Kitabı oku: «Die E-Zigarette», sayfa 5

5.1 SCHADSTOFFE IM DAMPF

Die Inhalation von PG und Glycerin ist zwar gesundheitlich unbedenklich, aber beide Substanzen zersetzen sich bei Erhitzung unter Bildung potentiell schädlicher Pyrolyse-Produkte. Das sind vor allem Aldehyde wie Formaldehyd, Acetaldehyd und Acrolein. Diese als Carbonylverbindungen bezeichneten Substanzen reagieren im Körper mit diversen Zellbestandteilen. Durch Reaktion mit Desoxyribonukleinsäure verändern sie das Erbgut und sind daher als mutagen und krebserregend eingestuft. Tabakrauch enthält relativ große Mengen dieser Aldehyde, die maßgeblich zur krebserregenden Wirkung des Rauchens beitragen. Durch lokale mutagene Wirkung können diese Substanzen bei Inhalation bösartige Tumore der Atemwege auslösen [104,105].

Wie bei allen schädlichen Wirkungen von Stoffen ist aber auch in diesem Fall die Menge zu berücksichtigen, der man beim Konsum eines Produkts ausgesetzt ist. Die WHO und mit ihr assoziierte Gesundheitsorganisationen behaupten oft, dass es keine Untergrenze für die Wirkungen krebserregender Stoffe gäbe und daher keine noch so niedrige Konzentration an Aldehyden unbedenklich wäre. Diese Behauptung widerspricht allerdings dem pharmakologischen Grundgesetz der Dosisabhängigkeit von Wirkungen. Würde die Behauptung zutreffen, wären beispielsweise Grenzwerte für Pestizide in Lebensmitteln oder für die Schadstoffemissionen von Dieselkraftfahrzeugen sinnlos. Man müsste jegliche Emission verbieten. Zudem enthalten viele Lebensmittel, vor allem üblicherweise als gesund erachtetes Obst, große Mengen an Aldehyden. Sowohl Formaldehyd als auch Acetaldehyd sind, was viele nicht wissen, körpereigene Stoffwechselprodukte. Menschen produzieren täglich etwa 60 bis 90 Gramm Formaldehyd, und ein kleiner Anteil davon, etwa 10 mg, zirkulieren permanent im Blut. Ein noch kleinerer Teil davon wird ausgeatmet. Unsere Atemluft enthält so aber, aus körpereigener Produktion, pro Kubikmeter bis zu 10 Mikrogramm Formaldehyd. Gemäß Diktion der Gesundheitsorganisationen wäre unsere Atemluft demnach krebserregend. Glücklicherweise ist das nicht der Fall. Zur Verdeutlichung wiederhole ich den weiter oben zitierten Text aus einem Standard-Lehrbuch der Toxikologie: Es mag ein Dosisbereich existieren, in dem ein bestimmtes Agens eine giftige Wirkung entfaltet. Es gibt immer auch Expositionsbereiche eines Agens, die keine unerwünschten Wirkungen auslösen [33]. Dieses von Paracelsus bereits vor 500 Jahren korrekt erkannte Grundprinzip der Toxikologie hat die WHO in ihrem Kampf gegen das Rauchen und Dampfen sozusagen per Dekret außer Kraft gesetzt. Leider haben das viele Ärzte und Journalisten unreflektiert übernommen und damit zur Desinformation der Bevölkerung beigetragen. Die Behauptung der fehlenden Untergrenze für die krebserregende Wirkung potentieller Schadstoffe – gelegentlich erweitert auf alle unerwünschten Wirkungen – wurde durch ständige Wiederholung fest in den Gehirnen der Menschen verankert. Wenn man diese Behauptung mit sachlichen Argumenten hinterfragt, läuft man Gefahr umgehend in einen Bereich abgeschoben zu werden, den ich das Spinnereck nenne. Wenn möglich, gräbt man zur Begründung angebliche Befangenheiten aus. Geringste Berührung mit der Tabakindustrie oder mit Herstellern von E-Zigaretten genügt WHO & Co, um Tatsachenbehauptungen als befangen und gekauft abzutun. Durch persönliche Attacken unter der Gürtellinie erspart man sich die sachliche Diskussion des jeweiligen Sachverhalts. Aber darüber mehr in Abschnitt 11.3.

Der wesentliche im Dampf von E-Zigaretten nachgewiesene Schadstoff ist Formaldehyd. In den vergangenen Jahren wurden zahlreiche Arbeiten zur Emission dieser Substanz publiziert, die Ergebnisse sind allerdings ausgesprochen unterschiedlich. So variieren die gemessenen Werte von winzigen 0,009 μg pro Zug, was knapp an der Nachweisgrenze der analytischen Methoden liegt, bis hin zum besorgniserregenden Wert von 342 μg pro Zug [106]. Nachdem Formaldehyd durch thermische Zersetzung (Pyrolyse) von PG entsteht, ist dessen Bildung von der Temperatur an der Wicklung abhängig [107]. Bei ausreichender Versorgung der Wicklung mit Liquid erklären aber unterschiedliche Temperaturen keinesfalls die fast 40.000-fache Differenz in den publizierten Messwerten. Dr. Konstantinos Farsalinos und Mitarbeiter konnten zeigen, dass die gelegentlich gemessenen sehr hohen Formaldehydwerte auf mangelhaftem Nachfluss von Liquid beruhen. Für Emissionsmessungen werden die Aerosole, wie der Rauch aus Tabakzigaretten, maschinell erzeugt. Im Unterschied zu Menschen reagieren die Maschinen nicht auf mangelhafte Versorgung der Wicklungen mit Liquid bei für den jeweiligen Verdampfertyp unangemessen hoher Leistung. Unter diesen Bedingungen steigt die Temperatur, was die Verbrennung von Watte und Liquid zur Folge hat. Dieser umgangssprachlich als „Kokeln“ bezeichnete Prozess resultiert in der Emission von heißem, brennenden Dampf, den man nicht freiwillig inhaliert. Die Maschinen ziehen also unter Bedingungen munter drauflos, die menschliche Nutzer umgehend zur Unterbrechung des Dampfens veranlassen würden. Ich besitze einen Akkuträger, der sich gelegentlich ohne ersichtliche Ursache von den eingestellten 12–15 Watt selbständig und von mir zunächst unbemerkt auf die maximale Leistung von 85 Watt hochstellt. Nachdem diese hohe Leistung den Verdampfer hoffnungslos überfordert, spüre ich die Konsequenzen der fehlerhaften Einstellung nach dem ersten Halbzug. Auch wenn mit dem Dampfen nicht vertraute Fachleute das nicht glauben wollen: Man vermeidet kokelnde E-Zigaretten ebenso wie man den Verzehr von verbranntem Toastbrot vermeidet.

In einer viel beachteten Publikation hat Kollege Farsalinos den Einfluss der eingestellten Leistung auf die Emission von Aldehyden durch zwei unterschiedliche Verdampfer untersucht. Die Kontrolle auf „Kokeln“ (Englisch: Dry Puffs) erfolgte dabei durch 7 Dampferinnen und Dampfer, die unabhängig voneinander in allen Fällen ein identisches Urteil fällten [108]. Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 1 (auf Seite 59) dargestellt.

In der linken Spalte sieht man die eingestellte Leistung von zwei Verdampfern (VD1 und VD2), daneben die gemessenen Werte von 4 Carbonylverbindungen: Formaldehyd, Acetaldehyd, Aceton und Acrolein, jeweils in Mikrogramm pro 10 Züge). Am Ende der Tabelle sind die mit einer Tabakzigarette gemessenen Werte eingetragen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Bildung der Carbonylverbindungen durch beide Verdampfer bei Erhöhung der Leistung zunimmt. Während VD1 auch bei 10 Watt keine Anzeichen von Kokeln zeigte, war VD2 wesentlich weniger robust, sodass bei der gleichen Leistung erhebliche Mengen potentiell schädlicher Verbindungen emittiert wurden. Die Mengen an Formaldehyd und Acrolein waren sogar signifikant höher als in Tabakrauch. Die in dieser Studie untersuchte Leistung von maximal 10 Watt mag niedrig erscheinen. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass die von Verdampfern tolerierte Leistung unterschiedlich ist und die Studie mit heute nicht mehr aktuellen Geräten durchgeführt wurde. Aktuelle DTL-Verdampfer, die sich durch hohen Liquidnachfluss und kaum beschränkten Luftstrom auszeichnen, tolerieren problemlos Leistungen von 100 Watt und darüber, während MTL-Geräte bereits mit 15 Watt oder weniger überfordert sein können. Entscheidend ist daher die Anpassung der Leistung an den Verdampfertyp und Korrektur des Setups bei ersten Anzeichen von Kokeln. Gegen die von Farsalinos und Mitarbeitern verwendete „Kokelkontrolle“ wurde vorgebracht, objektive wissenschaftliche Analysen durch eine subjektive Komponente zu verwässern. Außerdem wurde vielfach kritisiert, dass für diese Experimente erfahrene Dampferinnen und Dampfer ausgewählt wurden, während unerfahrene Neueinsteigerinnen und -einsteiger das Kokeln nicht erkennen oder aufgrund ihrer Nikotinsucht in Kauf nehmen würden [109]. Die subjektive Überprüfung auf Kokeln ist unvermeidbar, wenn man an Messungen unter realistischen Bedingungen interessiert ist. Dass man freiwillig verbranntes Liquid inhalieren könnte, behaupten nur Leute, die das noch nicht selbst ausprobiert haben.

Tabelle 1: Carbonylverbindungen im Aerosol von E-Zigaretten, die mit zwei unterschiedlichen Verdampfern ausgestattet waren (VD1 und VD2) in Abhängigkeit von der eingestellten Leistung (Watt) im Vergleich zu Tabakzigaretten. Unter den grau unterlegten Messbedingungen waren „Kokelkontrollen“ (siehe Text) positiv. „n.d.“ heißt: nicht detektiert. Statistische Parameter wurden zwecks Übersichtlichkeit weggelassen. Adaptiert von [108].

Die hier exemplarisch vorgestellten Ergebnisse unterstreichen, dass bei Emissionsmessungen im Labor Überhitzung der Wicklungen durch mangelhaften Nachfluss an Liquid verhindert werden muss. Andernfalls sind die Messwerte für das Dampfen unter realistischen Bedingungen irrelevant. Diese wesentliche Erkenntnis wird leider auch heute noch in vielen Studien nicht berücksichtigt. Die fälschlich erhobenen Befunde veranlassen die Medien dann zu reißerischen Berichten mit Warnungen vor der hohen Schadstoffexposition beim Dampfen. Die bisher publizierten Daten zur Emission von Aldehyden demonstrieren hingegen zweifelsfrei, dass die Exposition beim Dampfen um ein Vielfaches geringer ist als beim Rauchen. Je nach Studie, experimentellem Protokoll und gemessener Verbindung enthält das Aerosol von E-Zigaretten um 80 bis 99,5 Prozent weniger Aldehyde als Tabakrauch [110]. Im Folgenden zeige ich anhand von Formaldehyd, dass die von E-Zigaretten emittierte Menge an Aldehyden deutlich unter den von Gesundheitsbehörden für Inhalation empfohlenen Grenzwerten liegen.

Das deutsche Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) weist in seiner toxikologischen Bewertung von Formaldehyd daraufhin, dass aufgrund von Tierversuchen die langfristige Inhalation von 1 ppm (parts per million, entsprechend 1,25 mg/m³) Formaldehyd als sicher erscheint, schlägt aber sicherheitshalber ein 10-fach niedrigeres safe level von 0,1 ppm vor [111]. Bei einem täglichen Atemvolumen von 15 m³ entspricht dieser Wert der Inhalation von 1,87 mg Formaldehyd innerhalb von 24 Stunden. Laut WHO enthält unbelastete Raumluft durchschnittlich 50 μg Formaldehyd pro m³, was der inhalativen Aufnahme von 0,75 mg Formaldehyd pro Tag entspricht. Beim typischen Verbrauch von 5 ml Liquid pro Tag und unter der (unrealistischen) Annahme von 100 Prozent Lungengängigkeit des Aerosols inhalieren Dampferinnen und Dampfer durchschnittlich 0,31 mg Formaldehyd pro Tag [110], also etwa 17 Prozent der vom BfR selbst bei konservativer Schätzung als sicher eingestuften Menge, beziehungsweise 41 Prozent der über die Atmung in unbelasteter Raumluft aufgenommenen Menge. In anderen Worten: Man inhaliert beim Atmen normaler Raumluft doppelt so viel Formaldehyd wie beim Dampfen. Ähnliche Überlegungen zeigen, dass auch die Aufnahme von Acetaldehyd und Acrolein bei der Nutzung von E-Zigaretten um ein Vielfaches niedriger ist als beim Rauchen und weit unter den Grenzwerten für inhalative Exposition liegt.

Neben Carbonylverbindungen wurden sowohl in Liquids als auch im Aerosol von E-Zigaretten Spuren an Metallen nachgewiesen, von denen manche als krebserregend oder anderweitig toxisch eingestuft sind. Als mögliche Quellen kommen Verdampfer, Drähte der Wicklungen und Kontamination von Watte oder Liquids in Frage. In einem 2019 publizierten Übersichtsartikel findet man eine hilfreiche Liste aller bis dahin publizierten Metallanalysen [112]. Wie bereits bei den Aldehyden erläutert, muss auch bei der Exposition mit Metallen die Menge berücksichtigt werden, die bei Nutzung von E-Zigaretten aufgenommen wird. Da Metalle und Metallionen in unserer Umwelt weit verbreitet sind, wurden von internationalen Gesundheitsbehörden Grenzwerte definiert. Leider werden diese in Studien zur Emission von E-Zigaretten häufig ignoriert oder die Messwerte falsch interpretiert. Ein besonders drastisches Beispiel ist die Publikation von Olmedo et al. [113], in der angeblich besorgniserregende Metallkonzentrationen im Aerosol von E-Zigaretten gemessen wurden und über die in den Medien weltweit mit reißerischen Überschriften berichtetet wurde. Selbst unter der – nur beschränkt zutreffenden – Annahme, dass die Studie methodisch einwandfrei durchgeführt wurde, sind die Berechnungen der Exposition in dieser Arbeit unhaltbar. Olmedo et al. verglichen ihre Messwerte im Aerosol mit den Grenzwerten in Umgebungsluft und errechneten die Exposition unter der Annahme permanenter Inhalation des Aerosols über 24 Stunden. Tatsächlich ziehen Dampferinnen und Dampfer aber täglich etwa 300 Mal an ihren Geräten (entsprechend dem Rauchen von 30 Zigaretten), wobei die durchschnittliche Zugzeit drei Sekunden beträgt. Man inhaliert das Aerosol also nicht permanent über 24 Stunden sondern nur 15 Minuten lang, was einer fast 100-fach niedrigeren Exposition entspricht als von Olmedo und Mitarbeitern fälschlicherweise angenommen. Der Vergleich der Daten mit den Grenzwerten des U. S. Department of Health and Human Services sowie der CDC zeigte, dass die Erreichung des Grenzwerts nur für die Exposition mit Nickel zumindest annähernd realistisch ist (Konsum von 73 bzw. 17 ml Liquid pro Tag bezogen auf den Median, beziehungsweise die 75. Perzentile laut Messwerten der Olmedo-Studie). Für alle anderen Metalle müssten für die Erreichung des Grenzwerts bezogen auf die 75. Perzentile der Messwerte 68 ml (Chrom) bis zu 1500 ml (Aluminium) Liquid pro Tag konsumiert werden [114]. Der Nachweis potentieller Schadstoffe ohne Berücksichtigung der tatsächlichen Exposition im Vergleich zu den internationalen Grenzwerten ist sinnlos und irreführend.

Neben Carbonylverbindungen und Metallen enthält Tabakrauch tausende anderer potentiell schädlicher und als krebserregend eingestufter Stoffe, unter anderem flüchtige organische Verbindungen, wie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe und N-Nitrosamine, die in unterschiedlichem Ausmaß zur Schädlichkeit des Rauchens beitragen. Im Aerosol von E-Zigaretten wurden vereinzelt vernachlässigbare Spuren an Benzol, Toluol, polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen und N-Nitrosaminen nachgewiesen [115]. Es ist daher internationaler wissenschaftlicher Konsens, dass der Schadstoffgehalt des Aerosols von E-Zigaretten um Größenordnungen niedriger ist als jener von Tabakrauch.