Umweltqualitätsnormen für Binnengewässer

Abstract

Zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie (2000/60/EG) sind in der Oberflächengewässerverordnung (OGewV) für neue flussgebietsspezifische Schadstoffe Umweltqualitätsnormen (UQN, EQS) festzulegen. Für viele Spurenstoffe ist eine realitätsnahe UQN-Ableitung nicht möglich, da valide Testergebnisse fehlen. Zur Risikoabschätzung relevanter Stoffe müssen somit einerseits bereits vorhandene Daten auf Validität überprüft, andererseits Datenlücken mithilfe von Biotests geschlossen werden. Im Teilvorhaben A wurden valide Daten für ausgewählte, umweltrelevante Schadstoffe anhand von Literaturrecherchen und ökotoxikologischen Standardtests (Algen-, Daphnien-, Fischeitest) erarbeitet und Vorschläge für Umweltqualitätsstandards abgeleitet. Für die folgenden Stoffe wurden EQS vorgeschlagen: 4-Aminoantipyrin (Metabolit von Metamizol), Amisulprid, Bisoprolol, Clindamycin, Clindamycinsulfoxid und N-Desmethylclindamycin (Metaboliten), Gabapentin, Metformin und Guanylurea (Transformationsprodukt), Lamotrigin, Oxipurinol (Metabolit von Allopurinol), Torsemid, Valsartansäure, Venlafaxin und O-Desmethylvenlafaxin (Metabolit), Methoxymethyltriphenylphosphoniumchlorid, 1,4-Dioxan, Desethylterbutryn und Terbutrynsulfoxid (Transformationsprodukte von Terbutryn und Cybutryn). Als potenziell gewässerrelevant können die Stoffe Venlafaxin, Clindamycin, N-Desmethylclindamycin, Metformin (siehe Teilvorhaben B) und Desethylterbutryn eingestuft werden, d. h. eine Schädigung der aquatischen Biozönose ist nicht auszuschließen. Im Teilvorhaben B wurden Untersuchungen zu chronischen, subletalen Wirkungen des Antidiabetikums Metformin sowie Guanylurea an Regenbogenforellen (Oncorhynchus mykiss) durchgeführt. In zwei separaten Versuchsansätzen wurden subadulte Regenbogenforellen über 28 Tage Konzentrationen von 0,1-1.000 (my)g/L der jeweiligen Testsubstanz ausgesetzt. Im Anschluss an die Exposition erfolgten eine Bestimmung von Biomarkern und klinisch-chemischen Parametern sowie hämatologische Untersuchungen zur Erfassung des allgemeinen Gesundheitszustandes der Fische. Ausgewählte Organe der Testtiere wurden einer histopathologischen Untersuchung unterzogen. Zudem erfolgte eine histologische Bestimmung der Reifegrade männlicher Gonaden. In einem dritten Versuch wurden juvenile Regenbogenforellen im Alter von 44 Tagen nach dem Schlupf Konzentrationen von 0,1-1.000 (my)g/L Metformin ausgesetzt. Schwerpunkt dieser Studie war die Überprüfung eines möglichen Effektes von Metformin auf die Gonadenentwicklung in dieser hierfür besonders sensiblen Lebensphase. Die Untersuchungsergebnisse weisen auf eine Beeinflussung des Hormonsystems subadulter, männlicher Regenbogenforellen nach Metformin-Exposition hin. Von den Veränderungen wird insbesondere der Nachweis einer zwar geringen, aber signifikante Induktion von Vitellogenin als ein eindeutig auf die Metformin-Exposition zurückzuführender Effekt interpretiert. Nach Exposition in Guanylurea wurden bei adulten Regenbogenforellen beiderlei Geschlechts signifikante Veränderungen der Sexualhormone nachgewiesen. Die Werte ließen jedoch keine klare Tendenz oder Dosis-Wirkungsbeziehung erkennen, sodass sie im Rahmen einer Risikobewertung keine Berücksichtigung finden. Weder Metformin, noch Guanylurea führten zu pathologischen Veränderung der Fischorgane oder zu eindeutigen, auf die Testsubstanzen zurückzuführende hämatologische und klinisch-chemische Veränderungen. Eine Metformin-Exposition juveniler Lebensstadien von Regenbogenforellen hatte keinen eindeutigen Einfluss auf die Geschlechtsdifferenzierung und Gonadenentwicklung der Tiere. Zusammenfassend ergaben die im Rahmen der Studie erhobenen Befunde Hinweise auf eine negative Beeinflussung der Fischgesundheit durch Metformin und Guanylurea. Zur Ableitung eines ökotoxikologischen Schwellenwertes für Metformin werden die Veränderungen der Vitellogenin-Konzentrationen bei männlichen Regenbogenforellen herangezogen. Die NOEC hinsichtlich der Vitellogenin-Induktion lag mit 50 (my)g/L im Bereich der maximal in Oberflächengewässern gemessenen Metformin-Konzentrationen. Damit ist Metformin als gewässerrelevanter Spurenstoff einzustufen. Quelle: Forschungsbericht

For the implementation of the Water Framework Directive (2000/60/EG), Environmental Quality Standards (EQS) for emerging pollutants have to be assessed for surface waters. Yet, a realistic derivation of EQS is not reliable for various trace substances, as valid test results are missing. For a risk assessment of relevant substances, available data have to be proved with regard to validity. Furthermore, remaining gaps of knowledge have to be filled by means of bioassays. In subproject A, valid data of selected, environmentally relevant substances were evaluated on both, literature data as well as on ecotoxicological standard tests (algae, daphnia, fish embryo tests). Recommendations of EQS were derived for following substances: 4-aminoantipyrine (metamizole metabolite), amisulpride, bisoprolol, clindamycin, clindamycin sulfoxide and N-desmethyl clindamycin (metabolites), gabapentin, metformin and guanylurea (transformation product), lamotrigine, oxipurinol (metabolite of allopurinol), torsemide, valsartanic acid, venlafaxine and O-desmethylvenlafaxine (metabolite), (methoxymethyl)triphenylphosphonium chloride, 1,4-dioxane, terbutryn-desethyl and terbutryn sulfoxide (degradation product of terbutryn and cybutryn). Results of venlafaxine, clindamycin, N-desmethylclindamycin, metformin (see subproject B) and terbutryn-desethyl demonstrated clearly, that these substances are potential harmful for water bodies and aquatic organisms. In subproject B investigations were carried out on chronic, subletal effects in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) of the antidiabetic drug metformin and its transformation product guanylurea. During two independent experiments, subadult rainbow trout were exposed for 28 days to the respective test substance in a concentration range of 0.1 to 1.000 (my)g/L., respectively. After the exposure, biomarkers and clinical-chemical parameters were determined and haematological examinations were performed to record the general health status of fish. Selected organs from the test animals were subjected to histopathological examination. In addition, the maturity levels of male gonads were determined histologically. In a third experiment, juvenile rainbow trout were exposed to concentrations of 0.1 to 1.000 (my)g/L metformin at the age of 44 days after hatching. The focus of this study was the examination of a possible effect of metformin on the gonadal development in this particularly sensitive phase of life. The results of the investigation indicate an influence on the hormonal system of subadult, male rainbow trout after exposure to metformin. Among the changes identified, the detection of a slight but significant induction of vitellogenin, can be interpreted as an effect that can clearly be attributed to the metformin exposure. After exposure to guanylurea, significant changes in sex hormones were detected in adult rainbow trout of both sexes. However, the values showed no clear trend or dose-response relationship, so that they are not taken into account in a risk assessment. Neither metformin nor guanylurea led to pathological changes in the fish organs or to clear hematological and clinical-chemical changes related to the test substances. Metformin exposure of juvenile life stages of rainbow trout had no clear influence on the sex differentiation and gonadal development of the animals. In summary, the findings in the present study did not provide any evidence of a negative impact on fish health by metformin and guanylurea. The changes in the vitellogenin concentrations in male rainbow trout are used to derive an ecotoxicological threshold value for metformin. With regard to vitellogenin induction a NOEC of 50 (my)g/L has to be established, which is in the range of the maximum concentrations of metformin measured in surface waters. Metformin is therefore classified as a water-relevant trace substance. Quelle: Forschungsbericht

Zur Umsetzung der ⁠Wasserrahmenrichtlinie⁠ (2000/60/EG) sind in der Oberflächengewässer-Verordnung (OGewV) für Schadstoffe Umweltqualitätsnormen (UQN) festzulegen. Für viele Spurenstoffe ist eine realitätsnahe UQN-Ableitung nicht möglich, da valide Testergebnisse fehlen. In Teilvorhaben A wurden Daten für umweltrelevante Schadstoffe anhand ökotoxikologischen Standardtests (Algen-, Daphnien-, Fischeitest) erhoben und Vorschläge für Umweltqualitätsnormen (UQN-V) abgeleitet. Im Teilvorhaben B wurden Untersuchungen zu chronischen, subletalen Wirkungen des Antidiabetikums Metformin sowie Guanylurea an Regenbogenforellen (Oncorhynchus mykiss) über 28 Tage durchgeführt und UQN-V abgeleitet.