Ein Gefahrstoff ist ein Stoff mit Eigenschaften, die Mensch oder Umwelt schädigen können, zum Beispiel giftig, ätzend, brennbar oder explosiv. Er wird mit einem Gefahrenpiktogramm gekennzeichnet: eine auf der Spitze stehende Raute mit rotem Rand und schwarzem Symbol. Dazu kommen ein Signalwort („Gefahr“ für schwere, „Achtung“ für weniger schwere Gefahren) und Sätze mit Hinweisen auf die Gefahr und auf Schutzmaßnahmen.

Toxizität heißt Giftigkeit: die Fähigkeit eines Stoffes, Lebewesen zu schädigen. Eine akute Vergiftung kommt von einer einmaligen größeren Menge, eine chronische von kleinen Mengen über lange Zeit.

Schon Paracelsus (16. Jahrhundert) sagte, dass erst die Menge ein Gift macht. Zwei Größen sind wichtig:

• Die Dosis ist die Menge, die ein Körper aufnimmt, zum Beispiel in Milligramm (mg) je Kilogramm Körpermasse.
• Die Konzentration sagt, wie viel Stoff in einem Gemisch steckt, zum Beispiel in mg je Liter Wasser oder Luft.

Die Dosis folgt aus der Konzentration und der aufgenommenen Menge. Ein Getränk mit wenig Ethanol schadet kaum, mit viel Ethanol sehr. Die letale Dosis ist die Dosis, die tödlich wirkt. Die LD50 ist die Dosis, bei der die Hälfte der Versuchstiere stirbt, geschluckt in mg je kg Körpermasse. Je kleiner der LD50-Wert, desto giftiger der Stoff. Beispiele für Ratten (etwa): Kochsalz 3000, Koffein 200, Nikotin 50. Tierwerte lassen sich nicht einfach auf den Menschen übertragen.

Grenzwerte nennen Höchstmengen, die nach heutigem Wissen unbedenklich sind. Sie liegen mit großem Sicherheitsabstand unter der Menge, bei der Schäden sichtbar werden. Beispiele sind der Grenzwert für Nitrat im Trinkwasser (50 mg je Liter) und Grenzwerte für Stoffe in der Luft am Arbeitsplatz.

Ein Stoff brennt, wenn drei Dinge zusammenkommen: Brennstoff, Sauerstoff und eine Temperatur über der Zündtemperatur. Fehlt eines, erlischt das Feuer. Bei Flüssigkeiten kommt es auf den Flammpunkt an: die niedrigste Temperatur, bei der sich über der Flüssigkeit so viel Dampf bildet, dass eine Zündquelle ihn entzündet. Benzin hat einen Flammpunkt weit unter 0 °C und kann auch im Winter Feuer fangen, Diesel dagegen erst ab etwa 55 °C. Entflammen kann also nicht die Flüssigkeit selbst, sondern ihr Dampf.

Eine Explosion ist eine sehr schnelle Reaktion, bei der in kürzester Zeit viel heißes Gas entsteht. Das Gas braucht plötzlich viel mehr Platz und treibt eine Druckwelle nach außen. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist hier entscheidend. Gase und feiner Staub explodieren mit Luft, wenn die Konzentration in einem bestimmten Bereich liegt (bei Methan etwa 5 bis 15 Prozent). Bei Staub spielt der Zerteilungsgrad die Hauptrolle: Mehlstaub hat eine riesige Oberfläche.

Explosivstoffe tragen den Sauerstoff, den sie brauchen, schon in sich, im Molekül oder in einem Salz wie Nitrat. Sie brauchen keine Luft und reagieren auf einen Schlag. Schwarzpulver ist ein Gemisch aus Kaliumnitrat, Holzkohle und Schwefel. Nitroglycerin ist ein Ester des Glycerins mit Salpetersäure: $\mathrm{4\,C_3H_5(NO_3)_3 \longrightarrow 12\,CO_2 + 10\,H_2O + 6\,N_2 + O_2}$. Aus 4 flüssigen Molekülen werden 29 Gasmoleküle, bei der Hitze auch das Wasser als Dampf. Nitroglycerin ist schon bei einem Stoß gefährlich. Alfred Nobel erfand das Dynamit, in dem es von Kieselgur aufgesaugt wird und leichter zu handhaben ist. Sprengstoffe dienen im Bergbau und Tunnelbau, im Feuerwerk, aber auch als Waffen.

Ein Stoff ist nie nur nützlich oder nur schädlich. Die Gefahr ist eine Eigenschaft des Stoffes, zum Beispiel „giftig“. Das Risiko hängt davon ab, wie wahrscheinlich ein Schaden ist, also auch von Menge, Konzentration und davon, ob man überhaupt mit dem Stoff in Kontakt kommt. Eine Nutzen-Risiko-Analyse wägt beides ab:

• Welchen Nutzen hat der Stoff oder das Verfahren, und für wen?
• Welche Gefahren gibt es, und wie wahrscheinlich ist ein Schaden?
• Gibt es weniger riskante Alternativen?
• Welche Maßnahmen senken das Risiko (Grenzwerte, Schutzkleidung, Lüftung, Ersatzstoffe)?
• Daraus ergibt sich die Entscheidung. Sie kann „einsetzen“, „nur mit Auflagen“ oder „verbieten“ lauten.