1. OECD Screening Information Data Set (SIDS) Bewertung für Propylenglykol

Chemische Bezeichnung Propylenglykol (1,2-Dihydroxypropan) CAS-Nr. 57-55-6
Strukturformel CH3-CHOH-CH2OH
Empfehlungen Die Chemikalie hat derzeit eine niedrige Priorität für weitere Arbeiten.

Zusammenfassende Schlussfolgerungen

Gesundheit des Menschen
Propylenglykol ist nicht akut toxisch. Die niedrigsten oralen LD50-Werte liegen zwischen 18 und 23,9 Gramm (5 verschiedene Spezies) und die gemeldete dermale LD50 beträgt 20,8 Gramm. Propylenglykol ist im Wesentlichen nicht reizend für die Haut und nur leicht reizend für die Augen. Zahlreiche Studien belegen, dass Propylenglykol nicht hautsensibilisierend ist. Wiederholte Expositionen von Ratten gegenüber Propylenglykol im Trinkwasser oder Futter führten bei Konzentrationen von bis zu 10 % im Wasser (schätzungsweise 10 g/kg Körpergewicht/Tag) oder 5 % im Futter (Dosierung von 2,5 g/kg Körpergewicht/Tag) über einen Zeitraum von bis zu zwei Jahren nicht zu schädlichen Wirkungen. Bei Katzen zeigen zwei Studien mit einer Dauer von mindestens 90 Tagen, dass eine artspezifische Wirkung in Form von vermehrten Heinz-Körpern beobachtet wurde (NOAEL = 80 mg/kg KG/Tag; LOAEL = 443 mg/kg KG/Tag), wobei andere hämatologische Wirkungen (Abnahme der Anzahl der Erythrozyten und der Überlebensrate der Erythrozyten) bei höheren Dosen (6-12 % im Futter oder 3,7-10,1 g/Katze/Tag) berichtet wurden. Propylenglykol verursachte keine fötale oder entwicklungsbedingte Toxizität bei Ratten, Mäusen, Kaninchen oder Hamstern (NOAELs reichen von 1,2 bis 1,6 g/kg Körpergewicht/Tag bei vier Spezies). Bei der Verabreichung von Propylenglykol in einer Konzentration von bis zu 5 % im Trinkwasser von Mäusen (berichtet als 10,1 g/kg Körpergewicht/Tag) wurden keine reproduktiven Auswirkungen festgestellt. Propylenglykol war nicht genetisch toxisch, wie eine Reihe von In-vivo-Studien (Mikronukleus, dominante Letalität, Chromosomenaberration) und In-vitro-Studien (Bakterien- und Säugetierzellen und -kulturen) zeigten. In allen untersuchten Geweben wurde keine Zunahme von Tumoren festgestellt, wenn Propylenglykol mit der Nahrung an Ratten (2,5 g/kg Körpergewicht/Tag über 2 Jahre) verabreicht oder auf die Haut von weiblichen Ratten (100 % Propylenglykol; Gesamtdosis nicht angegeben; 14 Monate) oder Mäusen (Mausdosis schätzungsweise etwa 2 g/kg Körpergewicht/Woche; lebenslang) aufgetragen wurde. Diese Daten sprechen dafür, dass Propylenglykol nicht karzinogen ist.

Umwelt
Propylenglykol ist nicht flüchtig, aber mit Wasser mischbar. Daten zur Überwachung der Luft sind nicht verfügbar, aber es wird erwartet, dass die Konzentrationen von Propylenglykol in der Atmosphäre aufgrund des niedrigen Dampfdrucks und der hohen Wasserlöslichkeit extrem niedrig sind. Es wird in Wasser oder Boden leicht biologisch abgebaut. In vier Studien wurde ein >60%iger biologischer Abbau in Wasser innerhalb von 10 Tagen festgestellt. Es ist nicht zu erwarten, dass Propylenglykol bioakkumuliert, mit einem berechneten BCF von 18.000 mg/l. Daher ist Propylenglykol nicht akut toxisch für Wasserorganismen, außer bei sehr hohen Konzentrationen. Unter Verwendung eines Bewertungsfaktors von 100 und der Ceriodaphnia-Daten (48 Stunden EC 50 = 18.340 mg/l) beträgt der PNEC-Wert 183 mg/l.

Exposition
Die Produktionskapazität von Propylenglykol in den USA betrug 1998 1312 Millionen Pfund (596 Kilotonnen). Die Inlandsnachfrage betrug 1050 Millionen Pfund (477 Kilotonnen). Propylenglykol wird als Bestandteil von Kosmetika in Konzentrationen von 50 % verwendet. Ungefähr 4000 kosmetische Produkte enthielten 1994 Propylenglykol. Die Verwendungszwecke von Propylenglykol (in Prozent des Bedarfs) sind: Ungesättigte Polyesterharze 26%; Frostschutzmittel und Enteisungsflüssigkeiten 22%; Lebensmittel, Arzneimittel und Kosmetika 18%; Flüssigwaschmittel 11%; funktionelle Flüssigkeiten (Druckfarben, Spezialfrostschutzmittel, Enteisungsschmiermittel) 4%; Tiernahrung 3%; Farben und Beschichtungen 5%; Tabak 3%; Sonstiges einschließlich Weichmacher 8%.

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2. Umweltverhalten von Propylenglykol

2.1 Im Boden
Bodenfaktoren, die das Schicksal und das Verhalten von Propylenglykol in der terrestrischen Umwelt beeinflussen, sind der pH-Wert, die organische Substanz, der Tongehalt, die Kationenaustauschkapazität, die Belüftung und die Textur. Die wichtigsten Prozesse, die die Mobilität und Verteilung von Propylenglykol in der terrestrischen Umwelt bestimmen, sind die Verteilung in Oberflächen- und Grundwasser aufgrund der hohen Wasserlöslichkeit sowie der schnelle biologische Abbau und die Photolyse. Verflüchtigung und Sorption im Boden sind Verbleibsprozesse mit nur geringer Bedeutung.

Propylenglykol hat im Boden aufgrund des biologischen Abbaus schätzungsweise eine Halbwertszeit, die gleich oder geringer ist als die im Wasser (1 bis 5 Tage). Die Abbaugeschwindigkeit hängt jedoch von den Bodeneigenschaften, der Temperatur und anderen Umweltbedingungen ab. ATSDR (1997) schätzt die Halbwertszeit von Propylenglykol in Wasser auf 1 bis 4 Tage unter aeroben und 3 bis 5 Tage unter anaeroben Bedingungen, wobei eine Kinetik erster Ordnung angenommen wird. Es wird erwartet, dass die Halbwertszeit im Boden gleich oder geringfügig kürzer als die im Wasser ist. Die Bodentemperatur hat möglicherweise einen großen Einfluss auf die Abbaugeschwindigkeit von Propylenglykol. Klecka et al. (1993) untersuchten in Mikrokosmen die Auswirkungen von Substratkonzentration und Temperatur auf die mikrobiell vermittelten Verlustraten von fünf verschiedenen ADFs, darunter Ethylenglykol, Propylenglykol und Di-Ethylenglykol. Der Boden war ein sandiger Lehm mit 2,8 % organischem Kohlenstoffgehalt. Hohe Glykolkonzentrationen hemmten den biologischen Abbau nicht, und alle drei Glykole wurden in Böden mit Ausgangskonzentrationen von 390 bis 5.300 mg/kg schnell abgebaut (die Böden wurden in einem Gebiet gesammelt, das an eine internationale Flughafenlandebahn angrenzt).

Der vollständige biologische Abbau von Böden mit niedrigeren Anfangskonzentrationen (>400 ppm Propylenglykol) erfolgte nach etwa 11 Tagen; ein Boden mit einer Anfangskonzentration von etwa 3.300 ppm (w:w) Propylenglykol zeigte jedoch bei 8°C einen Verlust von etwa 76 % über einen Zeitraum von 111 Tagen (wobei eine Restkonzentration von etwa 800 ppm übrig blieb). Der anfängliche Abbau schien einer Kinetik nullter Ordnung zu folgen, d. h. die Verlustrate war bei Konzentrationen über 100 ppm (w:w) unabhängig von der anfänglichen Ausgangskonzentration. Die durchschnittlichen Abbauraten lagen im Bereich von 66 bis 93 mg/kg Boden/Tag bei 25&C; 20 bis 27 mg/kg Boden/Tag bei 8°C; und nur 2,3 bis 4,5 mg/kg Boden/Tag bei -2°C. Die Umgebungstemperatur ist also ein wichtiger Faktor, der die biologische Abbaugeschwindigkeit beeinflusst. Es wurden keine Informationen über die Konzentrationen von Propylenglykol im Boden unter Feldbedingungen gefunden.

2.2 In Wasser
Propylenglykol ist gut wasserlöslich und wird von Mikroben und höheren Organismen leicht abgebaut, sobald es in die Umwelt gelangt. Der biologische Abbauprozess erfordert Sauerstoff; daher kann die Konzentration von gelöstem Sauerstoff (DO) in aufnehmenden Gewässern nach einer großen Propylenglykol-Freisetzung negativ beeinflusst werden. Korrosionsschutzmittel können ebenfalls negative Auswirkungen auf die biologisch abbauenden Mikroorganismen haben und so den Abbauprozess verlangsamen. Forschungsergebnisse zu einer Wärmeübertragungsflüssigkeit auf Propylenglykolbasis, die Tolyltriazol in Wasser enthält, ergaben eine etwa dreimal niedrigere (langsamere) Abbaurate als bei reinem Propylenglykol. Bielefeldt et al. (2002) untersuchten die sekundären Auswirkungen der Einführung von Propylenglykol in Böden auf den Grundwasserfluss anhand von 15 cm dicken gesättigten Sandsäulen. Es wurde festgestellt, dass der schnelle biologische Abbau von Propylenglykol mit einer Abnahme der gesättigten hydraulischen Leitfähigkeit um eine bis drei Größenordnungen einhergeht, was wahrscheinlich auf die Ansammlung von bakterieller Biomasse um Bodenpartikel zurückzuführen ist.

2.3 In der Luft
Propylenglykol verflüchtigt sich aufgrund seiner hohen Löslichkeit und seines niedrigen Dampfdrucks nicht ohne weiteres aus dem Wasser in die Luft. Wenn Propylenglykol bei hohen Temperaturen in die Atmosphäre freigesetzt wird, dürfte es fast ausschließlich in der Dampfphase vorliegen und einer schnellen photochemischen Oxidation unterliegen. Die Halbwertszeit für diese Reaktion wird auf 20-32 Stunden geschätzt.