PCB’s (Polychloorbifenylen)

Polychloorbifenylen (PCB’s) zijn vanaf 1930 op grote schaal toege-past in industrie en techniek. Sinds 1966, het jaar waarin de ZweedSören Jensen PCB’s identificeerde in een zeearend, is duidelijk ge-worden dat PCB’s het milieu en in het bijzonder de fauna sterk ver-ontreinigen. Dit houdt de grootste risico’s in voor dieren die aan heteind van een voedselketen staan en vis consumeren (o.a. aalscholveren zeehond).De gevaren voor de volksgezondheid werden pas duidelijk onder-kend door het zogenaamde Yusho-incident in Japan in 1968. (Yushois Japans voor olieziekte). Vergiftigingsverschijnselen bij meer dan1000 mensen werden waargenomen na de consumptie van veront-reinigde rijstolie. Lekkage van PCB’s uit een koelsysteem was deoorzaak. Een identieke vergiftiging vond in 1979 plaats in Taiwan.De evaluatie van de gevaren verbonden aan PCB’s wordt niet alleenbemoeilijkt door de verschillen in isomeren en homologen welkeaanwezig zijn in PCB-mengsels, maar vooral ook door de veront-reiniging met polychloordibenzofuranen (PCDF’s). PCDF’s zijnsterk verwant aan de polychloordibenzo-p-dioxines (dioxines, zieChemische Feitelijkheden 1983-011) en kunnen ontstaan zowel tij-dens de fabricage als na verhitting van PCB’s. Dit laatste heeft eengrote rol gespeeld in de „Yusho”-vergiftiging en heeft recentelijkveel aandacht gekregen door de verontreiniging van vliegas enschoorsteenrookgassen van vuilverbrandingsinstallaties, en door degevaren bij brand (o.a. de beruchte brand in Binghamton, NewYork, waarbij een heel flatgebouw verontreinigd werd met PCB’s enPCDF’s door brand in een kelder waarin een PCB-bevattende trans-formator stond).

012–1PCB’s (Polychloorbifenylen)

Chemische feitelijkheden 1-80 Herdruk 1996

Fysische en chemische eigenschappen

PCB- en PCDF-mengsels bestaan uit een groot aantal verwante ver-bindingen. Dit blijkt uit de fabricage: PCB’s worden gemaakt doorsubstitutie van één of meer waterstofatomen van het bifenylmole-cuul door chlooratomen. Theoretisch zijn er 209 verschillendechloorbifenylen en 135 chloordibenzofuranen mogelijk.

De genummerde plaatsen geven aan waar chloor gesubstitueerd kanworden.

Bij de commerciële fabricage van PCB-mengsels wordt bifenyl zo-lang gechloreerd door er chloorgas doorheen te voeren, tot eenmengsel ontstaat van de gewenste chloreringsgraad. De eigenschap-pen van het eindprodukt worden sterk bepaald door het gemiddeldegewichtspercentage chloor: een mengsel met 21% chloor is eenkleurloze dunne vloeistof, het produkt met 54% chloor is een licht-geel viskeus mengsel, en een mengsel met 70% chloor is een poeder.

PCB’s hebben een lage dampspanning (hoog kookpunt), een lageoplosbaarheid in water, een goede oplosbaarheid in vetten en orga-nische oplosmiddelen, een goede warmtegeleiding, een slechte gelei-ding van elektriciteit, geringe corrosiviteit, en zijn onbrandbaar, metuitzondering van de laagst gechloreerde. De chemische stabiliteitneemt toe met de chloreringsgraad. Door deze eigenschappen zijn zepersistent en accumuleren ze in voedselketens.

O

3' 2' 2 3

6 5

4' 4

5' 6'

PCB's PCDF's

9

6 4

8

7

12

3

0869-009

012–2 PCB’s (Polychloorbifenylen)

Chemische feitelijkheden 1-80 Herdruk 1996

Toepassingen, tegenmaatregelen en alternatieven

Het aantal toepassingen van PCB’s was aanvankelijk erg groot: alsisolatievloeistof in transformatoren, als diëlektricum in condensa-toren, als koelvloeistof, als hydraulische vloeistof, als weekmaker inkunststoffen, in verven, in carbonvrij copieerpapier, in immersieolievoor microscopen.De jaarlijkse produktie in het begin van de jaren zeventig in de wes-terse geïndustrialiseerde landen kan ruwweg geschat worden op50.000 ton.De produktie nam hierna af doordat het te gevaarlijk werd geachtnog langer PCB’s in open systemen te gebruiken. Daarom werd hetgebruik beperkt tot zogenaamde gesloten systemen (transformato-ren, condensatoren).

De belangrijkste handelsbenamingen, waaronder PCB’s of PCB-be-vattende vloeistoffen in Nederland op de markt zijn/worden ge-bracht, zijn: Aroclor, Aceclor, Apirolio, Askarel, Clophen, Diaclor,Elaol, Fenclor, Pyroclar, Pyranol, Pyraléne en Phenoclar.

Bij toepassing in gesloten systemen kan milieuverontreiniging wor-den voorkomen door het nemen van maatregelen, zoals destructievan gebruikte PCB’s bij hoge temperatuur (> 1200 °C).Destructie door verhitting moet echter bijzonder goed gecontroleerdworden, omdat bij onvoldoende verhitting van PCB’s de uitersttoxische PCDF’s kunnen ontstaan. Toepassing van PCB’s in kleinecondensatoren, bijvoorbeeld in sommige armaturen voor TL-ver-lichting, is echter geen toepassing in een echt gesloten systeem, om-dat deze op den duur alle in het huishoudelijke en industriële afvalterecht komen.Op 30 december 1983 werd in Nederland een wijziging van het PCB-besluit als uitwerking van de Wet chemische afvalstoffen gepubli-ceerd. Hierdoor is het op de markt brengen van PCB’s in geslotentoepassing verboden, in aanvulling op een sinds 1979 bestaand ver-bod op open toepassing. Daarnaast wordt er gewerkt aan een re-geling voor versnelde vervanging van PCB’s in bestaande appara-tuur.Voor de vervanging van PCB’s zijn alternatieve stoffen beschikbaar,

012–3PCB’s (Polychloorbifenylen)

Chemische feitelijkheden 1-80 Herdruk 1996

waaronder chloorparaffinen, minerale oliën, ftaalzure esters en sili-conenoliën. Toepassing van deze stoffen, met name in open syste-men, vraagt echter ook nog om grote voorzichtigheid en verder on-derzoek op milieu-hygiënische eigenschappen.

Gevolgen voor het milieu en opname door de mens

Door het veelvuldig gebruik van PCB’s is verontreiniging van hetmilieu en van het voedsel van mens en dier opgetreden. Verspreidingvan PCB’s treedt hoofdzakelijk op via het water en in mindere matevia de lucht. In Nederland behoort de Rijn en hiermee in verbindingstaand water tot de hoogst verontreinigde milieu’s. Via de Rijn is deWaddenzee en een deel van de Noordzee sterk verontreinigd. Visblijkt dan ook de belangrijkste bron van PCB-belasting voor demens te zijn. Met name paling uit bepaalde binnenwateren heeftvaak een PCB-gehalte die boven de gebruikelijke norm van 5 mg/kgprodukt ligt. In Nederland zijn ook zeer hoge PCB-concentraties inaalscholver, reiger en zeehond gemeten. Op grond van experimen-teel onderzoek is het waarschijnlijk dat de sterfte onder aalscholversdie in het vroege voorjaar van 1970 optrad door PCB’s is veroor-zaakt. De achteruitgang van de zeehondenpopulatie in de Neder-landse Waddenzee door verminderde reproduktie lijkt verklaarbaardoor de zeer hoge PCB-contaminatie (gemiddeld 700 mg/kg op vet-basis). Uit onderzoek naar de PCB-opname via het voedsel dooranalyse van 200 complete dagmenu’s lijkt in Nederland de dage-lijkse opname tussen 1 en 71 µg per persoon te liggen, met een me-diaanwaarde van ongeveer 8 µg. Relatief gezien worden zuigelingenmet borstvoeding het hoogst belast: op grond van beperkt onder-zoek kan deze opname in Nederland geschat worden op gemiddeld13 µg/kg lichaamsgewicht per dag. In menselijk vetweefsel zijn degehalten aan PCB’s hoger dan de gehalten aan residuen van orga-nochloorbestrijdingsmiddelen.Tijdens de vaak lange weg die PCB’s in een voedselketen maken,treedt er wel een selectie op. Vooral de hoger gechloreerde produk-ten treden op de voorgrond, doordat deze relatief het minste in hetlichaam omgezet worden; bepaalde isomeren blijken uiterst persis-tent, zoals 2, 4, 5, 2’,4’, 5’,-hexachloorbifenyl. Dit betekent dat mens

012–4 PCB’s (Polychloorbifenylen)

Chemische feitelijkheden 1-80 Herdruk 1996

en dier worden blootgesteld aan „biologisch gefilterde” mengsels diein samenstelling verschillen van de technische produkten. Dit be-moeilijkt de risico-evaluatie omdat het experimenteel toxicologischonderzoek bijna geheel beperkt is tot de technische mengsels.De verontreiniging van het milieu met PCB’s is een schoolvoorbeeldvan wat de gevolgen kunnen zijn als een nieuwe klasse van chemi-sche verbindingen wordt geïntroduceerd zonder dat de milieuhygië-nische consequenties zijn onderkend. Zelfs wanneer er een mondialeproduktiestop bereikt is, zullen PCB’s nog lang in biologisch mate-riaal opgenomen worden, doordat een grote hoeveelheid PCB’s nogaanwezig is in vuilstortplaatsen en geadsorbeerd is aan slib en se-dimenten.

Toxiciteit (schadelijkheid)

Het toxicologisch onderzoek, uitgevoerd voordat PCB’s in het mi-lieu werden aangetoond en vóór het „Yusho”-incident, was speciaalgericht op de evaluatie van de gevaren voor werknemers vanwegevergiftigingen bij de industriële fabricage of verwerking van PCB’s.Net als bij de „Yusho”-ziekte bleek chlooracne (een uiterst hard-nekkige huidaandoening) het belangrijkste symptoom. Ook zijn ge-vallen van dodelijke leverbeschadiging beschreven. Bij deze vergif-tigingen betrof het blootstelling aan technische mengsels, die echterin het „Yusho”-incident sterk verontreinigd waren met toxischePCDF’s door verhitting van PCB’s.Incidentele vergiftigingen hebben zich ook voorgedaan bij dieren.Verwerking van een met PCB’s gecontamineerd bijprodukt van de„Yusho”-olie in kippevoer veroorzaakte ziekteverschijnselen ensterfte onder meer dan 2 miljoen kuikens, met als meest opvallendsymptoom het optreden van oedemen. Een lek in een koelsysteemvan een vismeelfabriek in de Amerikaanse staat North Carolina wasde oorzaak van PCB-contaminatie van duizenden tonnen vismeel,dat, als kippevoer gebruikt, resulteerde in hoge PCB-residuen in ei-eren en slachtkuikens. Verontreiniging met PCB’s van stalmattengemaakt van gebruikte transportbanden was de oorzaak van eenhuidaandoening, vermagering en residuen in vlees in een Neder-landse rundveestapel.

012–5PCB’s (Polychloorbifenylen)

Chemische feitelijkheden 1-80 Herdruk 1996

Sinds het eind van de jaren zestig is er zeer veel toxicologisch on-derzoek met betrekking tot PCB’s verricht, waarbij de meest uit-eenlopende diersoorten zijn gebruikt. In deze studies is een grootscala van effecten geconstateerd. Hierbij dient men zich wel te rea-liseren dat er grote verschillen bestaan in de toxiciteit van indivi-duele PCB-isomeren. Ditzelfde geldt voor de PCDF’s, waarvan het2, 3, 7, 8-tetrachloordibenzofuraan bijna net zo giftig is en dezelfdeeffecten geeft als 2, 3, 7, 8-tetrachloordibenzo-p-dioxine.Een gevoelig criterium voor PCB-belasting is de toename van hetlevergewicht door vergroting van de levercellen als gevolg van eentoename van ontgiftingsenzymen. Hierdoor neemt de capaciteit toeom lichaamsvreemde verbindingen af te breken, maar ook kunnenstoffen die in het lichaam zelf worden geproduceerd, versneld wor-den afgebroken. Versnelde omzetting van geslachtshormonen is mo-gelijk de oorzaak van stoornissen in de voortplanting, die bij nertsen aap nog optraden bij de laagst geteste dagelijkse dosering vanongeveer 0,1 mg/kg lichaamsgewicht. Door PCB-belasting neemthet gewicht van de thymus (zwezerik) sterk af. Dit heeft consequen-ties voor het afweersysteem (lagere immunologische weerstand te-gen infectieziekten).

Onderdrukking van het immunologische afweersysteem, het optre-den van chlooracne en verstoorde leverfunctie is recentelijk vastge-steld in slachtoffers van de PCB-vergiftiging in Taiwan. TechnischePCB-mengsels induceren leverceltumoren bij rat en muis. Er zijnechter geen aanwijzingen dat dergelijke mengsels met een hoogchloorgehalte mutageen zijn zoals onderzocht in verschillende ge-netische toxiciteitstesten.Algemeen wordt aangenomen dat de vorming van tumoren in delever berust op een tumorbevorderend effect van PCB’s.

Normen

Voeding is verreweg de belangrijkste bron voor PCB-belasting vande mens. Recentelijk is door het Rijksinstituut voor de Volksge-zondheid (RIV) de orale toxiciteit van PCB’s geëvalueerd, met alsconclusie dat het niet mogelijk is het gezondheidsrisico van PCB’s in

012–6 PCB’s (Polychloorbifenylen)

Chemische feitelijkheden 1-80 Herdruk 1996

menselijke voeding afdoende te evalueren, omdat een „no effect le-vel” niet kan worden vastgesteld. De belangrijkste redenen warendat de meeste toxiciteitsexperimenten zijn uitgevoerd met technischemengsels, terwijl de mens via de voeding wordt blootgesteld aan„biologisch gefilterde” mengsels, dat er onvoldoende gegevens zijnover de chronische toxiciteit bij proefdieren, en dat in reproduktie-onderzoek met apen en nertsen nog duidelijk effecten werden waar-genomen in de laagste dosering (circa 0 ,1 mg/kg lichaamsgewicht).Op basis van dit reproduktie-onderzoek met apen en nertsen wordtdoor het RIV geconcludeerd dat de dagelijkse opname voor de mensvan PCB’s lager zou moeten zijn dan 1 µg/kg lichaamsgewicht.

Literatuur

– Centraal Bureau voor de Statistiek. PCB’s in Nederland (1980).– J. H. Koeman (editor), Side-effects of persistent pesticides and

other chemicals on birds and mammals in the Netherlands.TNO-Nieuws, oktober 1972.

– Organisation for Economic Co-operation and Development.Report on the implementation by member countries of the de-cision by the council on the protection of the environment bycontrol of polychlorinated biphenyls (1982).

– R. D. Kimbrough (editor), Halogenated biphenyls, terphenyls,naphtalenes, dibenzodioxins and related products (1980).

– F. L. van Velsen e.a., Polygechloreerde bifenylen (PCB’s).Literatuursamenvatting en evaluatievan de orale toxiciteit.RIV-rapport, augustus 1983.

– J. G. Vos, Toxicology of polychlorinated biphenyls (PCB’s) andimpurities. Proefschrift, Utrecht, 1972.

– World Health Organization. Polychlorinated biphenyls and ter-phenyls. Environmental Health criteria 2. (1976).

Dr. J. G. VosDr. J. J. T. W. A. Strik januari 1984

012–7PCB’s (Polychloorbifenylen)

Chemische feitelijkheden 1-80 Herdruk 1996