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Bestimmende Faktoren der Pharmakokinetik und Verteilung lipophiler Stoffe und Umweltverunreinigungen

Gewisse polyhalogenierte Verbindungen sind lipophil und schlecht oder nicht metabolisierbar, zwei Eigenschaften, die zur Anreicherung in der Biosphaere und damit zu Umwelttoxizitaet fuehren koennen. Zu diesen Verbindungen gehoeren diverse Insektizide, sowie insbesondere polychlorierte Biphenyle (PCB), polyhalogenierte Dibenzodioxine (z.B. TCDD) und Dibenzofurane. Unsere Untersuchungen richten sich insbesondere auf die Ursachen der besonderen Pharmakokinetik solcher Verbindungen - ihrer Aufnahme, Verteilung, Bindung, Elimination - im Vergleich zu anderen lipophilen Xenobiotika.

Evaluation and implementation of statistical methods to assess effects in count data

As part of its statutory duties in the field of chemical safety, the German Environment Agency (⁠ UBA ⁠) is responsible for the environmental risk assessment of chemicals. This risk assessment is based on data from standardised ecotoxicological laboratory and field tests, which are generally described in Test Guidelines (TGs) published by the Organisation for Economic Co-operation and Development (⁠ OECD ⁠). The respective OECD TGs mention statistical methods for evaluating test results and are linked to the OECD Document No. 54 'Current Approaches in the Statistical Analysis of Ecotoxicity Data: A Guidance to Application' published in 2006. However, some of the statistical methods described in OECD No. 54 are outdated, and there is a lack of suitable methods for analysing non-normally distributed data, e.g. in aquatic mesocosms and field studies on soil organisms and arthropods. As part of an in-house research project (FKZ 3723 674010), UBA is currently revising OECD No. 54, which provides guidance on the statistical analysis of ecotoxicological data. During this process, shortcomings in the statistical analysis of ecotoxicological data were identified, particularly in higher-level tests (e.g. aquatic mesocosms and terrestrial field studies). The report submitted contains the results of the expert opinion conducted as part of the aforementioned in-house research project. Its main objective was to develop an R-package that improves the statistical analysis of Poisson-distributed data by employing alternative statistical methods, such as the Computational Approach Test based on the Closure Principle (CP-CAT) and other binomial test methods. The project was completed with the successful development of a publicly available R-package on the CRAN and GitHub platforms. This report details the work conducted to develop an R-package for Poisson-distributed data and also includes power analyses for several statistical methods. Veröffentlicht in Texte | 107/2025.

Überarbeitung der statistischen Guidance zu OECD Prüfrichtlinien (OECD Series on Testing and Assessment No. 54)

Hintergrund: Datenanforderungen der Europäischen Verordnungen für Industriechemikalien (REACH 1907/2006/EG), Pflanzenschutzmittel (1107/2009/EG), Biozide (528/2012/EG), Tierarzneimittel (2019/6/EG) und der Richtlinie für Arzneimittel (2004/28/EG und 2004/27/EG) basieren auf standardisierten ökotoxikologischen Labor- und Freilandtests., i.d.R. OECD-Prüfrichtlinien. Die Festlegung der statistischen Auswertung der Labordaten erfolgt derzeit in den einzelnen OECD-Prüfrichtlinien mit Hinweis auf die 2006 veröffentlichten Grundprinzipien der statistischen Auswertung für OECD-Prüfrichtlinien im OECD Dokument Nr. 54 'Current approaches in the statistical analysis of ecotoxicity data: a guidance to application'. Die im OECD Dokument Nr. 54 beschriebenen Methoden sind (teilweise) überholt und es fehlen geeignete Methoden für die Auswertung von nicht-normalverteilten Daten. Nicht-normalverteilte Daten kommen standardmäßig in aquatischen Mesokosmen und Freilandstudien an Bodenorganismen und Arthropoden vor, die eine zentrale Rolle in der Zulassung von Chemikalien spielen. Eine Überarbeitung des OECD Dokuments Nr. 54 ist dringend notwendig, weil es direkte Auswirkungen auf die statistische Auswertung aller OECD-Prüfrichtlinien für die Bewertung von Auswirkungen auf Nichtzielorganismen hat. Forschungsziele sind: 1. Aktualisierung von OECD Dokument Nr. 54 - Aufnahme fehlender Methoden-Prüfung und Aktualisierung enthaltener Methoden, 2. Überführung des OECD Dokument Nr. 54 in ein OECD Guidance Dokument (verbindlicher) - Ermöglichung direkter Verweise zu bestehenden OECD-Prüfrichtlinien und der Vereinheitlichung statistischer Verfahrensweisen innerhalb bestehender OECD Prüfrichtlinien sowie eine präzisierte Ableitung der abgeleiteten Endpunkte zur Verbesserung der Risikobewertung für Chemikalien.

BMDV-Expertennetzwerk TF 204: Metallische Überzüge im Korrosionsschutz von Stahlwasserbauwerken

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.

Untersuchung ökotoxischer Effekte von faser- und plättchenförmigen neuartigen Materialien für die Ableitung angepasster Prüfstrategien

Faser- und plättchenförmige neuartige Materialien wie beispielswiese Kohlenstoffnanoröhrchen, Graphene oder MXene weisen außergewöhnliche mechanische, elektronische, optische und chemische Eigenschaften auf. Sie werden daher für eine Vielzahl von Anwendungen untersucht. Diese umfassen beispielsweise optoelektronische Anwendungen (z.B. Solarzellen, Leuchtdioden), Sensortechnik, Verbundmaterialien (z.B. für elektrische Leitfähigkeit, EMV-Abschirmung), Energiespeicherung, Katalysatoren oder Textilien (z.B. für elektrische Leitfähigkeit, Flammschutz). Faser- und plättchenförmige neuartige Materialien können aufgrund ihrer Eigenschaften methodische Herausforderungen für die regulative Risikobewertung gemäß EU-Chemikalienrecht mit sich bringen. Welche Mechanismen zur ökotoxischen Wirkung dieser Materialien beitragen, ist wenig untersucht. Zudem besteht die Besorgnis, dass mögliche ökotoxische Wirkungen der Materialien über die klassischen Methoden nicht ausreichend aufgeklärt werden können. Somit besteht der Bedarf geeignete Prüfstrategien zu entwickeln, die es ermöglichen relevante Mechanismen und (sub)letale Effekte zu identifizieren, die eine spezifische Einschätzung des ökotoxischen Potentials faser- und plättchenförmiger neuartiger Materialien erlauben. In dem Vorhaben sollen daher besondere Wirkmechanismen und relevante (sub)letale Effekte dieser Materialien recherchiert werden. Davon ausgehend soll abgeleitet werden, welche Prüfsysteme zum Einsatz kommen müssen, um spezifische Aussagen zur Ökotoxikologie dieser Materialien vornehmen zu können. Ausgewählte Prüfsysteme sollen exemplarisch anhand von ausgewählten faser- und plättchenförmigen Materialien erprobt und adaptiert werden. Auf diese Weise sollen Empfehlungen abgeleitet werden, wie nicht-klassische Effekte im Rahmen der Umweltrisikobewertung solcher Materialien berücksichtigt werden könnten und welche weiteren Schritte vorgenommen werden müssten.

Bewertung wassergefährdender Stoffe - Datenbank RIGOLETTO

In der Datenbank Rigoletto werden Chemikalien nach ihrem Gefährdungspotential für die aquatische Umwelt und die Gesundheit des Menschen in drei Wassergefährdungsklassen (WGK 1 bis 3) sowie in die Gruppe der nicht wassergefährdenden (nwg) Stoffe eingestuft, Hintergrundinformationen zu den einzelnen Stoffen angeboten und CAS- und EG-Nummern (CAS = Chemical Abstract Services, EG = Europäische Gemeinschaft z. B. EINECS-Nr. = European Inventory of Existing Chemicals) aufgeführt. Die Bewertung der Chemikalien erfolgt durch Selbsteinstufung durch die Hersteller und Inverkehrbringer entsprechend den Maßgaben der Verwaltungsvorschrift wassergefährdender Stoffe (VwVwS) vom 17. 05. 1999 und in Einzelfällen durch die "Kommission Bewertung wassergefährdender Stoffe (KBwS)". Im wasserrechtlichen Vollzug der Bundesländer dienen die Wassergefährdungsklassen dazu, Anforderungen an die technische und logistische Sicherheit bei Industrieanlagen und Lagern festzulegen. Die Daten können mit Hilfe einer komfortablen Suchmaschine über Teile der Stoffbezeichnung, CAS-/ EG-Nummern, oder Synonyme recherchiert werden. Folgende Aufgaben werden mit Hilfe der Datenbank Rigoletto gelöst: · Verwalten der nach Anhang 3 der VwVwS vom 17. 05. 1999 durch Hersteller und Inverkehrbringer dokumentierten Stoffe, · Erstellung von umfassenden Stoffdatensätzen, die einstufungsrelevante Daten zur Identifikation, Toxizität, Ökotoxizität, Verhalten in der Umwelt und zu Klassifizierungen umfassen, · Dokumentation der Stoffinformationen und Ausgabe der Datensätze in Form eines Datenblattes, das als Layout-Vorlage zur Vervielfältigung verwendbar ist, · Verwaltung und Dokumentation der Literaturquellen, · regelmäßige Weitergabe der Daten für die Veröffentlichung der Einstufungen im Internet, · Erstellung des Katalogs wassergefährdender Stoffe sowie der VwVwS in Form layoutfähiger Vorlagen.

Ressortforschungsplan 2024, Beurteilung endokriner Wirkungen von Bauprodukten in der Umwelt

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.

Modellierung von Transferpfaden

Fuer das Verhalten organischer Schadstoffe im System Boden-Pflanze-Luft wurde ein auf einem Massenbilanzmodell basierendes Transfermodell entwickelt und fuer verschiedene Chemikalien (PCDD/F, Pestizide u.a.) verifiziert. Das Modell hat Eingang in die europaeische Risikorichtlinie, die multimediale Modellierung und die Expositionsanalyse von Altlasten gefunden. Insbesondere konnten die Beitraege von Wurzelaufnahme und atmosphaerischer Deposition zur Kontamination von Pflanzen als Funktion der Stoffeigenschaften geklaert werden. QSAR-Beziehungen zwischen der chemischen Struktur und der oekotoxischer Wirkung von chemischen Substanzen unterschiedlicher Strukturklassen auf Gefaesspflanzen konnten durch multivariate Methoden, u.a. Fuzzy-Clustering, ermittelt werden.

Methodische Untersuchungen zur Abtrennung und Bestimmung radiooekologisch relevanter Radionuklide in Oberflaechengewaessern

Der radiotoxikologische Status eines betrachteten Oekosystems kann allein aus einer umfassenden Einzelnuklidanalyse abgeleitet werden; hierzu wurden bisher geeignete Verfahren fuer besonders bedenkliche Nuklide (Jod-131/Caesium-137/Zink-65 u.a.) in geeigneter Weise modifiziert und unter praxisnahen Bedingungen am System Flusswasser erprobt; aus dem Nuklidverteilungsmuster koennen Hinweise ueber Herkunft und Alter der Proben erhalten und radiooekologische Auswirkungen geschaetzt werden.

Bildung von Anopheles-spezifischen Toxinen durch Paramecium-Symbionten und ihre ökologischen Effekte

In dem Projekt wird die Aufnahme und Ausprägung von Bacillus-Toxingenen durch bakterielle Symbionten des 'Pantoffeltieres' Paramecium untersucht. Bestimmte Eiweiße aus Bakterien der Gattung Bacillus sind mit hoher Spezifität toxisch für Larven von Anopheles-Mücken, den Überträgern der Malaria. Die im Vergleich zu chemischen Toxinen ökologisch weitgehend unbedenklichen Bacillus-Toxine werden in Gewässern aber schnell inaktiviert, ihre Anwendung ist daher limitiert. Ein transgenes Paramecium-Symbiosesystem könnte möglicherweise als Toxin-Carrier die Häufigkeit von Anopheles-Larven in Gewässern langfristig reduzieren, da Paramecien zum Nahrungsspektrum von Mückenlarven gehören und weltweit verbreitet sind. Bestimmte Paramecium-Symbionten bilden bereits natürlicherweise ein Eiweißtoxin, das aber statt Mückenlarven andere Paramecien abtötet. Wirkungen entsprechender regulatorischer DNA-Sequenzen der Symbionten auf die Bacillustoxin-Expression sollen untersucht werden. Die ökotoxikologischen Effekte sollen anschließend im Labor untersucht werden. Dazu gehören neben Einflüssen auf Anopheles-Larven als Zielorganismen solche auf die Lebensgemeinschaft, die in dem vorliegenden Fall das Ökosystem Stillgewässer repräsentiert

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