Struktur der Pyrethrine:
Chemisch gesehen sind Pyrethrine monocyclische Terpene, deren
charakteristische Guppe ein C 3-Ring ist:
Folgende Derivate werden charakterisiert:
_______________________________________Die zu Staub verarbeiteten, getrockneten Blüten stellen die ursprüngliche handelsübliche Ware dar. Als Extraktionsmittel werden Kerosin/Methanol , Petrolether/Acetonitril oder Petrolether/Nitromethan verwendet. Der als Insektizid wirksamste Bestandteil des Pyrethrumgemisches ist Pyrethrin I. Es ist ca. 100 mal giftiger als die anderen Bestandteile. Am schnellsten betäubend wirkt Pyrethrin II.
R1 R2
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Pyrethrin I -CH3 -CH=CH2
Pyrethrin II -COOCH3 -CH=CH2
Cinerin I -CH3 -CH3
Cinerin II -COOCH3 -CH3
Jasmolon I -CH3 -CH2-CH3
Jasmolon II -COOCH3 -CH2-CH3
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Für sich allein sind die Synergisten gegen Insekten und Warmblüter untoxische Verbindungen. Durch Zusammenwirkung mit Pyrethrinen entstehen Wirkstoffkombinationen, welche durch Hemmung der Oxidasen oder Cytochrom P 450 die metabolische Stabilität der eigentlichen Wirkstoffe verbessern oder die Penetrierbarkeit der Zellmembranen stark erhöhen. Dadurch läßt sich teures Pyrethrum einsparen und evt. Resistenzen bei Insekten aufheben. Der bekannteste Synergist ist Piperonylbutoxid:
Toxizität von Piperonylbutoxid:
_________________________________________Weitere Synergisten sind (entsprechende Formeln siehe [20], S.3-6):
LD(50) >7500 mg/kg (Ratte, or.)
ADI 0,03 mg/kg KG/d
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Synergistische Effkte werden auch durch Zumischen anderer Insektizide
, ja sogar durch Zumischen eines anderen oder mehrerer anderer Pyrethroide
oder gar von formelgleichen Stereoisomeren erhalten.
Die Potenzierung der Wirkung wird in der Patentliteratur ebenfalls
als Synergismus bezeichnet und wird dort auch für Mischung der Pyrethroide
mit Carbamaten oder Mischungen spezieller Isomerenverhältnisse beansprucht.
Zumindest im Laborversuch erwiesen sich die Anwesenheit der
insektizid unwirksamen oder nur schwach wirskamen Stereoisomeren der
entsprechenden wirksamen Pyrethroide als antisynergistisch.
Pyrethroide:
Seit den 50er Jahren sind synthetische Produkte (Pyrethroide)
auf dem Markt, von denen das Allethrin (Estergemisch aus Allethonol
und Chrysantemumsäure) als erstes im größeren Maßstab
hergestellt wurde [12]
, [20]
:
Pyrethroide :Einige Strukturformeln der Pyrethroide (ohne Berücksichtigung der absoluten Konfiguration):
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Substanz relative Wirkung LD(50) (Ratte, p.o.)
[mg/kg]
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-Pyrethrin I (s. Abb.) 1 340
NOEL 10 mg/kg KG
ADI 0,04 mg/kg KG/d)
-Resmethrin (s. Abb.) 21 1500
-Permethrin (s. Abb.) 30 1750
Toxizität gegen Musca domestica (Hausfliege):
1S cis 8
1R cis 160-320
1S trans 1
1R trans 74-88
-Cypermethrin (s.Abb.) 33 300
-Dekamethrin 1150 60
-Fenvalerate 22 400
-Fluvalinate 25 --
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Chemische Charakterisierung und Variationsfähigkeit
der Pyrethroide:
Pyrethroide lassen sich durch folg. allgemeine Formel schematisieren:
mit
Wirkungen auf den Menschen:
Wegen schlechter Resorbierbarkeit der Wirkstoffe im Magen-Darm-Bereich
geringe Toxicität bei oraler Aufnahme. Erfolgt die Aufnahme jedoch
direkt in das Blut, dann sind die Pyrethroide und Pyrethrum auch für
den Menschen sehr giftig, da sie ihren Wirkort - die Nerven - ohne vorherige
Entgiftung erreichen.
Von der gesunden Haut werden Pyrethroide nur schlecht aufgenommen, jedoch
ist das Resorptionsvermögen von etwaigen Vorschädigungen
der Haut (Verletzungen, Allergien) abhängig, ebenso wie von der
Formulierung des Wirkstoffs. Das gilt auch für die Aufnahme über
den Magen-Darm-Bereich. Z.B. erwies sich in Maisöl gelöstes
Permethrin im Fütterungsversuch an Ratten gegenüber in Wasser
gelöstem Permethrin als sechsmal so giftig
[66]
.
Offenbar ist das Vorhandensein einer alpha-Cyano-Gruppe in Bezug
auf das COO-Molekül am stark gespannten C-3-Dreiring in der chemischen
Struktur der Pyrethroide von wichtiger Bedeutung. Diese Cyanogruppe führt
zu
Zwei Pyrethroid-Typen mit unterschiedlicher Wirkungssymptomatik [66] :
Typische Symptome:
Muskelzittern
Überregbarkeit
Störung der Bewegungskoordination
Krämpfe
sog. T-Syndrom (Tremor = Muskelzittern)
Typische Symptome:
Muskelzuckungen
Überschußbewegung
Ohno fand 1972 heraus, daß die bislang als unverzichtbar
angesehene Chrysantemumsäureanalogen durch einfachere, sterisch
äquivalente, photostabile alpha-(4-Chlor-phenyl)-Isovaleriansäuren
ersetzbar sind womit man kam damit zum Fenvalerat (s. Formel oben)
durch Yoshioka . Es erfolgten noch weitere Steigerungen
der insektiziden Wirkungen durch chemische Veränderungen, die vor
allem mit dem Namen Naumann bei Bayer in Verbindung gebracht
wird.
Der erste probeweise Einsatz der neuen photostabilen Pyrethrooide
in den Großkulturen (z.B. Baumwolle) erfolgte 1977 durch die Konzerne
Shell und ICI. In kurzer Zeit gelang bis zum Jahre 1980
eine Beteiligung am Insektizid-Weltmarkt in Höhe von 30 %.
In der folgenden Liste soll ein Vergleich der Toxizitäten der verschiedenen Insektizid-Typen erfolgen. Die aufgeführten relativen Toxizitäten schwanken wegen der starken Streuung publizierter Daten. Es handelt sich also bei den aufgeführten Daten um vorsichtig zu betrachtende Mittelwerte. Der Vergleich der relativen Toxizitäten für Warmblüter (Ratten) und Insekten (Hausfliege) demonstriert die (orale !!, ---> s.o. ) relative Ungefährlichkeit der Pyrethroide für Warmblüter (Menschen). Die Werte besagen, daß z.B. Dekamethrin oral eingenommen für Fliegen 5320 mal giftiger ist als für Ratten.
Relative Toxizitäten verschiedener Insektizidtypen:
[20]
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Insektizid
Gegen: Toxizitätsverhältnis:
Hausfliege Baumwoll-
insekten LD(50) (Ratte,or.)/LD(50)(Fliege)
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Malathion 0,2 -- 50
DDT 1 1 11
Carbaryl -- 1 --
Parathion 3 1,5 9
Dimethoate 5 -- 389
Pyrethroide:
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Pyrethrine 1 -- 74
Permethrin 5 10 --
Cypermethrin 10 25 --
Fenvalerat 4 20 --
Dekamethrin 100 100 5320
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Wirkungen auf den Menschen:
Wegen schlechter Resorbierbarkeit der Wirkstoffe im Magen-Darm-Bereich geringe Toxizität bei oraler Aufnahme, da Entgiftungen über die Leber stattfinden. Erfolgt die Aufnahme jedoch direkt in das Blut oder auf anderem Weg, ohne den Entgiftungsprozess über die Leber (z.B. über die Atmung oder über die Haut) zu nehmen, dann sind die Pyrethroide (und auch Pyrethrum !!) auch für den Menschen sehr giftig, da sie ihren Wirkort - die Nerven - ohne vorherige Entgiftung erreichen.
Von der gesunden Haut werden Pyrethroide nur schlecht aufgenommen, jedoch ist das Resorptionsvermögen von etwaigen Vorschädigungen der Haut (Verletzungen, Allergien) abhängig, ebenso wie von der Formulierung des Wirkstoffs. Das gilt auch für die Aufnahme über den Magen-Darm-Bereich. Z.B. erwies sich in Maisöl gelöstes Permethrin im Fütterungsversuch an Ratten gegenüber in Wasser gelöstem Permethrin als sechsmal so giftig [66] .
Das Hirn betreffend
zerreißende Kopfschmerzen; Schwindel; lähmende Müdigkeit;
Schlafanfälle abwechselnd mit innerer Unruhe, depressiver Verstimmung
oder Niedergeschlagenheit
Magen und Darm betreffend:
Übelkeit; Erbrechen; anhaltende Durchfälle; krampfartige
Bauchschmerzen
Vegetative Regulationsstörungen
Schweißausbrüche; Herzjagen
Blutbildungs-, Gerinnungs-Störungen:
Blutergüsse auf der Haut; Blutharnen
rel. Molekülmasse: 391,29
Schmelzpunkt [ grad C]: 34,35
Siedepunkt [ grad C]: --
Dampfdruck (bei 20 grad C) [hPa]: 4,5 x 10(-4)
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MAK-Wert: nicht festgelegt
Spitzenbegrenzung: --
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Wirkstoff LD(50) NOEL ADI
[mg/kg] [mg/kg KG] [mg/kg KG/d]
(Ratte, or.)
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Permethrin 1750 -- --
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__________________________________________________________Ein großes Problem bei der Bewertung von Staubproben liegt in der mangelnden Normierung des Probennahmeverfahrens . In einem zu begutachtenden Fall lagen drei scheinbar sich widersprechende Staubwerte mit Pyrethroidbelastung vor, die um einen Faktor 1000 differierten, was darauf zurückzuführen war, daß Proben von gering belasteten und hoch belasteten Flächen genommen worden waren, ohne vor der Probennahme genaue Festlegungen des Probennahme-Ortes vorzunehmen.
Pyrethroidkonzentration Bewertung
[mg/kg]
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bis 3 geringe Belastung
3 - 30 deutliche Belastung
30 - 100 hohe Belastung
ueber 100 sehr hohe Belastung
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Ab Werten von 5-10 mg/kg Hausstaub und gleichzeitigem Auftreten entsprechender Symptome sollte durch eine Untersuchung eines sachvertsändigen Arztes ein möglicher Zusammnenhang der Gesundheitsbeschwerden mit einer Pyrethroidvergiftung untersucht werden.
___________________________________________________________Vom Hersteller empfohlene Anwendungskonzentrationen für Langzeitpyrethroide liegen bei 10.000 bis 30.000 mcg/qm, also wesentlich höher. Der höchste vom Bremer Umweltinstitut gemessene Wert einer Wischprobenuntersuchung im Zsh. mit einer Pyrethroidebelastung liegt bei 600.000 mcg/qm [69] .
Pyrethroidkonzentration Bewertung
[mcg/qm]
___________________________________________________________
10 - 100 geringe Belastung
100 -1000 deutliche Belastung
1000 - 10.000 hohe Belastung
ueber 10.000 sehr hohe Belastung
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Grundsätzlich ist bei Anwendung eines Dekontaminationsmittels ein speziell vom Hersteller für diesen Zweck getestetes und für geeignet befundenes Mittel zu verwenden. Erfahrungen des Bremer Umweltinstitutes zeigen allerdings auch hier mangelhafte Sanierungserfolge [bisher unveröffentlichte Ergebnisse].