Pentachlorphenol: Chemische Verbindung und Holzschutzmittel, herstellungsbedingt zumeist mit Dioxinen verunreinigt

Im Jahr 2015 wurde es in den Anhang A des Stockholmer Übereinkommens aufgenommen, so dass es – mit wenigen Ausnahmen – global verboten ist.

Strukturformel
Allgemeines
Name	Pentachlorphenol
Andere Namen	PCP Penta
Summenformel	C6HCl5O
Kurzbeschreibung	weiße, geruchlose, nadelförmige Kristalle
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 87-86-5 131-52-2 (als Natriumsalz) EG-Nummer 201-778-6 ECHA-InfoCard 100.001.617 PubChem 992 ChemSpider 967 Wikidata Q423922
Eigenschaften
Molare Masse	266,35 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,98 g·cm−3
Schmelzpunkt	190–191 °C
Siedepunkt	Zersetzung
Dampfdruck	8 mPa (20 °C)
pKS-Wert	4,71 (25 °C)
Löslichkeit	schwer in Wasser (14 mg·l−1 bei 25 °C) löslich in vielen organischen Lösungsmitteln
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP), ggf. erweitert Gefahr H- und P-Sätze H: 301+311​‐​330​‐​315​‐​319​‐​335​‐​351​‐​410 P: 260​‐​273​‐​280​‐​284​‐​301+310​‐​305+351+338
MAK	Für krebserzeugende Stoffe wird generell kein MAK-Wert vergeben Schweiz: 0,005 ml·m−3 bzw. 0,05 mg·m−3 (gemessen als einatembarer Staub)
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Pentachlorphenol kann durch Chlorierung von Phenol oder durch Hydrolyse von Hexachlorbenzol hergestellt werden. Die Produktion von PCP wurde aufgrund der ökotoxikologischen Eigenschaften stark eingeschränkt.

Pentachlorphenol ist farblos, bei Umgebungstemperatur fest und sehr gut fettlöslich. Technisches PCP und sein Natriumsalz enthalten meist hochtoxische Verunreinigungen wie polychlorierte Dibenzodioxine und -furane (PCDD bzw. PCDF). Auch bei der Verbrennung PCP-haltiger Produkte oder unter Lichteinwirkung können Dioxine und Furane entstehen. PCP hat bakterizide und fungizide Eigenschaften und ist daher für zahlreiche Einsatzbereiche geeignet. Pentachlorphenol kommt nicht natürlich in der Umwelt vor, sondern wird/wurde ausschließlich durch den Menschen hergestellt und freigesetzt.

Pentachlorphenol unterliegt einer intensiven Photomineralisation und wird ebenso biologisch zu Pentachloranisol und p-Dimethoxytetrachlorbenzol verstoffwechselt (metabolisiert). Diese Produkte sind, relativ zu Pentachlorphenol gesehen, photochemisch stabile Metaboliten und können in Böden, Sedimenten und Pflanzen nachgewiesen werden. Der Metabolismus von Pentachlorphenol in aeroben aquatischen natürlichen Mischkulturen ergibt als Hauptprodukt Pentachloranisol. Dessen Photostabilität gleicht der von Hexachlorbenzol, das durch seine physikochemische Eigenschaften eine ubiquitäre Verbreitung über die Atmosphäre verursacht. Dieses führt zu einer Akkumulation in lipophilen Teilen der Umwelt, z. B. in Wachsen der Koniferen oder in Fischfett. Die Verbrennung der Reinsubstanz Pentachloranisol ergibt Hexachlorbenzol als Hauptprodukt und somit ein tertiäres Produkt von PCP.

PCP kam wegen seiner fungiziden Wirkung vor allem in Holzschutzmitteln zum Einsatz, beispielsweise in Westdeutschland im Holzschutzmittel Xylamon BV (in Kombination mit Lindan), in der DDR unter anderem in den Mitteln Hylotox IP und Paratectol 9025. In manchen Ländern wird PCP jedoch auch heute noch in der Textil- und Lederindustrie sowie als Imprägniermittel und zum Bläueschutz für Holz verwendet. Nachzuweisen ist es u. a. in Textilien aus Naturfasern und Druckfarben.

PCP entkoppelt die Atmungskette in den Mitochondrien der Zellen, was zu Blutdruckanstieg, Hyperglykämie, beschleunigter Atmung und zu Herzversagen führt. Die Aufnahme erfolgt sowohl durch den Magen-Darm-Trakt als auch über die Haut. Die biologische Halbwertszeit von PCP liegt bei etwa 1 bis 3 Wochen. Zu beachten ist, dass PCP herstellungsbedingt zumeist mit Dioxinen verunreinigt ist, deren Toxizität die des PCP je nach Grad der Verunreinigung übertrifft.

Heute stellen mit PCP behandelte Hölzer in vielen Gebäuden im Bestand einen ernstzunehmenden Gebäudeschadstoff dar, der nicht selten aufwändig entfernt werden muss, wie z. B. im Verlauf der Sanierung des wertvollen Gestühls und der hölzernen Emporen in der Dreieinigkeitskirche in Regensburg. Dort musste in mehrtägigen Vakuum-Extraktionsverfahren mit in Alkohol getränkten Schwämmen der Giftstoff nach und nach aus dem Holz extrahiert werden.

Mit PCP behandeltes Holz weist besonders hohe Gehalte der Verbindung in den obersten Schichten auf, wobei dort Werte in einer Größenordnung von mehreren 1.000 mg/kg gemessen werden. Wegen der langen Verweildauer im Holz werden noch viele Jahre nach der Anwendung höhere Werte als in unbehandelten Hölzern gefunden. Aber auch bei unbehandelten Hölzern können die Werte erhöht sein, wenn das Rohholz behandelt wurde oder Sekundärkontaminationen auftreten. PCP verdampft allmählich aus behandelten Holz und lagert sich an andere Oberflächen an, z. B. an Hausstaub, Tapeten, Putz, Möbel, Textilien oder Bücher. Auch an Kleidungsstoffen wie Wolle, Leinen und Baumwolle reichert sich PCP an. Zu beachten ist weiterhin, dass PCP in öligen Lösungen Gummihandschuhe durchdringen kann. Die mit 14 mg/l (bei 25 °C) niedrige Wasserlöslichkeit und die geringe biologische Abbaubarkeit führen zu einem ubiquitären Vorkommen.

Um die Belastung durch das Holzschutzmittel PCP in Innenräumen zu ermitteln, sind zunächst Zeitpunkt, Art und Menge der Verwendung festzustellen. Wenn der Quotient aus der behandelten Holzoberfläche und dem Raumvolumen über 0,2 m²/m³ liegt, muss eine Staubanalyse von Frischstaub (etwa eine Woche alt) oder länger abgelagertem Altstaub erfolgen. Bei Konzentrationen von mehr als 1 mg PCP/kg Frischstaub oder mehr als 5 mg PCP/kg Altstaub entnimmt man Materialproben aus 0 bis 2 mm Tiefe des Holzes. Ergibt sich hierbei ein Wert von über 50 mg PCP/kg Holz, so ist das Jahresmittel der Raumluftbelastung festzustellen. Eine Sanierung ist nach der PCP-Richtlinie erforderlich, wenn die Konzentration im Jahresmittel mehr als 1 μg PCP/m³ Luft beträgt.

Seit 1985 galt eine Selbstverpflichtung des Industrieverbandes Bau, Chemie und Holzschutzmittel, PCP in seinen Erzeugnissen nicht mehr zu verwenden. Seit 1986 ist die Produktion von Pentachlorphenol in der Bundesrepublik Deutschland ausgesetzt. 1989 erließ die Bundesregierung die Pentachlorphenol-Verbotsverordnung auf der Basis des Chemikaliengesetzes. Seitdem ist die Herstellung, das Inverkehrbringen und die Verwendung von PCP, Na-PCP und PCP-haltigen Erzeugnissen, die mehr als 5 mg/kg PCP enthalten, verboten. Darüber hinaus wird aber auch der Gesamteintrag gefährlicher polychlorierter Dibenzodioxine und Dibenzofurane (PCDD und PCDF), die als Verunreinigungen auch in technischem PCP enthalten sind, erheblich gesenkt. 1996 gingen die Inhalte der PCP-Verordnung in der seitdem gültigen Chemikalienverbots-Verordnung (Abschnitt 15) auf. Seit Inkrafttreten der PIC-Konvention 2004 dürfte auch PCP nur noch dann in Entwicklungsländer exportiert werden, wenn diese über das Gefährdungspotential informiert wurden und ausdrücklich zugestimmt haben.

Pentachlorphenol lässt sich durch Farbreaktionen nachweisen, genauere Bestimmungen können durch UV-Spektroskopie oder Dünnschichtchromatografie erfolgen. Eine gaschromatografische Analyse erfolgt meistens als Methyl-, Ethylether oder in acetylierter Form. Die Bestimmung von PCP in Holz nach Acetylierung mittels GC-ECD (Elektroneneinfangdetektor) ist in Anhang IV (zu § 6) zur Altholzverordnung beschrieben, die Bestimmung in Leder in DIN EN ISO 17070. Anstelle des Elektroneneinfangdetektors (ECD) kann auch ein massenselektiver Detektor (Massenspektrometer, MS) verwendet werden.

UV-spektroskopisch erfolgt der Nachweis über batho- und hypochrome Verschiebung der Absorption, welche auftritt, wenn PCP mit einem Cyclodextrin-Porphyrin-Komplex („gedeckeltes Cyclodextrin“) interagiert. Die Bildung von Wasserstoffbrücken zwischen der Hydroxygruppe des Phenols und dem Stickstoff des Pyrrols führt dabei zu einer Änderung der Porphyrin-Absorption.

 

Commons: Pentachlorphenol – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Stoffmonographie Pentachlorphenol – Referenz- und Human-Biomonitoring-Werte, Bundesgesundheitsbl – Gesundheitsforsch – Gesundheitsschutz, 1997, 40, Nr. 6, doi:10.1007/BF03042913.
• Heidelore Fiedler, Matthias Hilpert, Michael Hub, Otto Hutzinger: Handbuch Altlasten und Grundwasserschadensfälle – Stoffbericht Pentachlorphenol (PCP) (PDF; 2,4 MB), Landesanstalt für Umweltschutz. B.den-Württemberg, Karlsruhe 1996.
• Biologische Abbauwege von Pentachlorphenol
• Pentachlorphenol (PCP) Detailinfos und Richtwerte (UmweltWissen – Bayerisches Landesamt für Umwelt; PDF; 309 kB)