Gefahrstoffe

Unterrichtsablauf

Grundlage der Unterrichtseinheit ist ein Arbeitsblatt mit den GHS-Piktogrammen. Bei der vorliegenden Wordversion kann man bei einer computerunterstützten Präsentation die über den Lösungen angelegten, weißen Textfelder anklicken und löschen. Im Unterricht wird zunächst Teil 2 des Arbeitsblattes besprochen. Bei den toxischen Stoffen beschränken sich die Demonstrationen auf das Zeigen von Proben und Beispielen.

Aus den Fragen ergibt sich eine Diskussion, wobei die Probleme beim Umgang mit Gefahrstoffen verdeutlicht werden. Ein Gift, das unmittelbar tödlich wirken kann, wirkt "akut toxisch". Dass sich Gifte in Bezug auf Ihre tödliche Dosis aber auch stark unterscheiden können, verdeutlicht die Tabelle "Minimale tödliche Dosis durch Verschlucken" (Berechnung der aktuellen Werte und Quellenangaben siehe Letale Dosis).

Kaliumcyanid ist auch unter dem Namen "Cyankali" bekannt. Es wirkt akut toxisch. Die Aufnahme in den Körper erfolgt vor allem über Schleimhäute und Wunden, aber auch die Berührung mit der Haut ist sehr gefährlich, da die Säure auf der Haut sofort Blausäure bildet. Die Schüler kennen den Stoff vielleicht aus Agentenfilmen. Der Agent wird enttarnt und zerbeißt eine Kapsel mit Cyankali.

Arsen(III)-oxid (Arsenik) wurde in der Vergangenheit als Mäusegift und als Mordgift verwendet. Erst nachdem James Marsh die Marsh-Probe zum Nachweis von Arsenverbindungen im Blut entwickelt hatte (siehe unter Arsen), ging der Einsatz für Giftmorde zurück. Bekannt ist das Gift aus dem Film "Arsen und Spitzenhäubchen". Dort bringen zwei angeblich liebenswerte, alte Damen ältere Männer mit einem Arsenikcocktail um.

Nicotin wirkt in kleineren Dosen anregend, und es unterdrückt den Hunger. In höheren Dosen kommt es zu Kopfschmerzen, Übelkeit, Erbrechen, Schwindel, Durchfall und Atemnot. Es treten Sehstörungen und Halluzinationen auf, Atemlähmungen können zum Tod führen. Die minimale tödliche Dosis von 40 Milligramm ist bereits in fünf Zigaretten enthalten. Bei langfristigem Gebrauch können schwere Gesundheitsschäden auftreten, beispielsweise Lungenkrebs, Kehlkopfprobleme oder Raucherbeine.

Ricin ist ein extrem toxisches Eiweiß, das im menschlichen Körper die Eiweiß-Synthese blockiert. Die Rizinusstaude Ricinus communis ist eine wertvolle Ölpflanze. Das aus den Samen durch Kaltpressen gewonnene Rizinusöl ist ein wichtiger Rohstoff für die Kosmetik- und Farbenindustrie. In der Medizin dient es als Abführmittel. Die Rückstände vom Pressen sind sehr toxisch, da sie das Ricin enthalten. Das Essen von 6 Samen der Rizinuspflanze kann tödlich wirken. Eine Vergiftung beginnt mit Brennen im Mund, Übelkeit, Durchfällen und Schwindel. Es folgen Darmkrämpfe, Nieren- und Leberentzündung. Der Tod tritt erst nach einigen Tagen durch Kreislaufkollaps und eine Harnvergiftung ein. Mit Ricin wurden schon Mordanschläge verübt. Beim sogenannten Regenschirmattentat auf den bulgarischen Schriftsteller und Dissidenten Georgi Markow wurde ein kleines 1mm großes Platinkügelchen, das mit einer winzigen Menge Ricin präpariert war, mit Hilfe eines Regenschirmes in den Unterschenkel injiziert. Markow starb drei Tage danach. Ricin fällt unter die internationale Chemie- und Biowaffenkonvention.

Aconitin findet sich als Wirkstoff in einer der giftigsten Pflanzen Europas. Der Blaue Eisenhut Aconitum napellus diente zwar lange Zeit auch als Heilpflanze, aber das giftige Alkaloid ist in der ganzen Pflanze und besonders konzentriert in der Wurzel enthalten. Die Vergiftungssymptome beginnen bereits bei der Aufnahme der Pflanze oder des Wirkstoffes im Rachen. Nach einem anfänglichen Brennen und Prickeln wird der ganze Mund taub, und es tritt eine Lähmung der Zunge auf. Das Sprechen fällt schwer und das Kribbeln tritt dann an den Händen und an den Füßen auf. Der Vergiftete verspürt ein unerträgliches Kältegefühl und glaubt zu erfrieren. Es können auch Übelkeit, Erbrechen, Durchfälle und vermehrter Harndrang auftreten. Bei schweren Vergiftungen erfolgt der Tod durch Atemstillstand oder Herzversagen innerhalb der ersten Stunde. Zwei bis fünf Blätter des Blauen Eisenhuts wirken bei einem Erwachsenen tödlich.

Dioxin (genauer 2,3,7,8-Tetrachlordibenzodioxin oder TCDD) ist eine der giftigsten, künstlich hergestellten Substanzen. Sie entsteht auch bei der Müllverbrennung und führt zu einer langfristigen Verseuchung der Umwelt, da sie sich nur sehr langsam abbaut. Bei der Chemiekatastrophe am 10. Juli 1976 im italienischen Seveso gelangten 2kg des Giftes in die Umwelt. Eine ganze Stadt wurde evakuiert und das Gebiet auf Jahrzehnte geschlossen. Die gesamte obere Erdschicht der Stadt und ihrer Umgebung wurde abgetragen und in aufwendigen Verfahren verbrannt. Der 2009 amtierende Präsident der Ukraine, Wiktor Juschtschenko, überlebte im Jahr 2004 einen Mordanschlag mit Dioxin. Als äußerlich sichtbares Symptom zeigte sein Gesicht die Symptome einer Chlorakne, im ganzen Verdauungsbereich traten Entzündungen auf. In einer langwierigen Prozedur wurde sein Körper danach entgiftet. TCDD war auch als Verunreinigung des im Vietnam-Krieges versprühten Entlaubungsmittel "Agent Orange" enthalten. Einheimische, aber auch US-Soldaten erkrankten daran.

Von Tieren produzierte Gifte wie das Gift von Giftschlangen, Giftfröschen, Skorpionen, Giftspinnen, Giftfischen oder Giftquallen sind noch giftiger als die Pflanzen- oder die Pilzgifte (vgl. Gifte in Natur und Umwelt). Die mit Abstand toxischsten Verbindungen stellen aber die von Bakterien gebildeten Eiweiße dar.

Botulinustoxin bildet sich aus Bakterien, die auf verdorbenen Lebensmitteln vorkommen. Eine tödliche Dosis für den Menschen ist nur schwer abzuschätzen, in der Literatur schwanken die Werte stark. Der angegebene Wert bezieht sich auf den niedrigsten bisher ermittelten Wert in einem Tierversuch. In sehr stark verdünnter Form ist der Wirkstoff als Arzneimittel zugelassen. Er wird bei einer bestimmten Form von Bewegungsstörungen, beim Schielen oder bei Lidkrämpfen eingesetzt. In der kosmetischen Medizin kann man mit dem Medikament "Botox" Falten glätten.

Stoffe mit Gesundheitsgefahr und Umweltgefahr

Zur Erarbeitung der wichtigsten Begriffe der Toxikologie dient das Arbeitsblatt "Toxische Stoffe für Mensch und Umwelt. Der Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) löst den früheren MAK-Wert ab. Bei der letalen Dosis kann diskutiert werden, ob es gerechtfertigt ist, dafür Daten aus Tierversuchen heranzuziehen. Beispiele für Stoffe mit Gesundheitsgefahr und Umweltgefahr finden sich im Beitrag Gifte in Natur und Umwelt.

Vom Duftstoff zum Reizstoff

Zur Demonstration wie man an Stoffen riecht, kann man die Schülerinnen und Schüler vorsichtig an einem leicht ranzigen Pflanzenöl oder einem Parfüm riechen lassen. Die Geruchsprobe erfolgt so: Die Testperson darf ihre Nase nicht über die Flaschenöffnung halten. Sie fächelt sich den Duft mit der breiten Hand vorsichtig von der Flaschenöffnung an die Nase. Als Alternative wird ein Duftstäbchen (Filterpapier 1x10cm) mit einem Tropfen Parfüm beträufeln.

Das Demonstrieren der Vorsichtsmaßnahmen besitzt einen didaktischen Wert. Die Lehrkraft zeigt dabei, wie ein Stoff vorsichtig auf seinen Geruch getestet wird: Man fächelt sich den Duft von der Flasche mit der breiten Hand zu und hält niemals seine Nase direkt über eine Flasche. Bevor man dies aber tut, sollte man über die Toxizität Bescheid wissen, bei einem unbekannten und toxischen Stoff könnte das ein großes Risiko darstellen. Bei diesem Versuch zeigt sich, dass manche Menschen empfindlich auf den Geruch reagieren, während andere kaum eine Reaktion zeigen.

Rettungs-Sanitäter benützen zum Aufwecken aus einer Ohnmacht Riechstäbchen mit einer verdünnten Ammoniaklösung. Der Reiz des Geruches auf die Atemwege führt zum Aufwachen aus der Ohnmacht. Wie stark ein Geruch den Körper beeinflusst, hängt von seiner Konzentration, von der individuellen Geruchs-Schwelle und von der minimalen, schädlichen Dosis ab. Stark verdünnte Ammoniaklösung setzt zwar nur wenig Ammoniak frei. Das aus der Ammoniaklösung freigesetzte Ammoniak riecht man aber bereits ab 0,1ppm bis 3ppm, während Reizungen an den Augen und den Schleimhäuten erst beim einmaligen Einatmen von 100ppm bis 200ppm auftreten. Beim längeren Einatmen wirken schon 20ppm Ammoniak oder mehr in der Atemluft schädlich, daher wurde der Arbeitsplatzgrenzwert auf diesen Wert festgelegt. Ab 1700 ppm besteht akute Lebensgefahr beim kurzzeitigen Einatmen. Beim Ammoniak liegen die Geruchs-Schwelle und die Schadens-Schwelle relativ weit auseinander. Der menschliche Körper reagiert extrem empfindlich auf den Geruch des Ammoniaks. Bei anderen Gasen, beispielsweise beim Arsenwasserstoff oder beim Ethylenoxid, liegt die Geruchs-Schwelle über der Schwelle, ab wann das Gas tödlich wirkt. Solche Gase sind besonders heimtückisch.