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Tabakrauch ist das bei der Verbrennung von Tabak entstehende Aerosol, das beim Abbrand oder Verschwelen von Tabak z. B. in Zigaretten, Zigarren, Pfeifen oder Wasserpfeifen entsteht. Er beinhaltet neben Rauch auch Dämpfe, Gase und Feststoffe. Man unterscheidet hierbei den Hauptstromrauch, den der Raucher direkt einatmet, sowie den Nebenstromrauch der glühenden Tabakware.
Tabakrauch enthält ein Vielzahl von Verbrennungsprodukten. Der beim Rauchen einer Zigarette entstehende Tabakrauch enthält alle organischen Verbindungen in unterschiedlichen Oxidations- und Zerfallsformen, die aus dem gerauchten Tabak und eventuell der Umhüllung entstehen und nicht in der Asche verbleiben. Bei der Analyse des Rauches können bis zu 12.000 verschiedene chemische Verbindungen in unterschiedlichem Anteil identifiziert werden, von denen über 2000 als Stoffe mit Giftwirkung bekannt sind. Im Hinblick auf ihre physiologische Wirkung lassen sich diese Verbindungen in fünf Gruppen unterteilen.
Inhaltsverzeichnis |
Das Rauchaerosol ist ein Stoffgemisch aus
Das (Rauch-)Kondensat (Rauchniederschlagung, Zusammenballung der fest-flüssigen Partikel) wird umgangssprachlich auch „Teer“ genannt. Der durchschnittliche Kondensatgehalt einer einzelnen Zigarette deutscher Produktion lag 1975 noch bei 9 Milligramm bis 25 Milligramm und 1990 bei 12 Milligramm bis 14 Milligramm.
Die chemische Zusammensetzung des Tabakrauches ist je nach der Luftströmung, in der der Tabakrauch entsteht unterschiedlich zu bewerten.[1] Haupt- und Nebenstromrauch (englischsprachige Fachliteratur als ETS ‚environmental tobacco smoke‘) setzen sich aus sechs verschiedenen Strömungen zusammen.
Beim Tabakrauchen laufen drei unterschiedliche chemische Prozesse ab.
Das Aerosol des Zigarettenrauchs enthält neben allgemein bekannten Schadstoffen wie Benzol, Blausäure, Formaldehyd und Nitrosaminen noch weitere Stoffe mit unterschiedlichem Gefahrenpotential.
In erster Linie ist Kohlenstoffmonoxid (CO) zu nennen. Es ist ein farb- und geruchloses Gas mit einer hohen Giftigkeit (Toxizität) wie Blausäuregas. Es entsteht bei der unvollständigen Verbrennung des Tabaks in Spuren, beim Inhalieren und der Aufnahme über die Lunge bindet es sich an den roten Blutfarbstoff Hämoglobin. Da CO fester als Sauerstoff gebunden wird sinkt die Transportfähigkeit des Blutes für Sauerstoff.
CO ist jedoch geruchlos im Gegensatz zu dem ebenfalls hochgiftigen Schwefelwasserstoff mit seinem Geruch nach faulen Eiern oder dem Blausäuregas mit seinem Bittermandelgruch, sodass der Körper bei der Inhalation größerer Mengen Kohlenmonoxid nicht vorgewarnt wird. Zwar ist eine Kohlenmonoxidvergiftung allein durch Tabakrauchen (Zigarette oder Zigarre) nicht möglich, aber die Fähigkeit des Blutes, Luftsauerstoff aufzunehmen und im Körper weiterzutransportieren wird beeinträchtigt. Dadurch kann einem Raucher eher „die Puste ausgehen“ beziehungsweise „die Luft wegbleiben“ als einem Nichtraucher. Anders sieht es bei der Benutzung der Wasserpfeife aus, da enthält der Tabakrauch große Mengen an Kohlenmonoxid.
Das Nikotin (auch: Nicotin, chemisch: α-Pyridyl-β-N-Methyl-pyrrolidin, C10H14N2) selbst ist neben dem Nornicotin und dem aromatischen Wirkstoff Nikotianin der eigentlich wirksame, psychoaktive Bestandteil der Droge Tabak. Als Substanz ist es eine ölige, farblose Flüssigkeit. Von der Struktur ist es eine Stickstoffbase, ein Alkaloid. Nikotin gehört zur Gruppe der narkotisch wirkenden Drogen und Nervengifte. 50 Milligramm dieses „pyridinen Alkaloids“ sind für die Hälfte aller erwachsenen Menschen tödlich. Diese Menge Nikotin verraucht, verbrennt und verschwelt ein Gewohnheitsraucher über den Tag verteilt, allerdings wird diese Menge nicht vollständig resorbiert, vom Körper aufgenommen. Deshalb überleben Gewohnheitsraucher das Inhalieren tödlicher Nikotinmengen in ihrer Lunge, mit dem Rauch von 12 Zigaretten werden etwa 19 Milligramm Nikotin inhaliert, allerdings wird davon nur ein Teil über die Lunge sofort ins Blut aufgenommen.
Dabei hängt die Aufnahme des Nervengiftes in den Körper (Intoxikation) von vielen Faktoren ab.
Durch das Verschwelen des Tabaks werden etwa 2/3 der Nikotinmenge im Tabak vernichtet, also nur 1/3 geht in den Rauch über. In der Folge gelangt dann beim Aktiv- und Passivrauchen nur ein Bruchteil der mit dem Rauch eingeatmeten Nikotinmenge über die Mundschleimhäute (5 %) und die Lunge (die restlichen 95 %) in den Blutkreislauf. Dort verlangsamt es anfänglich den Puls und sorgt nach dem nun beginnenden Blutdruckabfall schließlich - je nach Art und Menge weiterer Nikotinzufuhr - für eine Erhöhung der Pulsfrequenz, eine Steigerung der Darmbewegungen, ein Versiegen der Drüsenabscheidungen im Körper und eine - schneller erkennbare - Pupillenverengung im Auge mit Akkomodationskrampf. Später tritt dann durch Lähmung des Augenmuskels eine Pupillenerweiterung ein. Bei höherer Dosierung (Nikotinaufnahme ins Blut) folgt schließlich eine tendenzielle, lokale und am Ende gar lebensbedrohliche Lähmung aller Muskeln inklusive des Herzens. Der tödliche Kreislaufkollaps wird ab etwa 50 Milligramm erreicht.
Es gibt jedoch auch Fälle von Kleinkindern, die beim unbeaufsichtigten Spielen liegengelassene Zigaretten aufessen und hierdurch sterben. Hier wird vermutet, dass vor allem das im Tabak enthaltene Nikotin für den Tod verantwortlich ist.
Die als „Nicotinsäure“ bekannte Pyridin-3-Carbonsäure ist ein Bestandteil des Vitamin-B2-Komplexes, der als Lebensmittelergänzungsstoff oder Medikament eingesetzt wird, und ist als Nikotinsäureamid in Bierhefe enthalten. Im Unterschied zu den Nervengiften Nikotin, Nornikotin und dem aromatischen Wirkstoff Nikotianin liegt jedoch keine toxische Wirkung vor.
Tabakrauch enthält eine große Anzahl an karzinogener Substanzen. Diese reichen allerdings in sehr unterschiedlichen Mengen von toxischen Schwermetallen wie Cadmium über Blutgifte wie Benzol bis hin zu Teerpartikeln und dem hochgradig krebserzeugenden Benzpyren. Teilweise sind Spuren des radioaktiven Schwermetalls (Polonium) im Tabakrauch enthalten. Die Substanzen im Tabak und im Rauch wechseln stark je nach Sorte und den verwendeten Phosphatdüngemitteln.
Reizende Substanzen bewirken eine Verlangsamung des Selbstreinigungssystems der Bronchien, so dass sich bei regelmäßiger Teer- und Kondensatzufuhr eine chronische Bronchitis („Raucherhusten“) entwickelt. Trotz des sofortigen völligen Beendens des Rauchens halten diese Beschwerden noch monate- bis jahrelang an. Zu den reizenden Substanzen gehören die stickstoffhaltigen Verbindungen, die sich in Spuren entwickelnden Gase Ammoniak (chemische Formel: NH3) und die Stickstoffoxide, wie NO und NO2 und N2O4. Die Stickoxide sind zudem verdächtig krebserregend zu sein.
Kondensatwerte auf Zigarettenpackungen geben drei Analysenwerte an. Nur ein geringer Bruchteil der Substanzen im Rauch bestimmt das Tabakaroma, der Hauptteil besteht aus zum Teil kaum wahrnehmbaren Schadstoffen.
Für den dem „Tabakqualm“ ausgesetzten Nichtraucher kann der Nebenstromrauch ebenfalls belastend sein. Der als Richtgröße genutzte MAK-Wert ist die maximale Arbeitsplatz-Konzentration, die an einem 8-Stunden-Tag gesetzlich gerade noch zulässig ist. Bei dessen Überschreitung macht sich der Arbeitgeber bei entsprechenden Umständen strafbar, handelt aber in jedem Fall ordnungswidrig und kann im Arbeitsleben mit einem Bußgeld belangt werden. Die letale Dosis LD50 gibt in der Toxikologie die Stoffmenge an, bei deren Aufnahme mindestens 50 Prozent der behandelten Tiere innerhalb von 24 Stunden sterben. Tabakrauch enthält im Einzelnen die im Folgenden genannten Stoffgruppen:[1].
Auch das Einatmen des Nebenstromrauchs durch das Passivrauchen ist gefährlich.
Vom im Tabak enthaltenen Nikotin verbrennen 30 % bis 35 % in der Glutzone, 40 % gehen in den Nebenstromrauch und 25 % bis 30 % in den ungefilterten Hauptstromrauch. Von diesem Hauptstromanteil verbleiben bei filterlosen Zigaretten 30 % - absolut gesehen also 8 % bis 9 % - im Tabakstummel, bei Filterzigaretten 40 % bis 70 % (absolut: 12 % bis 20 %). Insgesamt gelangen daher 14 % bis 20 % des Nikotins vom Tabak in die Mundhöhle des Rauchers (bei Filterzigaretten 5 % bis 12 %), wovon beim Lungenzug etwa 90% resorbiert werden, beim sogenannten „Paffen“ im Mundraum jedoch nur 5 %. Der Hauptstromrauch einer filterlosen Zigarette enthält dann immer noch 1,0 bis 2,3 mg Nikotin (sowie 10-23 mg Kohlenmonoxid, ferner rund 1 mg Ethanal, 100 bis 1000 Mikrogramm Essigsäure, 100 bis 600 Mikrogramm Stickoxide, 400 bis 500 Mikrogramm Blausäure (Cyanwasserstoff), 20 bis 50 Mikrogramm Benzol, jeweils 60 bis 100 Mikrogramm Acrolein und Phenol sowie 70 bis 100 Mikrogramm Formaldehyd). 1961 enthielt der Rauch einer Zigarette durchschnittlich 1,44 mg Nikotin und 1990 enthielt er im Mittel 0,86 mg Nikotin.
Von den durchschnittlich 860 Mikrogramm Nikotin pro Zigarette gelangen 43 Mikrogramm bis 103 Mikrogramm direkt über den Mundraum und beim tiefen Inhalieren „auf Lunge“ in den Körper. Schon wenige Sekunden nach der Nikotinaufnahme durch Inhalation und Resorption sinkt die Körpertemperatur merklich ab. Etwa nach zwei Stunden ist die Hälfte der aufgenommenen Nikotinmenge vom Körper zu so genannten Metaboliten wieder abgebaut. Diese zweistündige Halbwertzeit des Nikotins bestimmt den Suchtcharakter des Tabakkonsums mit.
Zunehmend wird Tabakrauch von der Öffentlichkeit und Justiz als Giftstoffgemisch wahrgenommen. Der US-Staat Kalifornien hat sich entschieden, ihn regulierungsbehördlich in die Liste „giftiger Luftschadstoffe“ aufzunehmen, womit der Tabakrauch auch juristisch anderen gefährlichen Giftstoffen gleichgesetzt ist.[3] Auch in der EU wird erwogen, ihn nicht nur als Schadstoff, sondern zudem als Gefahrstoff gemäß Gefahrstoff-Verordnung (GefStoffV) in die Liste aufzunehmen.
Im Hauptstromrauch einer filterlosen Zigarette finden sich mengenmäßig insgesamt zwischen 15 Milligramm und 40 Milligramm biologisch aktive Schad- und Giftstoffe („toxische Substanzen“). Mit modernen Analysenmethoden lassen sich im Tabakrauch bis zu 12.000 verschiedene Substanzen aus unterschiedlichen Stoffklassen nachweisen.
Substanz |
Gehalt |
Substanz |
Gehalt |
---|---|---|---|
Kohlenstoffmonoxid | 10.000 … 23.000 | Magnesium ionisiert | 0,07 |
Nicotin | 1.000 … 2.300 | Antimon ionisiert | 0,052 |
Acetaldehyd | 500 … 1.200 | Pyren | 0,05 … 1,01 |
Cyanwasserstoff | 400 … 500 | Benzo(a)fluoren | 0,04 … 0,18 |
Hydrochinon | 110 … 300 | Eisen ionisiert | 0,042 |
Essigsäure | 100 … 1.000 | o-Toluidin | 0,03 … 0,16 |
Stickoxide | 100 … 600 | Anthracen | 0,02 … 0,23 |
Brenzcatechin | 100 … 360 | Benzo(b)fluoren | 0,02 |
Aceton | 100 … 250 | Fluoranthen | 0,01 … 0,27 |
Methanol | 90 … 180 | Hydrazin | 0,03 … 0,04 |
Ameisensäure | 80 … 600 | Urethan | 0,02 … 0,04 |
Formaldehyd | 70 … 100 | Blei ionisiert | 0,017 … 0,98 |
Kalium ionisiert | 70 | Arsen | 0,012 … 0,022 |
Phenol | 60 - 140 | Dibenz(a,j)anthracen | 0,01 … 0,03 |
Propenal | 60 … 100 | Cadmium | 0,007 … 0,35 |
Ammoniak | 50 … 130 | 1-Nitrosopyrrolidin | 0,006 … 0,11 |
3- und 4-Kresol | 40 … 80 | Benzo(a)pyren | 0,005 … 0,078 |
3-Methylpyridin | 20 … 36 | Dibenz(a,h)anthracen | 0,004 |
Pyridin | 16 … 40 | Quecksilber | 0,004 |
Nitrosamine (insg.) | 8,5 und weniger | Benz(a)anthracen | 0,004 - 0,076 |
N’-Nitrosonornicotin | 3,7 und weniger | 1-Methylchrysen | 0,003 |
Natrium ionisiert | 1,3 | Benzo(ghi)perylen | 0,003 … 0,039 |
Carbazol | 1,0 | Anthanthracen | 0,002 … 0,022 |
Aluminium ionisiert | 0,22 | 4-Aminobiphenyl | 0,002 … 0,005 |
N’-Nitrosoanatabin | 0,2 … 4,6 | Vinylchlorid | 0,001 … 0,01 |
2-Nitropropan | 0,2 … 2,2 | N’-Nitrosodiethylamin | 0,001 … 0,02 |
Kupfer ionisiert | 0,19 | Silber | 0,0012 |
Zink (ionisch) | 0,12 … 1,21 | Gold | 0,00002 |
Phenanthren | 0,08 … 0,62 | Chrom | 0,004 |
Der Terry-Report wertete die wissenschaftliche Erkenntnisse vom mehr als 7000 Publikationen aus: Seit 1964 ist es wissenschaftlich gesicherte Erkenntnis, dass Zigarettenrauchen zu einem deutlich erhöhten Auftreten von Lungentumoren (Lungenkrebs) führt. Auch Kehlkopf-, Mundhöhlen-, Speiseröhren-, Blasen- und Pankreastumore können vom Tabakrauch erzeugt werden.
Als Krebserreger (Karzinogene) wirken in erster Linie die polycyclischen Aromaten (PAH) wie Anthracen, Benzo(a)fluoren, Benzo(a)pyren, Phenanthren, Pyren usw. sowie die tabakspezifischen Nitrosamine (TSNA, N-Nitroso-Verbindungen) wie das N-Nitroso-dimethylamin, -methylethylamin, -nornicotin, -diethanolamin und 1-Nitrosopyrrolidin und -piperidin. Deren krebserzeugendes Potential wird von Kokarzinogenen, Schwermetallen, aromatischen Aminen (wie Anilin) und Radioisotopen (Polonium-210: 0,411 Pikocurie pro Gramm Tabak im Tabakrauch) unterstützt. Das Benzo(a)pyren schädigt das für die Krebsabwehr zuständige Gen p53.
Zudem werden pro Zigarettenzug ca. 1014 freie Sauerstoffradikale erzeugt, die - ebenso wie Nitrosierungsvorgänge im Körperinneren („endogen“) - vermutlich zur Krebsentstehung beitragen können.
Da der Nebenstromrauch ungefiltert in die Umgebungsluft am Arbeitsplatz gelangt, wurde 1985 ein Kapitel „Passivrauchen“ in Abschnitt IIIB der MAK-Liste aufgenommen (vergleiche dazu MAK-Werte). Neben der tumorbildenden Wirkung von Tabakrauch ist eine erhöhte Anfälligkeit von Aktiv- und Passivrauchern gegen Herzinfarkte, Koronarerkrankungen und Arteriosklerose („Arterienverkalkung“) sowie gegen Rachenraum-, Magen- und Darmerkrankungen (Letztere hauptsächlich bewirkt durch Nikotin und Kohlenmonoxid) und Bronchienerkrankungen („Raucherhusten“) nachweisbar.
Die Bronchitis erzeugende Wirkung des Tabakrauches wird den Phenol- und Säure-Anteilen im Tabakrauch sowie den Carbonylverbindungen zugeschrieben (Alkanale und Alkanone), zusätzlich unterdrücken Blausäure und Acrolein die Regeneration und Selbstreinigung der Flimmerhärchen (Flimmerepithel) im Atemtrakt sowie die Bildung der weißen Blutkörperchen (Leukocyten). Im Speichel von Rauchern sind zudem vermehrt Thiocyanate nachweisbar. Im Vergleich zu Nichtrauchern weisen die Organismen von Raucher(inne)n ein geringeres Körpergewicht und einen erhöhten Grundumsatz auf, was auf eine erhöhte Enzymaktivität schließen lässt.
Zur Verringerung des Schadstoffgehaltes im Rauch wurden Filter aus Celluloseacetat entwickelt, die einen Teil des Nikotins und der Partikelphase („Teer“, Kondensat) zurückhalten. Diese halten etwa 40 % bis 70 % der Partikel und bis zu 80 % der Phenole des Tabakrauches zurück. Zusätzliche Aktivkohlefilter halten bis zu 85 % der Gasphasenbestandteile zurück.
Zudem wurde in den letzten Jahren des 20. Jahrhunderts intensiv mit halbsynthetischem Tabak experimentiert: Dem Tabak werden 20-25 % synthetische Stoffe (teiloxidierte Polysaccharide oder Tabakersatzstoffe wie NSM,RCN und Cytrel) und künstliche Aromastoffe zugesetzt - jedoch haben diese extrem nikotinarmen Produkte bei den Konsumenten - dem „mündigen Verbraucher“ sowie den bereits suchtkranken Kettenraucher(innen) - keine Akzeptanz gefunden, so dass es bei Durchschnittswerten von 0,6- 0,8 mg Nikotin und 12-14 mg Kondensat pro Zigarette geblieben ist. Ebenso sind Zigaretten aus Tabak, der durch Genmanipulation nikotinfrei gemacht wurde, ein Nischenprodukt geblieben.
Bei einem täglichen Konsum von 20 Zigaretten über 20 Jahre werden über die Lunge insgesamt sechs Kilogramm Rauchstaub aufgenommen sowie jährlich etwa eine Tasse Kondensat. Diese Art von Rauchvergiftung verkürzt die Lebensdauer - statistisch gesehen - um 6 Jahre (bei 10 Zigaretten täglich daher um 3 Jahre, bei 2 Schachteln täglich um rund 8 Jahre). Das Nikotin verursacht Durchblutungsstörungen, das Kohlenmonoxid Sauerstoffmangel in allen Organen - und selbst Stoffe wie Blausäure, Benzol und Benzpyren sind im Zigarettenrauch nachweisbar.
Das Einatmen von Tabakrauch ist unter anderem ein gesicherter Risikofaktor für verschiedene Arten von Krebs, Lungenkrankheiten sowie Krankheiten des Herz-Kreislauf-Systems. Bei der Krebsentstehung spielt auch das dem Tabak anhaftende 210Polonium eine Rolle. Zudem wird die Aktivität von mehr als 300 Genen und ganzen Gennetzwerken durch den Tabakkonsum negativ beeinflusst.[4]
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