From: maus@ira.uka.de (Thomas Maus)
Subject: Toxikolog. Aspekte des Tabakrauchs
Summary: Eine Uebersicht ueber Teile der Giftfracht von Zigaretten
Keywords: Toxikologie, Gift, Cancerogene, Tabakrauch, Rauchen
Organization: Univ. Karlsruhe
Date: Fri, 28 Aug 1992 16:19:04 GMT

Hallo liebe Leute!

Es hat eine Weile gebraucht (ich hab' hin und wieder auch noch anderes zu tun) 
die folgende Argumentationsbasis zur Schadstoffemission und -immission 
durch Zigaretten fertigzustellen. Sie ist alles andere als vollstaendig, 
mit jeder Stunde taten sich neue Quelle und Zahlen auf. Wenn Ihr irgendwelche 
Erweiterungen beizutragen habt, so sendet diese bitte MIT QUELLENANGABE an 
mich (per email!).

Das folgende Zahlenmaterial ist eher zu konservativ: im Zweifelsfall habe ich 
zugunsten des Tabakrauches entschieden (da ich GEGEN ihn argumentiere!).

Mit diesem Material sollten einige interessante Rechnungen moeglich sein.
Ich hoffe es interessiert jemanden.

Gruss, ThoMaus.

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Toxikologische Aspekte des Tabakrauchs
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Ausarbeitung: Thomas Maus, August 1992


1. Qualitative Uebersicht ueber die Inhaltsstoffe des Tabakrauchs

Die nachfolgenden Aufzaehlungen sind sehr unvollstaendig. 
Ebenso ist die Einteilung in Kategorien teilweise veraltet, da 
meine Quellen schon aelter sind. Es ist damit zu rechnen, dass 
weitere Stoffe inzwischen als erwiesen cancerogen gelten.
Irgendwelche Erweiterungen (bitte mit Quellenangaben) per
email (maus@ira.uka.de) an mich!

Die mir zur Zeit bekannten Inhaltsstoffe des Tabakrauchs 
nach folgenden Kategorien (die Nummerierung der Klassen kommt 
von mir, die Bezeichnungen der Kategorien aus der MAK-Liste):

K1 cancerogen (erwiesen krebserzeugende Stoffe):
------------------------------------------------
  3,4-Benzpyren
  Dibenzanthrazen
  Benzofluranthren
  Dibenzpyren
  Benzanthrazen
  Chrysen
  Dioxine
  Indenopyren
  Benzphenanthren
  Methylbenzopyren
  Methylchrysen
  7H-Dibenzcarbazol
  N-Nitrosamine
  N-Nitrosodimethylamin
  Dimethylnitrosamin
  Betanaphthylamide
  Dibenzacridin       [Initiator]
  s-Methylcholanthren [Promotor]
  Furfural            [Promotor]
  Hydrochinon         [Promotor]
  Phenol              [Promotor]
  Kresol              [Promotor]
  Benzol
  Vinylchlorid
  Hydrazin
  Benzo(a)pyren
  Teer
  Arsenverbindungen
  Nickelkomplexe
  Zinkoxid
  Polonium-210 (natuerlich im Boden vorkommendes, alphastrahlendes Isotop)

K2 cancerogen-verdaechtig (Stoffe mit begruendetem Verdacht):
-------------------------------------------------------------
  Acrolein
  Formaldehyd
  Anilin
  N-Nitrosonornikotin
  N-Nitrosopyrrolidin
  N-Dimethylamin
  N-Dimethylnitrosamin
  N-Diethylnitrosamin
  N-Ethyl-N-methylnitrosamin
  Cadmiumverbindungen
  Blei

K3 giftig:
----------
  Acetonitril
  Pyridin
  Nikotin
  Kohlenmonoxid
  Blausaeure
  Toluol
  Styrol
  Ethylbenzol
  m,p-Xylol
  o-Xylol
  Naphthalin

K4 reizend:
----------
  Acrolein [auch K2]
  Ammoniak (NH3)
  Formaldehyd [auch K2]
  Stickoxide (NOx)

K5 sonstige:
------------
  Kohlendioxid
  Staeube

K? (mir unbekannte Wirkung):
--------------------------
  N-Nitrosoanatabin
  4-(N-Methyl-N-nitrosoamino)-1-(3-pyridil)-1-butanon
  Chinolin

Fuer die Klasse K2 wird das `Vorsorgeprinzip' angewandt. 
Dies bedeutet, dass diese Stoffe als Cancerogene zu behandeln sind 
und damit unter die selben Regeln fallen, wie diejenigen aus Klasse K1.

Qualitativ gesehen, stellt die obige Mischung einen extrem wirkungsvollen 
Angriff auf den Organismus da. Die diversen Gifte beschaeftigen oder 
laehmen diverse Entgiftungsmechanismen. Die Reizstoffe setzen die 
Selbstreinigung der Lunge weitestgehend ausser Kraft und erlauben 
den anderen Schadstoffen tiefes Eindringen und langes Verweilen in 
der Lunge. Die enorme cancerogene Potenz des Tabakrauchs erklaert sich 
aus dem Synergismus zwischen den Tumorinitiatoren (verursachen Noxen, 
also anfaengliche Schaedigungen) und den -promotoren (verhindern die 
Reparatur und foerdern die Tumorentwicklung).


2. Quantitaet verschiedener Inhaltsstoffe des Tabakrauchs

Die nachfolgenden Tabellen erfassen bei weitem nicht alle Inhaltsstoffe.
Auch die Richtwerte sind schon aelter, also wahrscheinlich inzwischen 
verschaerft worden.
Irgendwelche Erweiterungen (bitte mit Quellenangaben) per
email (maus@ira.uka.de) an mich!

Zur Lesweise der Tabellen:

Die erste Spalte enthaelt die Inhaltsstoffe, so wie sie in der 
Literatur angegeben werden.

In der zweiten Spalte steht der Schadstoffgehalt im 
Nebenstromrauch pro Zigarette.
Als Nebenstromrauch wird der von der Zigarettenglut ausgehende Rauch 
bezeichnet, als Hauptstromrauch, der vom Raucher eingesogene und 
teilweise wieder exhalierte Rauch.

Es folgt das Verhaeltnis der Schadstoffmengen zwischen Nebenstromrauch 
und Hauptstromrauch, betitelt `N/H'.

In der letzten Spalte finden sich Richtwerte fuer die 
Schadstoffkonzentrationen. Oberhalb dieser Konzentration muss nach 
vorherrschender Meinung von einer Gefaehrdung der Gesundheit ausgegangen
werden. Das Kuerzel MIK steht fuer die Maximale-Immissions-Konzentration, 
MAK/20 bezeichnet den zwanzigsten Teil der Maximalen-Arbeitsplatz-Konzentration
der `Technischen Regeln fuer Gefahrstoffe'. Dieser MAK/20-Wert ist nach
[U5, p.24] als Richtwert fuer alle Schadstoffe, die nicht zwingend mit 
einem Arbeitsprozess verbunden sind, anzusetzen, so keine anderen Richtwerte 
bestehen. Als Einheiten wurden die allgemein verwendeten SI-Einheiten mit
den ueblichen Vorsaetzen verwendet: 1 mg=0,001 g; 1 ng=10^-9 g; 1 pg=10^-12 g.


2.1 Krebserregende Stoffe

Die folgenden Tabellen enthalten Stoffe der Kategorien K1 und K2.
Die erste Tabelle fuehrt solche Stoffe auf, die natuerlich vorkommen
und fuer die Richtwerte existieren.

Inhaltsstoff             | mg/Zigarette | N/H     | Richtwert [mg/m^3]
-------------------------+--------------+---------+-------------------
Formaldehyd               ~ 1,53         ~ 51      MAK/20   0,03
Acrolein                  ~ 0,93         ~ 12      MAK/20   0,0125
Anilin                    0,01           29,7      MAK/20   0,4

Die folgende Tabelle entaelt diejenigen Kanzerogene, fuer die es keine
unbedenkliche Konzentration gibt. Sie sollen daher in der Atemluft 
nicht vorkommen und ihre unkontrollierte Freisetzung vermieden werden.

Inhaltsstoff              | ng/Zigarette | N/H     | keine Unbedenklichkeits-
--------------------------+--------------+---------+ grenze angebbar, da 
Benzo(a)pyren              25-121         2,1-3,5  | cancerogen.
Hydrazin                   96             3        
Benz(a)anthrazen           81-612         n.a.    
N-Nitrosopyrrolidin        2,8-700        n.a.   
N-Nitrosodimethylamin      140-1040       11,5-100
N-Nitrosonornikotin        150-6100       0,5-7,1
N-Dimethylnitrosamin       143000-1040000 n.a.  
N-Diethylnitrosamin        8200-75000     2,2-78,8
N-Ethyl-N-methylnitrosamin 5000-75000     n.a.   
Cadmium                    430-720        3,6-7,2  
Nickel                     620-1030       12,9-31 
Zink                       100-400        0,2-6,7


2.2 Giftige Stoffe

Die folgende Tabelle enthaelt Stoffe der Kategorien K3, K4, K5.

Inhaltsstoff             | mg/Zigarette | N/H     | Richtwert [mg/m^3]
-------------------------+--------------+---------+-------------------
Nikotin                   3,87-4,31      2,5-3,3   MAK/20   0,0025
Trockenkondensat          ~ 52           ~ 1,7     n.a.
Kohlenmonoxid             46-61          2,5-4,7   MAK/20   1,65
Kohlendioxid              448-759        8,1-11,3  MAK/20 450
Stickstoffoxide (NOx)     2-3            4-10      MIK      0,1
Ammoniak                  5,14-8,6       44-170    MAK/20   1,75
Acetonitril               0,58-1,28      3,4-5,3   MAK/20   3,5
Pyridin                   0,34           10        MAK/20   0,75
Toluol                    ~ 0,95         2,1       MAK/20  19


2.3 Nicht von mir klassifiziert

Stoffe der Kategorie K? folgen in dieser Tabelle. Sie werden in 
Kontexten erwaehnt, die Cancerogenitaet nahelegen. Um aber keine 
Fehler zu Ungunsten des Tabakrauchs zu begehen, bleiben sie 
unklassifiziert.

Inhaltsstoff             | ng/Zigarette | N/H     | Richtwert [mg/m^3]
-------------------------+--------------+---------+-------------------
Chinolin                  18000          10,8      n.a.
N-Nitrosoanatabin         150-1500       0,3-0,9   n.a.
4-(N-Methyl-N-nitrosoamino)-1-(3-pyridil)-1-butanon
													200-700        1,2-3,7   n.a.


3. Quantitaet einiger Schaeden durch Tabakrauch

`Auch wenn es sehr schwer ist, die Gesamtzahl der Opfer zu schaetzen, 
welche die Zahl der vom Lungenkrebs betroffenen bei weitem ueebersteigt, so 
kann heute kein Zweifel mehr daran bestehen, dass unfreiwillig eingeatmeter 
Tabakrauch weitaus mehr Todesopfer fordert, als alle Umweltschadstoffe 
zusammengenommen, die den menschlichen Organismus ueber die Lunge 
erreichen. Dem Raucher wie dem Nichtraucher faellt es schwer, 
einzusehen, dass Tabakrauch unvergleichlich gefaehrlicher ist als 
Luftverschmutzung in den Industrierevieren. Die kanzerogenen und 
kokanzerogenen fluechtigen gesundheitsschaedlichen Stoffe sind fuer 
den passiv inhalierten Tabakrauch charakteristisch und verleihen der 
Luft in Restaurants, Bueros usw. ihre toxische Wirkung.' [M8,p.1058]

Ein Passivraucher hat mit der Erhoehung seines Krebsrisikos um 50% zu 
rechnen. Pro Jahr sterben von 100 000 Personen 60-500 an den Folgen 
des Passivrauchens. [Nach U3, p.57]

Auf eine Anfrage von Abgeordneten antwortete die Bundesregierung Mitte 
der Siebziger, dass pro Jahr 140000 Raucher vorzeitig an den Folgen ihrer 
Sucht sterben und weitere 70000 arbeitsunfaehig werden.

Innerhalb der letzten zehn Jahre hat sich der Lungenkrebs bei Frauen
(und nur bei Frauen!) verdoppelt und an Haeufigkeit den Brustkrebs 
ueberholt. Auch Blasen- und Unterleibskrebs der Frauen nehmen zu.
Eine Zunahme der Totgeburten um 100% in der juengsten Zeit wird durch 
Rauchen waehrend der Schwangerschaft bewirkt. Raucherinnen erleiden 
zwei- bis dreifach haeufiger eine Fehlgeburt.


4. Sonstige quantitative und qualitative Angaben

Fuer in Inneraeumen gerauchten Zigaretten geht die gesamte Emission
entweder in die Innenraumluft oder verteilt sich auf Inventar, Waende, 
Personen. Bei weitem die meisten Zigaretten werden in Innenraeumen 
geraucht.

Von besonderer Gefaehrlichkeit sind die aufgefuehrten Nitrosamine
(groesser etwa als die der Dioxine).

Noch eine Faustregel von einem Chemiker des Chemischen Untersuchungsamtes 
Trier ueber den Verbleib des Hauptstromrauches:
Etwa die Haelfte verbleibt im Raucher (wird absorbiert), die andere 
Haelfte wird wieder ausgeatmet. In der Kippe einer Filterzigarette 
finden sich etwa die gleichen Schadstoffmengen, wie im Hauptstromrauch.
Hiermit ist noch nichts ueber die Inhalte der Zigarettenasche gesagt.

Eine Simulation (mittels eines Klimaraumes) eines Bueros mit 
30 m^3 Luftvolumen und einer Luftaustauschrate
von 15 m^3/Stunde ergab bei 10 gerauchten Zigaretten ueber 8 Stunden Werte, 
wie sie in Restaurants und Bueros (also *leicht* verrauchten Raeumen!) 
tatsaechlich zu messen sind.

Dazu zwei kleine Tabellen:

Schadstoff    |Erholungsgebiet |Industrierevier |Restaurants, Bueros mit Rauch
--------------+----------------+----------------+-----------------------------
Staub [mg/m^3] 0,028-0,076      0,142-0,186      0,10-0,6
SO2   [mg/m^3] 0,003-0,025      0,134-0,184      0,02-0,2
NOx   [mg/m^3] 0,004-0,01       0,043-0,055      0,10-0,5   (MIK  0,1)
CO    [mg/m^3] 0,020-1          1-5              1-12       (MIK 10)
Fuer die Stickoxide wird die Maximale-Immissions-Konzentration von 
0,1 mg/m^3 deutlich ueberschritten, fuer Kohlenmonoxid zumindest erreicht.

Cancerogen                  |Erholungsg. |Industr. |Restaur., Bueros mit Rauch
----------------------------+------------+---------+--------------------------
Benzoyren          [ng/m^3]  0,4-2        10-90     1-20
Dimethylnitrosamin [ng/m^3]  n.m.         <3        10-100
Formaldehyd        [ng/m^3]  n.m          n.m       500
Akrolein           [ng/m^3]  n.m          n.m       20-100
Viele der Cancerogene liegen also in der Atemluft in der Regel unter der 
Messgrenze! Die Nachweisgrenze fuer polyzyklische aromatische 
Kohlenwasserstoffe (die meisten der oben erwaehnten Cancerogene) liegt 
etwa in der Groessenordnung 0,01-0,02 pg/m^3, also 10^-14 g/m^3.



Quellen:
========

U1: The Lancet, Vol. 336, p865-866, 1990.

U2: `Technischen Regeln fuer Gefahrstoffe', Stand 87, 
     herausgegeben von 
    `Der Kommision zur Pruefung gesundheitsschaedlicher Arbeitsstoffe 
    der Deutschen Forschungsgemeinschaft'.

U3: Luftverunreinigungen in Innenraeumen, Januar 1990,
    Der Minister fuer Arbeit, Gesundheit und Soziales
    des Landes Nordrhein-Westfalen.

U4: Umweltpolitik:
    `Auswirkungen der Luftverunreinigungen auf die menschliche Gesundheit'
    Bericht des Bundesministers fuer Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit 
    fuer die Umweltministerkonferenz, 8.Mai 1987

U5: Umweltbrief:
    Der Rat von Sachverstaendigen fuer Umweltfragen
    `Luftverunreinigungen in Innenraeumen'
    Kurzfassung des Sondergutachtens, 26. Juni 1987
    Herausgeber:
    Der Bundesminister fuer Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit

M3: Deutsche Forschungsgemeinschaft
    Passivrauchen am Arbeitsplatz
    Senatskommision zur Pruefung gesundheitsschaedlicher Arbeitsstoffe
    Herausgegeben von Prof. D.Henschler

M8: Deutsche Medizinische Wochenschrift 112 (1987), p.1054ff
    Tabakrauch: der fuer den Menschen gefaehrlichste
    Schadstoff in der Luft unserer Umwelt
    Prof. Dr. Dr. med. h.c. Herbert Remmer
    Direktor des Instituts fuer Toxologie der Universitaet Tuebingen



Anmerkung:
Die Quellen U4 und U5 erhaelt man auf Anfrage beim Bundesgesundheitsministerium 
oder der Bundeszentrale fuer politische Bildung zugesandt.