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Analysis of studies and research projects regarding the detection of nanomaterials in different environmental compartments and deduction of need for action regarding method development
(Umweltbundesamt, 2019) Hildebrand, Heike; Schymura, Stefan; Franke, Karsten; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Deutschland. Umweltbundesamt; Völker, Doris
Das Ziel der vorliegenden Studie war die Erstellung eines Überblicks verschiedener Strategien und Techniken, die bei der Detektion von (technischen) Nanomaterialien in den Umweltkompartimenten Oberflächenwasser, Boden, Sediment, Luft, Biota und Klärschlamm zum Einsatz kommen. Darauf basierend werden kurz- bis langfristige Handlungsempfehlungen für die Etablierung von standardisierten Messprotokollen für die Detektion von NM in der Umwelt abgeleitet. Diese Messungen dienen der Überprüfung der Belastungssituation in der Umwelt, können helfen zu prüfen, ob mögliche regulative Maßnahmen greifen und unterstützen die Anwendbarkeit von Resultaten aus Expositionsmodellen anhand des Vergleichs mit Realdaten. Vor allem durch Verwendung des "Web of Science" wurde eine Literaturrecherche nach Übersichtsarbeiten, die den gegenwärtigen Stand der Technik der NM-Detektion in Umweltmedien zusammenfassen, vorgenommen. Über 160 wissenschaftliche Publikationen wurden im Hinblick auf NM-Detektion evaluiert. Die Ergebnisse dieser Literaturstudie zeigen deutlich, dass eine Methoden-Kombination zur Detektion und Identifizierung von NM nötig ist und welche insbesondere die Unterscheidung von natürlichen NM und technischen NM zulässt. Der wichtigste Schritt ist hierbei die Probenvorbereitung für die gewählte Detektionsmethode, die in den meisten Fällen die komplette Entfernung der (störenden) Matrix und einen Transfer der NM in ein für die Messung geeignetes Medium einschließt. Gegenwärtig herrscht ein Mangel an Feldstudien zur Detektion unbekannter Konzentrationen von nicht weiter spezifizierten technischen NM in Umweltproben. Feldstudien existieren nur für wenige Umweltkompartimente, hauptsächlich Oberflächenwässer. Die Schlussfolgerungen identifizieren den Handlungsbedarf dementsprechend mit dem Hauptaugenmerk auf der Entwicklung, Standardisierung und Validierung eines Kombinationsansatzes existierender Methoden. Quelle: Forschungsbericht
Anwendung von Eisen-Aktivkohle-Systemen zur Grundwassersanierung
(Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung, 2019) Vogel, Maria; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung
Im Mittelpunkt der vorliegenden Dissertation stehen die Untersuchung und Weiterentwicklungvon Eisen-Aktivkohle-Systemen für die In-situ-Grundwassersanierung, wobei ein besondererSchwerpunkt auf das Kompositmaterial Carbo-Iron® gelegt wird. Nachdem die prinzipielle Eignung des In-situ-Reagenzes bereits in früheren Studien gezeigt wurde, kann in dieser Arbeit eine deutliche Optimierung der Partikel hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit, der Dechlorierungseffizienz sowie ihrer Lebensdauer durch die Anwendung reduzierter Schwefelspezies erzielt werden. Der positive Einfluss von Carbo-Iron auf den mikrobiologischen Schadstoffabbau wird am Beispiel einer Feldstudie gezeigt. Auf Grundlage der dabei gewonnenen Erkenntnisse werden verschiedene Möglichkeiten des Zusammenspiels von Eisen-Aktivkohle-Kompositen und biotischen Vorgängen diskutiert. Ein weiterer Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit stellt die Untersuchung des Einflusses von Aktivkohle auf die Selektivität und Kinetik der mikroeisenbasierten Reduktion chlorierter Ethene dar. Eine deutliche Beschleunigung der eisenbasierten Dechlorierung kann vor allem in Gegenwart von Aktivkohlesorten mit redoxaktiven funktionellen Gruppen beobachtet werden. Die Ergebnisse zeigen, dass Aktivkohle bei der Dechlorierung nicht nur als Sorptionsmittel agiert, sondern aktiv an der chemischen Reaktion teilnehmen bzw. diese sogar beschleunigen kann. Die in der vorliegenden Dissertation gewonnenen Erkenntnisse liefern ingesamt einen substanziellen Beitrag zur effizienten Gestaltung von Eisen-Aktivkohle-Systemen, wodurch ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Grundwassersanierung ausgebaut werden. Quelle: Verlagsinformation
Arbeitshilfe zur Prüfung von Ausnahmen von den Bewirtschaftungszielen der EG-Wasserrahmenrichtlinie bei physischen Veränderungen von Wasserkörpern nach § 31 Absatz 2 WHG aus wasserfachlicher und rechtlicher Sicht
(2014) Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Universität Gesamthochschule Kassel
Die vorliegende Arbeitshilfe zeigt ein Vorgehen bei der wasserfachlichen Feststellung eines Verstoßes gegen die Bewirtschaftungsziele sowie für die sich daran anschließende Prüfung der Voraussetzungen nach § 31 Abs. 2 WHG auf. Ausgangspunkt der Prüfung von Ausnahmen von den Bewirtschaftungszielen ist der Verschlechterungsbegriff, der bislang jedoch noch nicht endgültig rechtlich geklärt ist.Innerhalb einer zweistufigen Prüfung hat die jeweils zuständige Behörde das Vorliegen einer Verschlechterung und die Gründe für eine Ausnahme nach § 31 Abs. 2 WHG festzustellen. Dies erfolgt zum einen im Rahmen der Aufstellung der Bewirtschaftungspläne und Maßnahmenprogramme auf der Planungsebene. Daneben kann es auf der Vorhabenebene erforderlich sein, das konkrete Vorhaben innerhalb der einzelnen wasserrechtlichen Gestattungen auf das Vorliegen eines Ausnahmefalls des § 31 Abs. 2 WHG hin zu prüfen. Die Arbeitshilfe ist modular aufgebaut und gliedert sich in vier Hauptmodule, wobei der Detaillierungsgrad der Prüfschritte von der zuständigen Planungs- oder Zulassungsbehörde festgelegt wird. Dabei ist festzuhalten, dass die Arbeitshilfe stets weitergedacht und fortentwickelt werden muss. Zum jetzigen Zeitpunkt kann diese nicht als abgeschlossen gelten. Vor allem die zu erwartenden Entscheidungen des Europäischen Gerichtshofs werden zu mehr Rechtssicherheit und -klarheit führen.
Quelle: Forschungsbericht
Arbeitshilfe zur Prüfung von Ausnahmen von den Bewirtschaftungszielen der EG-Wasserrahmenrichtlinie bei physischen Veränderungen von Wasserkörpern nach § 31 Absatz 2 WHG aus wasserfachlicher und rechtlicher Sicht
(2014) Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Universität Gesamthochschule Kassel; Deutschland. Umweltbundesamt
Die vorliegende Arbeitshilfe zeigt ein Vorgehen bei der wasserfachlichen Feststellung eines Verstoßes gegen die Bewirtschaftungsziele sowie für die sich daran anschließende Prüfung der Voraussetzungen nach § 31 Abs. 2 WHG auf. Ausgangspunkt der Prüfung von Ausnahmen von den Bewirtschaftungszielen ist der Verschlechterungsbegriff, der bislang jedoch noch nicht endgültig rechtlich geklärt ist.Innerhalb einer zweistufigen Prüfung hat die jeweils zuständige Behörde das Vorliegen einer Verschlechterung und die Gründe für eine Ausnahme nach § 31 Abs. 2 WHG festzustellen. Dies erfolgt zum einen im Rahmen der Aufstellung der Bewirtschaftungspläne und Maßnahmenprogramme auf der Planungsebene. Daneben kann es auf der Vorhabenebene erforderlich sein, das konkrete Vorhaben innerhalb der einzelnen wasserrechtlichen Gestattungen auf das Vorliegen eines Ausnahmefalls des § 31 Abs. 2 WHG hin zu prüfen. Die Arbeitshilfe ist modular aufgebaut und gliedert sich in vier Hauptmodule, wobei der Detaillierungsgrad der Prüfschritte von der zuständigen Planungs- oder Zulassungsbehörde festgelegt wird. Dabei ist festzuhalten, dass die Arbeitshilfe stets weitergedacht und fortentwickelt werden muss. Zum jetzigen Zeitpunkt kann diese nicht als abgeschlossen gelten. Vor allem die zu erwartenden Entscheidungen des Europäischen Gerichtshofs werden zu mehr Rechtssicherheit und -klarheit führen.
Quelle: Forschungsbericht
Arzneimittelabgabe - Inpflichtnahme des Arzneimittelsektors für Maßnahmen zur Reduktion von Mikroschadstoffen in Gewässern
(2017) Gawel, Erik; Köck, Wolfgang; Fischer, Henrik; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Deutschland. Umweltbundesamt
Gewässer sind immer stärker vom Eintrag zahlreicher Mikroverunreinigungen betroffen. Eine Quelle davon sind Arzneimittel. Schon 2013 hatte die Umweltministerkonferenz daher den Beschluss gefasst, Vorschläge zu erarbeiten, mit welchen Regelungen die Hersteller von Arzneimitteln angemessen an den Kosten von Maßnahmen zur Reduzierung von Mikroschadstoffen in den Gewässern beteiligt werden können.Das vorliegende Gutachten greift diesen Beschluss auf. Es prüft das Instrument einer Arzneimittelabgabe und identifiziert mögliche Ansatzpunkte für eine arzneimittelbezogene Abgabe einschließlich ihrer ökonomischen Wirkungen und der jeweiligen rechtlichen Zulässigkeit. Es zeigt auch die jeweiligen Restriktionen auf.
Assessment of persistence, mobility and toxicity (PMT) of 167 REACH registered substances
(2018) Berger, Urs; Ost, Norbert; Neumann, Michael; Sättler, Daniel; Schliebner, Ivo; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Deutschland. Umweltbundesamt
For the first time a comprehensive list of 167 ⁠REACH⁠ registered substances were assessed with respect to their intrinsic substance properties persistence in the aquatic environment, mobility in the aquatic environment and toxicity. The results of this project will support the ongoing discussion to define PMT criteria under REACH. The present study provides a consolidated list of (in order of priority) assessed PaqMT substances (9 substances), assessed PaqM substances with suspected T (20 substances) and further 93 suspected PaqMT substances. A total of 134 substances are recommended to the German Environment Agency (⁠UBA⁠) for further investigation and scientific and regulatory scrutiny.
Ausgewählte Fachinformationen zur Nationalen Wasserstrategie
(Umweltbundesamt, 2021) Geidel, Teresa; Dworak, Thomas; Schmidt, Guido; Fresh Thoughts Consulting; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Deutschland. Umweltbundesamt; Baumgarten, Corinna
Die vielfältigen Aufgaben der Wasserwirtschaft sind durch Klimawandel, Globalisierung, diffuse Stoffeinträge und den demografischen Wandel unterschiedlichen Herausforderungen ausgesetzt. Um auch im Jahr 2050 und darüber hinaus den Zugang zu qualitativ hochwertigem Trinkwasser zu sichern und andere Nutzungsformen von Grund- und Oberflächengewässern zu erhalten sowie eine Übernutzung der Wasserressourcen zu vermeiden, ist konsequentes und strategisches Handeln erforderlich. Dies ist in der Nationalen Wasserstrategie adressiert. Dieses Dokument stellt den fachlich-wissenschaftlichen Hintergrund zur Nationalen Wasserstrategie zu ausgewählten Schwerpunkten zusammen und dokumentiert die vorhandenen Erkenntnisse zum aktuellen Gewässerzustand zur nachhaltigen und gewässerverträglichen Nutzung von Wasserressourcen mit Blick auf qualitative und quantitative Fragestellungen. Dabei werden insbesondere die Bezüge zur Flächennutzung herausgearbeitet. Dies führt zu diversen Herausforderungen und Zielkonflikten, kann aber auch als Chance durch Synergien genutzt werden. Die Darstellung der Fachinformationen zur Nationalen Wasserstrategie orientiert sich an den 10 strategischen Themen der Nationalen Wasserstrategie. Die in diesem Dokument aufgeführten wissenschaftlichen Erkenntnisse bilden die Basis der strategischen Ziele, Handlungserfordernisse und Aktionen der Nationalen Wasserstrategie. Quelle: Forschungsbericht
Belastung von kleinen Gewässern in der Agrarlandschaft mit Pflanzenschutzmittel-Rückständen - TV1 Datenanalyse zur Pilotstudie Kleingewässermonitoring 2018/2019
(Umweltbundesamt, 2023) Liess, Matthias; Böhme, Alexander; Gröning, Jonas; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Deutschland. Umweltbundesamt; Müller, Alexandra; Hitzfeld, Kristina
m Kleingewässermonitoring 2018/2019 wurde eine umfangreiche Datenbasis zum Belastungszustand kleiner Fließgewässer in der deutschen Agrarlandschaft mit Pflanzenschutzmitteln (PSM) geschaffen. Mit den hier dargestellten vertieften Analysen der Daten wurden die treibenden Faktoren für die Einträge von PSM in Gewässer, die Effektivität von Risikominderungsmaßnahmen sowie die Toxizität von Pestiziden allein und in Kombination im Gewässer untersucht. Es zeigte sich, dass Gewässerrandstreifen den PSM-Eintrag insbesondere für gering mobile Stoffe effektiv mindern können und, dass auch nur zeitweise wasserführende Gräben den PSM-Eintrag erhöhen. Die große Anzahl an zeitgleich gefundenen PSM-Wirkstoffen in den Gewässerproben verdeutlicht das zusätzliche Risiko durch PSM-Mischungen, was die Risikobewertung im Zulassungsverfahren von PSM bislang nicht berücksichtigt. Ein weiteres Gewässermonitoring in 2021 ergänzt die Daten des Kleingewässermonitorings. Es bildet Trends der inzwischen im Feldanbau verbotenen Neonicotinoide ab und zeigt die Bedeutung der als Ersatzstoff zunehmend verwendeten Pyrethroide. Eine erste Auswertung von Anwendungsdaten aus den Einflusskorridoren der Messstellen zeigt darüber hinaus die Abhängigkeit der in den Gewässern gefundenen Belastungen vom PSM-Einsatz. Diese Auswertungen unterstreichen das Potential und die Notwendigkeit der Verfügbarkeit von PSM-Anwendungsdaten für die Identifikation von Expositionstreibern und für die Überprüfung von Expositionsmodellen und Risikomanagement. Auf Grundlage der Ergebnisse werden Empfehlungen für ein angepasstes Monitoringkonzept gegeben. Quelle: Forschungsbericht
Bessere Nutzung von Entsiegelungspotenzialen zur Wiederherstellung von Bodenfunktionen und zur Klimaanpassung
(Umweltbundesamt, 2021) Pannicke-Prochnow, Nadine; Krohn, Christopher; Albrecht, Juliane; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung; Deutschland. Umweltbundesamt; Ginzky, Harald
Im Forschungsbericht wird der potenzielle Beitrag von Entsiegelungsmaßnahmen zu den übergeordneten Zielen für nachhaltige Stadtentwicklung dargestellt. Dabei werden die Zusammenhänge von Klimawandelfolgen und Klimaanpassung mit natürlichen Prozessen, Bodenfunktionen und Entsiegelungsmaßnahmen beleuchtet (Kapitel 1). Die qualitativen und quantitativen Potenziale dauerhaft ungenutzter Flächen werden identifiziert und ausgewertet. Weiterhin erfolgt eine Untersuchung der aktuellen Herausforderungen bei der Umsetzung von Entsiegelungspotenzialen (Kapitel 2). Dabei liegt der Fokus auf Entsiegelungspotenzialen in urbanen Räumen, da hier der höchste Handlungsdruck in Bezug auf Klimaanpassung besteht. Darauf basierend werden Empfehlungen zur Bewertung und Priorisierung für die Umsetzung von Entsiegelungspotenzialen abgeleitet. Ein Kriterium ist der Versiegelungsgrad, um "Hotspots" der Versiegelung zu identifizieren und einzuschätzen, wo Entsiegelungsmaßnahmen priorisiert werden sollten. Weiterhin werden Rechtsvorschriften (Kapitel 3) sowie Förder- und Anreizinstrumente (Kapitel 4) für Entsiegelungsmaßnahmen identifiziert und analysiert. Der Fokus liegt in den Rechtsbereichen Bau- und Bodenschutzrecht, aber auch Regelungen aus (Ab-)Wasser-, Naturschutz- und Planungsrecht und anderen Rechtsbereichen werden auf ihr Potenzial als Treiber oder Hemmnis bei der Umsetzung von Entsiegelungspotenzialen untersucht. Bezüglich der Förderinstrumente liegt der Fokus auf Förderinstrumenten auf kommunaler und Landesebene, aber auch Förderprogramme auf Bundes- und EU-Ebene werden berücksichtigt. Basierend auf der Analyse werden Handlungsempfehlungen für die Verbesserung von Rechtsvorschriften und Förderrahmen abgeleitet, um die Umsetzung vorhandener Entsiegelungspotenziale zu unterstützen und die knappen Flächenpotenziale für Klimaanpassungsmaßnahmen zu mobilisieren (Kapitel 5). Quelle: Forschungsbericht
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
Bioaccumulation assessment of superhydrophobic substances
(Umweltbundesamt, 2023) Goss, Kai-Uwe; Ebert, Andrea; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Deutschland. Umweltbundesamt; Ackermann, Juliane; Treu, Gabriele
Biokonzentrationstests mit dem Süßwasserflohkrebs Hyalella azteka (HYBIT) wurden als Alternative zu Fischtests vorgeschlagen, und die entsprechenden experimentellen BCF Werte zeigen vielversprechende Korrelationen. Ob der HYBIT-Test auch für stark hydrophobe Chemikalien wie die UV-Stabilisatoren UV-234 und UV-329 geeignet ist, ist unklar. Um abzuschätzen, in welchem Bereich die Aufnahmeratenkonstante k1 für diese Substanzen zu erwarten wäre, wurde in dieser Arbeit ein Vorhersagemodell für k1 in H. azteka entwickelt. Experimentelle Literaturwerte erscheinen im Rahmen der gegebenen Unsicherheiten gegenüber den vorhergesagten Werten plausibel, für eine abschließende Validierung sind jedoch weitere experimentelle Daten erforderlich. Die wichtigsten Unsicherheitsfaktoren für die Vorhersage sind die Unsicherheit der Bestimmung des Octanol/Wasser-Verteilungskoeffizienten und die Bindung der Chemikalie an organisches Material in Wasser (TOC). Im Vergleich zu Fisch-Tests erscheint HYBIT für superhydrophobe Substanzen vielversprechend, nicht nur wegen der experimentellen Vorteile wie kleineren Versuchseinheiten. Dem Modell zufolge profitiert die Messung in H. azteka (ohne Metabolismus) von einer tendenziell höheren Depurationsratenkonstante k2 als im Fisch, was die Zeit bis zum Steady State verkürzen sollte. Dennoch sind für H. azteka laut Modellierung im superhydrophoben Bereich Zeiten bis zum Steady State zu erwarten, die weit über den Standardtestzeiten (bis zu Monaten) liegen. Die Verwendung des BCF als Bewertungskriterium für die Bioakkumulation von superhydrophoben Stoffen ist jedoch grundsätzlich fragwürdig. Bei superhydrophoben Substanzen führt die Einführung von Kot als zusätzlichen Ausscheidungsweg, ohne die in der Realität damit gekoppelte Aufnahme kontaminierter Nahrung, dazu, dass auch ohne Metabolismus oder Wachstum die BCF-Werte mit steigendem Kow sinken, was so nicht zu erwarten wäre unter realen Umständen. 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
Bundeseinheitliche Regelung des Umgangs mit wassergefährdenden Stoffen
Karl-Marx-Universität Leipzig; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Deutschland. Umweltbundesamt
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
Das Instrument der Bedarfsplanung - Rechtliche Möglichkeiten für und verfahrensrechtliche Anforderungen an ein Instrument für mehr Umweltschutz
(Umweltbundesamt, 2017) Köck, Wolfgang; Bovet, Jana; Fischer, Henrik; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Universität Leipzig; Deutschland. Umweltbundesamt; Mutert, Tina
Öffentliche Vorhaben unterliegen in der Regel einer Bedarfsprüfung, die bei großen Infrastrukturvorhaben häufig als ein erster Planungsschritt innerhalb eines gestuften Planungsprozesses ausgestaltet ist. Private Vorhaben unterliegen nur unter besonderen Voraussetzungen entsprechenden Bedarfsprüfungen. Bedarfsprüfungen haben den Zweck, sich Klarheit darüber zu verschaffen, ob ein Vorhaben gemäß der Zielsetzung des jeweiligen Fachgesetzes, das die Bedarfsprüfung vorschreibt, angesichts der Auswirkungen auf Rechte Dritte, die Umwelt und die öffentlichen Haushalte benötigt wird. Die Entscheidung über ein "Brauchen wir das?" ist somit die Voraussetzung, um in die weitere Planung eintreten zu können. Das Forschungsvorhaben untersucht die gesetzliche Ausgestaltung der Bedarfsprüfung bzw. Bedarfsplanung im Bereich öffentlicher Vorhaben, bezieht aber auch ausgewählte private Vorhaben ein. Die Untersuchung dient insbesondere der Beantwortung der Fragen, ob der Umweltschutz im Vorgang der Bedarfsprüfung/Bedarfsplanung ausreichend verankert ist, wie eine Bedarfsplanung aussehen müsste, um den Umweltschutz schon in ihrem Rahmen zu stärken, und was gegebenenfalls rechtspolitisch getan werden könnte, um die Erkenntnisse umzusetzen. Quelle: Forschungsbericht
Das Instrument der Bedarfsplanung - Rechtliche Möglichkeiten für und verfahrensrechtliche Anforderungen an ein Instrument für mehr Umweltschutz
(Umweltbundesamt, 2017) Köck, Wolfgang; Bovet, Jana; Fischer, Henrik; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Universität Leipzig; Deutschland. Umweltbundesamt; Mutert, Tina
Öffentliche Vorhaben unterliegen in der Regel einer Bedarfsprüfung, die bei großen Infrastrukturvorhaben häufig als ein erster Planungsschritt innerhalb eines gestuften Planungsprozesses ausgestaltet ist. Private Vorhaben unterliegen nur unter besonderen Voraussetzungen entsprechenden Bedarfsprüfungen. Bedarfsprüfungen haben den Zweck, sich Klarheit darüber zu verschaffen, ob ein Vorhaben gemäß der Zielsetzung des jeweiligen Fachgesetzes, das die Bedarfsprüfung vorschreibt, angesichts der Auswirkungen auf Rechte Dritte, die Umwelt und die öffentlichen Haushalte benötigt wird. Die Entscheidung über ein "Brauchen wir das?" ist somit die Voraussetzung, um in die weitere Planung eintreten zu können. Das Forschungsvorhaben untersucht die gesetzliche Ausgestaltung der Bedarfsprüfung bzw. Bedarfsplanung im Bereich öffentlicher Vorhaben, bezieht aber auch ausgewählte private Vorhaben ein. Die Untersuchung dient insbesondere der Beantwortung der Fragen, ob der Umweltschutz im Vorgang der Bedarfsprüfung/Bedarfsplanung ausreichend verankert ist, wie eine Bedarfsplanung aussehen müsste, um den Umweltschutz schon in ihrem Rahmen zu stärken, und was gegebenenfalls rechtspolitisch getan werden könnte, um die Erkenntnisse umzusetzen. Quelle: Forschungsbericht
Ecotoxicological combined effects from chemical mixtures
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Deutschland. Umweltbundesamt
Ein grünes Investitionsprogramm für Deutschland
(Umweltbundesamt, 2023) Gawel, Erik; Korte, Klaas; Lehmann, Paul; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Deutschland. Umweltbundesamt; Bretschneider, Wolfgang
Die Transformation der Wirtschaft im Sinne der ökologischen Nachhaltigkeit erfordert umfangreiche Investitionen durch den Staat, Unternehmen und die privaten Haushalte. Wie diese Investitionen in angemessener Form durch den Staat stimuliert und gelenkt werden können, wird unter dem Schlagwort "Grüne Investitionsprogramme" kontrovers diskutiert. Das vorliegende Policy Paper diskutiert in diesem Kontext, wie ein grünes Investitionsprogramm (grIP) konzeptionell gefasst werden kann, welche Anforderungen an ein solches zu stellen sind, welche Herausforderungen mit der Ausgestaltung eines grünen Investitionsprogramms verbunden sind und welche konkreten Handlungsempfehlungen sich aus den gewonnenen Erkenntnissen für ein grünes Investitionsprogramm für Deutschland ableiten lassen. Im Rahmen eines jetzt aufzusetzenden grünen Investitionsprogramms lassen sich einige Handlungsfelder identifizieren, in denen mittels Staatsausgaben wie auch anderer Instrumente von grIP prioritär gehandelt werden sollte. Zentrale Bereiche grüner Investitionen sind die Infrastruktur zur Bereitstellung und Nutzung erneuerbarer Energien, die Verkehrswende, die Klimaneutralität im Gebäudesektor, die Dekarbonisierung industrieller Prozesse sowie der Naturkapitalerhalt und die Klimaanpassung. Von besonderer Dringlichkeit ist dabei der begleitende Abbau umwelt und klimaschädlicher Subventionen, da diese die Effektivität und Effizienz der grünen Investitionen konterkarieren können. Nicht zuletzt muss ein erfolgreiches grIP auch die Wirkung der Maßnahmen in ihrem Zusammenspiel und im weiteren Policy-Mix im Blick haben, um so etwa konterkarierende Anreize ausschließen bzw. eindämmen und Synergien bei den Zielbeiträgen erkennen und berücksichtigen zu können. Quelle: Forschungsbericht
Environmental risks of pesticides between forecast and reality: How reliable are results of the environmental risk assessment for individual products in the light of agricultural practice (tank mixtures, spray series)?
(2019) Knillmann, Saskia; Liess, Matthias; Scholz-Starke, Björn; Bär, Susanne; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung
Viele Pflanzenschutzmittel (PSM), die in der Europäischen Union für den landwirtschaftlichen und privaten Gebrauch zugelassen sind, enthalten mehr als einen Wirkstoff. Solche Kombinationsprodukte und auch Monoformulierungen mit einem Wirkstoff werden häufig mit anderen Pflanzenschutzmitteln in Tankmischungen in einer Sequenz von Feldanwendungen eingesetzt. Daher stellt die Bewertung von realistischen Behandlungsregimes einen wesentlichen Bestandteil der Umweltrisikobewertung von PSM dar. Seit Jahrzehnten beschäftigen sich viele Studien mit den Effekten von Schadstoffmischungen auf verschiedene Organismen und Endpunkte. Das Modell der Konzentrationsadditivität (CA) gilt in vielen Fällen als geeignet die Wirkung von Schadstoffmischungen vorherzusagen. Dennoch fehlt es an Kenntnissen zur Vorhersagbarkeit von chronischen Mischungseffekten und von Effekten auf aquatische oder terrestrische Gemeinschaften. Zur Beantwortung dieser Fragestellung haben wir im COMBITOX-Projekt vorhandenes Wissen und Daten zu chronischen Effekten sowie für aquatische und terrestrische Gemeinschaften ausgewertet. Zudem haben wir verfügbare Modelle und Ansätze (z.B. HAIR 2014, SYNOPS-WEB, PRIME-beta etc.) kritisch evaluiert, um deren Nutzen für eine Risikovorhersage von Behandlungsregimes in terrestrischen und aquatischen Ökosystemen zu bewerten. Weiterhin wurde ein einzigartiger und großer Datensatz von agrarwirtschaftlichen Spritzfolgen für verschiedene Agrarkulturen in Deutschland analysiert. Aus diesem Datensatz haben wir vier Spritzfolgen ausgewählt, die verschiedene Behandlungsszenarien (Worst-Case- und Typical-Case-Spritzfolgen) für Apfel- und Winterraps darstellen. Für diese Spritzfolgen wurde das zusätzliche Umweltrisiko im Vergleich zur Einzelanwendung von PSM quantifiziert. Das zusätzliche Risiko wurde mit dem maximalen kumulativen Verhältnis (MCR) berechnet (Verhältnis des geringsten toxicity exposure ratio, TER, für die toxischste Substanz zum kumulativen TER einer Mischung oder Spritzfolge). Unsere Analysen ergaben, dass CA chronische Mischungseffekte auf Individuenebene in vielen Fällen vorhersagen kann, wenn die Toxizitätsdaten auf ECX-Werten im Vergleich zu weniger präzisen NOEC-Werten basieren. Aus der verfügbaren wissenschaftlichen Literatur und regulatorischen Studien konnten keine klaren Aussagen zur Anwendbarkeit von CA oder Effektaddition für die Vorhersage von Mischungseffekten auf Gemeinschaftsebene getroffen werden. Anhand der Spritzfolgendaten haben wir kulturspezifische Muster bezüglich der angewandten PSM-Klassen und der Behandlungshäufigkeit identifiziert. Für die vier Spritzfolgen wurde ein zusätzliches Risiko der Behandlungsregime mit einem Faktor von 2,18 (50. Perzentil) bis 5,26 (90. Perzentil) über alle untersuchten Risikoindikatoren und Spritzfolgen ermittelt. Darüber hinaus wurde ein neuer Ansatz, MITAS, entwickelt, um die zeitabhängige Mischungstoxizität in einem Behandlungsregime bewerten zu können. Es wird geschlussfolgert, dass das zusätzliche Risiko von PSM-Anwendungen in Spritzfolgen ökotoxikologisch relevant ist und für eine protektive Risikobewertung von PSM berücksichtigt werden muss. Unsicherheiten bestehen noch hinsichtlich des Einflusses von Synergismen, indirekten Effekten, Saatgutbehandlung, wiederholter Exposition oder Umweltstressoren auf die Effekte von PSM-Spritzfolgen. Quelle: Forschungsbericht
Environmental risks of pesticides between forecast and reality: How reliable are results of the environmental risk assessment for individual products in the light of agricultural practice (tank mixtures, spray series)?
(Umweltbundesamt, 2021) Knillmann, Saskia; Liess, Matthias; Scholz-Starke, Björn; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung; Deutschland. Umweltbundesamt; Bär, Susanne; Frische, Tobias; Ullrich, Christian
Viele Pflanzenschutzmittel (PSM), die in der Europäischen Union für den landwirtschaftlichen und privaten Gebrauch zugelassen sind, enthalten mehr als einen Wirkstoff. Solche Kombinationsprodukte und auch Monoformulierungen mit einem Wirkstoff werden häufig mit anderen Pflanzenschutzmitteln in Tankmischungen in einer Sequenz von Feldanwendungen eingesetzt. Daher stellt die Bewertung von realistischen Behandlungsregimes einen wesentlichen Bestandteil der Umweltrisikobewertung von PSM dar. Seit Jahrzehnten beschäftigen sich viele Studien mit den Effekten von Schadstoffmischungen auf verschiedene Organismen und Endpunkte. Das Modell der Konzentrationsadditivität (CA) gilt in vielen Fällen als geeignet die Wirkung von Schadstoffmischungen vorherzusagen. Dennoch fehlt es an Kenntnissen zur Vorhersagbarkeit von chronischen Mischungseffekten und von Effekten auf aquatische oder terrestrische Gemeinschaften. Zur Beantwortung dieser Fragestellung haben wir im COMBITOX-Projekt vorhandenes Wissen und Daten zu chronischen Effekten sowie für aquatische und terrestrische Gemeinschaften ausgewertet. Zudem haben wir verfügbare Modelle und Ansätze (z.B. HAIR 2014, SYNOPS-WEB, PRIME-beta etc.) kritisch evaluiert, um deren Nutzen für eine Risikovorhersage von Behandlungsregimes in terrestrischen und aquatischen Ökosystemen zu bewerten. Weiterhin wurde ein einzigartiger und großer Datensatz von agrarwirtschaftlichen Spritzfolgen für verschiedene Agrarkulturen in Deutschland analysiert. Aus diesem Datensatz haben wir vier Spritzfolgen ausgewählt, die verschiedene Behandlungsszenarien (Worst-Case- und Typical-Case-Spritzfolgen) für Apfel- und Winterraps darstellen. Für diese Spritzfolgen wurde das zusätzliche Umweltrisiko im Vergleich zur Einzelanwendung von PSM quantifiziert. Das zusätzliche Risiko wurde mit dem maximalen kumulativen Verhältnis (MCR) berechnet (Verhältnis des geringsten toxicity exposure ratio, TER, für die toxischste Substanz zum kumulativen TER einer Mischung oder Spritzfolge). Unsere Analysen ergaben, dass CA chronische Mischungseffekte auf Individuenebene in vielen Fällen vorhersagen kann, wenn die Toxizitätsdaten auf ECX-Werten im Vergleich zu weniger präzisen NOEC-Werten basieren. Aus der verfügbaren wissenschaftlichen Literatur und regulatorischen Studien konnten keine klaren Aussagen zur Anwendbarkeit von CA oder Effektaddition für die Vorhersage von Mischungseffekten auf Gemeinschaftsebene getroffen werden. Anhand der Spritzfolgendaten haben wir kulturspezifische Muster bezüglich der angewandten PSM-Klassen und der Behandlungshäufigkeit identifiziert. Für die vier Spritzfolgen wurde ein zusätzliches Risiko der Behandlungsregime mit einem Faktor von 2,18 (50. Perzentil) bis 5,26 (90. Perzentil) über alle untersuchten Risikoindikatoren und Spritzfolgen ermittelt. Darüber hinaus wurde ein neuer Ansatz, MITAS, entwickelt, um die zeitabhängige Mischungstoxizität in einem Behandlungsregime bewerten zu können. Es wird geschlussfolgert, dass das zusätzliche Risiko von PSM-Anwendungen in Spritzfolgen ökotoxikologisch relevant ist und für eine protektive Risikobewertung von PSM berücksichtigt werden muss. Unsicherheiten bestehen noch hinsichtlich des Einflusses von Synergismen, indirekten Effekten, Saatgutbehandlung, wiederholter Exposition oder Umweltstressoren auf die Effekte von PSM-Spritzfolgen. Quelle: Forschungsbericht