Datenerhebung zu Verwendungen, Zusammensetzung und Umwelteigenschaften von Polyquaternium-Verbindungen

SCHRAMM, Benjamin, Elisabeth ZETTL und Margit KÜHNL, 2022. Datenerhebung zu Verwendungen, Zusammensetzung und Umwelteigenschaften von Polyquaternium-Verbindungen [online]. Dessau-Roßlau: Umweltbundesamt. Texte, 143/2022. Verfügbar unter: https://openumwelt.de/handle/123456789/2241

Zusammenfassung deutsch

Im Zuge dieses Gutachtens wurde der aktuelle Wissensstand bezüglich Polyquaternium-Verbindungen dargestellt. Ziel war es, einen besseren Überblick über die Struktur, die Diversität, die typischen Anwendungsgebiete, die hergestellten und verwendeten Mengen und die potenziellen Umweltgefährdungen zu erhalten. Hierfür wurden aktuelle Fachliteratur, Berichte, Statistiken und Bewertungen bezüglich Polyquaternium-Verbindungen recherchiert und ausgewertet. Basierend auf den gefundenen Informationen und Daten wurde ein Fragebogen entwickelt und an relevante Stakeholder versendet. Verbleibende Datenlücken wurden mittels Telefoninterviews soweit möglich geschlossen. Da Polyquaternium-Verbindungen auf Grund ihrer positiven Ladungen meistens in Kosmetikprodukten und zur Abwasserreinigung verwendet werden, besteht ein großes Risiko zur Freisetzung in die Umwelt. In Laborversuchen konnte gezeigt werden, dass Polyquaternium-Verbindungen eine hohe Ökotoxizität gegenüber aquatischen Lebewesen besitzen. Infolge ihrer positiven Ladungen binden sie beispielsweise an die negativ geladene Lipiddoppelschicht in Zellmembranen und an der äußeren Zellwand von Algen und brechen diese dadurch auf, was schlussendlich zum Zelltod führt. In Fischen binden sie an die Kiemenoberflächen, wodurch deren Ionenregulierung gestört wird. In der wässrigen Phase binden sie jedoch auch schnell an gelösten organischen Kohlenstoff und an Schwebstoffe, fallen als neutraler Komplex aus und sind somit nicht mehr bioverfügbar. Es konnte gezeigt werden, dass die Anwesenheit solcher Stoffe die Ökotoxizität um ein Tausendfaches verringern kann. Es wird deshalb angenommen, dass die reale Ökotoxizität dieser Stoffe gering ist. Die Verwendung dieser Polymere sollte jedoch trotzdem vermieden werden, da sie persistent in der Natur und in Kläranlagen sind und nicht abgebaut werden können. Quelle: Forschungsbericht

Zusammenfassung englisch

This report presented the current state of knowledge on polyquaternium compounds. The aim was to obtain a better overview of the structure, diversity, the typical areas of application, the quantities produced and used and the potential environmental hazards. For this purpose, current technical literature, reports and assessments concerning polyquaternium compounds were researched and evaluated. Based on the information and data found, a questionnaire was developed and sent to relevant stakeholders. Remaining data gaps were filled as far as possible by means of telephone interviews. As polyquaternium compounds are mostly used in cosmetic products and wastewater treatment due to their positive charges, there is a high risk of release into the environment. Laboratory experiments have shown that polyquaternium compounds have a high ecotoxicity to aquatic life. As a result of their positive charges, they bind, for example, to the negatively charged lipid bilayer in cell membranes and on the outer cell wall of algae, thereby breaking it down, which ultimately leads to cell death. In fish, they bind to the gill surfaces, disrupting their ion regulation. In the aqueous phase, however, they also bind rapidly to dissolved organic carbon and to suspended matter, precipitate as a neutral complex and are thus no longer bioavailable. It has been shown that the presence of such substances can reduce ecotoxicity by a factor of thousands. It is therefore assumed that the real ecotoxicity of these substances is low. However, the use of these polymers should still be avoided because they are persistent in nature and in sewage treatment plants and cannot be degraded. Quelle: Forschungsbericht

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