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Antifouling biocides in German coastel & inland waters - how reliable are exposure prognoses of EU-scenario models for marinas?
(Umweltbundesamt, 2017) Watermann, Burkard; Daehne, Dagmar; Fürle, Constanze; LimnoMar (Hamburg); Deutschland. Umweltbundesamt; Feibicke, Michael; Schwanemann, Torsten; Setzer, Sascha; Oosterwoud, Marieke
Um modellbasierte Prognosen von Antifouling-Wirkstoffeinträgen durch Sportboote durchzuführen,müssen im Rahmen der EU-Biozidproduktzulassung belastbare Daten zum Bestand vonSportbooten und Häfen mit ihren Liegeplätzen vorliegen. Für Deutschland waren bisher solcherepräsentativen Daten nicht verfügbar. Vor dieser Ausgangslage initiierte und förderte das Umweltbundesamteine umfassende Studie (UFOPLAN 2011, FKZ 3711 67 432), um den Bestand anLiegeplätzen für Sportboote in Marinas und kleineren Häfen im Binnen- und Küstenbereich zuerfassen. Die bundesweite Bestandsaufnahme der Liegeplätze ergab eine Gesamtanzahl von206.279, von denen sich 146.425 (71 %) im Süßwasser, 54.079 (26,2 %) im Brackwasser (Salinität<18?) und 5.775 (2,8%) im Salzwasser befanden. Die Charakteristika und Formen der Sportboothäfenim Süßwasser waren sehr heterogen und entsprachen nicht dem klassischen Schemavon offenen und geschlossenen Häfen. Die Anzahl der Boote an den Liegeplätzen variierte sehrstark in Abhängigkeit vom Revier und der Sportbootsaison. Als Gebiete mit hohen Liegeplatzzahlenerwiesen sich die Ostseeküste, die Unterelbe ab Hamburg, die Mecklenburger Seenplatte,die Gewässer in und um Berlin und der Bodensee mit weiteren Voralpenseen. In einem weiteren Arbeitsschritt wurden in 50 repräsentativen Sportboothäfen Wasserprobengezogen und auf die aktuell erlaubten Antifoulingbiozide und deren Abbauprodukte analysiert,um das Vorkommen von Antifoulingbioziden in der Wasserphase von Sportboothäfen im Küsten-und Binnenbereich zu dokumentieren.Im dritten Schritt wurden die gemessenen Konzentrationen mit denen verglichen, die mittelsder Computermodellierung mit MAMPEC errechnet wurden. Es stellte sich heraus, dass dasMAMPEC-Modell im Gegensatz zu Küstenhäfen für Süßwasserhäfen nur bedingt zuverlässig ist. Quelle: Forschungsbericht
Effects of copper ions on non-target species: a case study using the Grazer Theodoxus fluviatilis (Gastropoda: Neritidae)
(2020) Rothmeier, Louisa Marie; Feibicke, Michael; Martens, Andreas; Gergs, René; Watermann, Burkard; Kullwatz, Jan Christopher; Sahm, René
The heavy metal copper has been widely used in industrial processes as well as a pesticide product in agriculture or as biocide. Anthropogenic activities by which copper can enter the environment are rather diverse including mining, metal finishing factories, discharging in industry, or sewage treatment plants. In agriculture, copper compounds are used mainly as fungicides or herbicides (e.g. reviewed by Flemming and Trevors 1989). Furthermore, it was formerly used in reservoirs, streams and ponds for controlling algae blooms and is now commonly used as a biocide in antifouling paintings for ships to protect hulls from corrosion and for fuel efficiency (Piola et al. 2009; Watermann et al. 2017). When copper is released into freshwater systems, for example via agricultural runoff, it exists in surface waters in the form of free ions (Cu2+), complexed with ligands or bound to particles, occurring at median water concentrations often ranging between 4 to 10 Ìg Cu2+/L (ATSDR 2004). As a persistent element, copper is able to accumulate in biofilms (Morin et al. 2008) and sediments of rivers, lakes and estuaries, from where it can also be remobilised (Watermann et al. 2017). Absorption of copper ions into biofilms increases with increasing ion concentration (Bhaskar and Bhosle 2006), leading to highly contaminated biofilms in polluted environments. © 2020 Springer Nature Switzerland AG
Sicherung der Verlässlichkeit der Antifouling- Expositionsschätzung im Rahmen des EU-Biozid-Zulassungsverfahrens auf Basis der aktuellen Situation in deutschen Binnengewässern für die Verwendungsphase im Bereich Sportboothäfen
(2015) Watermann, Burkard; Daehne, Dagmar; Fürle, Constanze; LimnoMar (Hamburg); Deutschland. Umweltbundesamt; Feibicke, Michael
Um modellbasierte Prognosen von Antifouling-Wirkstoffeinträgen durch Sportboote durchzuführen, müssen im Rahmen der EU-Biozidproduktzulassung belastbare Daten zum Bestand von Sportbooten und Häfen mit ihren Liegeplätzen vorliegen. Für Deutschland waren solche repräsentativen Daten nicht verfügbar. Das Umweltbundesamt förderte eine Studie, um den Bestand an Liegeplätzen für Sportboote in Marinas und kleineren Häfen im Binnen- und Küstenbereich zu erfassen. Die bundesweite Bestandsaufnahme der Liegeplätze ergab eine Gesamtanzahl von 206.279, von denen sich 146.425 (71 %) im Süßwasser, 54.079 (26,2 %) im Brackwasser (Salinität <18%) und 5.775 (2,8 %) im Salzwasser befanden. Die Charakteristika und Formen der Sportboothäfen im Süßwasser waren sehr heterogen und entsprachen nicht dem klassischen Schema von offenen und geschlossenen Häfen. Die Anzahl der Boote an den Liegeplätzen variierte sehr stark in Abhängigkeit vom Revier und der Sportbootsaison. Als Gebiete mit hohen Liegeplatzzahlen erwiesen sich die Ostseeküste, die Unterelbe ab Hamburg, die Mecklenburger Seenplatte, die Gewässer in und um Berlin und der Bodensee mit weiteren Voralpenseen. In einem weiteren Arbeitsschritt wurden in 50 repräsentativen Sportboothäfen Wasserproben gezogen und auf die aktuell erlaubten Antifoulingbiozide und deren Abbauprodukte analysiert, um das Vorkommen von Antifoulingbioziden in der Wasserphase von Sportboothäfen im Küsten- und Binnenbereich zu dokumentieren. Im dritten Schritt wurden die gemessenen Konzentrationen mit denen verglichen, die mittels der Computermodellierung mit MAMPEC errechnet wurden. Es stellte sich heraus, dass das MAMPEC-Modell im Gegensatz zu Küstenhäfen für Süßwasserhäfen nur bedingt zuverlässig ist.
The Danubian cryptic invader Theodoxus fluviatilis (Gastropoda: Neritidae) in the River Rhine: a potential indicator for metal pollution?
(2021) Rothmeier, Louisa Marie; Bartz, Jennifer; Martens, Andreas; Gergs, René; Watermann, Burkard; Sahm, René
Metal pollution poses a major threat to aquatic systems especially in anthropogenic influenced areas, in as much as metals are persistent in the environment. The freshwater snail Theodoxus fluviatilis has often been used as an indicator species for the ecological status in river monitoring. In the River Rhine, the native Northern-European form of T. fluviatilis is nowadays extinct, whilst the Danubian form is spreading along the river. The aim of our study was to investigate if the cryptic invader is affected by metal exposure present in the River Rhine and to discuss its potential as an indicator for metal pollution. Several environmental abiotic (14 water environmental variables plus five common metal concentrations in water and biofilm) and biotic parameters (biofilm mass) were measured across 23 sites along the River Rhine. Five population and six histopathological parameters were evaluated on snails collected at all 23 sites. Aqueous chromium concentration was positively correlated to the damage of male reproductive organs of T. fluviatilis, and higher ammonium concentration was correlated to a decrease in snail size and an increase in the proportion of juveniles. None of the analysed snail parameters was negatively correlated to concentrations of other metals measured, like copper and zinc. Therefore, based on the parameters evaluated, our results indicate that the Danubian form of T. fluviatilis is only restrictedly suitable as an indicator for metal pollution in the River Rhine system. Further field and laboratory investigations including other stressors are necessary to evaluate the indicator potential of the cryptic invader holistically. © The Author(s) 2021
The Ponto-Caspian parasite Plagioporus cf. skrjabini reaches the River Rhine system in Central Europe: higher infestation in the native than in the introduced Danubian form of the gastropod Theodoxus fluviatilis
(2021) Rothmeier, Louisa Marie; Gergs, René; Sahm, René; Watermann, Burkard
The introduction of non-indigenous organisms in new areas in the context of host-parasite interactions is still poorly understood. This study aimed at a parasitological and histopathological comparison of two phylogenetically distinct forms of the freshwater snail Theodoxus fluviatilis in the River Rhine system: the native Northern-European form, which showed a decline for unknown reasons and is nowadays extinct in the River Rhine, and the non-indigenous Danubian form, which was introduced via the Mainâ€ÌDanube canal. We histopathologically examined populations of Northern-European T. fluviatilis from three smaller rivers of the Rhine system and of Danubian T. fluviatilis from the River Rhine, after confirming the phylogenetic background of the respective population genetically. Results showed differences in the prevalence of trematodes and histopathologic organic alterations between the two snail forms. Both were infected with an opecoelid trematode Plagioporus cf. skrjabini, whereby its prevalence was significantly higher in the Northern-European than in the Danubian form. The parasitic trematode is, to our knowledge, a new trematode species in the River Rhine system, presumably co-introduced through the invasion of its second intermediate and final hosts, i.e. Ponto-Caspian amphipods and gobies. Its impact on native populations of Northern-European T. fluviatilis needs to be subject of future studies. The Author(s) 2021
Welche Relevanz haben Biozid-Einträge aus Antifouling-Beschichtungen durch Sportboote für unsere Gewässer?
(2018) Feibicke, Michael; Watermann, Burkard
Bei rund 207.000 Sportbooten in Deutschland werden Antifouling-(AF-)Systeme als Unterwasser-(UW-)Beschichtungen eingesetzt. Aktuell dominieren Biozid-haltige Systeme, die Wirkstoffe in Oberflächengewässer freisetzen: Neben Zinkverbindungen und einer Reihe organischer Bioziden kommen häufig auch Kupferverbindungen zum Einsatz. Dabei ist Kupfer, insbesondere als reines Metall, Oxid oder Salz, in über 80% der auf dem deutschen Markt befindlichen Produkte präsent (LimnoMar 2017). Zudem wurde festgestellt, dass Sportboote zu oft und übermäßig mit AF-Produkten behandelt werden (Eklund & Watermann 2018). Da es in Deutschland keine zentrale Registrierung der Jahresverbrauchsmengen von AF-Inhaltsstoffen gibt, wurden in dieser Studie die bundesweiten Verbrauchsmengen auf der Basis des Bootsbestandes sowie des zu erwartenden Farbbedarfs berechnet (Daehne u.a. 2017). Neben dem AF-relevanten Gesamt-Bootsbestand wurden auch Schiffsmaße (LüA, Breite) von über 12.000 Booten ermittelt und die UW-Schiffsflächen kalkuliert. Aus der Gesamt-UW-Fläche und dem typischen flächenspezifischen Verbrauch, basierend auf den technischen Datenblättern der Hersteller, ließ sich der deutschlandweite Gesamt-Farb-verbrauch für Topcoat-Beschichtungen berechnen. Der Verbrauch an AF-Komponenten von anorganischen Kupferverbindungen, organischen Bioziden sowie Zinkoxid wurde anhand von Produktlisten sowie Sicherheitsdatenblättern abgeleitet (Daehne u.a. 2017). Die Emissionsrate in die Gewässer wurde bei bestimmungsgemäßen Gebrauch der AF-Systeme auf 50% der jährlichen Verbrauchsmenge festgelegt. Basierend auf diesen Berech-nungen wurden 2012 deutschlandweit etwa 20 t Zink (aus ZnO) und 70,5 t Kupfer (aus anorg. Cu-Verbindungen) durch Sportboote in die Oberflächengewässer freigesetzt, die für Zink etwa 0,8% und für Kupfer 19% der bundesweiten Gesamt-Frachten aus Punkt- und diffusen Quellen darstellen (Umweltbundesamt 2017). Die aktuelle Gesamtbelastung der Oberflächengewässer durch Kupfer ist insgesamt als kritisch zu bewerten, da Überschreitungen von Umweltqualitätsnormen bereits jetzt schon vorliegen (Daehne u.a. 2017, Umweltbundesamt 2017). Des Weiteren werden Möglichkeiten und Ansätze zur Reduzierung dieser Einträge vorgestellt. Michael Feibicke, Burkard Watermann