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Betrachtungen zum Zusammenhang von physikalisch-chemischen Eigenschaften und aquatischer Ökotoxizität bei Nanomaterialien mit dem Ziel einer Gruppierung
(Umweltbundesamt, 2017) Hund-Rinke, Kerstin; Nickel, Carmen; Kühnel, Dana; Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; Institut für Energie- und Umwelttechnik (Duisburg); Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Deutschland. Umweltbundesamt; Völker, Doris
Projektziel war die Entwicklung eines Konzeptes, um Nanomaterialien (NM) hinsichtlich ihrer Ökotoxizitat für Algen, Daphnien, und den Fischembryo zu gruppieren. Dabei wurden fünf Arbeitsschritte durchlaufen: (i) Auswahl von insgesamt 14 NM, die sich auf die Materialtypen Ag, ZnO, TiO2, CeO2, und Cu aufteilten; (ii) umfassende physikalischĄ-chemische Charakterisierung aller Materialien in Wasser und den drei Testmedien; (iii) Entwicklung von Hypothesen zur erwarteten Ökotoxizitat; (iv) ökotoxikologische Testung aller NM in den drei ausgewählten Testsystemen; (v) Erprobung verschiedener Gruppierungsänsatze auf Basis der physikalischĄ-chemischen Parameter (PCParameter), die als relevant für die aquatische Ökotoxizitat identifiziert worden waren. Als relevant wurden Morphologie, Stabilität (Ionenfreisetzung, Kristallstruktur) und die Ökotoxizitat der chemischen Verbindung identifiziert und darauf basierend ein Schema zur Gruppierung vorgeschlagen. Es ist jedoch nicht auszuschließen, dass weitere Parameter zu berücksichtigen sind. Es zeigte sich weiterhin, dass keine sinnvolle Gruppierungshypothese auf einem einzelnen PCĄ-Parameter beruhen kann. Für eine sinnvolle Gruppierung ist ein Set von Parametern notwendig. Um das vorgeschlagene Gruppierungskonzept im Hinblick auf die regulatorische Anwendung zukünftig weiterzuentwickeln sind folgende Aspekte zu berücksichtigen: (i) gezielte Berücksichtigung von Oberflächenmodifikationen, die bewusst bei dem Projekt ausgeschlossen worden waren; (ii) Ersatz des Fischembryotests aufgrund seiner geringen Sensitivität; (iii) Anpassung der Methoden zur Bestimmung der Oberflächenreaktivitat, da keine Übereinstimmung zwischen den entsprechenden Messwerten und der Ökotoxizitat ermittelt wurde; (iv) die Kinetik ausgewählter PCĄ-Parameter (Agglomerationsverhalten; ZetaĄ-Potential, Reaktivität, Löslichkeit) im Test. Ferner wird eine größere Anzahl an ECĄ-Werten benötigt, um die Aussagekraft der Statistik zu erhöhen. Quelle: Forschungsbericht
Bewertung des endokrinen Potenzials von Bisphenol Alternativstoffen in umweltrelevanten Verwendungen
(Umweltbundesamt, 2020) Eilebrecht, Elke; Wenzel, Andrea; Teigeler, Matthias; Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; Deutschland. Umweltbundesamt; Kaßner, Franziska
Bisphenol A (BPA) wird hauptsächlich als Ausgangsstoff für die Produktion von Kunststoffen eingesetzt. Aufgrund seiner hormonähnlichen Wirkung im Menschen und anderen Organismen ist der Einsatz von BPA mit Umwelt- und Gesundheitsrisiken verbunden. Daher besteht ein großes Interesse an Verbindungen, die mit BPA vergleichbare Eigenschaften hinsichtlich des Einsatzes in der Kunststoffproduktion haben, aber das endokrine System von Organismen nicht beeinflussen. Bezüglich der molekularen Wirkweise vieler BPA-Substitutionskandidaten gibt es substantielle Datenlücken, die eine Bewertung ihres Einflusses auf die Umwelt derzeit nicht erlauben. In dieser Studie wurde eine Literaturstudie zur Identifizierung von umweltrelevanten BPA-Substitutionskandidaten durchgeführt sowie die Wechselwirkung dieser Substanzen mit mehreren Kernrezeptoren untersucht, die für die endokrine Wirkung von BPA mitverantwortlich sein können. Durch eine Batterie von biochemischen und zellbasierten Screening-Tests konnte so ein Einfluss dieser Substanzen auf die Östrogenrezeptoren a und ß sowie den Androgenrezeptor ermittelt werden. Quelle: Forschungsbericht
Bioaccumulation of ionic compounds - Deriving of alternative screening criteria from experimental studies
(Umweltbundesamt, 2021) Schlechtriem, Christian; Ebersbach, Ina; Müller, Carolin; Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Technical University of Denmark (Lyngby). Department of Environmental Engineering; Deutschland. Umweltbundesamt; Ackermann, Juliane
Das Ziel der vorliegenden Studie war es, die Bioakkumulation vollständig ionisierter Verbindungen experimentell zu bestimmen und Screening-Parameter zu identifizieren, die auf ein hohes Bioakkumulationspotential von ionisierbaren organischen Chemikalien (IOCs) hinweisen können. Drei Fütterungsstudien mit Regenbogenforellen (Oncorhynchus mykiss) wurden gemäß OECD TG 305 durchgeführt. Die Trennung von Leber, Magen-Darm-Trakt (GIT) und Schlachtkörper ermöglichte eine weitere Aufklärung der Gewebeverteilung der einzelnen Testsubstanzen. Die ausgewählten Chemikalien wiesen Eigenschaften auf, die sie für eine hohe Bioakkumulation verdächtig machten, und umfassten zwei Kationen (Tetrabutylphosphonium-bromid (TBP), Trimethyloctadecylammoniumchlorid (TMOA)) und vier Anionen (Benzotriazol, Tecloftalam, Pentachlorphenol (PCP), MEE-Phosphonat). Die höchsten Verteilungsfaktoren wurden für die GIT gefunden, gefolgt von der Leber. Keine der getesteten IOCs zeigte jedoch ein ausgeprägtes Biomagnifikationspotential, da die kinetischen Biomagnifikationsfaktoren (BMFk) zwischen 0,001 und 0,05 g / g lagen (Median 0,009 g / g). Die getesteten Kationen zeigten mit Ausnahme von Tecloftalam eine geringere Assimilationseffizienz (ÎÌ) (siehe OECD TG 305) als die Anionen. Im Gegensatz dazu zeigten die getesteten Anionen eine erheblich schnellere Depurationsrate (Halbwertszeit weniger als 0,5 Tage) als die Kationen (Halbwertszeit von etwa 5 Tagen). Zwanzig mögliche Screening-Parameter für das Biomagnifikationspotential ionisierter Verbindungen wurden mit verfügbaren Schätzwerkzeugen (ACD / i-Lab und COSMOmic) berechnet und mit BMF-Daten aus dieser Studie und aus der Literatur korreliert. Der COSMOmic KFisch / Wasser zeigte die höchste Korrelation zum gemessenen BMF, während die meisten anderen Deskriptoren nicht signifikant korrelierten. Das vermutete Bioakkumulationspotential der sechs IOC nach Aufnahme über die Nahrung konnte in den Fütterungsstudien mit Regenbogenforellen nicht bestätigt werden. Keiner der mehr als zwanzig Screening-Parameter zeigte eine besonders hohe Korrelation mit den Testergebnissen oder den aus der Literatur gesammelten BMF-Werten. Insgesamt kann aus dem Screening geschlossen werden, dass die Ionisierung einer Chemikalie die Tendenz zur Bioakkumulation im Vergleich zu nichtionisierten Chemikalien verringert. Eine schnelle Depuration scheint ein Hauptgrund für die beobachtete geringe Biomagnifikation ionischer Verbindungen, insbesondere der Anionen, zu sein. Aufgrund des schnellen Metabolismus oder der Konjugation geladener Verbindungen kann es zu einer schnellen Depuration kommen. Zukünftige Studien sollten diese Hypothese überprüfen. Quelle: Forschungsbericht
Comparison of different methodologies for selecting PELMO input parameters for groundwater modelling of plant protection products including current EU guidance (SANC0/12117/2014 - final, 2014)
(Umweltbundesamt, 2019) Klein, Michael; Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; König, Wolfram; Holdt, Gabriele; Osterwald, Anne
Im Rahmen des Zulassungsverfahrens von Pflanzenschutzmitteln in Deutschland wird das Versickerungsrisiko von Wirkstoffen und deren Abbauprodukten in das Grundwasser in der ersten Stufe auf Basis von Computerberechnungen mit dem Simulationsmodell FOCUS-PELMO unter Verwendung des FOCUS-Szenarios Hamburg ermittelt. Freilandlysimeterstudien, die nach der BBA-Richtlinie IV 4-3 durchgeführt wurden, werden i.d.R. als höherstufige Studien akzeptiert. Die in diesen Studien gemessenen Sickerwasserkonzentrationen von Wirkstoffen und deren Abbauprodukten können die Ergebnisse der Modellierungen überschreiben. Ziel dieses Vorhabens war es, zu untersuchen, ob die Modellierungen hinreichend konservativ sind und die berechneten Grundwasserkonzentrationen höher sind als die unter Freilandbedingungen im Sickerwasser von Lysimetern gemessenen Konzentrationen. Zu diesem Zweck wurden drei verschiedene Ansätze zur Auswahl der Eingabeparameter für die Modellierungen geprüft. Es handelte sich um zwei EU-Ansätze (bisheriger Ansatz auf Basis des arithmetischen Mittels und der neuer Ansatz basierend auf dem geometrischen Mittel für den Modellierungsendpunkt Kfoc) und den nationalen Ansatz (Holdt et al. 2011). Der Vergleich der Modellierungen untereinander zeigte, dass das deutsche Auswahlverfahren zu etwas konservativeren Ergebnissen führte als der EU-Ansatz basierend auf dem geometrischen Mittelwert für den Kfoc (DE: 82%, EU: 79% der Simulationen oberhalb der entsprechenden Konzentrationen im Sickerwasser der Lysimeter). Dieses Ergebnis war unabhängig von der Art der Substanz (Wirkstoff oder Abbauprodukt). Die Verwendung des arithmetischen Mittels (bisheriger EU-Ansatz) führte zu noch weniger Situationen, bei denen die Ergebnisse der PELMO-Simulationen oberhalb entsprechender Lysimeterergebnisse blieben (74%). Außerdem waren die Ergebnisse davon abhängig, ob Wirkstoffe (79%) oder Abbauprodukte (72%) untersucht wurden. Für eine Analyse möglicher regulatorischer Auswirkungen wurden die drei Ansätze zur Auswahl der Eingabeparameter für die Modellierungen im Hinblick auf falsch-negative Ergebnisse (gemessene Konzentration) 0,1 ug/L bzw. 10 ug/L und modellierte Konzentration 0,1ug/L bzw. 10 ug/L) und falsch-positive Ergebnisse (modellierte Konzentration 0,1 ug/L bzw. 10 ug/L und gemessene Konzentration 0,1ug/L bzw. 10 ug/L) untersucht. Die Analyse der falsch-negativen Ergebnisse zeigte keine signifikanten Unterschiede. Unabhängig vom Verfahren fielen 3% der Wirkstoffe und 6% bis 7% der Abbauprodukte in diese Kategorie. Ein Vergleich der falsch-positiven Ergebnisse, die regulatorisch die Forderung weiterer Studien nach sich ziehen können, zeigte Unterschiede zwischen Wirkstoffen und Metaboliten. Bei Auswahl der Einga-beparameter für die Modellierungen nach den beiden EU-Ansätzen wurden für Wirkstoffe zwei- bis dreimal weniger falsch-positive Ergebnisse ermittelt als bei Auswahl der Eingabeparameter entsprechend dem nationalen Ansatz. Für Abbauprodukte traten keine Unterschiede zwischen dem nationalen und dem neuen EU-Ansatz (geometrischer Mittelwert für den Kfoc) auf. Für beide Ansätze wurden vergleichbare Prozentwerte für falsch-positive Ergebnisse für diese Substanzgruppe ermittelt. Simulations-ergebnisse basierend auf dem bisherigen EU-Verfahren (arithmetischer Mittelwert für den Kfoc) führten dagegen für Abbauprodukte zu einer geringeren Anzahl von falsch-positiven Ergebnissen. Quelle: Forschungsbericht
Comparison of the environmental properties of parasiticides and harmonisation of the basis for environmental assessment at the EU level
(2019) Römbke, Jörg; Duis, Karen; Egeler, Philipp; ECT Oekotoxikologie GmbH (Flörsheim am Main); Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; Deutschland. Umweltbundesamt; Adler, Nicole; Hein, Arne
Parasiticides are veterinary pharmaceuticals very frequently used in pasture animals. Particularly substances of the classes of avermectins and milbemycins are very common. These substances are highly toxic to non-target organisms, often stable in the environment (persistent) and may potentially accumulative in organisms. The present project contributes to filling environmental data gaps for avermectins and milbemycins. In addition, risk management strategies for parasiticides used in pasture animals were evaluated with regard to their efficacy and practicability reducing the risk to dung or soil organisms.
Concept development for an extended plant test in the environmental risk assessment of veterinary medicinal products
(2015) Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; ECT Oekotoxikologie GmbH (Flörsheim am Main); Deutschland. Umweltbundesamt
Based on the need for a standardized test design to test the effect of veterinary medicinal products on plants in a more realistic way, the following objectives of this research project arise: Development of a test design for a modified OECD 208 seedling emergence and growth plant test with a more realistic exposure in manured soil; Experimental verification of the practicability of the test design by means of two veterinary antibiotics and two kinds of manures (pig and cattle) in tests with six plant species; Preparation of a manual for the performance, evaluation and reporting of extended plant tests with an exposure scenario via manure application for the use in environmental risk assessment of veterinary medicinal products.
Quelle: https://www.umweltbundesamt.de
Consideration of disinfection by-products in the environmental risk assessment of biocidal products-inventory & development of recommendations for the assessment
(Umweltbundesamt, 2023) Hüben, Michael; Klein, Michael; Herrchen, Monika; Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; Deutschland. Umweltbundesamt; Kehrer-Berger, Anja; Wieck, Stefanie
Im ersten Teil des Projektes wurde eine Zusammenstellung von Daten zu Desinfektionsnebenprodukten (DBPs) sowie den in der EU zugelassenen und im Zulassungsverfahren befindlichen bioziden Wirkstoffen aus den Produkttypen (PTs) 1-5, 11 und 12 erstellt. Die Daten zu den DBPs resultierten aus einer Literaturrecherche, bei der 272 DBPs identifiziert wurden. In der tabellarischen Zusammenfassung wurden neben den Substanzdaten die jeweils eingesetzten Wirkstoffe und die behandelte Matrix festgehalten. Hierbei wurde ein starker Fokus der wissenschaftlichen Literatur auf die Untersuchung stark reaktiver, vor allem chlorierender Wirkstoffe in wässriger Lösung festgestellt. Die Liste der bioziden Wirkstoffe wurde der ECHA Datenbank entnommen (Stand Juli 2019). Es wurde eine Kategorisierung der bioziden Wirkstoffe erarbeitet und anhand dieser Kategorisierung das DBP-Bildungspotential jedes Wirkstoffes bewertet. In einem Modellierungsansatz wurde die Verteilung ausgewählter DBPs und biozider Wirkstoffe in den Kompartimenten Wasser und Luft bei Anwendungen in Lösung sowie auf Oberflächen und die Verteilung in Wasser und Klärschlamm in einer Kläranlage abgeschätzt. Hierbei zeigten sich in den meisten Fällen signifikante Unterschiede zwischen den Verteilungen der DBPs und der Wirkstoffe. In Laborsimulationen von Desinfektionsanwendungen in Lösung und auf Oberflächen mit verschiedenen Wirkstoffen wurde die Bildung von ca. 60 DBPs untersucht. Zusätzlich wurden Proben aus reellen Desinfektionsanwendungen analysiert. Anhand der Projektergebnisse wurde im letzten Projektabschnitt die aktuelle Vorgehensweise zu Risikobewertung der DBPs analysiert und es wurden Vorschläge zur Modifikation diskutiert, die eine Vereinfachung und Harmonisierung der Risikobewertung der DBPs innerhalb der EU zum Ziel haben. Quelle: Forschungsbericht
Considerations about the relationship of nanomaterial´s physical-chemical properties and aquatic toxicity for the purpose of grouping
(Umweltbundesamt, 2017) Hund-Rinke, Kerstin; Nickel, Carmen; Kühnel, Dana; Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; Institut für Energie- und Umwelttechnik (Duisburg); Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Deutschland. Umweltbundesamt; Völker, Doris
Projektziel war die Entwicklung eines Konzeptes, um Nanomaterialien (NM) hinsichtlich ihrer Ökotoxizitat für Algen, Daphnien, und den Fischembryo zu gruppieren. Dabei wurden fünf Arbeitsschritte durchlaufen: (i) Auswahl von insgesamt 14 NM, die sich auf die Materialtypen Ag, ZnO, TiO2, CeO2, und Cu aufteilten; (ii) umfassende physikalischĄ-chemische Charakterisierung aller Materialien in Wasser und den drei Testmedien; (iii) Entwicklung von Hypothesen zur erwarteten Ökotoxizitat; (iv) ökotoxikologische Testung aller NM in den drei ausgewählten Testsystemen; (v) Erprobung verschiedener Gruppierungsänsatze auf Basis der physikalischĄ-chemischen Parameter (PCParameter), die als relevant für die aquatische Ökotoxizitat identifiziert worden waren. Als relevant wurden Morphologie, Stabilität (Ionenfreisetzung, Kristallstruktur) und die Ökotoxizitat der chemischen Verbindung identifiziert und darauf basierend ein Schema zur Gruppierung vorgeschlagen. Es ist jedoch nicht auszuschließen, dass weitere Parameter zu berücksichtigen sind. Es zeigte sich weiterhin, dass keine sinnvolle Gruppierungshypothese auf einem einzelnen PCĄ-Parameter beruhen kann. Für eine sinnvolle Gruppierung ist ein Set von Parametern notwendig. Um das vorgeschlagene Gruppierungskonzept im Hinblick auf die regulatorische Anwendung zukünftig weiterzuentwickeln sind folgende Aspekte zu berücksichtigen: (i) gezielte Berücksichtigung von Oberflächenmodifikationen, die bewusst bei dem Projekt ausgeschlossen worden waren; (ii) Ersatz des Fischembryotests aufgrund seiner geringen Sensitivität; (iii) Anpassung der Methoden zur Bestimmung der Oberflächenreaktivitat, da keine Übereinstimmung zwischen den entsprechenden Messwerten und der Ökotoxizitat ermittelt wurde; (iv) die Kinetik ausgewählter PCĄ-Parameter (Agglomerationsverhalten; ZetaĄ-Potential, Reaktivität, Löslichkeit) im Test. Ferner wird eine größere Anzahl an ECĄ-Werten benötigt, um die Aussagekraft der Statistik zu erhöhen. Quelle: Forschungsbericht
Development of a bioaccumulation test using Hyalella azteca
(Umweltbundesamt, 2022) Schlechtriem, Christian; Kühr, Sebastian; Müller, Carolin; Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; Deutschland. Umweltbundesamt; Rauert, Caren; Jöhncke, Ulrich
Kürzlich wurde ein Testkonzept für Biokonzentrationstests mit dem Süßwasserflohkrebs H.azteca (HYBIT) beschrieben. Dabei wurde gezeigt, dass Biokonzentrationsfaktoren (BCFs), diefür Verbindungen mit unterschiedlichen hydrophoben Eigenschaften ermittelt wurden(log Kow 2,4 - 7,8), eine starke Korrelation zu denen aus Fischtests aufweisen. Das diesemBericht zu Grunde liegende Projekt wurde durchgeführt, um die Eignung des HYBIT-Tests zurPrüfung eines erweiterten Kreises von Substanzklassen einschließlich solcher, die schwer zutesten sind, zu untersuchen und erforderlichenfalls das Testkonzept entsprechend zu erweitern.Das Bioakkumulationspotential von hoch lipophilen UV-Stabilisatoren und ionischenorganischen PFAS-Verbindungen sowie Silber-, Titandioxid- und Goldnanomaterialien wurdegetestet. Die zwei möglichen Ansätze zur Durchführung von Biokonzentrationsstudien mit H.azteca unter Verwendung eines semistatischen Testaufbaus oder eines Durchflussansatzeswurden angewendet. Der Einsatz von Lösungsvermittlern und die lösungsmittelfreieApplikation der hydrophoben Testverbindungen wurden verglichen. Wegen der Schwierigkeitenbei der wässrigen Exposition von Nanomaterialien wurden im Rahmen dieses Projekts auchBiomagnifikationsstudien durchgeführt. Wir konnten zeigen, dass der HYBIT-Ansatz die Testungschwer zu applizierender Substanzen ermöglicht und die Ermittlung regulatorischer Endpunktefür die Bioakkumulationsbewertung zulässt. Aufgrund der kürzeren Expositionszeiten und derkleineren verwendeten Versuchseinheiten bietet der HYBIT-Ansatz mehrere Vorteile gegenüberdem Durchfluss-Fischtest. Als Nicht-Wirbeltier-Test kann der Hyalella-Biokonzentrationstest(bzw. Biomagnifikationstest) dazu beitragen, die für die behördlichen Tests von Chemikalienerforderliche Fischmenge weiter zu reduzieren. Quelle: Forschungsbericht
Development of a method to determine the bioaccumulation of manufactured nanomaterials in filtering organisms (Bivalvia)
(Umweltbundesamt, 2020) Schlechtriem, Christian; Knopf, Burkhard; Kühr, Sebastian; Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; Deutschland. Umweltbundesamt; Völker, Doris
Immer größer werdende Mengen an synthetischen Nanomaterialien (MNMs) werden für den industriellen Einsatz produziert und können während der Produktion, dem Einsatz der Produkte, sowie bei deren Entsorgung in die Umwelt gelangen. MNM mit hohen Produktionsvolumina unterliegen einer Bioakkumulationsbewertung im Rahmen der EU REACH Verordnung, um potentielle Umweltbelastungen abschätzen zu können. Die hierbei für die Chemikalienbewertung klassischerweise verwendeten Methoden, etwa Durchflussstudien mit Fischen gemäß OECD TG 305, sind für das Testen von MNMs in aquatischen Medien jedoch nur bedingt geeignet. So neigen die meisten MNMs dazu in aquatischen System nur metastabile Suspensionen zu bilden und direkt nach dem Eintreten in das Medium oder im zeitlichen Verlauf zu sedimentieren. Eine konstante homogene Exposition im Testsystem wird somit stark erschwert. Für Corbicula fluminea, eine weit verbreitete Süßwassermuschel, wurde bereits in früheren Studien gezeigt, dass sie MNMs aus der Wasserphase durch Filtration aufnehmen kann. Im Rahmen dieses Projekts wurde die Eignung von C. fluminea für Bioakkumulationsstudien mit MNMs geprüft. Hierzu wurde ein neues Durchflusssystem entwickelt, welches eine konstante und homogene Exposition von MNMs ermöglicht. Zur Überprüfung wurden synthetische Nanomaterialien gewählt, welche jeweils MNMs mit bestimmten Eigenschaften repräsentieren. Das Silbernanopartikel NM 300K (AgNP) wurde als Repräsentant der Gruppe der gut dispergierbaren und ionenfreisetzenden MNMs getestet und mit AgNO3 als nicht nanopartikuläre Form desselben Elements verglichen. NM 105, ein Titandioxid NP, wurde für die Gruppe der nicht ionenfreisetzenden MNMs getestet. Für die Gruppe der MNMs, welche auf organischen Polymeren basieren, wurde das Polystyrol NP Fluoro-MaxTM getestet, welches mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert war. Somit konnte die Aufnahme und Verteilung des NPs im Weichkörper der Muscheln u.a. mittels Fluoreszenzmikroskop untersucht werden. Für die Ag und TiO2 Behandlungen konnten nach Messung der Gewebekonzentrationen BAF bzw. BCF Werte im Konzentrationsgleichgewicht ermittelt werden. BAFss Werte von 31 und 128 für die beiden NM 300K Konzentrationen (0.624 und 6.177 'Mikrogramm'Ag/L) und 6,150 und 9,022 für die beiden NM 105 Konzentrationen (0.099 und 0.589 'Mikrogram'TiO2/L) zeigten, dass BAFss Werte für die untersuchten MNMs abhängig von der jeweiligen Expositionskonzentration sind. Für die AgNO3 Behandlung wurden ebenso konzentrationsabhängige BCFss Werte von 31 und 711 für die höhere und niedrigere Konzentrationen ermittelt. Die Kinetik der gemessenen Partikelkonzentrationen in den Muschelgeweben (sp-ICP-MS) wie auch die ermittelten Distributionsfaktoren für einzelne Kompartimente lieferten Hinweise, dass die untersuchten MNMs zwar aufgenommen, aber nicht inkorporiert wurden. Quelle: Forschungsbericht
Development of a test protocol to study the transformation of veterinary pharmaceuticals and biocides in liquid manure
(2015) Hennecke, Dieter; Atorf, Cornelia; Bickert, Claudia; Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; Deutschland. Umweltbundesamt; Berkner, Silvia; Konradi, Sabine; Lehmann, Rene
It was the aim of the project to develop a method to determine the transformation of substances in liquid manure. In a first step, the heterogeneity of manure of different type and origin was tested. Furthermore, a procedure was tested which is capable to take samples homogeneously from a manure storage tank. Obviously, representative sampling is possible in case mixing devices which are routinely applied by the farmers are used prior to sampling. In order to get an overview on the variability of liquid manure of different type and origin (pig-/cattle manure; manure sampled in summer and winter, from different regions and livestock breeding) 30 manures were sampled and characterized. Furthermore, temperature (including a temperature profile) in manure tanks was reported in order to select a realistic test temperature. Six manures were selected to perform transformation studies of two veterinary medicinal products (Salicylic acid, Paracetamol) and a biocide. The experimental methodology which was developed in the project was used in a first inter-laboratory comparison (ring test) with 5 laboratories. Experiences of the participants were presented and discussed on a workshop and based on the results the developed test protocol was adapted.
Development of cornerstones for a monitoring programme for the assessment of biocide emissions into the environment
(Umweltbundesamt, 2017) Rüdel, Heinz; Fliedner, Annette; Schwarzbauer, Jan; Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; EMR Energy & Mineral Resources Group; Deutschland. Umweltbundesamt. Fachgebiet IV.1.2 - Biozide; Deutschland. Umweltbundesamt
Zunächst wurde der Status des Biozidmonitorings in Deutschland und anderen EU-Staaten ausgewer-tet. Dazu wurden wissenschaftliche Veröffentlichungen und Berichte von Behörden und anderen Institutionen recherchiert. Um ein umfassenderes Bild zu erhalten, wurde ein erster internationaler Workshop zum Biozidmonitoring im Auftrag des Umweltbundesamtes und der NORMAN-Gemein-schaft organisiert. Hauptthemen waren Priorisierung von Bioziden für die Aufnahme in Monitoring-programme, praktische Fragen der Probenahme und Analyse sowie die Auswertung von Monitoring-daten. Aufbauend auf einem Vorschlag aus einem früheren Projekt wurde ein Priorisierungsansatz für Biozide optimiert und umgesetzt. Die Stoffe werden im Hinblick auf mögliche direkte oder indi-rekte Emissionen, ihr Potenzial hinsichtlich nachteiliger Wirkungen, sowie ihre Relevanz für das Auf-treten in Umweltkompartimenten (z.B. Wasserphase, Schwebstoffe, Biota) bewertet. Je nach Kompar-timent werden stoffspezifische Eigenschaften wie die Verteilung zwischen den Medien, Persistenz sowie Bioakkumulation berücksichtigt. Um eine breitere Abdeckung von Bioziden im Umweltmonito-ring zu erreichen, wurde ein Vorschlag für ein Biozid-Monitoringprogramm ausgearbeitet. In einem experimentellen Teil wurde ein Satz von Bioziden (Triclosan, Azolfungizide) sowie ein Transformati-onsprodukt (Methyltriclosan) in verschiedenen Proben aus Kläranlagen und Vorflutern untersucht. Die Belastungen mit den ausgewählten Stoffen waren an den untersuchten Standorten niedrig bzw. unter der Bestimmungsgrenze. In einer Studie zu Rodentiziden in archivierten Fischleberproben konnten geringe Konzentrationen von drei Verbindungen in Proben aus verschiedenen Jahren und Standorten nachgewiesen werden. Eine weitere experimentelle Studie zu Triclosan/Methyltriclosan belegt das Vorkommen von Rückständen beider Stoffe in Böden und Regenwürmern von klär-schlammbehandelten Flächen. Schließlich wurden das vorgeschlagene Priorisierungsschema und das Überwachungskonzept auf Basis der experimentellen Ergebnisse und der Literaturauswertung diskutiert. Die Projektergebnisse wurden in einem zweiten Workshop zum Biozidmonitoring, der wiederum gemeinsam von Umweltbundesamt und NORMAN veranstaltet wurde, vorgestellt. Quelle: Forschungsbericht
Do new generations of active pharmaceuticals for human use require an adaption of the environmental risk assessment
(Umweltbundesamt, 2020) Kohler, Manfred; Stix, Sebastian; Windshügel, Björn Anselm; Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; Deutschland. Umweltbundesamt; Brückner, Jasmin; Westphal-Settele, Kathi
Pharmazeutika können ein Problem für die Umwelt und die darin lebenden Organismen darstellen. Einige hundert Wirkstoffe wurden bereits in unterschiedlichen Umweltkompartimenten wie Oberflächenwasser, Grundwasser oder Boden im ng/L bis (my)g/L gefunden. Bislang werden alle Pharmazeutika, die eine Aktionsgrenze von 0.01 (my)g/L in der Umwelt überschreiten, einer Umweltrisikobewertung unterzogen. Es besteht allerdings die Gefahr, dass Substanzen auch in geringeren Konzentrationen Effekte auf Umweltorganismen ausüben, oder dass in der Richtlinie nicht die empfindlichsten Organismen zur Testung empfohlen werden. Um diese Fragestellung zu beantworten, wurde im Rahmen dieses Vorhabens eine Literaturstudie durchgeführt, die zunächst alle ab 2006 neu zugelassenen Wirkstoffe identifiziert und relevante Informationen zusammengefasst hat. Basierend auf diesen Daten wurden zunächst drei Wirkstoffgruppen ausgewählt, für die eine zugeschnittene Bewertungsstrategie definiert werden sollte. Die Auswahl der Gruppen beruhte auf der Anzahl der Substanzen je Wirkstoffklasse. Somit wurden Pharmazeutika der Gruppen 'Neurologie', 'Kardiologie' und 'Onkologie' ausgewählt. Durch eine weitere Literaturrecherche wurden sensitive ökotoxikologische Testsysteme basierend auf Daten von Modellsubstanzen identifiziert. Im Abschluss des Projekts wurden ca. fünf Wirkstoffe pro Substanzklasse ausgewählt, mit denen weitere praktische Studien mit den alternativen Testsystemen durchgeführt werden sollen. Voraussetzung für die Auswahl der Testsubstanzen war, dass sowohl Daten der Umweltrisikobewertung basierend auf der EMA-Richtlinie als auch Daten der alternativen Testmethoden von Modellsubstanzen mit vergleichbaren Wirkmechanismus vorlagen. Basierend auf experimentell erhobenen Daten soll im Anschluss an dieses Projekt ermittelt werden, ob für die ausgewählten Gruppen eine zugeschnittene Risikobewertung sinnvoll ist oder ob mit den Standard-Endpunkten eine ausreichend hohe Aussagekraft über das Umweltrisiko der Wirkstoffe erreicht wird. Quelle: Forschungsbericht
Evaluierung von Elutionsmethoden - Durchführung von Robustheitsuntersuchungen zur Validierung von E DIN 19527 für ausgewählte Böden und Bodenmaterialien mit prioritären organischen Schadstoffen
(2013) Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung; Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; Deutschland. Umweltbundesamt
Ziel des Vorhabens ist es, die Robustheit des Schüttelverfahrens nach E DIN 19527 mit einem Wasser-/Feststoffverhältnis von 2 l/kg für unterschiedliche Bodenarten und Bodenmaterialien zu überprüfen. Gleichzeitig soll bei diesen Untersuchungen das Stoffspektrum auf weitere prioritäre organische Kontaminanten erweitert werden. Dies stellt die Voraussetzung für die Durchführung von Ringversuchen zur Validierung der Norm DIN 19527 dar.
Quelle: www.umweltbundesamt.de
Food web on ice - investigation of the bioaccumulation of chemicals in an exemplary food chain
(Umweltbundesamt, 2022) Kosfeld, Verena; Schlechtriem, Christian; Rüdel, Heinz; Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; Deutschland. Umweltbundesamt; Koschorreck, Jan; Rauert, Caren
Um das Akkumulationsverhalten umweltrelevanter Chemikalien unter realen Bedingungen zu untersuchen, wurden in vielen verschiedenen aquatischen Ökosystemen weltweit trophische Magnifikationsfaktoren (TMFs) abgeleitet. Der TMF ist definiert als eine Metrik, die die durch schnittliche trophische Anreicherung einer Chemikalie durch das analysierte Nahrungsnetz unter realistischen Umweltbedingungen beschreibt. TMFs sind nicht nur für Fragen der Risiko bewertung von Chemikalien interessant, sondern auch für bestimmte Aspekte der Überwachung von Stoffen im Kontext der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL). Diese Untersuchung ist die erste TMF-Studie, die in einem deutschen Süßwasser-Ökosystem - dem Templiner See bei Potsdam - durchgeführt wurde. Ziel der Studie war es, die Nahrungsnetzanreicherung von Stoffen zu unter suchen und zuverlässige TMFs abzuleiten, die für regulatorische Zwecke verwendet werden können. Es wurde ein Satz von Nahrungsnetzproben gewonnen, der 15 Biota-Proben aus etwa drei trophischen Ebenen umfasst. Die Proben wurden nach standardisierten Protokollen der Umweltprobenbank des Bundes (UPB) aufgearbeitet und tiefgekühlt gelagert. Die erhaltenen Nahrungsnetzproben bilden somit ein "Nahrungsnetz auf Eis" und sind nun für eine Vielzahl von Analysen einsetzbar. In einem ersten Schritt wurde eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt. Als Vergleichsmaßstab dienen persistente organische Schadstoffe (POPs), von denen bekannt ist, dass sie sich in Nahrungsnetzen anreichern und zudem nicht leicht metabolisiert werden. Von den hier analysierten POPs zeigen die meisten Stoffe TMFs signifikant über 1. In wenigen Fällen ist zwar auch eine Anreicherung zu erkennen, die jedoch statistisch nicht signifikant ist. Da nicht nur POPs mit lipophilen Akkumulationseigenschaften analysiert wurden, kann der Schluss gezogen werden, dass die archivierten Proben des "Nahrungsnetzes auf Eis" aus dem Templiner See zur Charakterisierung des trophischen Magnifikationspotentials weiterer in den Proben vorhandener Substanzen mit weniger untersuchten Bioakkumulationseigenschaften verwendet werden können. Zu diesem Zweck wurden mehrere PFAS, Arzneimittelwirkstoffe, Pestizide und Methylsiloxane in den Proben analysiert, um für diese TMFs abzuleiten. Quelle: Forschungsbericht
Georeferenced Probabilistic Risk Assessment of Pesticides
(2014) Institut für Agrarökologie; Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; Deutschland. Umweltbundesamt
The current exposure assessment for pesticide entries into water bodies considers a water body model which represents a realistic worst case for water bodies in the agricultural landscape. For the factors determining the pesticide exposure in the model a variety of deterministic assumptions are made such as that it is a stagnant water body of a default depth of 30 cm which is directly situated in the edge of the field. Although this scenariobased approach enables a protective risk assessment it does not allow for an estimation of the spatiotemporal occurrence of this exposure situation in the landscape. Spatially explicit information on location factors with a relevant impact on exposure and risk in a water body are missing and can therefore not be considered in the risk management. In contrast the use of geo-referenced probabilistic methods in risk assessment allows for a site-specific as well as quantitative characterization of the pesticide exposure and linked risks in water bodies. Consequently such approaches also establish the possibility for a spatially differentiated risk management. This again leads to the expectation that suchriskmitigationobligations due to their direct reference to the real local conditions might be more plausible and therefore acceptable for farmers. Furthermore they also give possibility to focus efforts in permanent local risk mitigation measures on those water body sections with a high risk.
Quelle: www.umweltbundesamt.de
Harmonization of environmental exposure assessment for veterinary pharmaceuticals and bio-cides
(2016) Herrchen, Monika; Hennecke, Dieter; Junker, Thomas; Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; ECT Oekotoxikologie GmbH (Flörsheim am Main); Deutschland. Umweltbundesamt; Berkner, Silvia; Konradi, Sabine
The spread of veterinary medicinal products (VMP) and biocides onto agriculturally used areas represents a very important path of entry into the environment for these product groups. For this reason, current guidance (e.g. „Guideline on determining the fate of veterinary medicinal products in manure“ (EMA/CVMP/ERA/430327/2009) (EMA, 2011) stipulates experimental studies on transformation of VMPs and biocides in manure. However, the documents only contain basic regulatory requirements, whereas an experimental test guideline is still missing, both on EU and ⁠OECD⁠ level. To allow for a consistent assessment of studies within the registration process, a harmonized internationally accepted and validated test method is needed.A draft test guideline was developed within a previous R&D-Project “Development of test guidance for transformation of veterinary pharmaceuticals and biocides in liquid manure” (FKZ 3710 67 422) (Hennecke et al., 2015). The experimental method was examined and revised by an intra-laboratory comparison as well as an international inter-laboratory comparison (pre-validation ring test).In the present project, an international ring test has been performed and evaluated testing a veterinary medicinal product (florfenicol) in pig manure and a biocide (imidacloprid) in cattle manure. Moreover, two international workshops were organized; one at the beginning in connection with proceeding project (FKZ 3710 67 422) and one at the end of the project to discuss and evaluate the ring test. Based on the experimental results of the ring test as well as discussions and conclusions of both workshops, a revised draft test guideline was prepared.
Harmonization of environmental exposure assessment for veterinary pharmaceuticals and biocides
(2016) Junker, Thomas; Römbke, Jörg; Hennecke, Dieter; ECT Oekotoxikologie GmbH (Flörsheim am Main); Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; Deutschland. Umweltbundesamt; Berkner, Silvia; Konradi, Sabine
The spread of veterinary medicinal products (VMP) and biocides onto agriculturally used areas repre-sents a very important path of entry into the environment for these product groups. For this reason, current guidance (e.g. „Guideline on determining the fate of veterinary medicinal products in ma-nure“ (EMA/CVMP/ERA/430327/2009) (EMA, 2011) stipulates experimental studies on transfor-mation of VMPs and biocides in manure. Though, the documents only contain basic regulatory re-quirements, whereas an experimental test guideline is still missing, both on EU and ⁠OECD⁠ level. To allow for a consistent assessment of studies within the registration process, a harmonized interna-tionally accepted and validated test method is needed.A draft test guideline was developed within a previous R&D-Project “Development of test guidance for transformation of veterinary pharmaceuticals and biocides in liquid manure” (Hennecke et al., 2015). The experimental method was examined and revised by an intra-laboratory comparisons as well as an international inter-laboratory comparison (pre-validation ring test).In the present project, an international ring test has been performed and evaluated testing a veteri-nary medicinal product (florfenicol) in pig manure and a biocide (imidacloprid) in cattle manure. Moreover, two international workshops were organized; one at the beginning in connection with pre-ceding project (Hennecke et al., 2015) and one at the end of the project to discuss and evaluate the ring test. Based on the experimental results of the ring test as well as discussions and conclusions of both workshops, a revised draft test guideline was prepared.
Harmonization of environmental exposure assessment for veterinary pharmaceuticals and biocides
(2016) Düring, Rolf-Alexander; Wohde, Manuel; Junker, Thomas; ECT Oekotoxikologie GmbH (Flörsheim am Main); Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; Deutschland. Umweltbundesamt; Berkner, Silvia; Konradi, Sabine
The spread of veterinary medicinal products (VMPs) and biocides onto agriculturally used areas represents a very important path of entry into the environment for these product groups. Within this literature study public available transformation studies with liquid manure are summarized. Transformation studies were evaluated considering the transformation fate of tested substances, the origin and characteristics of used manure, the experimental setup, the measured parameters and the main outcome of the studies. Test duration throughout the studies ranges from 2 to 374 days and study temperature ranges from 5 °C to 55 °C. As main topics within the 34 found transformation studies the high dependency of transformation on temperature, redox potential, dry matter content and many other parameters is reported. It was further critically analyzed which basic information and parameters were neglected. Unfortunately only six publications give information on the redox potential of the manure. Further, the characterization of the matrix in many cases is inadequate due to missing parameters such as dry matter content, pH, and TOC.Additionally, public available monitoring data of VMPs in manure were collected and evaluated regarding the origin and characteristics of the manure, the minimum and maximum found concentrations, and percentage of identified compounds. Within the 27 found publications, 1568 manure samples were analyzed and 39 different active substances for VMPs and 11 metabolites and transformation products of VMPs could be found in manure. Mainly, the samples were analyzed for sulfonamides, tetracyclines and fluorquinolones. In no case a non-target approach was used. Single active substances were found in some studies with more than 100 analyzed samples in more than 50 % of the analyzed manure samples. This is the case for sulfadimidine, chlortetracycline, oxytetracycline, and tetracycline. It can be concluded that for both transformation studies and monitoring studies a standardized guidance would be beneficial for their applicability in regulatory contexts and also enhance the scientific outcome of these studies.
Integrative test strategy for the environmental assessment of nanomaterials
(2015) Hund-Rinke, Kerstin; Herrchen, Monika; Schlich, Karsten; Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie; Deutschland. Umweltbundesamt
Currently there are no testing and assessment strategies for environmental fate and effects taking the specific properties and behaviour of engineered nanomaterials into account. Therefore, the project objective was to develop a strategy for the investigation of ecotoxicity and environmental fate that allows the consideration of nano-specific effects within the environmental risk assessment of nanomaterials. For the development of the test strategy, both the results of "classic" assessment as well as those of recognized non-standardized endpoints were taken into account. For this analysis environmental fate and effects were addressed separately. Furthermore, the discussions of national and international level, e.g. the conclusions of the expert meeting on Ecotoxicology and Environmental fate of the OECD Working Party on Manufactured Nanomaterials were taken into account. The test strategy considers various levels of test complexity as they are to be used in a tiered risk assessment scheme on the basis of a full life-cycle assessment. For the environmental risk assessment approach, the use of mathematical models and trigger values to either stop the procedure or proceed to the next tier is included. The presented test strategy features an overarching approach to test and assess fate and effects of NM while considering the specific challenges when investigating the potential environmental impact of NM.
Quelle: https://www.umweltbundesamt.de/