Manche in höheren Dosen toxische Stoffe wirken in geringer Konzentration sogar heilsam, so auch bei den Heilkräutern. Sobald jedoch eine bestimmte Menge überschritten wird, können sie schädlich wirken. Dies gilt auch für die meisten Medikamente. Aus England ist ein Fall bekannt, bei dem eine Frau 15 Liter Wasser trank und an den Folgen einer Wasseraufschwemmung im Gehirn starb. Auch Kochsalz kann in größeren Mengen tödlich wirken. Bei den heutigen Substanzen und der dadurch verursachten Umweltprobleme kommt jedoch als Problem hinzu, dass sie sich im Körper allmählich anreichern. Insofern spielt nicht nur die Dosis, sondern auch der Zeitfaktor eine entscheidende Rolle.
Letale Dosis
Die letale Dosis (LD) gibt an, in welchen Mengen ein Stoff tödlich wirkt. LD50 bedeutet, dass die tödliche Wirkung bei 50% der Personen verursacht wird. Die Angabe erfolgt in Milligramm (mg) pro Kilogramm Körpergewicht. Damit der Wert aussagekräftig ist, muss hinzugefügt werden, für welches Lebewesen die Wirkung gilt. Oft bezieht sich der Wert nur für Ergebnisse aus dem Tierversuch mit einer Maus oder einer Ratte. Die Ergebnisse lassen sich in den meisten Fällen nicht auf den Menschen übertragen. Für junge oder besonders sensible Menschen ist der Wert oft nicht aussagekräftig genug, da sie wesentlich empfindlicher reagieren. Der Wert LDLo gibt die niedrigste bekannte tödliche Dosis an. Die angegebenen Werte für den Menschen sind von bekannten Vergiftungsfällen abgeleitet. Die Ermittlung von Werten aus Tierversuchen ist aus ethischen Gründen umstritten.
Exposition
Die Exposition, der Kontakt mit dem Gift, kann unterschiedlich erfolgen:
oral (über den Mund, beispielsweise durch Essen und Trinken)
dermal (Berührung mit der Haut)
inhalativ (durch Einatmen)
subkutan (unter die Haut verabreicht)
intravenös (Spritzen in die Blutbahn)
Die minimale tödliche Dosis in der nachfolgenden Tabelle ist ein reiner Schätzwert, ab welcher Menge ein Todesfall auftreten kann (Erläuterung der Tabelle mit Schaubild siehe Unterrichtseinheit Gefahrstoffe).
| Name des Stoffes | Toxizität LD50 oder LDLo [1] | Minimale tödliche Dosis beim Mensch mit 50kg Körpergewicht |
| Natriumchlorid (Kochsalz) |
4000 mg/kg (LD50 Maus oral) 1000 mg/kg (LDLo Mann oral) |
50 g [3] |
| Kaliumcyanid (Cyankali) |
2,2 mg/kg (LD50 Katze oral) 2,857 mg/kg (LDLo Mensch oral) |
0,14 g [3] |
| Arsen(III)-oxid (Arsenik) |
14,6 mg/kg (LD50 Ratte oral) 1,429 mg/kg (LDLo Mensch oral) |
0,07 g [3] |
| Nicotin (Zigaretten) |
3,3 mg/kg (LD50 Maus oral) 0,882 mg/kg (LDLo Mann) |
0,04 g [3] |
| Ricin (Rizinussamen) |
0,3 mg/kg (LD50 Maus intravenös) 0,3 mg/kg (LDLo Mann oral) 0,043 mg/kg (LDLo Mann subkutan) |
0,015 g = 15 mg (oral) [3] 0,002 15 g = 2,15 mg (subkutan) [3] |
| Aconitin (Blauer Eisenhut) |
1 mg/kg (LD50 Maus oral) | 0,004 g = 4 mg [4] |
| TCDD (Dioxin) | 0,001 mg/kg (LD50 Hund oral) 0,107 mg/kg (LDLo Mensch dermal) |
0,000 05 g = 0,05 mg (oral) [2], [5] 0,005g = 5 mg (dermal) [3] |
| Botulinustoxin (Bakteriengift) |
0,000 000 03 mg/kg (LD50 Maus unspezifisch) |
0,000 000 001 5 g [2] (=1,5 Milliardstel Gramm) |
Quellen
1 ChemIDplus (USA)
2 Umgerechnet aus dem aufgeführten LD50-Wert im Tierversuch, nur bedingt aussagekräftig.
3 Umgerechnet aus dem aufgeführten LDLo-Wert beim Menschen.
4 Schätzwert; Mutschler: Arzneimittelwirkungen gibt 3 bis 6 Milligramm an.
5 Möglicherweise wirkt Dioxin bei Hunden toxischer als beim Menschen.
Der Arbeitsplatzgrenzwert (AGW)
Der Arbeitsplatzgrenzwert regelt, wie hoch die Konzentration bestimmter Stoffe in der Raumluft am Arbeitsplatz sein darf. Bei Einhaltung des Grenzwertes ist eine akute oder chronische Schädigung der Gesundheit am Arbeitsplatz bei einer zeitlich durchschnittlichen Konzentration des Stoffes in der Luft nicht zu erwarten. Der Wert wird in ppm angegeben. Wenn sich ein Milliliter eines Gases in einem Kubikmeter Luft befindet spricht man von einem ppm: 1 ppm = 1ml oder cm3 pro m3.
Arbeitsplatzgrenzwert ausgewählter Stoffe
| Name des Stoffes | AGW nach TRGS 900 |
| Kohlenstoffdioxid | 5000 ppm |
| Ethylalkohol | 200 ppm |
| Kohlenstoffmonooxid | 30 ppm |
| Salzsäuredämpfe (Chlorwasserstoff) | 2 ppm |
| Schwefeldioxid | 1 ppm |
| Chlor | 0,5 ppm |
Gifte in der Natur
Grüner und weißer Knollenblätterpilz.
Skorpion mit Giftstachel am Hinterende.
Schrecklicher Pfeilgiftfrosch.
Viele Tiere verwenden Gifte zur Verteidigung oder zum Beutefang. Manche werden auch für den Menschen gefährlich. Bei den europäischen Giftschlangen gelten die Aspisviper und die Kreuzotter als gefährlich. Der Biss der Kreuzotter führt allerdings nur in den seltensten Fällen zum Tode. Besonders gefährliche Giftschlangen sind die Kobra, die Klapperschlange oder die Mamba, deren Bisse tödlich wirken, wenn kein Anti-Serum verabreicht wird. Giftschlangen produzieren in einer Drüse ihr Gift, das in den Hohlraum der Giftzähne gepumpt wird. Sie greifen Menschen nur an, wenn sie sich bedroht fühlen.
Skorpione besitzen an ihrem Hinterende einen Giftstachel, mit dem sie auf Beutefang gehen oder sich bei Gefahr wehren. Besonders gefährlich ist der Stich des Sahara-Skorpions, der zum Tod führen kann. Nach kurzer Zeit treten starke Schmerzen und Schwellungen an der Stichstelle auf. Weitere Symptome sind Schweißausbrüche, Schaum vor dem Mund, starke Muskelkrämpfe und Pulsrasen. Das Nervengift führt nach wenigen Stunden zur Atemlähmung und zum Herzstillstand, wenn kein Antiserum durch einen Arzt verabreicht wird.
Spinnen setzen ebenfalls Gifte zum Beutefang ein. Eine der gefährlichsten Spinnen ist die in Nord- und Südamerika beheimatete Schwarze Witwe, deren Biss tödlich wirken kann. Die Spinnen in Europa, wie die Kreuzspinne oder die italienische Tarantel sind absolut harmlos. Dies gilt auch für die manchmal in Bananenkisten verirrten Vogelspinnen.
Problematischer wird jedoch die Begegnung mit einem Petermännchen. Dieser Fisch kommt in der Bretagne und an der Atlantikküste vor. Bei Ebbe gräbt er sich in den Sand ein und tarnt sich. Der Giftfisch besitzt auf seinen Rückenflossen Giftstacheln, welche er zu seiner Verteidigung einsetzt. Tritt man barfuß auf die Stacheln, kann dies sehr gefährlich werden. Das Gift wirkt als Nerven- und Herzgift. Vergiftete Personen schlagen wild um sich und benötigen so schnell wie möglich die Hilfe eines Arztes. Einheimische tauchen den betroffenen Fuß in heißes Wasser. Das Gift enthält ein hitzeempfindliches Eiweiß, das sich schon bei etwa 50 °C zu zersetzen beginnt. Viele Vergiftungen führen zu bleibenden Herz- und Kreislaufschäden.
Eines der gefährlichsten in Europa vorkommenden Tiere ist die Portugiesische Galeere, eine Qualle, die zur Familie der Feuerquallen gehört. Die Qualle zieht hinter sich bis zu 50 Meter lange Fangfäden her, die mit zahlreichen kleinen Nesselkapseln besetzt sind. Bei einer Berührung platzen die Kapseln, das austretende Gift gelangt auf die Haut und dringt über die Haut in den Körper ein, die Folgen sind Kreislaufzusammenbrüche und Bewusstseinsstörungen. Die Berührung mit den Fangfäden hat schon manchem Taucher oder Schwimmer das Leben gekostet.
Die südamerikanischen Pfeilgiftfrösche sondern auf ihrer Haut ein giftiges Sekret ab. Die Indianer verwenden das so gewonnene Nervengift Dendrobatin zur Herstellung von giftigen Pfeilspitzen.
Die stärksten Gifte der Natur produzieren die Bakterien. Derartige Gifte nennt man auch Toxine. Sobald Lebensmittel verderben, können sich Botulinusbakterien vermehren. Diese produzieren ein Toxin, das Botulinustoxin, das als die giftigste bekannte Substanz gilt. 1,5 Milliardstel Gramm dieses Toxins wirken bereits tödlich, das ist eine Menge, die nicht sichtbar ist. Eine Vergiftungsgefahr besteht vor allem dann, wenn Gemüse oder Fleischkonserven selbst eingemacht und nur einmal statt zweimal sterilisiert werden.
Gegenmaßnahmen bei Vergiftungen
Bei jeder Vergiftung ist der Patient in eine stabile Seitenlage zu legen und so schnell wie möglich ein Arzt oder ein Giftinformationszentrum anzurufen. Der Arzt sollte sofort Informationen über die Art der Vergiftung erhalten. Als Sofortmaßnahme müssen die Atem- und Kreislauffunktionen unterstützt werden: stabile Seitenlage, künstliche Beatmung bei Atemstillstand und Herzmassage bei Herzstillstand. Danach muss das Gift, das sich noch nicht im Körperkreislauf befindet, entfernt werden. Das Herbeiführen von Erbrechen oder das Trinken von Wasser ist nicht bei jeder Vergiftung angebracht, daher darf nur ein Arzt die Notfallmassnahmen entscheiden. Ein Arzt kann eine Magenspülung vornehmen oder ein Gegengift verabreichen, das mit dem im Körper vorhandenen Gift eine chemische Reaktion eingeht und es in einen unschädlichen Stoff umwandelt. Bei bewusstlosen Patienten oder bei einer Vergiftung durch Benzin oder durch Waschmittel sollte kein Erbrechen ausgelöst werden. Vom Trinken von Salzwasser, von Alkohol oder von Milch ist auf jeden Fall abzuraten!
Bei Schlangenbissen sollte der Betroffene ruhig liegen, ein Aussaugen und Abbinden der Wunde ist bei den meisten Schlangenbissen nicht wirksam. Entscheidend ist jedoch, dass so schnell wie möglich ein Gegengift verabreicht wird.
Zur Verhütung von Vergiftungsunfällen sollten Arzneimittel, alkoholhaltige Getränke, Haushaltsreiniger, Chemikalien und Pflanzenschutzmittel so aufbewahrt werden, dass sie für Kinder unzugänglich sind. Auch eine umweltbewusste Lebensweise und Ernährung verhindert die Aufnahme von Umweltgiften.
Wirkungsweise der Gifte
Je nach Art des Giftes kann jede Exposition, beispielsweise auch bei Berührung mit der Haut, tödlich wirken. Gifte wirken unterschiedlich. Nitrite, Kohlenstoffmonooxid oder die Cyanide hemmen den Sauerstofftransport im Blut, Schwermetalle stören den Stoffwechsel oder zerstören wichtige Zellfunktionen. Es existieren Gifte, die den Zellkern in der Zelle verändern, dabei kann es zu einer Änderung der Erbanlagen durch Mutation kommen, die Folge sind Missbildungen bei Embryos. Jede Mutation kann auch Krebs auslösen.
CMR-Stoffe (cancerogen, mutagen, reprotoxisch)
Nach dem GHS-System sind solche Stoffe mit dem GHS-Piktogramm „Gesundheitsgefahr“ gekennzeichnet.
| Piktogramm | 
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| Gefahrenklasse | Keimzellen-Mutagenität | Karzinogenität | Reproduktionstoxizität |
| Erläuterung | Stoffe, die vererbbare Mutationen in Keimzellen von Menschen verursachen oder die im Verdacht stehen. | Stoffe, die beim Menschen Krebs auslösen oder die im Verdacht stehen, Krebs auslösen zu können. | Stoffe, die die Sexualfunktion oder die Fruchtbarkeit beeinträchtigen, den Embryo gefährden oder Schäden über die Muttermilch verursachen. |
| Beispiele | Chromate, Benzol | Buchenholzstaub, Asbest | Bleisalze, Borsalze |
Die karzinogenen Stoffe (auch cancerogene Stoffe) werden nach der GHS-Einstufung wiederum nach Kategorien unterschieden:
Kategorie 1A (erzeugen beim Menschen Krebs)
Kategorie 1B (sind wahrscheinlich beim Menschen krebserzeugend)
Kategorie 2 (stehen im Verdacht Krebs zu erzeugen)
Beispiele
Kategorie 1A: Arsen(III)-oxid, Asbest, Benzol, verschiedene Holzstäube, Nitrosamine
Kategorie 1B: Beryllium, Cadmium, Cobalt(II)-chlorid, Kaliumdichromat, Formaldehyd
Kategorie 2: Anilin, Blei(II)-acetat, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff
Die große Gefahr der CMR-Stoffe ist ihre heimtückische, chronische Wirkung. Die Symptome treten oft erst nach einer langjährigen Einnahme auf. Die Auswirkung kann nach einem einmaligen, kurzfristigen Kontakt erst nach vielen Jahren plötzlich zu Tage treten. Bei diesen Giften ist eine Ursachenfindung meist nicht mehr möglich.
Letale Konzentration
Bei der ökotoxikologischen Beurteilung eines Stoffes wird in der Regel die letale Konzentration (LC) angegeben. Es handelt sich um einen Wert, der die tödlich wirkende Stoffkonzentration in der Umgebung eines Lebewesens – beispielsweise bei einem Fisch im Wasser – angibt. Der Medianwert gibt in etwa einen Anhaltspunkt, wie umweltgefährlich ein Stoff in einem Gewässer wirkt. Allerdings schwanken die Werte je nach Tierart und Bedingungen extrem, daher sind diese Werte mit Vorsicht zu genießen
LC50-Werte für Fische bei einer Einwirkungszeit von 96 Stunden
Quellen: Gestis Stoffdatenbank, u.a.
| Name des Stoffes | minimal | maximal | median |
| Natriumchlorid (Kochsalz) | 1000 mg/l | 21400 mg/l | 7400 mg/l |
| Hexan (im Benzin enthalten) | 2,5 mg/l | 113 mg/l | 57,8 mg/l |
| Ammoniak | 0,3 mg/l | 338 mg/l | 27,1 mg/l |
| Kupfer(II)-sulfat | 0,000057 mg/l | 2500 mg/l | 0,31 mg/l |
| Chlor | 0,037 mg/l | 0,084 mg/l | 0,161 mg/l |
| Quecksilber | 0,004 mg/l | 1,2 mg/l | 0,16 mg/l |
| Kaliumcyanid | 0,043 mg/l | 0,57 mg/l | 0,068 mg/l |
| Schwefelwasserstoff | 0,002 mg/l | 0,776 mg/l | 0,025 mg/l |
| Silber(I)-nitrat | 0,0014 mg/l | 0,8 mg/l | 0,0109 mg/l |
| DDT | 0,00026 mg/l | 6300 mg/l | 0,008 mg/l |
| Methylquecksilber | 0,005 mg/l | 0,005 mg/l | 0,005 mg/l |
Umweltgefährliche Stoffe
„Stoffe oder Zubereitungen sind umweltgefährlich, wenn sie selbst oder ihre Umwandlungsprodukte geeignet sind, die Beschaffenheit des Naturhaushalts, von Wasser, Boden oder Luft, Klima, Tieren, Pflanzen oder Mikroorganismen derart zu verändern, dass dadurch sofort oder später Gefahren für die Umwelt herbeigeführt werden können.“ (Definition der deutschen Gefahrstoffverordnung)
Derartige Stoffe können Ökosysteme in Gewässern stören oder zerstören. Sie dürfen keinesfalls in das Abwassersystem oder in den Naturkreislauf eingebracht werden. Zu den gewässergefährdenden Stoffen gehören beispielsweise Ammoniak, Kupferverbindungen wie Kupfer(II)-sulfat, Quecksilbersalze wie Quecksilber(II)-oxid oder Tetrachlorkohlenstoff.
Gifte in der Umwelt als Folge der Umweltverschmutzung
Alter Fieberthermometer mit Quecksilberfüllung.
1. Beispiel: Die Verschmutzung der Gewässer durch Schwermetalle
Gelangen Quecksilber oder Quecksilbersalze über Abwässer in die Flüsse, nehmen die Fische die toxischen Stoffe über die Nahrungskette auf, dadurch gelangt es wieder zum Menschen. Auch in bestimmten Pilzarten ist eine hohe Quecksilberkonzentration nachweisbar. Eine Quelle waren früher alte Thermometer mit Quecksilberfüllung oder Zahnfüllungen aus Amalgam, das aus einer Quecksilberlegierung besteht. Die europäische Gesetzgebung will das Quecksilber vollständig aus den Produktkreisläufen entfernen. Problematisch sind Altlasten, die noch aus Deponien heraussickern oder im Sediment der Gewässer enthalten sind.
Früher enthielten auch Batterien Quecksilber. Eine Quecksilberoxid-Knopfzelle konnte zum Beispiel bis zu 500000 Liter Grundwasser verseuchen! Aber auch andere Batterien enthalten umweltgefährliche Stoffe. Deshalb gehören verbrauchte Batterien auf keinen Fall auf die Mülldeponie, sondern sie müssen bei einer Batteriesammelstelle abgegeben werden. Jeder einzelne kann durch den Verzicht auf Einmal-Batterien zur Sauberhaltung der Umwelt beitragen. Eine Alternative stellen Akkus dar, die immer wieder aufgeladen werden können. Andere gefährliche Schwermetalle sind Blei und Cadmium. Sie waren früher in den Glasuren der farbigen Steingutkrüge oder auch in gefärbten Kunststoffen enthalten. Werden aus bleihaltigen Steingutkrügen saure Getränke getrunken, kann es zu einer chronischen Bleivergiftung kommen. Symptome sind Appetitlosigkeit, Reizbarkeit, Müdigkeit und Magenbeschwerden. Das Schwermetall lagert sich in den Knochen ab und beeinträchtigt die Blutbildung. Heute sind solche Glasuren nicht mehr erlaubt, altes Steingut muss daher unbedingt entsorgt werden. Die gelben Straßen-Markierungen enthielten eine Cadmiumfarbe, auch das stellte eine Quelle für den Cadmiumeintrag in die Gewässer dar.
Bei allen Verbrennungen fossiler Brennstoffe wie Benzin, Heizöl oder Kohle entstehen giftige Abgase. Die beiden bedeutendsten Abgase für die Luftverschmutzung sind Schwefeldioxid und die Stickoxide. Beide Abgase sind starke Atemgifte und sind für die Entstehung von Waldschäden verantwortlich. Stickoxide sind an der Bildung des krebserzeugenden Atemgiftes Ozon unter Zuhilfenahme des UV-Lichts verantwortlich. Deshalb wird in den Ballungsgebieten im Sommer häufig Ozonalarm gegeben. Auch der Feinstaub, der in den Autoabgasen enthalten ist, kann beim Einatmen Schäden an den Atemwegsorganen bis hin zu Krebs führen. Chronische Krankheiten werden durch die Feinstaubpartikel begünstigt.
3. Beispiel: Das Insektizid DDT
Schädlingsbekämpfungsmittel wie die Insektizide DDT oder Lindan gelangen über das Grundwasser und die Fließgewässer in die Nahrungskette des Meeres und dadurch zum Menschen. Das DDT ist in Europa zwar verboten, wird aber immer noch in der Dritten Welt, vor allem zur Eindämmung der Malariamücke eingesetzt. Durch den Wasserkreislauf verteilt es sich auf der ganzen Erde und ist selbst im Nordpol-Eis vorhanden. Das Insektizid steht im Verdacht, krebserzeugend zu wirken und ist heute in fast jeder Muttermilch nachweisbar.
Weitere Infos
Seilnachts Chemikaliendatenbank
Chemikalienrecht
Demonstrationen zu den Gefahrstoffen
Entsorgung von Chemikalien und Abfällen im Haushalt
Literaturquellen
Altmann, Horst (2009): Giftpflanzen Gifttiere, München/Wien/Zürich
CRC Handbook of Chemistry and Physics (diverse Auflagen)
Daunderer, Max (2005): Gifte im Alltag, München
Habermehl, Gerhard G. (1987): Gift-Tiere und ihre Waffen, Berlin/Heidelberg
Mayer, Uli (1987); Rettet das Meer, München
Mayr, Christoph (1995): Giftfibel, Giftstoffe aus der Tier- und Pflanzenwelt, Augsburg/Bozen
Mutschler (2008): Arzneimittelwirkungen, Stuttgart
Reichl, Franz-Xaver (2009): Taschenatlas der Toxikologie, Stuttgart
Römpps Chemielexikon, verschiedene Auflagen
Strubelt, Otfried (1996): Gifte in unserer Umwelt, Heidelberg
Wilmes, A. (diverse Auflagen): Textbuch Chemische Substanzen
ChemIDplus (USA)
R. Demuth: Chemie und Umweltbelastung
Globally harmonised system der Vereinten Nationen
Greenpeace Themen und Kampagnen
Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (baua)
Deutsches Gefahrinformationssystem der gewerblichen Berufsgenossenschaften (GESTIS)
International Chemical Safety Cards (ICSC)
Deutsches Gefahrstoff-Informations-System-Schule (d-giss)
Seilnachts Lexikon der Giftpflanzen
Suchindex für Sicherheitsdatenblätter der Johannes-Gutenberg Universität Mainz (euSDB)
Universität Bonn: Informationszentrale gegen Vergiftungen