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Veröffentlichung Method development for analysis of pharmaceuticals in environmental samples(Umweltbundesamt, 2019) Ternes, Thomas; Dierkes, Georg; Boulard, Lisa; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt; Hein, Arne; Küster, AnetteDie Verbreitung von Arzneimittel in Gewässern und deren Gefährdungspotential für Wasserlebewesen hat in den letzten Jahren beunruhigende Ausmaße angenommen. Immer mehr Arzneimittel werden in Konzentrationen bis in den unteren ug/L-Bereich in der aquatischen Umwelt nachgewiesen. Vor diesem Hintergrund ist das Ziel dieses Projekts analytische Nachweisverfahren und Probenahmekonzepte für ausgewählte Arzneimittel und verschiedene Matrizes (Wasser, Sediment, Schwebstoff, Biota) zu entwickeln, optimieren, validieren und vergleichen. Leistungsstarke LC-MS-MS Methoden wurden für den Nachweis von extrem polaren, polaren und hormonellen Arzneimitteln in Wasserproben entwickelt und validiert. Mit Hilfe dieser Methoden wurden dann das Vorkommen und die Verteilung der ausgewählten Arzneimittel in Wasserproben aus Gewässern mit unterschiedlichen Abwasseranteilen ermittelt. Für die Analytik von Schwebstoff- und Biotaproben wurden Extraktions- und Aufreinigungsverfahren getestet, allerdings befinden sich diese Methoden noch in der Entwicklung. Des Weiteren wurde ein Monitoringskonzept entwickelt und Wasser-, Schwebstoff und Biotaproben aus sechs verschiedenen Gewässern entnommen. Quelle: ForschungsberichtVeröffentlichung Trends of pharmaceutical residues in rivers, suspended particular matter and fish - New insights by new analytical methods for active substances, their metabolites and transformation products(Umweltbundesamt, 2022) Dierkes, Georg; Boulard, Lisa; Wick, Arne; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt; Hein, ArneWährend der vergangenen Dekade wurden immer mehr Arzneimittelwirkstoffe in der aquatischen Umwelt detektiert und das damit verbundene Risikopotenzial für die aquatischen Lebensgemeinschaften stellt ein drängendes Problem dar. Obwohl viele Arzneimittelwirkstoffe durch die konventionelle Abwasserreinigung zumindest teilweise durch Sorption und Biotransformation entfernt werden, führt eine quasi kontinuierliche Einleitung von Arzneimittelresten zu einer so genannten "Pseudo-Persistenz". Des Weiteren weisen manche Metabolite und Transformationsprodukte eine ähnliche oder sogar höhere Wirkung auf als die medizinischen Ausgangsstoffe. Daher wäre eine höhere Priorisierung von Arzneimittelwirkstoffen sowie deren Metabolite und Transformationsprodukte (AMT) als Umweltkontaminanten in der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) und der deutschen Oberflächenwasserverordnung (OGewV) begrüßenswert. Die analytische Bestimmung erfolgt zurzeit hauptsächlich in der Wasserphase, wobei nur wenige standardisierte Methoden existieren. Die physikochemischen Eigenschaften mancher Wirkstoffe lassen eine Akkumulation an Sediment, Schwebstoffen und in Biota vermuten, so dass diese Matrices interessante Alternativen zur Wasserphase darstellen. Das Ziel des Projekts war die Entwicklung, Optimierung, Validierung und Bewertung von Quantifizierungsmethoden für AMT in verschiedenen Umweltmatrices (Wasser, Sediment, Schwebstoff und Biota). Mit Hilfe der entwickelten Methoden wurde das Vorkommen und die Verteilung ausgewählter AMT in Wasser, Sediment, Schwebstoff und Biota von unterschiedlichen Standorten untersucht. Des Weiteren wurden mit Zeitreihen der Umweltprobenbank das Potential der neuen Methoden für die Gewässerüberwachung demonstriert. Aus den gesammelten Erkenntnissen wurden Empfehlungen für ein optimiertes Monitoring von AMT mit verschiedenen physikochemischen Eigenschaften in Oberflächengewässern abgeleitet. Quelle: ForschungsberichtVeröffentlichung Steroid hormones in the aquatic environment - insights from new analytical methods for corticosteroids and progestogens(Umweltbundesamt, 2022) Dierkes, Georg; Weizel, Alex; Wick, Arne; Bundesanstalt für Gewässerkunde; Deutschland. Umweltbundesamt; Hein, ArneEndokrin aktive Substanzen wie Steroidhormone stehen vermehrt im Interesse der Umweltwissenschaften, da endokrine Effekte in Wasserorganismen bereits bei sehr niedrigen Umweltkonzentrationen beschrieben sind. Allerdings ist die Datenlage über das Vorkommen und das Verhalten von Steroidhormonen in der Umwelt sehr lückenhaft. In dieser Studie wurde das Vorkommen von ca. 60 Steroiden im Kläranlagenablauf und in Oberflächengewässern untersucht. Des Weiteren wurde das Verhalten und die Bioabbaubarkeit von Corticosteroiden und Progestagenen, die beide hohe Verschreibungszahlen und ein hohes endokrines Potential aufweisen, während einer Aktivschlammbehandlung betrachtet. Zu diesem Zweck wurde eine Analysenmethode für die simultane Bestimmung von Mineralcorticoiden, Glukokortikoiden und Progestagenen in wässrigen Proben entwickelt. Mit Hilfe dieser Methode konnten drei Mineralcorticoide, 23 Glukokortikoide und 10 Progestagene in den analysierten Proben nachgewiesen werden. Viele der Substanzen wurden zum ersten Mal in der Umwelt, insbesondere in Deutschland und der EU, nachgewiesen. Die Abbaustudien wurden so konzipiert, dass diese einen strukturabhängigen Vergleich der Abbaubarkeit und der Transformationsprozesse unter standardisierten aeroben Bedingungen ermöglichten. Halbwertzeiten reichten von <0,5 Stunden bis >14 Tagen, was die große Bandbreite in der Stabilität innerhalb der untersuchten Steroide verdeutlicht. Die entstandenen Transformationsprodukte wurden mittels LC-HRMS identifiziert und entsprechende Abbauwege postuliert. Basierend auf diesen Ergebnissen wurden Zusammenhänge zwischen der Stabilität der Substanzen und deren Molekülstruktur ausgearbeitet. Viele der neu identifizierten Transformationsprodukte waren persistent und manche von ihnen konnten im Kläranlagenablauf und in Oberflächengewässern nachgewiesen werden. Daher sollten Transformationsprodukte in zukünftige Umweltstudien mit einbezogen werden. Quelle: Forschungsbericht