Joint effects of pharmaceuticals and chemicals regulated under REACH in wastewater treatment plant effluents

Risikoanalyse, Arzneimittel, Industriechemikalien, REACH-System, Abwasser, Effect assessment, mixtures, pharmaceuticals, industrial chemicals, REACH, wastewater

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COORS, Anja, Pia VOLLMAR und Frank SACHER, 2017. Joint effects of pharmaceuticals and chemicals regulated under REACH in wastewater treatment plant effluents [online]. Dessau-Roßlau: Umweltbundesamt. Texte, 61/2017. Verfügbar unter: https://openumwelt.de/handle/123456789/6967

Zusammenfassung deutsch

Die Umweltrisikobewertung (ERA) bezieht sich üblicherweise auf einzelne Chemikalien, während Organismen in der Umwelt einer Vielzahl verschiedener Substanzen aus unterschiedlichen Quellen gleichzeitig ausgesetzt sind. Kläranlagenabläufe stellen einen Haupteintragspfad für unbeabsichtigte Mischungen von Chemikalien dar. Die Umweltwirkungen solcher Mischungen wurden in dem vorliegenden Projekt näher untersucht. Basierend auf einer Literaturrecherche und eigenen Daten zum Vorkommen von Arzneimitteln und anderen Chemikalien in Kläranlagenabläufen wurden 20 Substanzen für das Projekt ausgewählt. Insgesamt wurden 33 Einzelsubstanzen und 24 Mischungen in chronischen Toxizitätsstudien mit Cyanobakterien, Grünalgen, der Wasserpflanze Lemna minor und dem Süßwasser-Kleinkrebs Daphnia magna untersucht. Die Ergebnisse der Mischungstests belegen, dass die aquatische Toxizität von Mischungen im Hinblick auf chronische Endpunkte mit dem Konzept der Konzentrations-Additivität mit einer weniger als dreifachen Abweichung vorhergesagt werden kann. Es wurden Hinweise für eine synergistische Interaktion zwischen den zwei Antibiotikawirkstoffen Sulfamethoxazol und Trimethoprim in Primärproduzenten gefunden, die weitere Untersuchungen notwendig erscheinen lassen. Weiterhin wurde gezeigt, dass ein Anteil von 50% Kläranlagenablauf (v:v) in der Testlösung die Vorhersagbarkeit der Mischungstoxizität nicht beeinträchtigt. In Bezug auf die typischerweise schwankenden Mischungskonzentrationen in Kläranlagenabläufen, zeigten die Untersuchungen, dass die Mischungsvorhersage basierend auf mittleren Konzentrationen zu einer Unterschätzung der chronischen Effekte auf die Reproduktion von D. magna führen kann, während die Annahme der maximalen Konzentrationen zu einer besseren Vorhersage führt. Umweltrisikoabschätzungen auf Einzelstoff-Ebene wurden mit denen verschiedener Mischungsszenarien verglichen, basierend auf den verschiedenen Konzepten. Ein Sicherheitsfaktor für Mischungen, der in der Einzelstoffbewertung anzuwenden wäre, und seine angemessene Größe wird diskutiert als prospektiver Ansatz zur Berücksichtigung der Risiken von unbekannten Umweltmischungen. Quelle: Forschungsbericht

Zusammenfassung englisch

The environmental risk assessment (ERA) focusses on individual chemicals, while non-target organisms in the environment are exposed simultaneously to a multitude of substances from various sources. In the aquatic environment, effluents of wastewater treatment plants (WWTPs) represent a key source for co-incidental mixtures of chemicals from various uses. The aim of the present project was to explore the consideration of mixtures of chemicals released via WWTPs in an ERA. Based on a literature survey and own data on human pharmaceuticals and other substances typically present in the effluents of WWTPs, 20 substances were selected. In total, 33 single-substance and 24 mixtures were assessed in chronic toxicity tests with cyanobacteria, green algae, the water plant Lemna minor and the freshwater crustacean Daphnia magna. The results from the mixture tests provided consistent evidence that the aquatic toxicity of mixtures with regard to chronic endpoints can be predicted by the concept of concentration addition (CA) with less than 3-fold deviation. Evidence for synergistic interaction with respect to CA of the two antibiotics sulfamethoxazole and trimethoprim in primary producers was detected, which calls for further investigations. Furthermore, mixture tests demonstrated that the presence of 50% (v:v) WWTP effluent in the test medium did not impact the predictability of mixture toxicity. With regard to mixture concentrations changing during the exposure time, as it is typical for WWTP effluents, the average mixture concentrations appeared to underestimate chronic mixture effects on reproduction of D. magna, while the peak concentrations provided a better estimate. Single-substance risk assessments were compared to risk assessments for selected mixture scenarios based on different approaches. A mixture assessment factor applied in the ERA of single substances and its appropriate size is discussed in view of a prospective consideration of environmental mixtures of unknown composition in the single-substance ERA. Quelle: Forschungsbericht

URI

https://openumwelt.de/handle/123456789/6967

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