Bioakkumulation

Englisch: bioaccumulation

1 Definition

Bioakkumulation ist die Anreicherung von chemischen Substanzen, z.B. von Xenobiotika, in einem Organismus durch Aufnahme aus seiner Umwelt.

2 Hintergund

Bioakkumulation tritt vor allem bei lipophilen Stoffen mit hohem log P Wert auf. Sie sind gut membrangängig und lagern sich nach Resorption im Fettgewebe ein, wo sie kaum metabolisiert und ausgeschieden werden können. Bei wiederholter Exposition kommt es dann zur Bioakkumulation. Unter Umständen können ab einer bestimmten Konzentration Vergiftungserscheinungen auftreten. Jedoch ist der Begriff nicht nur auf Schadstoffe begrenzt, z.B. bei der Bioakkumulation von Vitamin A in der Leber von Eisbären.

3 Einteilung

Meist wird die Bioakkumulation eingeteilt in Biomagnifikation und Biokonzentration, wobei die Gliederung in der Praxis zum Teil willkürlich getroffen wird.

3.1 Biomagnifikation

Als Biomagnifikation wird die kumulative Anreicherung von Schadstoffen aus der Umwelt in Lebewesen über die Nahrung bezeichnet. Sie speilt eine entscheidende Rolle in Nahrungsketten auf dem Festland.

3.2 Biokonzentration

Die Biokonzentration beschreibt die Bioakkumulation von Schadstoffen über Körperoberflächen (Lunge, Kiemen, Haut). Diese hat in rein aquatischen Nahrungsketten eine quantitativ größere Bedeutung.

4 Toxikokinetik

Bei der Bioakkumulation handelt es sich um ein dynamisches Gleichgewicht zwischen Aufnahme und Ausscheidung. Wie stark die Anreicherung des Fremdstoffes erfolgt, hängt von einer Reihe von Faktoren ab, beispielsweise vom Geschlecht, Alter oder Körperfettanteil.

5 Beispiele

• Durch den Verzehr quecksilberbelasteter Fische kann es zur Bioakkumulation von organischen Quecksilberverbindungen und damit zum Auftreten der Minamata-Krankheit kommen.
• [[Benzo[a]pyren]], das unter anderem in Abgasen und Zigarettenrauch vorkommt und von der ECHA als stark bioakkumulativ eingestuft wird, hat eine stark mutagene und kanzerogene Wirkung.

6 Grenzwerte

6.1 Enviromental Quality Standards

Die Enviromental Quality Standards sind Umweltqualitätsnormen für die Konzentration einiger Chemikalien in Lebewesen in Europa. Diese Chemikalien sind:

• Hexachlorbenzol
• Hexachlorbutadien
• Quecksilber
• Polybromierte Diphenylether
• Fluoranthen
• Benzo[a]pyren
• Dicofol
• Perfluoroctansulfonsäure
• Dioxine
• Hexabromcyclododecan
• Heptachlor
• Heptaclorepoxid

6.2 ECHA-Grenzwerte

Die European Chemicals Agency (ECHA) setzt folgende Grenzwerte für Stoffe fest: ^[1]

• BCF > 2000: Bioakkumulation
• BCF > 5000: Starke Bioakkumulation

BCF bedeutet Bioconcentration Factor und beschreibt das Verhältnis der Konzentrationen im Lebewesen relativ zu seiner Umwelt im steady state. Weiterhin gelten Grenzwerte für Chemikalien, die eine jährliche Produktionsmenge von mehr als 100 Tonnen haben: ^[1]

• log P > 3 für landwirtschaftliche Pestizide
• log P ≥ 4 für Veterinärpharmazeutika
• log P ≥ 4,5 für Humanpharmazeutika

7 Quellen

1. ↑ ^{1,0 1,1} ECHA. Guidance on information requirements and chemical safety assessment, Part C: PBT Assessment, Version 1.1. European Chemicals Agency.: Helsinki, Finland; 2011