<p>Zusammen mit der Bundesstelle für Chemikalien und dem Bundesinstitut für Risikobewertung führt das Umweltbundesamt (UBA) seit 2017 eine REACH-Stoffbewertung zu den registrierten Nanoformen von Zinkoxid durch. Die Auswertung der Daten zu Umweltverhalten und -wirkung der registrierten Zinkoxid-Nanoformen ist abgeschlossen.</p><p>Auf Grundlage der von den Registranten vorgelegten Studien kommt das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a> zu dem Schluss, dass die getesteten Nanoformen eine vergleichbare aquatische Toxizität wie andere Zinkverbindungen haben und die harmonisierte Einstufung im Anhang VI der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/c?tag=CLP#alphabar">CLP</a>-Verordnung als akut und chronisch gewässergefährdend der Kategorie 1 auch für die getesteten Nanoformen zutreffend ist. Es kann allerdings nicht ausgeschlossen werden, dass ein nanopartikelspezifischer Effekt zur Gesamttoxizität der getesteten Zinkoxid-Nanoformen beiträgt. Auch zeigen sich leichte Unterschiede in der Toxizität sowohl zwischen den verschiedenen Nanoformen als auch zwischen den Nanoformen und dem als Kontrolle mitgetesteten leichtlöslichen Zinkchlorid.</p><p>Aus den von den Registranten vorgelegten Studien wird deutlich, dass sich die registrierten Nanoformen neben ihrer Größe und Geometrie vor allem in ihren Oberflächeneigenschaften, aber auch in ihrer Löslichkeit und Dispersionsstabilität über die Zeit unterscheiden.</p><p>Im Rahmen der Stoffbewertung wurde für alle registrierten Nanoformen von Zinkoxid die Löslichkeit entsprechend des Screeningtests nach dem „Transformation/Dissolution Protokoll“ der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/o?tag=OECD#alphabar">OECD</a> sowie die Dispersionsstabilität nach der OECD Prüfrichtlinie 318 bestimmt. Basierend auf diesen Ergebnissen wurden von den Registranten drei Nanoformen ausgewählt, für die die toxische Langzeitwirkung auf Algen und Flohkrebse anhand der OECD-Prüfrichtlinien 201 und 211 untersucht wurde.</p><p>Gemäß <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/r?tag=REACH-Verordnung#alphabar">REACH-Verordnung</a> liegt es in der Verantwortung der Registranten, sicherzustellen, dass die vorliegenden Informationen hinreichend sind, um die Risiken aller von der Registrierung abgedeckten Formen zu bewerten. Die Prüfung der Erfüllung dieser Verpflichtung ist nicht Gegenstand der Stoffbewertung, sondern wird ggf. durch die ECHA im Rahmen einer Dossierbewertung stichprobenhaft geprüft.</p><p>Zinkoxid ist ein chemischer Grundstoff, der für die Herstellung unterschiedlichster Produkte eingesetzt wird. Weltweit werden große Mengen pigmentäres und mikroskaliges Zinkoxid als Weißpigment in Wandfarben, als Additiv zur Vulkanisierung von Gummi oder als Zusatz zu Zement eingesetzt. Nanopartikuläres Zinkoxid weist auf Grundlage seiner geringen Größe und großen spezifischen Oberfläche spezielle physikalisch-chemische Eigenschaften auf. Hierzu zählen katalytische, optische und elektronische Eigenschaften. Diese Eigenschaften eröffnen zusätzliche Einsatzmöglichkeiten für Zinkoxid, wie z.B. als UV-Filter in Sonnenschutzmitteln, in Textilien, in Klarlacken oder für transparenten Kunststoffe.</p><p>Die Stoffbewertung ist ein Instrument der REACH-Verordnung, anhand dessen die zuständigen Behörden der EU-Mitgliedstaaten klären, ob sich aus der Herstellung oder Verwendung eines in der EU registrierten Stoffes ein Risiko für die menschliche Gesundheit und/oder die Umwelt ergibt. Zur Bewertung des Stoffrisikos werden sowohl die Daten, die bei der Registrierung des Stoffes zur Verfügung gestellt wurden, als auch alle weiteren verfügbaren Informationsquellen zu Rate gezogen. Sollte die vorhandene Datenlage keine eindeutige Beurteilung des Risikos ermöglichen, können die nationalen Behörden weitere Informationen von den Registranten des bewerteten Stoffes anfordern. Kann die Besorgnis nicht ausgeräumt werden oder erhärtet sich der Risikoverdacht, kann es als Konsequenz einer Stoffbewertung zu EU-weiten Risikomanagementmaßnahmen, wie z.B. Beschränkungen des Stoffes, Identifizierung als besonders besorgniserregend oder andere Maßnahmen, wie eine harmonisierte Einstufung nach CLP-Verordnung, kommen.</p><p>Der Fokus der Stoffbewertung von Zinkoxid durch die deutschen Bundesoberbehörden liegt auf den im Registrierungsdossier enthaltenen Nanoformen. Unter Nanoformen eines Stoffes versteht man die Formen eines chemischen Stoffes, die der Definitionsempfehlung der EU zu Nanomaterialien entsprechen.</p><p>Das UBA ist alleine für die Umweltaspekte der Stoffbewertung von Zinkoxid zuständig. Die Aspekte hinsichtlich der menschlichen Gesundheit liegen in der Verantwortung des Bundesinstitut für Risikobewertung.</p>
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens:
Viele Studien zeigen, dass chemische Pflanzenschutzmittel (PSM) auch über weite Distanzen transportiert werden können und so die Umwelt belasten. Auch entlegene Schutzgebiete sind davon betroffen und werden hierdurch beeinträchtigt, was insbesondere Insektenpopulationen nachhaltig schädigt. Dies konnte durch ein deutschlandweites Kleingewässermonitoring (KgM) bestätigt werden (Liess et al., 2021).
Bereits im Projekt PuMa 1.0 (Laufzeit 1.7.2021 - 30.6.2023) entwickelten die Projektpartner eine Webanwendung, mit der auf einer interaktiven Karte u.a. potenzielle Quellen von PSM identifiziert, das ökologische Risiko eines vorhergesagten PSM-Eintrags bewertet und PSM-Reduktionsszenarien simuliert werden können. Mit dem Folgeprojekt PuMa 2.0 sollen die zurzeit noch bestehenden Limitierungen dieser Webanwendung identifiziert und überwunden werden. Das Ziel ist die Weiterentwicklung der vorhandenen Webapplikation zu einer offenen, digitalen Plattform für Umweltforschung, die sich in das bestehende IT-Umfeld von Anwendern aus Umweltforschung, Landwirtschaft, Verwaltung und Umweltschutz integrieren lässt.
Wissenschaftliche Ziele des Projekts PuMa 2.0 bestehen u.a. in der Quantifizierung des Oberflächenabfluss und der ökotoxikologischen Bewertung eintragsmindernder Maßnahmen. Ziele im Bereich der Softwareentwicklung bestehen u.a. in der Umsetzung mehrerer Schnittstellen für den Import und Export von Schlag- und PSM-Anwendungsdaten. Sowie der Entwicklung von Programmierschnittstellen zur Integration weiterer Expositionsmodelle und Auswertungen zur ökotoxikologischen Risikobewertung.
Feuer- und Spritzverzinkung
In diesem Vorhaben sollen die Korrosionsschutzwirkung, die physikalischen Eigenschaften und die ökotoxikologische Wirkung von Metallisierungen, vor allem von Verzinkungen, im Stahlwasserbau untersucht werden.
Aufgabenstellung und Ziel
Der Korrosionsschutz von Stahlwasserbauwerken erfolgt in der Regel durch organische Beschichtungen, teilweise in Kombination mit kathodischem Korrosionsschutz. Metallische Überzüge, wie beispielsweise Verzinkungen, können ebenfalls für den schweren Korrosionsschutz eingesetzt werden (Nürnberger 1995). Im Stahlwasserbau in Deutschland sind diese jedoch unüblich, vor allem wegen Vorbehalten bezüglich einer geringen Nutzungsdauer durch Auflösung im Kontakt mit dem Gewässer.
In diesem Projekt sollen die physikalischen Eigenschaften und die ökotoxikologische Wirkung von Metallisierungen, vor allem von Verzinkungen, im Stahlwasserbau untersucht werden. Bestehende Erfahrungen aus dem Wasserbau in Deutschland und anderen Ländern sollen evaluiert und durch eigene Untersuchungen ergänzt werden. Im Ergebnis sollen die Einsatzmöglichkeiten und Einsatzgrenzen von Metallisierungen im Stahlwasserbau beschrieben werden. Dabei sollen auch Auswirkungen des gegebenenfalls aufgelösten Metalls auf das Gewässer betrachtet werden.
Der konkrete Fokus liegt dabei auf den Themen:
- Bewertung der Auswirkungen metallischer Überzüge auf Stahlplatten sowohl im Labor als auch in der Natur;
- Auswertung der vorhandenen Erfahrungen aus dem Wasserbau in Deutschland und anderen Ländern;
- Beschreiben von Einsatzmöglichkeiten und Grenzen der Spritz- und Feuerverzinkung im Stahlwasserbau.
Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV)
Verzinkungen werden als mögliche Alternative zu den üblichen Korrosionsschutzbeschichtungen diskutiert. Mit dem Ergebnis dieser Untersuchung kann eine fundiertere Entscheidung über den konkreten Anwendungsfall getroffen werden.
Untersuchungsmethoden
Zunächst werden in Zusammenarbeit mit dem Chemielabor der BAW die Metallplatten, die für die Feuer- und Spritzverzinkung verwendet werden, zu Informationszwecken mithilfe der optischen Emissionsspektrometrie auf ihren Si-Gehalt hin untersucht. Anschließend werden die Platten und Bleche in einer Verzinkerei spritz- und feuerverzinkt. Die Feuerverzinkung wird nach DIN EN ISO 1461 (Durch Feuerverzinken auf Stahl aufgebrachte Zinküberzüge (Stückverzinken) - Anforderungen und Prüfungen) durchgeführt. Die Spritzverzinkung wird nach DIN EN ISO 2063-1 (Thermisches Spritzen - Zink, Aluminium und deren Legierungen) durchgeführt. Danach werden Leistungstests vorgenommen, um die Eigenschaften der Feuer- und Spritzverzinkung gemäß den folgenden Normen zu untersuchen und zu analysieren.
Die Naturauslagerung wird an zwei Standorten, in Trier und Kiel, stattfinden.
Die ökotoxikologischen Auswirkungen werden auf theoretische Weise mit einer systematischen Literaturrecherche auf der Grundlage der RBS-Roadmap von Carlos Conforto et al. (2011) und des Wissensaustauschs mit der BfG analysiert. Folgende Untersuchungsmethoden sind geplant:
- Austausch mit Betreibern von Anlagen mit Metallisierung, national und international, gegebenenfalls mit Begutachtung vor Ort;
- Physikalische Untersuchungen zur Dauerhaftigkeit in Labor und Naturversuch;
- Ökotoxikologische Bewertung (in Zusammenarbeit mit der BfG) durch Literaturrecherche.
Ökotoxische und mutagene Wirkungen von Bauprodukten können bereits zuverlässig anhand harmonisierter Testmethodik (CEN/TS 17459) beurteilt werden. Diese Methodik wird bereits erfolgreich bei der Vergabe des Blauen Engels eingesetzt (bisher in den Produktgruppen Pflastersteine, Dachbahnen und Dachsteine). Aktuell fehlt die Möglichkeit, die endokrinen Wirkungen von Bauprodukten gleichzeitig mit den ökotoxischen und mutagenen Wirkungen zu bewerten. Dieser Aspekt sollte mit Hilfe eines Projekts anhand experimenteller Untersuchungen in die Methodik ergänzt werden. Die bereits vorhandenen YES- und YAS-Tests (ggf. weitere vorhandene Tests) für endokrine Wirkungen sollten auf ihre Eignung und Aussagefähigkeit bei Bauprodukteluaten getestet werden. Bei den Untersuchungen sind sowohl Kurzzeiteluate (24 h) als auch Langzeiteluate (64 d) gemäß harmonisierter Auslaugtests CEN/TS 16637-2 / CEN/TS 16637-3 zu untersuchen. Um einen Überblick zu gewinnen, sind diverse Bauproduktgruppen mit Regen- oder Sickerwasserkontakt in der Anwendung vom Interesse. Basierend auf bisherige Ergebnisse zur Ökotoxizität (UBA-Veröffentlichung Texte 151/2022) sind drei Produktgruppen auszuwählen (z.B. Dachbahnen, Fugenmörtel und Kunstrasensysteme). Zusätzlich zu Screening-Tests und Produktprüfungen sollte ein Ringversuch durchgeführt werden mit dem Ziel, qualifizierte Labore für den Blauen Engel für die Durchführung von Ökotox-Tests inklusive des YES- und YAS-Tests zu identifizieren. Als Ergebnis werden zusätzlich zum Abschlussbericht eine peer reviewed -Veröffentlichung, eine veröffentlichte Prüfanleitung und eine Liste von geeigneten Prüfinstituten erwartet.