Das Projekt "Biomarker in Biotaproben der Umweltprobenbank - Machbarkeitsstudie (Betrieb der Umweltprobenbank des Bundes, Teilbank Umweltproben, ab dem 1.1.2000)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), Umweltbundesamt (UBA). Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie.Aktuelle Publikationen und Tagungen zum Thema Biomonitoring belegen, dass die Anwendung molekularer Biomarker in Biotaproben zur Identifikation von Umwelteinflüssen auf genetischer Ebene immer mehr an Bedeutung zunimmt. Das Ziel dieser Studie war es daher zu überprüfen, ob die Verwendung von Biomarkern auf genetischer Ebene in Jahreshomogenatproben der Umweltprobenbank (UPB) des Bundes prinzipiell ebenfalls möglich ist. Im Rahmen dieser Machbarkeitsstudie wurden Untersuchungen mit archivierten Muskulatur- und Leberproben von Brassen (Abramis brama) durchgeführt, da diese zum einen im UPB-Programm schon langjährig beprobt werden. Zum anderen sind Fische in der aquatischen Umwelt einer Vielzahl von Schadstoffen ausgesetzt, so dass sich hier viele potentielle Anwendungen ergeben. Weiterhin liegen für Fische umfangreiche Daten aus genetischen Untersuchungen im Labor vor. So ist es durch die Ableitung aus den bekannten Gensequenzen des Zebrabärblings (Danio rerio), einer mit dem Brassen verwandten Spezies, gelungen, Gene zu identifizieren, die im Brassen durch unterschiedliche Stressoren reguliert werden. Es konnten sowohl Marker detektiert werden, die wirkstoff-unspezifisch reguliert werden, als auch solche, die als wirkstoff-spezifisch anzusehen sind. Als Wirkstoff-unspezifischer Marker konnte das Gen des so genannten Hitzeschockproteins (HSP; heat shock protein) identifiziert werden. HSP wird durch die unterschiedlichsten Stressoren sehr schnell reguliert und repräsentiert dahingehend einen Indikator, der Auskunft darüber gibt, in welchem allgemeinen Stresszustand sich der untersuchte Organismus befand. Als Wirkstoffspezifische Marker wurden die Gene des Metallothioneins, das durch verschiedene Schwermetalle, und des Vitellogenins, das durch östrogenwirksame Substanzen in der Expression stark beeinflusst werden, gewählt. Für diese Gene konnte in Brassenlebern eine von den Expositionsbedingungen abhängige Aktivität nachgewiesen werden. So zeigten Fische von belasteten Standorten im Vergleich zu einem Referenzstandort eine höhere Expression dieser Gene. Die vorliegende Studie zeigt damit prinzipiell, dass molekulare Biomarker auch in Brassenproben der Umweltprobenbank des Bundes im Sinne eines retrospektiven Monitoring erfolgreich Anwendung finden können. Mit Hilfe der DNA-Microarray Technik wird es nun möglich, entsprechende Untersuchungen auf eine Vielzahl relevanter Gene auszuweiten und an einer großen Probenzahl durchzuführen. Damit könnten die bisher schon erfolgreich durchgeführten retrospektiven Untersuchungen von UPB-Proben zur Exposition von Fischen gegenüber Schadstoffen mit Daten zu möglichen Effekten auf genetischer Ebene ergänzt werden. Da Biomarker geschlechtsspezifisch unterschiedlich reagieren können (z.B. Vitellogenin), wird empfohlen, insbesondere die Brassen für die UPB zukünftig nach Geschlechtern getrennt zu beproben und einzulagern, um so die Anwendungsmöglichkeiten noch zu erweitern.
Das Projekt "Herausforderungen Wasserqualität" wird/wurde gefördert durch: Bundesamt für Umwelt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Bundesamt für Umwelt.Die Wasserqualität hat sich in den letzten Jahren stark verbessert, es gelangen wesentlich weniger Nitrat und insbesondere Phosphor in die Gewässer. Die Bedeutung der Belastung durch Mikroverunreinigungen wächst jedoch. Viele Aspekte sind zudem noch unbekannt. Um Wissenslücken zu schliessen und gegebenenfalls Massnahmen einleiten zu können, sind Forschungsprojekte zwingend. Zurzeit umfasst die Aktivität 'Herausforderungen Wasserqualität' zwei Forschungsprojekte: Östrogene aus der Landwirtschaft, in dessen Rahmen das Vorkommnen, das Verhalten und die Bedeutung für Gewässer von Östrogenen aus der Landwirtschaft in der Schweiz quantitativ erfasst werden und das Projekt Massenflüsse von Mikroplastik in der Umwelt. Je nach Bedarf werden in Zukunft weitere Forschungsprojekte im Prozess 'Herausforderungen Wasserqualität' initiiert. Die Forschungsarbeiten stehen jeweils im Kontext des Artikels 57 Absatz 1 des Gewässerschutzgesetzes: Der Bund führt Erhebungen von gesamtschweizerischem Interesse durch über die Wasserqualität der ober- und unterirdischen Gewässer und über andere Belange des Gewässerschutzes. Projektziele: Neue Fragestellungen und Herausforderungen im Bereich Wasserqualität werden in der Aktivität 'Herausforderungen Wasserqualität' angegangen, um Grundlagen für eine Positionierung des BAFUs zu spezifischen Fragestellungen und für allfällige Massnahmen zu schaffen. Mit dem Forschungsprojekt 'Östrogene aus der Landwirtschaft' wird bis Ende 2020 geklärt, wie gross die Menge an Östrogenen im Hofdünger aus der Schweizer Landwirtschaft ist, wie sich die Östrogene im Hofdünger verhalten (Abbau? Umwandlung?), welche Menge in die Oberflächengewässer gelangt und was dieser Eintrag für die Gesamtfracht an natürlichen und synthetischen Östrogenen in den Schweizer Gewässern ausmacht. Das Projekt 'Massenflüsse von Mikroplastik in der Umwelt' wird bis Ende 2019 die Eintragspfade von Mikroplastik in die Umwelt in der Schweiz identifizieren und die Mengen quantifizieren. Dazu werden die Einträge der vier wichtigsten Plastikarten in die Umwelt via wichtigste Eintragspfade modelliert. Anhand des Modells können Auswirkungen einzelner Szenarien, z.B. des Verbietens von Plastik in bestimmten Anwendungen, abgeschätzt werden. Die Ergebnisse dienen als Grundlage, nötigenfalls Massnahmen zur Reduktion von Mikroplastikemissionen in die Umwelt abzuleiten.
Das Projekt "Teilprojekt 5^RiSKWa: NeuroBox: Methodische Weiterentwicklung zur Bewertung von neurotoxischen Effekten im Wasserkreislauf^Teilprojekt 6, Teilprojekt 4" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Hochschule Darmstadt, Fachbereich Chemie- und Biotechnologie, Lehrgebiet Zellbiologie, Zellkulturtechnik.
Das Projekt "Einfluss von Umweltöstrogenen auf endokrine Faktoren, die während der Schwangerschaft die Immunantwort modulieren" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Magdeburg, Universitätsklinikum, Abteilung für Experimentelle Gynäkologie und Geburtshilfe.
Das Projekt "Verhalten von Östrogen und androgen aktiven Substanzen während und nach der Ozonung von Krankenhausabwasser" wird/wurde gefördert durch: Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen. Es wird/wurde ausgeführt durch: Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e.V..Um den Eintrag von Schadstoffen in die Umwelt zu verringern, bieten Kläranlagen einen guten Ansatzpunkt, da hier die anfallenden Abwässer gezielt behandelt werden können. Dabei hat sich die Ozonung als vierte Reinigungsstufen als sehr effektiv erwiesen. Allerdings entsteht hierbei eine Vielzahl verschiedener Transformationsprodukte, über deren Art und Wirkung wenig bekannt ist. Eine Gruppe von Schadstoffen bilden die endokrin aktiven Chemikalien, die in das Hormonsystem von Menschen und Tieren eingreifen können. Zu dieser Gruppe zählen neben den natürlichen Hormonen auch viele Industriechemikalien und Arzneimittel, die über die Abwässer in die Umwelt gelangen. In Voruntersuchungen von Krankenhausabwässern des Kreiskrankenhauses Waldbröl (Bieling, 2011) und des Marienhospitals in Gelsenkirchen (IUTA und IWW, PILLS Project, 2012) wurde bei der Messung von östrogenen Effekten ein Anstieg der Östrogenität (gemessen als 172-Estradiol Äquivalentkonzentration, EEQ) nach der Ozonung beobachtet. Als Arbeitshypothese dient die Annahme, dass eine selektive Entfernung von Steroidrezeptorantagonisten (z. B. von antiöstrogen, androgen oder antiandrogen wirksame Arzneimittel wie Tamoxifen oder Flutamid) durch die Ozonierung deren inhibitorische Effekte aufhebt. Die Entfernung dieser maskierenden Effekte könnte dazu führen, dass die östrogene bzw. androgene Aktivität nach der Ozonierung sichtbar wird. Diese Effekte sollen durch die systematische Untersuchung zu östrogenen, antiöstrogenen sowie androgenen und antiandrogenen Effekten und die Kombination mit der Quantifizierung der im Krankenhaus eingesetzten hormonell wirkenden Medikamente aufgeklärt werden. Hieraus werden neben der genauen Effektbeschreibung zu den einzelnen Proben am Beispiel Krankenhausabwasser auch Informationen zur Störanfälligkeit und Vergleichbarkeit der biologischen Assays für die Anwendung in hoch belasteten Abwässern erhoben. Die erzielten Ergebnisse sollen zur Optimierung der Anlagensteuerung und somit zur Optimierung der Reinigungsleistung genutzt werden.
Das Projekt "Photovoltaik: Hybride GRIN-Resonatoren und plasmonisch strukturierte GRIN-Linsen als kompakte Sensoren zur Spektro-Mikroskopie von Einzelpartikeln" wird/wurde gefördert durch: Baden-Württemberg Stiftung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Tübingen, Institut für Angewandte Physik.Im Rahmen des hier vorgeschlagenen Projektes soll ein optisches Hybridsystem bestehend aus Gradientenoptiken (GRIN-Optiken) und plasmonischen Nanostrukturen/optischen Mikroresonatoren für die Sensorik hergestellt und charakterisiert werden. Ziel ist es, die kleine, kostengünstige und praktikable Bauform der GRIN-Linsen für die Analytik nutzbar zu machen. Mit diesem Ansatz sollen die komplexen und kostenintensiven optischen Laboraufbauten, die bisher für den Nachweis einzelner Partikel/Moleküle notwendig sind, vereinfacht und letztendlich ersetzt werden können. Das soll am Beispiel der Detektion einzelner H1N1-Viren gezeigt werden. Dazu nutzen wir bereits etablierte Techniken der GRIN-Linsenoptiken, der plasmonischen Nanostrukturierung und der Analyse von H1N1-Viren. Durch die Kombination dieser Techniken wird ein neuartiges optisches Hybridsystem für die Sensorik ermöglicht. Als weiteres Anwendungsfeld soll die Detektion pharmazeutisch relevanter Leitstrukturen am Beispiel des nukleären Östrogenrezeptors alpha untersucht werden. Die Übertragung dieser Ergebnisse hat wichtigen Anwendungsbezug für die wirkungsbezogene Analytik von hormonaktiven Substanzen in der Umwelt. Ein Hauptelement des optischen Hybridsystems sind GRIN-Linsen mit hoher numerischer Apertur. Diese kostengünstigen Linsen werden millionenfach zur Miniaturisierung und Integration faseroptischer Systeme eingesetzt. Die Linsenwirkung einer GRIN-Linse entsteht durch ein definiertes Brechzahlprofil im Material. Damit lassen sich gewölbte Oberflächen konventioneller Linsen durch ebene optische Grenzflächen ersetzen. Zudem ist es damit möglich, die Bildebene direkt auf die plane Oberfläche der Linse zu legen. Unter diesen Voraussetzungen befinden sich plasmonische Nanostrukturen oder reflektive Schichten, die auf der Linsenoberfläche aufgebracht werden, sowie die daran angelagerten Analyt-Partikel per se im Fokus. Durch eine Variation des Einfallswinkels des Lichtstrahls kann die Oberfläche zusätzlich konfokal abgerastert werden.
Das Projekt "Teilprojekt 12^Teilprojekt 9^Teilprojekt 1^RiskWa - SchussenAktivplus: Reduktion von Mikroverunreinigungen und Keimen zur weiteren Verbesserung der Gewässerqualität des Bodenseezuflusses Schussen^Teilprojekt 4^Teilprojekt 7^Teilprojekt 9: Erweiterung^Teilprojekt 5^Teilprojekt 2, Teilprojekt 11" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Stuttgart, Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft.Mit der Bestimmung des integrierenden Parameters 'Estrogene Gesamtaktivität' soll die Belastungssituation ausgewählter Oberflächengewässer einschließlich einer Quellencharakterisierung erfasst werden und Maßnahmen zur Reduktion des Eintrags estrogenaktiver Verbindungen über weitergehende Abwasserreinigungstechnologien bewertet werden. Die Bestimmung partikelgebundener und wassergelöster Aktivitätsanteile soll Hinweise auf die Eignung einfacher partikelreduzierender Techniken geben. Eine wichtige Zielsetzung liegt im Datenabgleich mit anderen Teilprojekten und in der Verknüpfung der erfassten potentiellen Effekte mit beobachteten realen Effekten. Die Plausibilität soll mit Daten der instrumentellen Analytik des Gesamtprojekts überprüft werden (bei bekannter Konzentration einer aktiven Verbindung ist ihr Anteil an der Gesamtaktivität berechenbar). Mit den Ergebnissen des Teilprojektes soll überprüft werden, ob der E-Screen allein über die Erfassung eines effektorientierten Parameters oder in Kombination mit anderen Tests kostengünstige Bewertungsgrundlagen liefern kann. Die Bestimmung des Summenparameters 'Estrogene Gesamtaktivität' erfolgt mit dem E-Screen-Assay in Wasser- und Sedimentproben gemäß dem Beprobungsplan des Gesamtprojekts. Bei Teilproben werden wassergelöste und partikelgebundene Anteile der Aktivität bestimmt, Fraktionierungen von Probenextrakten erlauben die Zuordnung estrogener bzw. allg. toxischer Effekte zu bestimmten Substanzgruppen bzw. Polaritätsbereichen.
Das Projekt "Referenzuntersuchungen sowie Auswertung, Bewertung und Berichterstattung der im Rahmen des nationalen Ringversuchs mit dem YES-Test zur Erfassung endokriner Wirkungen erhobenen Daten" wird/wurde ausgeführt durch: Bundesanstalt für Gewässerkunde.Es soll ein Wirktest (Screeningverfahren) zur Detektion östrogener Effekte international genormt werden. Als Voraussetzung für die Annahme eines neuen Normungsprojektes (New Work Item Proposal, NWIP) fordert die Internationale Normungsorganisation ISO die Durchführung eines Prävalidierungsringversuchs (Ringtest) als Nachweis für die Eignung des Testverfahrens entsprechend den dort definierten Testanforderungen. Die BfG hat angeboten, den Ringversuch durchzuführen. Das betrifft die gesamte Organisation, den Probenversand und die abschließende Berichterstattung. Aufgrund der Vielzahl der teilnehmenden Labore ist die Aus- und Bewertung der Messergebnisse arbeitsintensiv und aufwändig und kann von der BfG mit eigenen Personalkapazitäten nicht geleistet werden. UBA hat angeboten, finanzielle Mittel für die weitere Betreuung des Ringversuchs (weitere Testungen zur Qualitätssicherung) sowie für die Datenauswertung und Berichterstattung zur Verfügung zu stellen, weil wir sehr an einer zweifelsfreien statistischen Aus- und Bewertung der Testergebnisse interessiert sind. Nur so hat das Verfahren eine Chance auf nationale und internationale Akzeptanz. Konsistente und belastbare Daten zur Prävalidierung sind eine unabdingbare Voraussetzung zur Einreichung eines NWIP auf ISO-Ebene.
Das Projekt "Ökotoxikologische Bewertung der endokrinen Wirksamkeit von Bacillus thuringiensis ssp. israelensis (B.t.i.)-Präparaten" wird/wurde ausgeführt durch: RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Lehr- und Forschungsgebiet Ökosystemanalyse (ESA).Untersuchung verschiedener B.t.i.-Präparate sowie des Reinstoffes im Hinblick auf die estrogene und androgene Wirksamkeit mittels einer Biotestbatterie (in vitro und in vivo). Bis in die späten siebziger Jahre beschränkte sich die Bekämpfung von Stechmücken fast ausschließlich auf den Einsatz synthetischer Insektizide. Mit der Isolierung des Bacillus thuringiensis ssp. israelensis (B.t.i.) 1976 (Goldberg & Margalit 1977) stand den Akteuren jedoch ein hochwirksames biologisches Mittel zur Verfügung, sodass ab 1981 eine flächendeckende Bekämpfung mit Produkten auf Basis von B.t.i. durchgeführt werden konnte. B.t.i. ist ein Sporenbildendes Bakterium, das gezielt gegen Stechmücken- und Kriebelmückenlarven eingesetzt werden kann (Becker 1997, Becker & Magin 1996). Aufgrund seines Wirkungsmechanismus handelt es sich bei B.t.i. um eine hoch selektive Bekämpfungsmethode (Boisvert 2005, Becker & Magin 1996). In zahlreichen Studien konnte dargelegt werden, dass B.t.i. bei sachgemäßer Anwendung und genauer Dosierung keine negativen Auswirkungen auf exponierte Wasserorganismen und andere Nicht-Ziel-Organismen wie Zuckmücken hat. Auch eine negative Beeinflussung des Nahrungsnetzes in den behandelten Gebieten konnte nicht festgestellt werden. Des Weiteren wurden umfassende Studien zur Gefährdung von Säugetieren unternommen, die ebenfalls positive Ergebnisse zur Sicherheit des Biozids erbrachten (Becker & Magin 1996). Allerdings wurde in einer Vorstudie der AG Hollert eine endokrine Wirksamkeit verschiedener B.t.i.-Präparate (Culinex Tab plus, Vecto Bac DT) ermittelt. Da B.t.i. regelmäßig und weltweit in beträchtlichen Mengen in die aquatischen Ökosysteme eingebracht wird (Russel & Kay 2008), ist eine weitere Untersuchung der endokrinen Wirksamkeit dringend erforderlich. Die Reinsubstanz wurde in zahlreichen Studien auf ihre toxikologische Relevanz hin untersucht (Becker & Magin 1996), deshalb besteht die Möglichkeit, dass die endokrine Wirksamkeit der untersuchten Präparate auf einen Trägerstoff zurückzuführen ist. Für eine umfassende und belastbare endokrine Risikoanalyse sollen mehrere Testmethoden eingesetzt werden. Neben der Untersuchung verschiedener Präparate sowie der Reinsubstanz im YES ist eine Untersuchung mit dem ER-Calux (Estrogen-Receptor mediated Chemical Activated Luciferase Expression) und dem H295R Steroidogenesis Assay vorgesehen. Weiterhin ist im Rahmen einer Risikoanalyse die Überprüfung des Verbleibs von B.t.i. von Interesse. Daher soll auch die Abbaubarkeit und die daraus resultierende Abnahme der endokrinen Aktivität der B.t.i.-Formulierungen sowie des Reinstoffs experimentell mit den endokrinen Biotests in wässrigem Medium und in einer Bodensäule überprüft werden.
Das Projekt "Durchführung und wissenschaftliche Begleitung eines Fischmonitorings mit ergänzender Begleitanalytik zur Erfolgskontrolle des Einsatzes von Aktivkohle im Klärwerk Mannheim" wird/wurde gefördert durch: Land Baden-Württemberg, Regierungspräsidium Karlsruhe / Stadtentwässerung Mannheim. Es wird/wurde ausgeführt durch: Hochschule Biberach, Institut für Geo und Umwelt.Die bisherigen Spurenstoffmessungen im Rahmen der Begleitung der adsorptiven Teilstrombehandlung im Klärwerk Mannheim haben gezeigt, dass mit der Zugabe von Pulveraktivkohle zu biologisch gereinigtem Abwasser eine Vielzahl von Einzelsubstanzen zusätzlich eliminiert werden können. Mit Hilfe eines Fischmonitorings, das im Rahmen der technischen Gewässeraufsicht bayernweit zum Nachweis von estrogen wirksamen Substanzen eingesetzt wird, soll zusätzlich überprüft werden, inwiefern durch die Anwendung von Aktivkohle eine Verminderung von hormonell wirksamen Substanzen gegeben ist. Parallel zum Fischmonitoring wird die estrogene Gesamtaktivität des Abwassers mittels E-Screen-Assay bestimmt, um eine mögliche Übertragbarkeit der Ergebnisse des Fischmonitorings auf das Testsystem des E-Screen-Assay feststellen zu können. Zusätzlich wird anhand einer instrumentellen Einzelstoffanalytik von Estrogenen und estrogen wirksamen Substanzen überprüft, durch welche Stoffe die estrogene Aktivität des Abwassers hervorgerufen wird.
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