwechsel der Zebrafische, die mehr Fettzellen bildeten.

Dass ausgerechnet Schwangere untersucht wurden, ist kein Zufall. Das Hormon-, Immun- und Nervensystem sowie das visuelle System von Kleinkindern, Neu- und Ungeborenen ist besonders empfindlich gegenüber schädlichen Chemikalien.

Diese können die kindliche Entwicklung nachhaltig stören. Bekannte Wissenschaftlerinnen wie die Fruchtbarkeitsexpertin Shanna Swan warnen zum Beispiel vor den Folgen für die reproduktive Gesundheit (Infosperber «Die schleichende Bedrohung der menschlichen Fruchtbarkeit»).

Modellrechnungen sind recht zutreffend

Grundsätzlich kann sich die Toxizität von Gemischen gegenüber einzelnen Substanzen verstärken oder auch abschwächen. Meistens aber addiert sie sich. Davon ausgehend können Modellrechnungen die Giftigkeit einer Mischung aus den Daten einzelner Bestandteile prognostizieren. In Versuchen hat sich dieses sogenannte Concentration Addition Model als gut zutreffend erwiesen. Es gilt jedoch nur für Mischungen, deren einzelne Bestandteile bekannt sind.

Regulierung befasst sich nur selten mit diesem Kombinationseffekt. Und wenn, dann innerhalb desselben Stofftypus, zum Beispiel nur für verschiedene Pestizide. Dass Mensch und Tier neben Pestiziden noch anderen Chemikalien ausgesetzt sind, ignoriere sie dabei, schreibt «Chem Trust».

Die Regulierungsbehörden halten nicht Schritt

Die Realität sieht ohnehin anders aus: 2020 zählte eine Studie mehr als 350’000 Chemikalien und Mischungen, die derzeit für die produktive Nutzung registriert sind, davon 22’500 in der EU. 8000 dieser Substanzen kommen mit Lebensmitteln in Berührung, 400 sind als Pestizide zugelassen.

Zu diesen tausenden Chemikalien kommen Substanzen, die zwar inzwischen verboten, aber noch immer vorhanden sind und einige nur ungenügend beschriebene oder bekannte Stoffe. Mögliche Risiken all dieser Substanzen einzuschätzen, ist nach Einschätzung der EU-Nachhaltigkeitsstrategie für Chemikalien «weder realistisch noch ökonomisch machbar». Allein die Klasse der Fluorchemikalien PFAS besteht aus 4700 einzelnen Stoffen. Die Regulierungsbehörden können also gar nicht Schritt halten.

MAF: der Umgang mit dem Unbekannten

Forschenden sind die Tücken des Kombinationseffekts schon lange aufgefallen. Die ersten Untersuchungen zu additiver Toxizität gab es bereits in den 1980er Jahren. Die Ergebnisse hatten aber bisher kaum praktische Auswirkungen. Das ist nachvollziehbar, sie ändern die Risikoeinschätzung schliesslich fundamental. Grenzwerte würden relativ – was sie in der Realität ja auch sind. Eine ganze Reihe Gesetze müsste neu geschrieben werden.

2015 schlug die Swedish Chemicals Agency KEMI ein rechnerisches Werkzeug vor, das bei der Risikoeinschätzung von chemischen Substanzen den «Cocktail-Effekt» von vermutlich bereits vorhandenen Stoffen berücksichtigt: den MAF (Mixture Assessment Factor).

Das heisse zum Beispiel, dass eine Chemikalie, die in Versuchen ab der Konzentration 1 toxische Wirkung entfaltet, nicht mit dem Grenzwert 1 reguliert wird, sondern zusätzlich mit einem MAF von 100. Damit würde der Grenzwert dann auf ein Hundertstel festgelegt. Im Beispiel mit der Regulierungstasse in der Grafik oben entspräche der MAF der Sammeltasse, in der alle vermuteten Belastungen enthalten sind. 

Der MAF ist durchaus praktisch anwendbar, aber noch kein Bestandteil der EU-Gesetzgebung. Kombinationseffekte wurden aber bereits berücksichtigt. 2018 hat die EU Phthalate wegen ihres Cocktaileffekts verboten.

«Chem Trust» drängt die EU zum Handeln

«Chem Trust» geht davon aus, dass mit den bisherigen Methoden kein angemessener Schutz der menschlichen Gesundheit möglich ist, und ruft die EU dazu auf, dringend aktiv zu werden.

Die Europäische Union soll mehr in die Überwachung der Chemikalienbelastung von Menschen und Umwelt investieren, schlägt sie vor. Auch die Regulierungsprozesse sollten entrümpelt und beschleunigt werden. Ähnliche Chemikalien wie Phthalate, PFAS oder bromierte Flammschutzmittel könnten dazu als Gruppe erfasst werden, schlägt «Chem Trust» vor.

Der Risikofaktor MAF soll ausserdem fester Bestandteil der EU-Chemikalienverordnung REACH werden. Ein Vorschlag, der 2020 auch in die EU-Nachhaltigkeitsstrategie für Chemikalien aufgenommen wurde. Geht es nach den Vorstellungen von «Chem Trust», soll für fast alle Chemikalien ein MAF von 100 gelten.