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Anwendung von Passivsammlern in Überwachungsprogrammen gemäß WRRL und MSRL - Identifizierung von Kontaminationsschwerpunkten, Referenzstandorten und neuen Schadstoffen (AnPassa)
(Umweltbundesamt, 2020) Becker, Benjamin; Claus, Evelyn; Möhlenkamp, Christel; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt; Duffek, Anja
Passivsammler haben eine Sammelphase, die Chemikalien anreichert, wenn sie in der Umwelt exponiert oder mit einer Umweltprobe in Kontakt gebracht wird. In diesem Projekt wurden silikonbasierte Passivsammler für das Monitoring von hydrophoben organischen Chemikalien (HOC) in großen Fließgewässern in Deutschland angewandt. Über den Expositionszeitraum der Sammler gemittelte (zeitgemittelte) Konzentrationen (CTWA) polychlorierter Biphenyle, polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAK) sowie von Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT) und seinen Metaboliten wurden in der Wasserphase bestimmt. Referenzverbindungen wurden für die in situ Kalibrierung der Sammelraten genutzt, wobei gezeigt wurde, dass diese genauer waren, wenn die Passivsammler fünf statt neun Wochen in den Fließgewässern exponiert worden waren. In allen Probennahmekampagnen lagen CTWA der untersuchten HOC im pg/L-Bereich und für einige PAK im unteren ng/L-Bereich. In einem Zufluss der Saar, konnte eine Kontaminationsquelle für PAK identifiziert werden, die zu erhöhten PAK-Werten flussabwärts führte. Ein Vergleich der passiven mit der konventionellen Probennahme im Gewässer war schwierig, da die HOC in den Wasserproben mit den konventionellen Techniken häufig gar nicht quantifiziert werden konnten. Aber PAK-Konzentrationen, die mit den Passivsammlern bestimmt wurden, korrelierten sehr gut mit den Konzentrationen dieser Stoffe in Muscheln. Insgesamt zeigt diese Studie, dass Passivsammler als ein sehr nützliches und präzises Werk-zeug der chemischen Gewässerüberwachung dienen können. Sie sind der konventionellen Probenahme von Wasserproben häufig überlegen, da mit ihnen auch sehr niedrige Konzentrationen bestimmt werden können und durch die zeitliche Integration ein repräsentativeres Bild der Gewässerbelastung erhalten wird als durch die Untersuchung von Stichproben. Essentiell für die erfolgreiche Anwendung von Passivsammlern und die Qualität der Ergebnisse ist, wie bei anderen Methoden der Umweltanalytik, die fachliche Expertise und die Qualitätssicherung und -kontrolle. Quelle: Forschungsbericht
Are substances more persistent than test systems lead to believe? Non-extractable residues: experimental examination of suitable extraction methods in view of a long-term risk for the environment
(Umweltbundesamt, 2022) Löffler, Dirk; Martin, Annika; Albrecht, Dinah; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt; Wiemann, Astrid
In transformation tests with organic substances in soil non-extractable residues (NER) are formed which remain there as residues. Some can be released again into the environment in the long-term and should be considered in the persistent assessment. Besides substances properties and soil characteristics the proportion of NER strongly depends on the extraction procedure. Within the European authorisation procedures, there is no precise and generally applicable definition of how NERs are to be determined and characterised.In this project a widely applicable standardised extraction procedure for the determination of non-extractable residues was developed to improve the comparability of NER data. Further extraction methods for the characterisation of reversibly bound residues such as ⁠EDTA⁠ extraction and silylation are discussed.The report is aimed at regulators, industry and experts from science and research.
Are substances more persistent than test systems lead to believe? Non-extractable residues: experimental examination of suitable extraction methods in view of a long-term risk for the environment
(Umweltbundesamt, 2022) Löffler, Dirk; Martin, Annika; Albrecht, Dinah; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt; Wiemann, Astrid
Nach der Exposition von Böden und Sedimenten mit organischen Substanzen anthropogenen Ursprungs können nicht extrahierbare Rückstände (NER) gebildet werden. Der Anteil einer Substanz, welcher als nicht extrahierbar im Boden zurückbleibt, hängt neben den Substanzeigenschaften und den Bodencharakteristika, stark vom angewendeten Extraktionsverfahren ab. In Studien zum Umweltverhalten von organischen Substanzen werden Abbau-/Dissipationszeiten (DT-Werte) direkt von der Extraktionsmethode beeinflusst, da ein intensiveres Extraktionsverfahren höhere Anteile dieser Stoffe und von deren Transformationsprodukten freisetzen kann, was zu erhöhten DT50-Werten, also einer höheren Persistenz führt. Dies kann daher für die Umweltrisikobewertung von Stoffen relevant sein. In der deutschen und EU-weiten Stoffregulierung gibt es kein standardisiertes Verfahren für die Bestimmung und Charakterisierung der NER. Folglich ist die Vergleichbarkeit vorhandener Daten zu NER limitiert. Dies dürfte besonderen Einfluss auf die Bewertung von Substanzen in unterschiedlichen regulatorischen Kontexten (z. B. REACH-Chemikalien, Pestizide, Biozide, Arzneimittel) haben. Bei der Persistenzbewertung wurden die NER in der Vergangenheit weitgehend ignoriert, da nur die DT50-Werte für den Primärabbau von Ausgangsverbindungen und deren Transformationsprodukten in Boden- und Wasser/Sediment- Systemen (OECD Guideline 307, 308, 309) berücksichtigt wurden. In der PBT-Guidance R.11 der ECHA (2017) wird die Bedeutung der NER aus Transformationsstudien in Boden- bzw. Wasser/Sediment-Systemen für die Persistenzbewertung betont (ECHA, June 2017). Es werden deshalb weitergehende Informationen zu Art und Menge der NER benötigt. Für die Berücksichtigung von potentiell remobilisierbaren NER im Rahmen der Persistenzbewertung (z.B. PBT, vPvB, POP) wird ein harmonisiertes Konzept gebraucht. Das Ziel dieser Studie war es, das sequenzielle Extraktionsschema zur Charakterisierung von nichtextrahierbaren Rückständen von Eschenbach und Oing (Eschenbach and Oing, 2013b) zu überprüfen. Weiterhin wurde ein standardisierter Ansatz zur Bestimmung von NER entwickelt, welcher vergleichbare NER Daten für die Umweltbewertung von organischen Substanzen liefert und dabei aktuelle wissenschaftliche Entwicklungen berücksichtigt (Schäffer et al., 2018). Dazu wurden 42 nicht-markierte organische Substanzen auf drei unterschiedliche Böden dotiert und mit verschiedenen Extraktionsverfahren und -bedingungen extrahiert, um ein Extraktionsverfahren zu entwickeln, welches hohe Extraktionseffizienzen bei geringen Varianzen für ein breites Spektrum organischer Substanzen ermöglicht. Weiterhin wurden Bodentransformationsstudien angelehnt an die OECD Richtlinie 307 mit 14C-Triclosan, 14C-Fenoxycarb und 14C-Acetaminophen (Paracetamol) und drei Standardböden (Lufa 2.2, Lufa 2.3 und Lufa 2.4) durchgeführt. Die nicht extrahierbaren Anteile wurde nach sequentieller Schüttelextraktion und beschleunigter Lösemittelextraktion (PLE) quantifiziert. Es wird empfohlen, das in diesem Projekt entwickelte und weitgehend universell einsetzbare PLE-Extraktionsverfahren bei Transformationsstudien in Boden- und Wasser/Sediment-Systemen einzusetzen, um die Vergleichbarkeit von NER-Daten zu verbessern und die methodische Überschätzung der NER somit zu minimieren. Quelle: Forschungsbericht
Erforschung der Ursachen für die nachgewiesene Gewässerbelastung mit Rodentiziden (PBT-Stoffe) und Erarbeitung von Risikominderungs-maßnahmen zum Schutz der aquatischen Umwelt
(Umweltbundesamt, 2020) Regnery, Julia; Brinke, Marvin; Schäfer, Sabine; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt; Friesen, Anton
Der Eintrag und das Verhalten von acht antikoagulanten Rodentizid-Wirkstoffen und zwei antikoagulanten Arzneimittel-Wirkstoffen wurde an zwei Standorten im Rahmen eines umfangreichen Kläranlagen- und Fließgewässer-Monitorings während der kommunalen Rattenbekämpfung mit Antikoagulanzien-haltigen Fraßködern in der Kanalisation untersucht. An 25 weiteren Standorten verschiedener kommunaler Kläranlagen wurden zudem Gewebeproben von Fischen aus Bioakkumulationsteichen, die ausschließlich mit gereinigtem Abwasser gespeist wurden, untersucht. Die Studienergebnisse zeigen, dass Antikoagulanzien bei der konventionellen Abwasserbehandlung nicht vollständig eliminiert werden und bestätigen die Hypothese einer Exposition von Wasserorganismen durch gereinigtes kommunales Abwasser. Die Ergebnisse verdeutlichen ebenfalls, dass sich antikoagulante Rodentizide der zweiten Generation unter realistischen Umweltbedingungen und Expositionsszenarien in der Leber von Fischen anreichern. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die gängige Praxis der Ausbringung von ungeschützten Fraßködern am Draht in Entwässerungssystemen zur Freisetzung von antikoagulanten Rodentiziden ins Abwasser und somit in die aquatische Umwelt beiträgt. Von 58 untersuchten Fischleberproben (unter anderem von Arten wie Flussbarsch, Zander, Bachforelle, Döbel und Gründling) aus 9 unterschiedlichen Fließgewässern enthielten 97 % der Proben Rückstände von mindestens einem antikoagulanten Rodentizid-Wirkstoff der zweiten Generation, hauptsächlich der Wirkstoffe Brodifacoum, Difenacoum und Bromadiolon. Quelle: Forschungsbericht
European Conference on Plastics in Freshwater Environments 21 - 22 June 2016 in Berlin
(2017) Reifferscheid, Georg; Bänsch-Baltruschat, Beate; Brennholt, Nicole; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt; Koschorreck, Jan
In 2016 the German Environment Agency (⁠UBA⁠) and the German Federal Institute of Hydrology (BfG) organised a conference on plastics in freshwater environments on behalf of the Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation, Building and Nuclear Safety (⁠BMUB⁠). 220 attendants from 20 European and two non-European countries attended the conference. The objective was to exchange knowledge on plastics in European freshwater environments and to discuss its environmental and societal implications. In preparation of the conference an informal questionnaire was sent to water management agencies in Europe with questions on monitoring, risk awareness and management options. This publication contains the abstracts of the oral presentations.
Kombinierte chemische und ökotoxikologische Überwachung von Schadstoffen in Gewässern
(Umweltbundesamt, 2021) Schäfer, Sabine; Bachtin, Julia; Becker, Corinna; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt; Duffek, Anja
Passivsammler reichern Schadstoffe in einer Sammelphase an, wenn sie in der Umwelt exponiert werden. Wenn Passivsammlerextrakte anschließend im Labor in Biotesten eingesetzt werden, kann das toxische Potential der Proben bestimmt werden, welches die Belastungssituation während der Expositionszeit der Sammler widerspiegelt. In dieser Studie wurde die Kombination der passiven Probenahme mit effekt-basierten Methoden für die Untersuchung der Oberflächengewässerqualität getestet. Silikonstreifen und Chemcatcher® wurden mehrere Wochen in Fließgewässern oder in einer kommunalen Kläranlage exponiert. Im Labor wurden Passivsammlerextrakte in verschiedenen Biotesten für phytotoxische, endokrine und dioxin-ähnliche Wirkungen untersucht und zusätzlich wurden Schadstoffkonzentrationen mittels LC-MS/MS oder GC-MS/MS quantifiziert. Zwei Bioteste, der Photosystem II-Inhibitionstest und der Yeast Estrogen Screen, wurden konventionell in Mikrotiterplatten und - für eine wirkungsorientierte Analyse - nach chromatographischer Fraktionierung der Proben auf einer Dünnschichtplatte als planare Bioteste durchgeführt. Mit diesem Ansatz konnten nicht nur räumliche und zeitliche Unterschiede in der Belastung eines Flusseinzugsgebietes mit phytotoxischen und endokrinen Substanzen detektiert, sondern auch Wirkprofile bewertet werden. In der Kläranlage zeigten die Wirkprofile die Elimination aber auch die Bildung phytotoxisch und endokrin wirkender Substanzen während der Abwasserbehandlung. Insgesamt hat die Kombination der passiven Probenahme mit effekt-basierten Methoden ein enormes Potential für das Monitoring von Oberflächengewässern beispielsweise für die Bewertung der Effizienz von Kläranlagen und der Kontrolle von Maßnahmen an Gewässern (z.B. Baumaßnahmen). In künftigen Studien könnten für eine wirkungsorientierte Analyse weitere planare in vitro Bioteste mit der passiven Probenahme kombiniert werden. Für die Anwendung im Routinemonitoring sind die Optimierung und Standardisierung der Methoden notwendig. Quelle: Forschungsbericht
Method development for analysis of pharmaceuticals in environmental samples
(Umweltbundesamt, 2019) Ternes, Thomas; Dierkes, Georg; Boulard, Lisa; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt; Hein, Arne; Küster, Anette
Die Verbreitung von Arzneimittel in Gewässern und deren Gefährdungspotential für Wasserlebewesen hat in den letzten Jahren beunruhigende Ausmaße angenommen. Immer mehr Arzneimittel werden in Konzentrationen bis in den unteren ug/L-Bereich in der aquatischen Umwelt nachgewiesen. Vor diesem Hintergrund ist das Ziel dieses Projekts analytische Nachweisverfahren und Probenahmekonzepte für ausgewählte Arzneimittel und verschiedene Matrizes (Wasser, Sediment, Schwebstoff, Biota) zu entwickeln, optimieren, validieren und vergleichen. Leistungsstarke LC-MS-MS Methoden wurden für den Nachweis von extrem polaren, polaren und hormonellen Arzneimitteln in Wasserproben entwickelt und validiert. Mit Hilfe dieser Methoden wurden dann das Vorkommen und die Verteilung der ausgewählten Arzneimittel in Wasserproben aus Gewässern mit unterschiedlichen Abwasseranteilen ermittelt. Für die Analytik von Schwebstoff- und Biotaproben wurden Extraktions- und Aufreinigungsverfahren getestet, allerdings befinden sich diese Methoden noch in der Entwicklung. Des Weiteren wurde ein Monitoringskonzept entwickelt und Wasser-, Schwebstoff und Biotaproben aus sechs verschiedenen Gewässern entnommen. Quelle: Forschungsbericht
Methodik zur Anwendung von Non-Target Screening (NTS) mittels LC-MS/MS in der Gewässerüberwachung
(Umweltbundesamt, 2021) Jewell, Kevin S.; Hermes, Nina; Ehlig, Björn; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt; Duffek, Anja; Bandow, Nicole
Das Non-Target-Screening (NTS) bietet für die chemische Gewässerüberwachung viele neue Möglichkeiten, besonders bei der Priorisierung von umwelt- und gesundheitsrelevanten Chemikalien oder der Identifizierung bisher nicht bekannter Umweltkontaminanten. Dabei verhindern zwei Defizite die Aufnahme des NTS in bestehende Messprogramme: zum einen fehlen die nötigen Erfahrungen mit der Messtechnik und die dafür benötigte Geräteausstattung in Umweltlaboren, zum anderen benötigt es eine bessere Vergleichbarkeit der Methoden und produzierten Messdaten, um den inter-institutionellen Austausch von Ergebnissen zu fördern. Basierend auf den bisherigen Arbeiten der Bundesanstalt für Gewässerkunde wurde in diesem Projekt der Einsatz der NTS-Methodik für die Messung von Oberflächenwasserproben untersucht. Der Bericht thematisiert zunächst verschiedene Aspekte der Anwendung des NTS wie die Probenahme, Messung, Qualitätssicherung und Auswertung. Anschließend ist eine Erprobung des NTS an zwei Messstellen der Bundeswasserstraßen dargestellt. Quelle: Forschungsbericht
Minimierung von Umweltrisiken der Antifouling-Schiffsanstriche in Deutschland: Entwicklung von Handlungsoptionen im Rahmen der Produktzulassung
(Umweltbundesamt, 2020) Redeker, Maria; Rissel, Ricarda; Schwandt, Daniel; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt
Im Auftrag des Umweltbundesamtes und gefördert vom BMUB führte die BfG das Forschungsprojekt "Minimierung von Umweltrisiken der Antifouling-Schiffsanstriche in Deutschland" durch. Das Projekt untergliedert sich in fünf Arbeitspakete: Im ersten Arbeitspakt wurde auf der Datenbasis eines Vorgängerprojektes sowie im Projekt erhobenen Daten ein "realistic worst case"-Szenario für deutsche Binnengewässer entwickelt, welches innerhalb der Zulassung biozidhaltiger Antifouling-Produkte Anwendung finden soll. Basierend auf dem Szenario wird die Umweltkonzentration der Antifouling-Wirkstoffe vorhergesagt, die bei einer sachgemäßen Anwendung eines bestimmten Antifouling-Produkts zu erwarten ist. Aufgrund v.a. hydrodynamisch unterschiedlicher Eigenschaften der drei Gewässerkategorien "Fluss", "Kanal" und "See" wurde für jede dieser drei Kategorien ein Szenario entwickelt. Die Szenarien beruhen jeweils auf Häfen, die aufgrund ihrer Struktureigenschaften (z.B. Liegeplatzdichte, hydrodynamischen Gegebenheiten) hohe Antifouling-Konzentrationen erwarten lassen. Im Rahmen des zweiten Arbeitspakets wurden mögliche Gebrauchsklassen für Antifouling-Produkte (z.B. Lage des Reviers, Art des Anwenders, Bootsklasse, Strömungsverhalten) vorgeschlagen und diskutiert, anhand deren Einteilung Antifouling-Produkte zugelassen werden könnten. Die Einteilung nach Lage des Reviers in Süß-, Brack- oder Salzwasser und die Einteilung nach Applikation durch professionellen oder nicht professionellen Anwender haben sich als am praktikabelsten herausgestellt. Im dritten Arbeitspaket wurden Bestimmungen und Empfehlungen zum Umfang mit Antifouling-Produkten recherchiert und auf ihre Praktikabilität hin überprüft. Die Überprüfung wurde dabei im Rahmen einer groß angelegten Umfrage unter Bootsbesitzern durchgeführt. Insgesamt haben sich über 900 Teilnehmer/innen an der Umfrage beteiligt. Als ein Ergebnis stellte sich heraus, dass knapp zwei Drittel der Umfrageteilnehmer/innen ein Antifouling-Produkt verwenden. Ein interessanter Aspekt hierbei war, dass über 30% der Teilnehmer/innen, die angegeben haben ein Antifouling-Produkt zu verwenden, auf die Frage hin, ob ihr Antifouling-Produkt biozidhaltig ist, "weiß ich nicht" als Antwort angegeben hat. Biozidhaltige Produkte werden nicht immer als solche erkannt. Die Ergebnisse der Umfrage wurden in dem praktischen Leitfaden, der im Rahmen des Projekts erstellt wurde (Ar-beitspaket IV), berücksichtigt und können somit einen wichtigen Beitrag leisten. Im Rahmen des vierten Arbeitspakets wurde unter Berücksichtigung der Ergebnisse aus dem dritten Arbeitspaket und dem Workshop im Rahmen des fünften Arbeitspakets ein praktischer Leitfaden zum gewässerschonenden Umgang mit Antifouling-Produkten erstellt. Neben Informationen zu rechtlichen Hintergründen zum Themenfeld Antifouling-Biozide werden verbindliche und vorbildliche Hinweise rund um das Thema Umgang mit Antifouling gegeben. Weiterhin informiert der Leitfaden über biozid-freie Alternativen und verweist auf weiterführende Informationen. Im Rahmen des fünften Arbeitspaketes wurde ein Workshop zum Themenfeld Antifouling organisiert und an der BfG in Koblenz durchgeführt. Der zweitägige Workshop informierte zum einen in Form von Vorträgen eingeladener Experten über die gängige Anwendungspraxis, zu rechtlichen Aspekten und möglichen biozidfreien Alternativen. Der zweite Teil des Workshops ermöglichte es den Teilnehmern/innen, sich im Rahmen eines "Worldcafé" aktiv zu verschiedenen Aspekten rund um das Thema Antifouling einzubringen. Die Ergebnisse des Workshops wurden bei der Erstellung des praktischen Leitfadens berücksichtigt. Quelle: Forschungsbericht
Orientierende Untersuchungen zur Belastung von Abwässern mit fluororganischen Verbindungen durch die Bestimmung des adsorbierbaren organisch gebundenen Fluors (AOF)
(Umweltbundesamt, 2023) Redeker, Maria; Fischer, Emily V.; Schulz, Manoj; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt; Wischer, Ronny
Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) sind eine Gruppe von mehr als 4000 organischen Verbindungen mit vielfältigen Einsatzgebieten. Über kommunale und industrielle Abwässer können sie in den Wasserkreislauf gelangen, wo sie unerwünschte Wirkungen haben können. Zur summarischen Erfassung fluorhaltiger organischer Substanzen wurde 2022 die Norm DIN 38409-59:2022-10 veröffentlicht, die eine Methode zur Bestimmung des adsorbierbaren organisch gebundenen Fluors (AOF) beinhaltet. Ihre Anwendbarkeit auf die Matrix Industrieabwasser wurde im Rahmen des Projekts untersucht. Besonderheiten, die bei der AOF-Bestimmung in Industrieabwasser zu berücksichtigen sind, wurden erfasst und entsprechende Qualitätskriterien abgeleitet. Zur genauen Charakterisierung der Effekte von Störgrößen auf die Richtigkeit und Reproduzierbarkeit zeigte sich Bedarf für weitergehende systematische Studien. In einer Messkampagne wurden ca. 200 Proben aus Abläufen von kommunalen Kläranlagen und Industriebetrieben auf den Summenparameter AOF sowie auf einzelne PFAS untersucht. Sowohl für die AOF-Konzentrationen als auch für das Spektrum an nachgewiesenen einzelnen PFAS zeigten sich deutliche Unterschiede nicht nur zwischen den Branchen, sondern auch zwischen den Betrieben einer Branche und pro Betrieb teilweise zwischen den einzelnen Probenahmen. Dies wurde einerseits auf den Einsatz unterschiedlicher Produkte, Prozesse und Rohstoffe und damit unterschiedlicher Substanzen in unterschiedlichen Konzentrationen zurückgeführt, andererseits auf Art und Umfang der Abwasserreinigung. Dabei ließ sich der überwiegende Anteil der AOF-Konzentrationen in den meisten Branchen nicht durch die PFAS, die sich in Literaturrecherchen als relevant erwiesen, erklären, stammte also aus anderen Substanzen oder lag an Partikel sorbiert vor. Empfehlungen für zukünftige Erhebungen und eine routinemäßige Untersuchung von AOF und PFAS in Industrieabwasser wurden abgeleitet. Quelle: Forschungsbericht
POP-Implement: Beiträge zur Umsetzung der Stockholm-Ziele (Beschränkung und Eliminierung) für relevante Anwendungen bestimmter POP - Umsetzung des Stockholmer Übereinkommens in Deutschland
(2019) Bänsch-Baltruschat, Beate; Reifferscheid, Georg; Zettl, Elisabeth; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Ramboll Environment & Health GmbH (München); Rauert, Caren
Ziel des FuE-Vorhabens war es, Deutschland als Vertragsstaat des Stockholmer Übereinkommens bei der Umsetzung des Übereinkommens und der EU-POP-Verordnung 850/2004 zu unterstützen. Zur Stärkung des nationalen Netzwerkes wurde eine an die Bundesländer adressierte Fragebogenaktion zu den Überwachungs- und Berichtspflichten sowie zum Informationsfluss bzgl. POP durchgeführt und ein Workshop mit Vertreter_innen des Bundes und der Länder veranstaltet. Zur Stärkung der UBA-internen Zusammenarbeit wurde ebenfalls ein Workshop organisiert. Fachliche Beiträge zur Unterstützung der internationalen Arbeit des UBA beinhalteten eine maßgebliche Mitwirkung am Entwurf des Risikomanagement-Dossiers für den POP-Kandidaten PFOA, dessen Salze und verwandte Verbindungen, die Bestandsaufnahme aller Ausnahmen von Stoffverboten und Beschränkungen sowie einen vergleichenden Überblick über die Berichterstattung nach EU-POP-Verordnung und die Erstellung des Nationalen Durchführungsplans (NIP). UBA und BMU wurden zudem beim Verfahren zur Neufassung der EU-POP-Verordnung (Recast) unterstützt. Zusätzlich wurde ein Toolkit entwickelt, das zur effizienten Identifizierung potenzieller POP im Rahmen von Genehmigungsverfahren für Pflanzenschutzmittel und Biozide beiträgt. Quelle: Forschungsbericht
Sind Stoffe persistenter als die Testsysteme glauben lassen? - Überprüfung der Testsysteme zur Persistenzbewertung am Beispiel der Hydrolyse
(Umweltbundesamt, 2022) Wendel, Friedrich; Ternes, Thomas; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt; Sättler, Daniel
Die Hydrolyse ist ein entscheidender Prozess für den Abbau vieler wasserlöslicher Substanzen in der Umwelt. Hydrolysestudien mit neuen Substanzen werden derzeit in Reinstwasser durchgeführt. Es besteht die Möglichkeit, dass in natürlichen Gewässern vorkommende (natürliche oder künstliche) Partikel einen Einfluss auf die Hydrolyse von Spurenstoffen haben. Um dies zu testen, wurde in dieser Studie der hydrolytische Abbau von drei Substanzen in reinem Wasser sowie in Anwesenheit von Mikroplastikfasern, Sediment und Huminsäuren untersucht. Bei den ausgewählten Substanzen handelte es sich um das Fungizid Trifloxystrobin (TFX), das Benzodiazepin Oxazepam sowie um (Methoxycarbonylmethyl)triphenylphosphonium-(MCM-TPP-)bromid, ein Zwischenprodukt bei der Synthese von Alkenen. Im Fall von TFX konnte kein Einfluss der Störstoffe auf die Hydrolyse nachgewiesen werden. Auch mit Oxazepam wurde kein signifikanter Einfluss beobachtet, obwohl die Anwesenheit von Sediment und Huminsäuren zu einem leichten, aber nicht signifikanten, Anstieg der Halbwertszeit führte. Im Fall von MCM-TPP führte die Zugabe von Sediment als auch von Huminsäuren zu einer geringen, aber signifikanten Verlangsamung des Abbaus, während Mikroplastikfasern keinen Einfluss auf die Hydrolysegeschwindigkeit hatten. Die in natürlichen Gewässern vorkommende Sediment-Partikel und Huminstoffe können zu einer reduzierten Hydrolyserate bestimmter Spurenstoffe führen. Dies ist vermutlich für sorbierende kationische Verbindungen besonders wahrscheinlich. Dieser Effekt ist allerdings relativ klein im Vergleich zum Einfluss anderer Parameter wie der Änderung von pH-Wert und Temperatur. Auf Grundlage dieser Ergebnisse ergibt sich nicht die Notwendigkeit, die Berücksichtigung verschiedener Störstoffe bei der Bewertung von Chemikalien zu fordern. Allerdings wäre es sinnvoll, zusätzlich zur Konzentration der Ausgangsverbindung auch immer die Konzentration der wichtigsten Hydroly-seprodukte zu bestimmen, um geschlossene Massenbilanzen zu erhalten. Quelle: Forschungsbericht
Steroid hormones in the aquatic environment - insights from new analytical methods for corticosteroids and progestogens
(Umweltbundesamt, 2022) Dierkes, Georg; Weizel, Alex; Wick, Arne; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt; Hein, Arne
Endokrin aktive Substanzen wie Steroidhormone stehen vermehrt im Interesse der Umweltwissenschaften, da endokrine Effekte in Wasserorganismen bereits bei sehr niedrigen Umweltkonzentrationen beschrieben sind. Allerdings ist die Datenlage über das Vorkommen und das Verhalten von Steroidhormonen in der Umwelt sehr lückenhaft. In dieser Studie wurde das Vorkommen von ca. 60 Steroiden im Kläranlagenablauf und in Oberflächengewässern untersucht. Des Weiteren wurde das Verhalten und die Bioabbaubarkeit von Corticosteroiden und Progestagenen, die beide hohe Verschreibungszahlen und ein hohes endokrines Potential aufweisen, während einer Aktivschlammbehandlung betrachtet. Zu diesem Zweck wurde eine Analysenmethode für die simultane Bestimmung von Mineralcorticoiden, Glukokortikoiden und Progestagenen in wässrigen Proben entwickelt. Mit Hilfe dieser Methode konnten drei Mineralcorticoide, 23 Glukokortikoide und 10 Progestagene in den analysierten Proben nachgewiesen werden. Viele der Substanzen wurden zum ersten Mal in der Umwelt, insbesondere in Deutschland und der EU, nachgewiesen. Die Abbaustudien wurden so konzipiert, dass diese einen strukturabhängigen Vergleich der Abbaubarkeit und der Transformationsprozesse unter standardisierten aeroben Bedingungen ermöglichten. Halbwertzeiten reichten von <0,5 Stunden bis >14 Tagen, was die große Bandbreite in der Stabilität innerhalb der untersuchten Steroide verdeutlicht. Die entstandenen Transformationsprodukte wurden mittels LC-HRMS identifiziert und entsprechende Abbauwege postuliert. Basierend auf diesen Ergebnissen wurden Zusammenhänge zwischen der Stabilität der Substanzen und deren Molekülstruktur ausgearbeitet. Viele der neu identifizierten Transformationsprodukte waren persistent und manche von ihnen konnten im Kläranlagenablauf und in Oberflächengewässern nachgewiesen werden. Daher sollten Transformationsprodukte in zukünftige Umweltstudien mit einbezogen werden. Quelle: Forschungsbericht
Trends of pharmaceutical residues in rivers, suspended particular matter and fish - New insights by new analytical methods for active substances, their metabolites and transformation products
(Umweltbundesamt, 2022) Dierkes, Georg; Boulard, Lisa; Wick, Arne; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt; Hein, Arne
Während der vergangenen Dekade wurden immer mehr Arzneimittelwirkstoffe in der aquatischen Umwelt detektiert und das damit verbundene Risikopotenzial für die aquatischen Lebensgemeinschaften stellt ein drängendes Problem dar. Obwohl viele Arzneimittelwirkstoffe durch die konventionelle Abwasserreinigung zumindest teilweise durch Sorption und Biotransformation entfernt werden, führt eine quasi kontinuierliche Einleitung von Arzneimittelresten zu einer so genannten "Pseudo-Persistenz". Des Weiteren weisen manche Metabolite und Transformationsprodukte eine ähnliche oder sogar höhere Wirkung auf als die medizinischen Ausgangsstoffe. Daher wäre eine höhere Priorisierung von Arzneimittelwirkstoffen sowie deren Metabolite und Transformationsprodukte (AMT) als Umweltkontaminanten in der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) und der deutschen Oberflächenwasserverordnung (OGewV) begrüßenswert. Die analytische Bestimmung erfolgt zurzeit hauptsächlich in der Wasserphase, wobei nur wenige standardisierte Methoden existieren. Die physikochemischen Eigenschaften mancher Wirkstoffe lassen eine Akkumulation an Sediment, Schwebstoffen und in Biota vermuten, so dass diese Matrices interessante Alternativen zur Wasserphase darstellen. Das Ziel des Projekts war die Entwicklung, Optimierung, Validierung und Bewertung von Quantifizierungsmethoden für AMT in verschiedenen Umweltmatrices (Wasser, Sediment, Schwebstoff und Biota). Mit Hilfe der entwickelten Methoden wurde das Vorkommen und die Verteilung ausgewählter AMT in Wasser, Sediment, Schwebstoff und Biota von unterschiedlichen Standorten untersucht. Des Weiteren wurden mit Zeitreihen der Umweltprobenbank das Potential der neuen Methoden für die Gewässerüberwachung demonstriert. Aus den gesammelten Erkenntnissen wurden Empfehlungen für ein optimiertes Monitoring von AMT mit verschiedenen physikochemischen Eigenschaften in Oberflächengewässern abgeleitet. Quelle: Forschungsbericht
Umsetzung des Nationalen Aktionsplans zur nachhaltigen Anwendung von Pestiziden
(Umweltbundesamt, 2017) Brinke, Marvin; Bänsch-Baltruschat, Beate; Keller, Martina; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Universität Koblenz-Landau; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Deutschland. Umweltbundesamt
Mit dem Vorhaben "Umsetzung des Nationalen Aktionsplans zur nachhaltigen Anwendung von Pestiziden - Bestandsaufnahme zur Erhebung von Daten zur Belastung von Kleingewässern der Agrarlandschaft" sollen die Grundlagen für eine Konsolidierung bzw. Verbesserung der Datenlage zum Belastungszustand der Kleingewässer der Agrarlandschaft mit Pflanzenschutzmitteln geschaffen werden. Hierzu wurde in den Bundesländern der Bestand an chemischen und biologischen Monitoringdaten zu kleinen Oberflächengewässern (Stand- und Fließgewässer) abgefragt. Inwieweit diese Daten geeignet sind, den Belastungszustand von Kleingewässern in der Agrarlandschaft repräsentativ zu beschreiben, wurden im Vorhaben geprüft. Ab 2016 soll unter enger Einbindung der zuständigen Länderbehörden ein Rahmenkonzept für ein zukünftiges repräsentatives Monitoring abgestimmt sowie ein fachlich begründeter Vorschlag für einheitliche Kriterien für die Bewertung der Monitoringergebnisse erarbeitet werden. Dafür wurden in diesem Vorhaben u. a. Informationen zu vorhandenen Messprogrammen der Länder analysiert und Vorschläge für die Auswahl geeigneter Messstellen und -methoden sowie der einzuschließenden Substanzen entwickelt. Bei den fachlichen Kriterien für die Bewertung der Ergebnisse war auch die Möglichkeit der Einbeziehung des im Nationalen Aktionsplan vorgeschlagenen SPEAR-Index als ökologischer Belastungsindikator zu prüfen. Die Ergebnisse der Bestandsaufnahme und erste Eckpunkte für ein zukünftiges Monitoringkonzept wurden mit den Vertretern der Bundesländer im Rahmen eines Workshops am 6./7. Oktober 2015 in Koblenz diskutiert. Die Ergebnisse des Workshops fließen in die Planung eines zweiten Teilvorhabens Umsetzung des Nationalen Aktionsplans zur nachhaltigen Anwendung von Pestiziden - Konzeption eines repräsentativen Monitorings zur Belastung von Kleingewässern in der Agrarlandschaft ein. Quelle: Forschungsbericht
Umsetzung des Nationalen Aktionsplans zur nachhaltigen Anwendung von Pestiziden - Bestandsaufnahme zur Erhebung von Daten zur Belastung von Kleingewässern der Agrarlandschaft
(2015) Bundesanstalt für Gewässerkunde
Mit dem Vorhaben "Umsetzung des Nationalen Aktionsplans zur nachhaltigen Anwendung von Pestiziden" Bestandsaufnahme zur Erhebung von Daten zur Belastung von Kleingewässern der Agrarlandschaft sollen die Grundlagen für eine Konsolidierung bzw. Verbesserung der Datenlage zum Belastungszustand der Kleingewässer der Agrarlandschaft mit Pflanzenschutzmitteln geschaffen werden. Hierzu wurde in den Bundesländern der Bestand an chemischen und biologischen Monitoringdaten zu kleinen Oberflächengewässern (Stand- und Fließgewässer) abgefragt. Inwieweit diese Daten geeignet sind, den Belastungszustand von Kleingewässern in der Agrarlandschaft repräsentativ zu beschreiben, wurden im Vorhaben geprüft. Ab 2016 soll unter enger Einbindung der zuständigen Länderbehörden ein Rahmenkonzept für ein zukünftiges repräsentatives Monitoring abgestimmt sowie ein fachlich begründeter Vorschlag für einheitliche Kriterien für die Bewertung der Monitoringergebnisse erarbeitet werden. Dafür wurden in diesem Vorhaben u. a. Informationen zu vorhandenen Messprogrammen der Länder analysiert und Vorschläge für die Auswahl geeigneter Messstellen und -methoden sowie der einzuschließenden Substanzen entwickelt. Bei den fachlichen Kriterien für die Bewertung der Ergebnisse war auch die Möglichkeit der Einbeziehung des im Nationalen Aktionsplan vorgeschlagenen SPEAR-Index als ökologischer Belastungsindikator zu prüfen. Die Ergebnisse der Bestandsaufnahme und erste Eckpunkte für ein zukünftiges Monitoringkonzept wurden mit den Vertretern der Bundesländer im Rahmen eines Workshops am 6./7. Oktober 2015 in Koblenz diskutiert. Die Ergebnisse des Workshops fließen in die Planung eines zweiten Teilvorhabens - Umsetzung des Nationalen Aktionsplans zur nachhaltigen Anwendung von Pestiziden "Konzeption eines repräsentativen Monitorings zur Belastung von Kleingewässern in der Agrarlandschaft" ein. Quelle: Forschungsbericht
Umsetzung des Nationalen Aktionsplans zur nachhaltigen Anwendung von Pestiziden Teil 2
(2019) Wick, Arne; Bänsch-Baltruschat, Beate; Keller, Martin; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt; Karaoglan, Bilgin; Müller, Alexandra
Eine Vielzahl verschiedener Wirkstoffe aus Pflanzenschutzmitteln (PSM) und deren Metaboliten sind in deutschen Oberflächengewässern regelmäßig nachweisbar. Besonders kleine Gewässer sind solchen Einträgen v.a. nach Regenereignissen oft stoßweise ausgesetzt, wenn sie im ⁠Einzugsgebiet⁠ landwirtschaftlich genutzter Flächen liegen. Beim systematischen ⁠Monitoring⁠ gemäß ⁠Wasserrahmenrichtlinie⁠ (WRRL) werden jedoch vor allem größere Fließgewässer untersucht. Die Ermittlung des Belastungszustandes kleiner Stand- und Fließgewässer in der Agrarlandschaft mittels eines repräsentativen Monitorings ist deshalb ein Ziel, das im Nationalen Aktionsplan zur nachhaltigen Anwendung von Pflanzenschutzmitteln (NAP) zum Schutz von Oberflächengewässern festgelegt wurde. Auf der Basis einer Defizitanalyse bestehender chemischer und biologischer Monitoringdaten (FKZ 3714674041) wurde im zweiten Teilvorhaben das Konzept für ein bundesweites Monitoring von Kleingewässern in der Agrarlandschaft entwickelt. Im Austausch mit den Bundesländern wurden Empfehlungen im Hinblick auf die räumliche Verteilung, Anzahl der Messstellen, Probenahmezeiträume, Probenahmemethoden, Untersuchungsparameter und die Bewertung erarbeitet und das zu analysierende Stoffspektrum begründet und erläutert. Mit einer 2-jährigen Pilotphase wird das Konzept derzeit für Fließgewässer in Zusammenarbeit mit den Bundesländern in einem dritten Teilvorhaben pilothaft erprobt (FKZ 3717634030).
Untersuchungen zur Ermittlung der Wirkungen von präventiven Hochwasserschutzmaßnahmen im Rahmen des Nationalen Hochwasserschutzprogramms
(Umweltbundesamt, 2021) Hatz, Marcus; Schuh, Carina; Duong, Dinh Quang; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt; Mathan, Cindy; Baumgarten, Corinna
Nach den verheerenden Hochwasserereignissen vom Sommer 2013 im Elbe- und Donaugebiet beschloss die Umweltministerkonferenz die Erarbeitung eines Nationalen Hochwasserschutz-programms (NHWSP). Kernstück ist die bundesweite Aufstellung von seitens der Bundesländer geplanten prioritären, überregional wirksamen Maßnahmen des präventiven Hochwasserschutzes. Im Jahr 2020 beinhaltet das NHWSP 90 raumgebende Maßnahmen mit einer Gesamtfläche von 326 km2 (Kategorie: Deichrückverlegungen, Wiedergewinnung von natürlichen Rückhalteflächen) und einem Rückhaltevolumen von 1,4 Mrd. m3 (Kategorie: Flutpolder, Hochwasserrückhaltebecken). Ziel des FuE-Vorhabens war es, die durch die gemeldeten Maßnahmen zu erwartenden Einflüsse auf die Scheitelwasserstände und den Wellenablauf von außergewöhnlichen Hochwassern zu ermitteln. Die Wirkungsanalyse befasste sich mit den drei größten deutschen Flussgebieten Donau, Elbe und Rhein, in denen sich die Mehrzahl der Maßnahmen befindet. Das Vorhaben folgte einem bundesweit einheitlichen Untersuchungsansatz, der Anforderungen an die Nachweisführung sowie an die hierzu zu verwendenden Grundlagen und die eingesetzten Modellwerkzeuge (gekoppelte, hydraulische Bund-Länder-Modellsysteme) formuliert und auf andere Flussgebiete übertragbar ist. Im Ergebnis können die NHWSP-Maßnahmen einen maßgeblichen Beitrag zur Absenkung der Scheitel von Hochwassern an den großen Strömen leisten. Er liegt für viele der modellierten Ereignisse und über weite Streckenabschnitte zwischen einem und fünf Dezimetern. Sowohl auf die Gesamtwirkung aller Maßnahmen bezogen als auch im Hinblick auf ihre Einzelwirkung zeigt das NHWSP dabei eine starke überregionale Komponente. Aus dem Vorhaben abgeleitete qualitative Merkmale für "überregionale Wirkungen" können im NHWSP genutzt werden, um die Kriterien für die Maßnahmenauswahl/-priorisierung zu verbessern. Empfehlungen, um die Effekte der NHWSP-Maßnahmen zukünftig noch systematischer und realistischer ausweisen zu können, unterstützen Bund und Bundesländer bei der Fortschreibung und inhaltlichen Weiterentwicklung des NHWSP. Im FuE-Vorhaben wurden drei Flussgebietsberichte (Donau-, Elbe-, Rheingebiet) und ein Synthesebericht erarbeitet. Quelle: Forschungsbericht