1 | AK der gesellschaftlichen Akteure, 2. Arbeitstreffen – 10. Okt. 2011 Toxikologische Beurteilung der beim hydraulischen Fracking eingesetzten Chemikalien Dr. Birgit Gordalla, KIT, Karlsruhe Dr. Mechthild Schmitt-Jansen, UFZ Leipzig Prof. Dr. Ulrich Ewers, Hygiene-Institut des Ruhrgebiets Osnabrück, 10. Oktober 2011
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Toxikologische Beurteilung der beim hydraulischen Fracking eingesetzten Chemikalien
Toxikologische Beurteilung der beimhydraulischen Fracking eingesetztenChemikalien Dr. Birgit Gordalla, KIT, KarlsruheDr. Mechthild Schmitt-Jansen, UFZ LeipzigProf. Dr. Ulrich Ewers, Hygiene-Institut des Ruhrgebiets Osnabrück, 10. Oktober 2011
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1 | AK der gesellschaftlichen Akteure, 2. Arbeitstreffen – 10. Okt. 2011
Toxikologische Beurteilung der beim
hydraulischen Fracking eingesetzten Chemikalien
Dr. Birgit Gordalla, KIT, Karlsruhe Dr. Mechthild Schmitt-Jansen, UFZ Leipzig Prof. Dr. Ulrich Ewers, Hygiene-Institut des Ruhrgebiets Osnabrück, 10. Oktober 2011
2 | AK der gesellschaftlichen Akteure, 2. Arbeitstreffen – 10. Okt. 2011
Zusammensetzung von Frack-Flüssigkeiten ______________________________________
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Eingesetzte Mengen an Frack-Flüssigkeiten ______________________________________
Fracks in Schiefergesteinen (Shale Gas): Tiefe: 800 - 1500 m Volumen: 800 – 1500 m³ pro Frack Fracks in Festgesteinen (Tight Gas): Tiefe: ca. 4000 m Volumen: 200 – 500 m³ pro Frack
Temperatur: 60–80°C
Temperatur: 120–160°C
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In Frack-Flüssigkeiten eingesetzte Chemikalien - Datenlage des Expertenkreises -
______________________________________ Ausgewertet: Standorte Söhlingen, Goldenstedt, Cappeln, Buchhorst Aufstellungen von Materialien bei Frack-Behandlungen Zeitraum 1983 bis 2011 + weitere von Exxon zur Verfügung gestellte Aufstellungen zu Frack-Chemikalien und Bohrspülungen ⇒ Zusammenstellung der bisher von Exxon in Deutschland beim Fracking eingesetzten Stoffe Bestandteile der Frack-Flüssigkeiten: ca. 120 Stoffe - organische Additive - anorganische Salze
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In Frack-Flüssigkeiten eingesetzte Chemikalien - Fracks in Festgesteinen -
______________________________________ Reibungsverminderer langkettige Polyacrylate u. Polyamide Gel-Bildner, Verdickungs- Chemisch modifizierte Stärke und mittel Cellulose, Guarmehl Quervernetzer Borate, Triethanolamin Tonstabilisatoren Kaliumchlorid
Tetramethylammoniumchlorid Cholinchlorid
Mikrobizide Kathon
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In Frack-Flüssigkeiten eingesetzte Chemikalien - Fracks in Festgesteinen -
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Toxikologische Beurteilung der in Frack-Flüssigkeiten in Deutschland eingesetzte Chemikalien ______________________________________ § Beurteilung der Einzelstoffe auf Basis der Einstufungskriterien und
Kategorien der EU-Verordnung 1272/2008*), Teil 3 (Gesundheits-gefahren) und Teil 4 (Umweltgefahren)
§ Beurteilung ausgewählter Frack-Flüssigkeiten als Gemische auf Basis der Einstufungskriterien und Kategorien der EU-Verordnung 1272/ 2008*), Teil 3 (Gesundheitsgefahren) und Teil 4 (Umweltgefahren)
§ Beurteilung der Konzentrationen von Einzelstoffen im Grundwasser, in Oberflächengewässern und im Trinkwasser, wenn es zu einer Kontami-nation dieser Medien durch Frack-Flüssigkeiten kommt.
*) Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 des Europäischen Parlaments und des Rates über die
Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen ... vom 16.12.2008
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Beurteilung der Einzelstoffe auf Basis der Einstufungs- kriterien und Kategorien der EU-Verordnung 1272/2008, Teil 3 __________________________________________ Gesundheitsgefahren: § Stoffe mit hoher Toxizität und Stoffe, die zu irreversiblen Gesundheits-
schäden führen können (CMR-Stoffe)
§ Stoffe mit geringer Toxizität und Verdacht auf irreversible Wirkungen
§ Nicht als gesundheitsgefährlich oder gesundheitsschädlich eingestufte Stoffe
§ Stoffe, die in Bezug auf ihre Toxizität beim Menschen nicht eingestuft werden können
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Beurteilung der Einzelstoffe auf Basis der Einstufungs- kriterien und Kategorien der EU-Verordnung 1272/2008 Teil 4
_________________________________ Umweltgefahren: § Stoffe, die sehr giftig oder giftig für Wasserorganismen mit lang-
fristiger Wirkung sind
§ Stoffe, die schädlich oder möglicherweise schädlich für Wasser- organismen mit langfristiger Wirkung sind
§ Beurteilung der Abbaubarkeit organischer Stoffe
10 | AK der gesellschaftlichen Akteure, 2. Arbeitstreffen – 10. Okt. 2011
Beurteilung ausgewählter Frack-Flüssigkeiten als Gemische auf Basis der Einstufungskriterien und Kategorien der EU- Verordnung 1272/2008, Teil 3 und Teil 4
_________________________________
§ Berücksichtigung der Konzentrationen der Einzelstoffe im Gemisch
§ Beachtung der in o.g. EU-Verordnung angegebenen Relevanzgrenzen § Relevanzgrenzen: 0,1 – 10 %, abhängig von der Einstufung der Toxizität
§ Anwendung der Summierungsmethode bei den Stoffen, die in relevanten Konzentrationen vorliegen
11 | AK der gesellschaftlichen Akteure, 2. Arbeitstreffen – 10. Okt. 2011
Beurteilung der Konzentrationen toxischer Bestandteile von Frack-Flüssigkeiten im Grundwasser und im Trinkwasser sowie in Oberflächengewässern
_________________________________ § Schwellenwerte für Grundwasserverunreinigungen nach
Anlage 2 der Grundwasser-Verordnung
§ Geringfügigkeitsschwellenwerte für das Grundwasser (Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA), 2004.
§ Grenzwerte der Anlage 2 der Trinkwasser-Verordnung
§ Guide Values for Drinking Water Quality (WHO 2008)
§ Qualitätsnormen für Oberflächengewässer gemäß Anhang 1 der EU-Richtlinie 2008/105/EG
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Toxikologische Beurteilung der beim Frack an der Bohrstelle Buchhorst T12 am 27.07.2011 eingesetzten Frack-Flüssigkeit
_________________________________
Bohrtiefe: ca. 2100 m Frack-Flüssigkeit: Wasser 212 m³ Sand, keramische Stützmittel 85.800 kg Chemikalien: 6.552 kg Summenkonzentration der Chemikalien im Gesamtfluid 31 g/l
13 | AK der gesellschaftlichen Akteure, 2. Arbeitstreffen – 10. Okt. 2011
Toxikologische Beurteilung der beim Frack an der Bohrstelle Buchhorst T12 am 27.07.2011 eingesetzten Chemikalien
_________________________________ Kaliumchlorid Tonstabilisator 3.216 kg Carbonsäuren Puffer 91 kg Soda Puffer 57 kg Chem.-modifizierte Stärke Verdickungsmittel 717 kg Triethanolamin, Na-Tetraborat Vernetzer 84 kg Propanol, Glykolether Netzmittel, Tensid 81 kg Ethoxyl.Alkohole Netzmittel, Tensid 121 kg Natriumthiosulfat Hochtemp.-Stabilisator 771 kg Tetraethylenpentamin Stabilisator 161 kg Biozid Kathon 886 1 kg Butoxyethanol Lösungsvermittler 1.190 kg --------------------------------------------------------------------------------------------- Summe 6.252 kg
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Wassergefährungsklassen der beim Frack an der Bohrstelle Buchhorst T12 am 27.07.2011 eingesetzten Chemikalien ________________________________________________________
15 | AK der gesellschaftlichen Akteure, 2. Arbeitstreffen – 10. Okt. 2011
Bewertung des mikrobioziden Bestandteils Kathon ________________________________________________________
Chemische Zusammensetzung und Verwendung: Reaktionsprodukt aus zwei Isothiazolon-Derivaten Verwendung: Wird aufgrund seiner algiziden, bakteriziden und fungiziden Eigenschaften in zahlreichen Produkten als Konservierungsmittel eingesetzt, z.B. § In Kosmetika und Körperpflegemitteln § in Dispersionsfarben auf Wasserbasis § in Schneideölen Verwendung auch als Schleimbekämpfungsmittel für Kühlwasser und Holzschutzmittel
16 | AK der gesellschaftlichen Akteure, 2. Arbeitstreffen – 10. Okt. 2011
Bewertung des mikrobioziden Bestandteils Kathon nach EU-Verordnung 1272/2008 (GHS) ________________________________________________
Gefahrenhinweise für Gesundheits- und Umweltgefahren: § Giftig beim Einatmen (H331) § Giftig bei Hautkontakt (H311) § Giftig beim Verschlucken (301) § Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere
Augenschäden (H314) § Kann allergische Hautreaktionen verursachen (H317) § Sehr giftig für Wasserorganismen (H400) § Sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung
(H410)
17 | AK der gesellschaftlichen Akteure, 2. Arbeitstreffen – 10. Okt. 2011
Bewertung des mikrobioziden Bestandteils Kathon unter Berücksichtigung der Wirkstoffkonzentration ___________________________________________________
Konzentration in der Frack-Flüssigkeit: 0,005 g/l entspr. 0,0005 % Zulässiger Wirkstoffgehalt in Polymerdispersionen gemäß Verordnung Wassergefährdende Stoffe (2005): 0,1 % Zulässiger Gehalt in Kosmetika und Körperpflegemitteln gemäß Kosmetikverordnung: 0,0015 % LC50-Werte für Wasserorganismen (Fische, Daphnien, Algen, Bakterien): 0,1 – 6 mg/l
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• Mit Wasser mischbare, farblose Flüssigkeit, Siedepunkt 171°C
• Wird als Lösungsmittel in Farben und Lacken sowie als Bestandteil zahlreicher Produkte (Glas- und Scheibenreiniger, Flüssigseifen, Kosmetika, Imprägniermittel u.a. m) verwendet
• Jahresproduktion in der Europäischen Union: ca. 80.000 t/a (1996)
• Biologisch leicht abbaubar
• Wegen der Verwendung in zahlreichen Produkten wahrscheinlich weit- verbreitete Exposition des Menschen, hauptsächlich durch Hautkontakt
19 | AK der gesellschaftlichen Akteure, 2. Arbeitstreffen – 10. Okt. 2011
Toxikologische Bewertung von Butoxyethanol nach EU-Verordnung 1272/2008 (GHS) ________________________________________________
• Gesundheitsschädlich beim Einatmen (H332)
• Gesundheitsschädlich beim Verschlucken (H302)
• Gesundheitsschädlich bei Hautkontakt (H312)
• Verursacht schwere Augenreizung (H319)
• Verursacht Hautreizungen (H315)
20 | AK der gesellschaftlichen Akteure, 2. Arbeitstreffen – 10. Okt. 2011
Toxikologische Bewertung von Butoxyethanol unter Berück-sichtigng der Wirkstoffkonzentration nach EU-Verordnung 1272/2008 (GHS)
Konzentration in der Frack-Flüssigkeit: 5,6 g/l entspr. 0,56 %
• Konzentrationsgrenzwert für die Bewertung der akute Toxizität: 1 %
• Konzentrationsgrenzwert für die Bewertung der Gefahr schwerer
Augenreizungen: 3 %
• Konzentrationsgrenzwert für die Bewertung der Hautreizung: 10 %
Ergebnis: Bei einer Anwendungskonzentration von 0,56 % Butoxyethanol
ist das Gemisch nicht als akut toxisch, nicht als augenreizend und nicht
als hautreizend einzustufen
21 | AK der gesellschaftlichen Akteure, 2. Arbeitstreffen – 10. Okt. 2011
Grenzwerte für Butoxyethanol als Bestandteil von Produkten des täglichen Bedarfs
____________________________________________
Kosmetikverordnung: 4 % als Lösungsmittel in oxidativen Haarfärbemitteln 2 % als Lösungsmittel in nicht-oxidativen Haarfärbemitteln Keine Verwendung in Aerosolverpackungen (Sprays)
22 | AK der gesellschaftlichen Akteure, 2. Arbeitstreffen – 10. Okt. 2011
Beurteilung der Konzentrationen toxischer Bestandteile von Frack-Flüssigkeiten im Grundwasser und im Trinkwasser sowie in Oberflächengewässern
_________________________________ § Schwellenwerte für Grundwasserverunreinigungen nach
Anlage 2 der Grundwasser-Verordnung
§ Geringfügigkeitsschwellenwerte für das Grundwasser (Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA), 2004.
§ Grenzwerte der Anlage 2 der Trinkwasser-Verordnung
§ Guide Values for Drinking Water Quality (WHO 2008)
§ Qualitätsnormen für Oberflächengewässer gemäß Anhang 1 der EU-Richtlinie 2008/105/EG
23 | AK der gesellschaftlichen Akteure, 2. Arbeitstreffen – 10. Okt. 2011
Stoffe mit Grenzwerten in Anlage 2 der Trinkwasser- Verordnung ________________________________________________________
Bromat: 0,01 mg/l Bor: 1 mg/l Biozidprodukt-Wirkstoff: 0,0001 mg/l
24 | AK der gesellschaftlichen Akteure, 2. Arbeitstreffen – 10. Okt. 2011
Ableitung humantoxikologisch begründeter Richtwerte für chemische Stoffe im Trinkwasser
_________________________________
NOAEL: höchste Dosis ohne beobachtete Wirkung (no-observed-adverse-effect level)
GW = TDI x KG x P V
KG: Körpergewicht (häufig: 70 kg) P: Prozentsatz der Aufnahme durch das Trinkwasser, P = 10–80 % V: Volumen des pro Tag konsumierten Trinkwassers, V = 2 Liter (Erw.)