Mykotoxine sind Metaboliten des Sekundärstoffwechsels mikroskopisch kleiner Pilze, vor allem der Gattung Aspergillus, Penicillium und Fusarium. In bestimmten Konzentrationen wirken sie toxisch für Mensch, Tier und Pflanze. Die als Feldpilze bekannten Fusarien bilden Mykotoxine (Trichothezen und Zearalenon) zum Teil schon während der Wachstums- und Reifungsphase des heimischen Futtergetreides und beim Mais. Trichothezen (Deoxynivalenol, DNO) übt eine zytotoxische Wirkung aus, indem es die Protein- und DNA-Synthese hemmt. Aufgrund seiner hohen Zytotxizität greift die Substanz an verschiedenen Systemen des Körpers ein, so dass infolge einer Abwehrschwäche Fruchtbarkeitsstörungen (Unfruchtbarkeit, Umrauschen), Aborte, Totgeburten und mimifizierte Früchtte sowie Uterusatrophie bei Sauen insbesondere bei Jungsauen aufgetreten sind. Im Gegensatz dazu sind die Zearalenone nicht toxisch. Ihre Aktivität im Tier besteht in einer östrogenen Wirkung, die zu Veränderungen an den Fortpflanzungsorganen und zu Fruchtbarkeitsstörungen beim Schwein führen. Ein Einfluss von Mykotoxin auf die Fruchtbarkeit wurde bisher weitgehend nach Fütterung von mykotoxin-haltigen Futtermitteln beobachtet. Grundlagenerkenntnisse über direkte negative Einflüsse von Mykotoxinen auf die Fruchtbarkeit können mit Hilfe von Untersuchungen mittels In-vitro-Kultivierung von Eizellen und Embryonen, ovariellen und uterinen Zellen gewonnen werden. Die physiologische Aktivität der genannten Zelltypen des weiblichen Reproduktionstraktes kann über funktionelle Tests gemessen werden, die ihrerseits darüber Auskunft geben, in welchem Maße die Leistungen dieser Zellen bzw. Embryonen störanfällig gegenüber Zearalenon und Trichothezen sind.
Problemstellung und Ziel: In vielen Bereichen der Deutschen Küste führt eine zunehmende Verschlickung von Häfen, Hafenzufahrten und Teilabschnitten der Ästuare zu hohen Unterhaltungskosten. Besonders in strömungsberuhigten Zonen akkumuliert der Schlick und konsolidiert letztendlich. Diese konsolidierten Schlickschichten sind nur mit hohem Aufwand zu mobilisieren oder abzutragen. Fragestellungen des Suspensionstransports werden mit hydrodynamischen numerischen Modellverfahren untersucht. Die derzeitig etablierten und erprobten Modellverfahren sind jedoch kaum in der Lage die Dynamik von Flüssigschlick (fluid mud, hochkonzentrierte Schlicksuspension) zu simulieren. Dies begründet sich in den besonderen rheologischen Eigenschaften von Flüssigschlick. Das Fließverhalten von Flüssigschlick entspricht nicht einem Newtonschen Fluid, wie Klarwasser. Jedoch basieren die hydrodynamischen numerischen Modelle in der Regel auf diesem Ansatz. In diesem Forschungsprojekt soll daher ein bestehendes und bewährtes hydrodynamisches Modellverfahren für die Simulation von Flüssigschlick erweitert werden. Bedeutung für die WSV: Mit Hilfe des Verfahrens MudSim sollen zukünftig erforderliche Maßnahmen auch in ihrer Wirkung auf Schlicktransport und Schlickakkumulation untersucht werden können, um Bau- und Unterhaltungsmaßnahmen im Hinblick auf die Minimierung dieser Prozesse ausrichten zu können. Zudem sollen hiermit bestehende und zukünftige Managementstrategien zur Umlagerung und Unterbringung hoch konzentrierter Schlicksuspensionen und konsolidierter Schlicke verbessert werden. Untersuchungsmethoden: Grundlegend für die Entwicklung neuer Methoden zur numerischen Simulation von Flüssigschlick sind die Erforschung rheologischer Eigenschaften und die Bestimmung der charakterisierenden Parameter zur Beschreibung von Flüssigschlick. Einer der wichtigsten charakterisierenden Parameter für das Verhalten von Flüssigschlick ist der Feststoffgehalt, bzw. die dazu proportionale Dichte. Dieser Parameter wird für die numerische Modellierung genutzt, indem der Wasserkörper und die Schlicksuspension in Schichten gleicher Dichte unter Annahme einer stabilen Schichtung unterteilt werden. Diese Schichten gleicher Dichte, Isopyknen, bilden die vertikale Diskretisierung im Modell. Jeder Isopykne wird ein bestimmtes rheologisches Verhalten (Newtonsches, nicht-Newtonsches Fluid) zugeordnet. Der konzeptionelle isopyknische Modellansatz ist besonders für die Modellierung stark geschichteter Strömungen geeignet. Das isopyknische Modell ist um die entscheidenden Transportprozesse wie Deposition, Konsolidierung, Entrainment und Fluidisierung sowie um rheologische Ansätze für Schlicksuspensionen zu erweitern. Die Rheologie von Flüssigschlick wird über den Spannungstensor im Modell realisiert. Durch rheometrische Laboruntersuchurigen werden Zusammenhänge von Schubspannung und Scherrate sowie Viskosität und Scherrate in Abhängigkeit von der Suspensionskonzentration ermittelt. usw.
In der Europäischen Union sind zurzeit ca. 100 000 unterschiedliche Chemikalien registriert. Eine Risikoabschätzung existiert dabei erst für ca. 2700 neu registrierte Chemikalien. Aufgrund der hohen Anzahl ist es nicht möglich, innerhalb vertretbarerer Zeit, alle Substanzen auf ihre ökotoxikologische Relevanz hin zu testen. Um eine möglichst gute Risiko-Analyse mit geringer Datenbasis durchzführen, müssen die Mechanismen, die hinter der Wirkung von Substanzen stehen, verstanden sein. In dieser Arbeit wurde anhand von sechs Nonylphenol-Isomeren, mit sehr ähnlicher chemische Struktur, untersucht inwieweit Struktur-Wirkungsbeziehung für unspezifische Toxizität und estrogene Potenz möglich sind. Im Daphnien-Immobilisations-Test und im Wasserlinsen-Wachstums-Hemmtest zeigten sich keine Unterschiede für die toxische Wirkung zwischen den untersuchten Isomeren. Für Daphnia magna wurde eine größenabhängige Sensitivität für Nonylphenol (p-NP) gefunden, wobei Neonate (unter 24 h) die höchste Sensitivität zeigten. Die estrogene Potenz der p-NP-Isomere wurde im MVLN-Reportergen-Assay untersucht. Es wurden große Unterschiede in der estrogenen Potenz der Isomere gefunden. Während p353-NP eine ähnliche estrogene Potenz wie das p-NP Gemisch aufwies, zeigten andere Isomere (p262-NP, p22-NP) keine estrogene Potenz im MVLN-Reportergen-Assay. Mischungen aus mehreren Isomeren und einzelnen Isomeren mit 17ß-Estradiol legen die Vermutung nahe, dass auch die inaktiven Isomere mit dem Estrogen-Rezeptor interagieren. In einem Estrogen-Rezeptor Bindungsassay konnte definitiv gezeigt werden, dass alle Isomere an die Liganden-Bindungsstelle des Estrogen-Rezeptors binden. Die Mischung p-NP zeigt also sowohl estrogene als auch antiestrogene Wirkungsarten. Es erscheint also sinnvoll bei der Betrachtung dieser speziellen Wirkungsart zwischen den einzelnen Isomeren zu unterscheiden. Um die größenabhängige Sensitivität für Daphnia magna zu erklären wurden Biokonzentrationsversuche mit radioaktiv markiertem p353-NP durchgeführt. Bei der Betrachtung der Gesamtradioaktivität wurde der Gleichgewichtszustand nach 48 h erreicht, wohingegen die Konzentration an p353-NP, gemessen mit Radio-HPLC, in den Daphnien bereits nach 12 h reduziert wurde. Für adulte Daphnien lag der BCF von p353-NP wesentlich niedriger, als die Abschätzung der Gesamtradioaktivität und die Vorhersage über QSAR vermuten ließ. Neonate Daphnien (unter 24 h) zeigten einen wesentlich höheren BCF bezogen auf die Gesamtradioaktivität. Die Biokonzentration von p353-NP korrelierte mit dem Gewicht der untersuchten Daphnien. Es wurde ein größenabhängiges Ein-Kompartiment-Modell für die Darstellung der Gesamtradioaktivität und der p353-NP Konzentration entwickelt. Mit diesem Modell ließ sich die Biokonzentration für alle Daphnien zu allen Zeitpunkten beschreiben. Ein Vergleich der Biokonzentration von ungefütterten und gefütterten Daphnien ergab keinen Unterschied. Biomagnifikationsversuche mit vorher kontaminierten Algen u.s.w.
The aim of the project is to determine the potential of phytoremediative measures for clean-up of PAH-contaminated soils by testing different polluted soils, investigating the major mechanisms involved, the role of the root system and the associated microorganisms (bacteria, mycorrhiza), and if the toxicity of the contaminated soils is reduced in the course of the treatment. The phytoremediation experiments will be accomplished at LIMOS (Nancy CNRS), which has the expertise and equipment to apply this technique. The evaluation of bioavailability as well as toxicity will be conducted at the IFA (Tulln, Austria) which has the equipment and competency to carry out the respective tests.
Das Mykotoxin Zearalenone (ZON) ist nicht nur ein potentieller Virulenzfaktor bei Fusarieninfektionen sondern auch wegen seiner starken Affinität zu Östrogenrezeptoren ein Problem für Mensch und Tier. In diesem Projekt werden mit Hilfe der Modelpflanze Arabidopsis thaliana untersucht, wie ZON auf Pflanzen wirkt und metabolisiert wird. Zur Isolationder verantwortlichen Gene werden genetische, molekularbiologische und chemisch-analytischeMethoden angewandt.
Bisphenol A und die Gruppe der Bisphenole insgesamt stehen im Verdacht, den Hormonhaushalt von Mensch und Tieren zu stören, und so als endokrine Disruptoren in der Umwelt zu wirken. Als prominenteste Vertreter dieser Gruppe sind Bisphenol A und Bisphenol S aktuell Ziel verschiedener regulatorischer Aktivitäten. Aufgrund nachgewiesener reproduktionstoxischer Eigenschaften (Einstufung als Repro. Tox 1B) und Hinweisen auf eine endokrine Wirkung in Mensch und Umwelt, plant Frankreich Bisphenol A als besonders besorgniserregenden Stoff nach Artikel 57 c und f der REACH Verordnung zu identifizieren. Zusätzlich steht eine EU weite Beschränkung für den Einsatz von Bisphenol A in Thermopapier unmittelbar bevor. Ebenfalls gibt es in verschiedenen Staaten nationale Beschränkungen, die z.B. den Einsatz von Bisphenol A in Lebensmittelverpackungen regeln. Bisphenol S gilt für viele Verwendungen als die Hauptalternative zu Bisphenol A und steht ebenfalls im Verdacht, endokrin aktiv zu sein. Aktuell bewertet Belgien in einer Stoffbewertung das Gefahrenpotenzial von Bisphenol S. Das UBA möchte vermeiden, dass als Substitute Substanzen zum Einsatz kommen, die ein vergleichbares Gefahrenpotenzial aufweisen.. Das Ziel dieses Projektes ist es daher zunächst für diejenigen Verwendungen von Bisphenol A, Bisphenol S und weiterer Bisphenole, für die das UBA einen besonders hohen Umwelteintrag der Stoffe erwartet, nach möglichen Alternativstoffen (auch weitere Vertreter der Bisphenolgruppe) zu recherchieren. Für die so identifizierten Substitutionskandidaten soll dann das endokrine Gefahrenpotenzial ermittelt werden. Dies soll zum einen auf der Auswertung vorhandener Literaturdaten geschehen und zum anderen sollen für identifizierte Datenlücken Tests auf in vitro Ebene durchgeführt werden. Für diese Tests soll eine Testbatterie mit den gängigsten in vitro Assays für östrogene, androgene und thyroidale Wirkungen eingesetzt werden. Die so generierten Informationen (Text gekürzt)
A) Problemstellung: Neben einer toxischen Wirkung von Chemikalien auf Gewässerorganismen wurde in den letzten Jahren auch zunehmend eine mögliche hormonelle Wirkung von Industriechemikalien diskutiert und untersucht. In einer im Auftrag des Umweltbundesamtes 1996/1997 durchgeführten Literaturstudie wurden die wirkungsrelevanten Konzentrationsbereiche naturfremder hormonell wirkender Substanzen sowie ihr Vorkommen und ihre Auswirkungen in oberirdischen Binnengewässern recherchiert und veröffentlicht (UBA-Texte 46/97). Angestoßen auch durch diese Studie wurden in den letzten 5 Jahren intensive Untersuchungen zu diesen Stoffen durchgeführt. Hinzu kommen Untersuchungen zum Vorkommen von Arzneimitteln in Gewässern, bei denen vor allem hormonell aktive Arzneimittel auffällig waren. B) Handlungsbedarf (BMU/UBA): Die intensiven Untersuchungen der letzten Jahre haben viele 1996/1997 noch bestehende Kenntnislücken zu den Wirkungs-Dosen-Beziehungen hormoneller Industriechemikalien - zum Teil mit überraschenden Ergebnissen - gefüllt. Zudem wurden von den Ländern Sonderuntersuchungsprogramme zum Vorkommen von hormonell aktiven Industriechemikalien und hormonell wirkenden Arzneimitteln in Gewässern aufgelegt und die Analysenmethoden verbessert. Für eine kohärente Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) müssen diese Erkenntnisse in die Auswahl der flussgebietsspezifischen Schadstoffe einfließen. C) Ziel des Vorhabens ist die Sichtung und wissenschaftliche Auswertung der zahlreichen, in den letzten Jahren erfolgten Untersuchungen zu hormonell aktiven Industriechemikalien und hormonell wirkenden Arzneimitteln. Zur Unterstützung der Auswahl flussgebietsspezifischer Schadstoffe für die Umsetzung der WRRL ist eine Aktualisierung des Kenntnisstandes die Erstellung einer Liste der gewässerrelevanten hormonell aktiven Stoffe und die Erstellung eines Monitoring-Konzeptes erforderlich. Um die von der WRRL vorgegebenen gesetzlichen Fristen einhalten zu können, ist in kürzester Zeit umfangreiches Material zusammenzutragen und auszuwerten. Für gewässerrelevante Stoffe sind Minderungsstrategien zur Reduzierung des Eintrags in die Gewässer zu erarbeiten. Die gestellten umfangreichen Aufgaben erfordern eine intensive Bearbeitung in einem relativ kurzen Zeitraum.
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