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Toxizität von Mineralien

Allgemeines

Nahezu für alle toxischen Verbindungen, wozu auch zahlreiche Mineralien gehören, wird der Grad der Toxizität über den sogenannten LD50-Wert ausgedrückt. Die Abkürzung steht für Letal Dosis (tödliche Dosis), bei der mindestens 50 % aller Lebewesen verstarben, denen die toxische Verbindung zugeführt wurde. Hierbei wird unterschieden zwischen:

  • LD50human: tödliche Dosis für den Menschen; diese Werte beruhen auf dokumentierte Unfälle. Toxizitätsversuche am Menschen sind aus ethnischen Gründen verboten.
  • LDLO: niedrigste tödliche Dosis
  • LD50rat: tödliche Dosis für eine Ratte.
  • LD50mouse: tödliches Dosis für eine Maus.
  • LD50rabbit: tödliche Dosis für ein Kaninchen.
  • LD50pig: tödliche Dosis für ein Schwein.
  • LD50dermal: über die Haut aufgenommene tödliche Dosis

Die LD50-Werte sind allerdings nicht unbedingt alle von einem Versuchstier auf den Menschen übertragbar und stellen daher häufig nur als grober Anhaltspunkt.


In der Natur finden sich einige anorganische Verbindungen, deren Gefährdungspotential von den Sammlern häufig unterschätzt wird. Zwar liegen die tödlichen Mengen, im Vergleich zu höhermolekularen organischen Giftstoffen deutlich höher, aber es besteht auch die Gefahr der Anreicherung eines Giftsoffes im Körper, wodurch verschiedene Krankheiten (z.B. Krebs) ausgelöst werden. Als akut toxisch ist beispielsweise Arsenolith aufzuführen (LD50rat 15,1 mg/kg), dagegen sind alle Mineralien aus der Gruppe der Asbeste als chronisch toxisch einzustufen, da feine Fasern in der Lunge zu Krebs führen. Da die LD50-Werte der Mineralien vergleichsweise hoch sind (Arsenolith LD50rat 15 mg/kg dagegen Butolinum Toxin LD50 30 pg/kg (intravenös) - 3 ng/kg (Inhalation)) sind Vergiftungen mit Mineralien eher seltener.


Die hier aufgeführten Mineralien stellen nur eine kleine exemplarische Auswahl der toxischen Mineralien dar.
Grundsätzlich sollt man ein Mineral immer als möglicherweise toxisch behandeln und dementsprechend damit umgehen!


Akute Toxizität

Villiaumit

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tiefroter Villiaumit
Größe: 1,5 x 3,5 cm
Fundort: Chibiny, Kola / Russland
Sammlung und Foto: Hg

Die vermutlich letale Dosis von Fluorid liegt bei 5 mg/kg. Durch eine Reaktion des zugeführten Fluorids mit der Magensäure (HCl) kommt es zur Bildung von Flusssäure (HF) und damit zur Verätzung der Magenschleimhaut. Weitere akute Vergiftungserscheinungen sind Hypokalzämie mit Blutgerinnungsstörungen und Hypokaliämie, die zum Herzstillstand führen kann.
Besondere Vorsicht ist bei der Reinigung der Stufen geboten. Das sehr gut wasserlösliche Mineral sollte nur, wenn es unbedingt nötig ist, mit wasserfreiem Ethanol gereinigt werden. Bei Kontakt mit Salzsäure oder Schwefelsäure wird Flusssäure freigesetzt, die zu sehr schlecht heilenden Wunden führt und beim Einatmen zu einer sehr schweren Schädigung der Lunge.

LDoral human

75 mg/kg

LD50oral rat

52 mg/kg

Löslichkeit in Wasser (20°C)

42,8 g/l



Arsenolith

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Arsenolith
Fundort: White Caps Mine, Manhattan District, Nye Co., Nevada
Foto: Hannes Osterhammer

Arsenolith als dreiwertige Arsenverbindung ist hochtoxisch, da sie biochemische Prozesse wie die DNA-Reparatur, den zellulären Energiestoffwechsel, rezeptorvermittelte Transportvorgänge und die Signaltransduktion stören. Eine akute Arsenvergiftung führt zu Krämpfen, Übelkeit, Erbrechen, inneren Blutungen, Durchfall und Koliken, bis hin zu Nieren- und Kreislaufversagen. Bei schweren Vergiftungen fühlt sich die Haut feucht und kalt an und der Betroffene kann in ein Koma fallen. Der Tod tritt meistens innerhalb von mehreren Stunden bis wenigen Tagen durch Nieren- und Herz-Kreislaufversagen ein.

LD50oral rat

14,6 mg/kg

LD50oral mouse

43,0 mg/kg

LD50oral human

1,4 mg/kg

LDLooral human

1mg/kg

Löslichkeit in Wasser (20°C)

20,6 g/L



Orpiment

BILD:1149584071

Orpiment XX
Größe: 8x5x3cm
Fundort: Quiruvilca Mine, Santiago de Chuco Prov., La Libertad Dep., Peru
Foto: Uta Breitfeld

Als unlösliches Sulfid ist Auripigment in der Regel ungiftig. Da sich aber sehr oft in dem natürlichen Mineral Verunreinigungen von As2O3 (Arsenik oder in kristalliner Form Arsenolith) enthalten sind, kann es durchaus zu Vergiftungen kommen.
Die Vergiftungssymptome entsprechen denen, die bereits beim Arsenolith beschrieben wurden.



Witherit

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Kugelige Aggregate bildende Witherit XX, Stufe ca. 10cm.
Fundort: Niederschlema-Alberoda, Erzgebirge.
Sammlung: Lagerstättensammlung der Wismut GmbH
Foto: Schluchti

Das ansich in Wasser unlösliche BaCO3 wird im Magen durch die Magensäure in wasserlösliches BaCl2 umgewandelt. Die löslichen Ba2+-Verbindungen sind stark toxisch. Bariumionen erregen die gesamte Muskulatur. Es kommt zu Krämpfen und ab 1 g bereits ist ein Herzstillstand möglich. Als Ursache hierfür ist ein ähnlicher Ionenradius von Ba2+ und K+ bzw. Na+
Witherit wurde früher als Rattengift verwendet.

LD50oral rat

418 mg/kg



Tarapacait

BILD:1159780451


Kaliumchromat (K2CrO4)
technisches Produkt
Foto: Hg

Tarapacait ist kanzerogen (krebserregend) und giftig. Es ist ein starkes Oxidations-Mittel und wirkt auf der Haut und den Schleimhäuten ätzend. Es verursacht an verletzten Hautstellen schlecht heilende Wunden und kann Nierenschäden und Verdauungsstörungen verursachen.

LD50oral rat

25 mg/kg

LD50dermal rat

1170 mg/kg

Löslichkeit in Wasser (20°C)

637 g/L



Lopezit

BILD:1159780832


Kaliumdichromat (K2Cr2O7)
technisches Produkt
Foto: Hg

Lopezit und Tarapacait stehen im chemischen Gleichgewicht. Beide Mineralien sind sehr gut in Wasser löslich. Je nach pH-Wert der wässrigen Lösung, kristallisiert entweder Lopezit (aus einer sauren Lösung; orangefarbene Kristalle) oder Tarapacait (aus einer basischen Lösung; gelbe Kristalle). Die Toxizität der beiden Mineralien ist daher identisch.

LD50oral mose

190 mg/kg

LDLooral pig

163 mg/kg

Löslichkeit in Wasser (20°C)

120 g/L



Thalliummineralien

BILD:1217783710

Avicennit, Cuprostibit
bräunliche Flecken sind körniger Avicennit
lilametallisch: Cuprostibit
Fundort: Nakalak, Ilimaussaq, Grönland
Foto: Pavel Kartashov

Die letale Dosis für Erwachsene beträgt ca. 1 g Thallium. Die akute Vergiftung läuft in vier Phasen ab, wovon die erste mit relativ gleichen Symptomen (z.B. mit sich abwechselnden Durchfällen und Verstopfungen) verläuft. In dieser Phase sind bereits Veränderungen der Haarwurzeln erkennbar, die dann meist mit dem 13. Tag in den für eine Thalliumvergiftung typischen Haarausfall an bestimmten Körperstellen in unterschiedlicher Ausprägung übergeht.
In der zweiten Phase stellen sich neurologische und psychische Veränderungen, die sich als übermäßige Schmerzwahrnehmung an peripheren Körperteilen bemerkbar machen, ein.
Die Vergiftung kulminiert dann in der dritten Phase nach dem 10. Tag der Inkorporation. Es stellen sich schwere Sehstörungen ein, die durch die Lähmung der entsprechenden Hirnnerven bewirkt wird. Die erhöhte Herzaktivität erklärt sich durch Einwirkung des Thalliums auf die Erregungsbildung des Sinusknotens und auf die Erregungsweiterleitung, die durch die daraus resultierenden Herzrhythmusstörungen in die letal verlaufende Thalliuml-Vergiftung mündet.
Mit der dritten Woche der Vergiftung sinkt die Wahrscheinlichkeit eines letalen Ausganges der Vergiftung und eine Spätphase stellt sich ein. Hier zeigen sich meist irreversible Schäden an Nervenfortleitungen der unteren Körperteile, gestörte Reflexe und Muskelschwund. Es kann eine dauerhaft herabgesetzte geistige Leistungsfähigkeit zurückbleiben. Die Körperbehaarung entwickelt sich dann nach wenigen Monaten wieder neu. Geringere Mengen führen zu einer chronischen Vergiftung, die längere Zeit unerkannt bleiben kann, dies weist dann allerdings meist auf eine beabsichtigte Vergiftung hin, da eine natürliche Aufnahme toxischer Mengen kaum gegeben ist.



Coccinit

BILD:1159986877


Quecksilberiodid (HgI2)
technisches Produkt
Foto: Hg

Coccinit bildet leuchtend rote Kristalle, die in Wasser nicht besonders gut löslich sind.
Quecksilber(II)-Verbindungen sind sehr stark toxisch. Akute Vergiftungen, die durch orale Aufnahme größerer Mengen Quecksilber-Verbindungen oder durch Aufnahme über die Haut zustandekommen, äußern sich in schweren Magen- und Darmkoliken, lokalen Schleimhautverätzungen, einem dunklen Saum von HgS im Zahnfleisch und ggf. in Nierenversagen.

LD50oral rat

18 mg/kg

LD50dermal rat

75 mg/kg

Löslichkeit in Wasser (25°C)

0,06 g/L



Chronische Toxizität

Eine erhöhte Aufnamhe von F--Ionen führt zu einem irreversiblen Austausch von F- gegen PO43- in den Knochen und damit zu deren Versprödung. Die Aufnamhe von NaF muss nicht zwangsweise über den Mund erfolgen. Fluorid-Ionen werden auch sehr gut über die Haut aufgenommen und gelangen damit auch in den Körper.


Quecksilberdämpfe wirken im Gegensatz zum flüssigen Quecksilber stark toxisch. Chronische Quecksilber-Vergiftungen äußern sich anfänglich durch Entzündungen der Mundschleimhaut, leichte Erregbarkeit und feines Zittern der Hände (sog. Quecksilber-Zittern) und führen zu Gedächtnisschwäche oder sogar zu Verblödung und Tod durch Gewebserkrankungen.
Stufen mit elementarem Quecksilber sind daher immer luftdicht zu verschließen und vor Kindern unzugänglich aufzubewahren.


Auf die Gefahren, die von Asbest ausgehen, wurde bereits im Lexikon ausführlich eingegangen.


Eine chronische Arsenbelastung kann Krankheiten der Haut und Schäden an den Blutgefäßen hervorrufen, was zum Absterben der betroffenen Regionen (Black Foot Disease), sowie zu bösartigen Tumoren der Haut, Lunge, Leber und Harnblase führt.


LD50oral human

5-50 mg/kg

LD50oral rat

20 mg/kg

Löslichkeit in Wasser (20°C)

140 mg/L

Bei einer chronischen Vergiftung kommt es vorzugsweise zu einer Reaktion mit den SH-Gruppen von Enzymen. Hierdurch kommt es zur Veränderung der Enzymaktivität und Hemmung verschiedener Stoffwechselprozesse.


LD50oral rat

175 mg/kg

Löslichkeit in Wasser (20°C)

2540 g/L

Bei wiederholter Exposition gegenüber NiCl2 sind allergische Hautreaktionen als vordergründig zu betrachten. Außerdem ist Nickelchlorid (in der Natur als Nickelbischoffit vorkommend) als krebserzeugend eingestuft.


  • Berylliumverbindungen

Praktisch alle Beryllium-Mineralien sind völlig unbedenklich, da das hochtoxische Beryllium in Silikaten fest gebunden vorkommt. Eine Ausnahme bilden die Mineralien Bromellit und Klinobehoit. Diese Verbindungen sind giftig und krebserregend. Sie können zu Haut-, Lungen-, Milz- und Leberschäden führen. Beryllium akkumuliert sich im menschlichen Körper und führt nach jahrelanger Latenzzeit zur Bildung von Tumoren. Gefährlich sind vor allen Dingen die inhalierten Berylliumverbindungen, die zur Berylliose führen.


LD50oral rat

960 mg/kg

LD50dermal rat

>2000 mg/kg

Löslichkeit in Wasser (20°C)

317 g/L

Chalkantit hat eine reizende bis schädigende Wirkung auf Schleimhäute und Haut. Nach oraler Aufnahme größerer Mengen schließen sich starke Verdauungsstörungen, Kreislaufstörungen, Blutbildveränderungen, Funktionsveränderungen bis Schädigung von Nieren und Leber an.
Kleinere aufgenommene Mengen versachen auf Dauer Lungengewebsveränderungen und Leberfunktionsstörungen. Akut verursacht eine kleinere Menge Chalkantit, die verschluckt wurde, einen sehr starken Brechreiz.


  • Blei und Bleimineralien

Besonders bei wasserlöslichen Bleimineralien (z.B. Cotunnit) können als chronische Erkrankungen Schädigungen des Blutes bzw. der Blutbildung, Störung des peripheren und zentralen Nervensystems und Nierenfunktionsstörung/-schädigung auftreten.
Im Gegensatz dazu besteht das größte Risiko bei unlöslichen Bleimineralien (z.B. Cerussit) durch das Einatmen von Staubpartikeln. PbCO3 neben den Bleioxiden zu den toxischsten Bleiverbindungen gezählt. Chronische Vergiftungen beginnen meist mit unspezifischen Symptomen:
Schlafstörung, Schwindel, leichtem Kopfschmerz, Blässe, Muskel- und Gliederschmerz bzw. Sensibilitätsstörungen sowie Appetitsverlust. Bei schweren Vergiftungen manifestieren sich Schädigungen vor allem im Blut/blutbildenden System, am peripheren, vegetativen und zentralen Nervensystem und an der Niere

  • Cotunnit

LDLooral pig

1500 mg/kg

Löslichkeit in Wasser (20°C)

10 g/L

  • Cerussit

LDLooral human

571 mg/kg

Löslichkeit in Wasser (20°C)

unlöslich

  • Chrom und Chrommineralien
  • Tarapacait
  • Lopezit

Die in der Tablle exemplarisch aufgeführten Mineralien sind alle Chromate und enthalten damit Chrom in der Oxidationsstufe +VI. Auf die Toxizität der Chromate wurde bereits bei Lopezit und Tarapacait eingegangen. Selbst die unlöslichen Chromate Krokoit und Chromatit können im Körper nach erfolgtem Stoffwechsel chronische Schäden verursachen. Besonders von den Stäuben geht ein hohes Risiko aus


  • radioaktive Mineralien (nur eine sehr kleine Auswahl der radioaktiven Mineralien)
    für eine ausführliche Liste siehe auch > Uran

Die Gefahr der radioaktiven Uran- und Thoriummineralien geht vorallem von feinsten Partikel und Stäuben aus. Diese Partikel können eingeatmet werden und anschließend in den Bronchien oder direkt in der Lunge deposiert werden. α-Teilchen, die in der Luft eine Reichweite von wenigen cm haben, gelangen in den Körper und können direkte Schädigungen bis hin zur Erkrankung an Krebs verursachen.

Es ist daher unerlässlich, radioaktive Mineralien verschlossen und besonders vor Kindern unzugänglich aufzubewahren.


Quelle


Einordnung