Polychlorierte Dibenzo-p-dioxine (PCDD) und Dibenzofurane (PCDF) sind zwei Gruppen von chemisch ähnlich aufgebauten tricyclischen, nahezu planaren chlorierten organischen Verbindungen (Abb. 1). Sie werden im allgemeinen Sprachgebrauch und häufig auch in der Literatur kurz zusammenfassend als „Dioxine“ bezeichnet. In Abhängigkeit von der Anzahl an Chloratomen und ihrer Stellung am Ringsystem kann man 210 verschiedene Verbindungen, auch „Kongenere“ genannt, unterscheiden.
Dioxine wurden außer zu analytischen Zwecken nie industriell hergestellt sondern entstehen bei der Produktion von Chlorchemikalien als unerwünschte Nebenprodukte. Sie bilden sich aber auch in Gegenwart von Chlor bei nahezu allen Verbrennungsprozessen wie z. B. bei Abfallverbrennungen, Verbrennungsmotoren (Autoverkehr) oder Waldbränden in einem Temperaturbereich von 300 bis 600 °C. Aufgrund ihrer großen chemischen und biologischen Stabilität verbleiben die Substanzen lange in der Umwelt (Persistenz) und reichern sich in bestimmten Matrices an (Bioakkumulation).
Die Dioxinaufnahme erfolgt im Wesentlichen über die Nahrung. Die Verbindungen sind fettliebend (lipophil) und reichern sich daher im Fettgewebe an weswegen sie vor allem in fetthaltigen Lebensmitteln tierischer Herkunft zu finden sind, wie z. B.

• Milch- und Milchprodukte,
• Fleisch- und Fleischprodukte,
• Eier,
• Fische und Meeresfrüchte.

Die Toxizität der einzelnen Dioxin-Kongenere ist außerordentlich unterschiedlich. Die höchste Toxizität weisen die Dioxin-Kongenere mit 2,3,7,8-Chlorsubstitution auf. Von den 210 möglichen Dioxin-Kongeneren sind daher nur 17 toxikologisch relevant und werden im CVUA MEL in verschiedensten Matrices mittels massenspektrometrischen Verfahren (GC-MS/MS/ GC-HRMS) untersucht.

Polychlorierte Biphenyle

Bei den polychlorierten Biphenylen (PCB) handelt es sich um eine Gruppe von chlorierten Kohlenwasserstoffen (Abb. 2), bei denen 209 verschiedene Verbindungen untersschieden werden. PCB sind wie die Dioxine wenig wasserlöslich, aber gut fettlöslich, thermisch und chemisch stabil, schwer entflammbar, elektrisch nicht leitend und werden biologisch nur sehr schwer abgebaut. Im Gegensatz zu den Dioxinen haben PCB in den vergangenen 80 Jahren eine breite weltweite technologische Anwendung gefunden. Seit ihrer kommerziellen Einführung im Jahr 1929 wurden mehr als 1,5 Millionen Tonnen produziert. PCB wurden nicht als Einzelverbindungen, sondern als komplexe technische Gemische unterschiedlichen Chlorgehaltes unter Handelsbezeichnungen wie z.B. Clophen, Arochlor, Kanechlor, Phenochlor, Fenchlor oder auch Pyralen vermarktet.
Die Produktion ist inzwischen weltweit eingestellt und die Verwendung weitgehend verboten. In den europäischen und nationalen Kontaminantenverordnungen sind Höchstgehalte für Lebensmittel und Futtermittel festgesetzt worden. Toxikologisch sind nur 12 PCB Kongenere relevant, die eine ähnliche planare Konfiguration wie die 2,3,7,8-substituierten Dioxine bilden können. Diese PCB werden als dioxinähnlich bezeichnet. Zu Monitoringzwecken werden 6 weitere Kongenere routinemäßig untersucht, die in höheren Konzentrationen vorkommen. Diese PCB sind ein Indiz für eine PCB Kontamination und werden auch als Indikator oder nicht dioxinähnliche PCB bezeichnet.

Abb. 1: Strukturformeln von PCDD (links) und PCDF (rechts); Cl_x + Cl_y = 1-8

Abb. 2: Strukturformel von polychlorierten Biphenylen (PCB); Cl_x + Cl_y = 1-10