Der Bericht richtet sich an Wissenschaftler, Behörden und die Öffentlichkeit. Er zeigt mittels Analysen an Meerestieren aus Nord- und Ostsee, ob diese mit krebserregenden Schadstoffen aus versenkter Weltkriegsmunition belastet sind. Dabei wurde die Entwicklung der zeitlichen Belastung von Miesmuscheln mit Sprengstoffen, die toxisch und krebserregend sind, s.g. sprengstoff-typischen Verbindungen, über die vergangenen 30 Jahre untersucht. Es konnte ein steter, geringfügiger Anstieg der Belastung gemessen werden. Bei Untersuchung der räumlichen Verteilung der Belastung von Sediment, Plattfischen und Muscheln in Nord- und Ostsee wurden diese Schadstoffe in Fischen und Sedimenten aus niedersächsischen Küstengewässern nachgewiesen. Bis auf die untersuchten Plattfische fanden sich keine Hinweise auf eine Anreicherung in der Nahrungskette. Dazu wurden Organe von Aalmuttern, Eiderenten, Schweinswalen und Seehunden untersucht. Als indirekter Nachweis für chemische Kampfstoffe wurde die Arsenbelastung der deutschen Nord- und Ostsee im Vergleich mit den Munitionsversenkungsgebieten analysiert und kein Zusammenhang festgestellt. Veröffentlicht in Texte | 129/2024.
A test concept for bioconcentration tests with the freshwater amphipod Hyalella azteca (HYBIT) was recently described. It was shown that the Hyalella bioconcentration factors (BCFs) derived for compounds with different hydrophobic characteristics (log Kow 2.4 – 7.8) show a strong correlation to those from fish tests. This project was carried out to elucidate the suitability of the HYBIT test for testing an extended range of substance classes including difficult to test compounds and, if required, to further enhance the test concept. The bioaccumulation potential of highly lipophilic UV stabilisers and ionic organic PFAS as well as silver, titanium dioxide and gold nanomaterials were tested. The two possible set-ups to conduct bioconcentration studies with H. azteca using a semi-static test set-up or a flow-through approach were applied. The solvent-facilitated and solvent-free application of the hydrophobic test compounds were compared. Due to the difficulties regarding the aqueous exposure of nanomaterials, biomagnification studies were also carried out as part of this project. We could show that the HYBIT approach permits the application of difficult to test compounds and enables to derive bioaccumulation endpoints for regulatory assessment. Due to the shorter exposure periods required, and the smaller experimental units used, the HYBIT approach provides several advantages in comparison to the flow-through fish test. As a non-vertebrate test, the Hyalella bioconcentration (or biomagnification) test may help to further reduce the amount of fish required for the regulatory testing of chemicals. Veröffentlicht in Texte | 134/2022.
Umweltbundesamt empfiehlt Überprüfung der Kriterien für besonders besorgniserregende Stoffe Im Vorfeld des 3. Treffens der zuständigen Behörden gemäß REACH- und CLP-Verordnung (CARACAL), das am 12. und 13. Oktober 2009 stattfindet, fordert das Umweltbundesamt eine Änderung des Anhangs XIII der REACH-Verordnung, der die Kriterien für die Identifizierung von PBT-/vPvB Stoffen enthält. Mehrere Mitgliedsstaaten vertreten die Auffassung, dass die Kriterien überholt sind und nicht dem aktuellen Stand der Wissenschaft entsprechen und dass sie den wirksamen Schutz von Mensch und Umwelt vor gefährlichen Stoffen gefährden. Zurzeit arbeitet die Europäische Kommission an einem neuen Vorschlag zur Änderung von Anhang XIII. Das deutsche Umweltbundesamt (UBA) befürchtet, dass dieser Prozess enden könnte, ohne die notwendigen Änderungen zur Aktualisierung des Gesetzestextes hervorzubringen. Angesichts der besonderen Bedeutung des Anhangs XIII für den Schutz der menschlichen Gesundheit und der Umwelt bittet das Umweltbundesamt die Kommission nachdrücklich, einen Vorschlag vorzulegen, der den derzeitigen wissenschaftlichen Kenntnisstand berücksichtigt. Persistente, bioakkumulierbare und toxische ( PBT ) und sehr persistente und sehr bioakkumulierbare (vPvB) Stoffe stellen ein langfristig nicht vorhersehbares Risiko für die menschliche Gesundheit und die Umwelt dar. Nach Freisetzung in die Umwelt können die schädlichen Wirkungen dieser Stoffe nicht beseitigt werden. Es bedarf deshalb konsequenter Vorsorgemaßnahmen, um die Freisetzung von PBT-/vPvB-Stoffen zu verhindern und das „hohe Schutzniveau für die menschliche Gesundheit und die Umwelt“ sicherzustellen, das in der REACH-Verordnung als Ziel festgelegt ist (Art. 1 (1)). REACH bezeichnet Chemikalien mit PBT-/vPvB-Eigenschaften als „besonders besorgniserregende Stoffe“ und verlangt, dass die Registranten im Rahmen der Stoffsicherheitsbeurteilung die Stoffe hinsichtlich ihrer PBT-/vPvB-Eigenschaften bewerten. Eine wichtige Aufgabe der Mitgliedsstaaten unter REACH ist es, für besonders besorgniserregende Stoffe die Zulassungspflicht zu initiieren. Voraussetzung für die erfolgreiche Umsetzung dieser Maßnahmen ist es jedoch, dass die Beurteilung der PBT-/vPvB-Eigenschaften auf Grundlage geeigneter PBT-/vPvB-Kriterien durchgeführt wird. Artikel 138 (5) der REACH-Verordnung verpflichtet die Europäische Kommission, die aktuellen Kriterien des Anhangs XIII zu überprüfen. Auf Einladung der Europäischen Kommission kamen 2 Fachleute in zwei Treffen einer Untergruppe der zuständigen Behörden im September und November 2008 zusammen, um die Überarbeitung des Anhangs XIII zu diskutieren. Die Untergruppe erklärte, dass die Kriterien nicht dem jetzigen Stand der Wissenschaft entsprechen und geändert werden müssen. Insbesondere können mit den aktuellen Kriterien nicht alle vorhandenen Informationen genutzt werden. Außerdem geben die jetzigen Kriterien die Eigenschaften, die sie beschreiben sollen, unzureichend wieder. So beschreibt der Begriff „Bioakkumulation“ sowohl die Aufnahme eines Stoffes über das umgebende Umweltmedium (Biokonzentration) als auch die Aufnahme über die Nahrungskette (Biomagnifikation). Das REACH-Kriterium für die Bioakkumulation bezieht sich dagegen nur auf die Biokonzentration in Wasserlebewesen. Stoffe, die sich zwar nicht in Fischen anreichern, doch über die Nahrungskette in Säugetieren akkumulieren, werden durch ihn nicht erfasst. Eines der Ziele bei der Regulierung von PBT-/vPvB-Stoffen ist der Schutz unberührter Gebiete. Deshalb sollte bei der Bewertung von PBT-/vPvB-Eigenschaften der Ferntransport eines Stoffes berücksichtigt werden, um zu ermitteln, ob der Stoff in der Lage ist, sich in weit entfernten Gebieten anzureichern. Im aktuellen Anhang XIII ist diese Eigenschaft nicht enthalten, deren Aufnahme auch zur Erfüllung der Anforderungen des Stockholmer Übereinkommens über persistente organische Schadstoffe ( POP -Konvention) erforderlich ist. Auf dem Treffen der zuständigen Behörden im Dezember 2008 legte die Europäische Kommissionm einen Vorschlagsentwurf für eine Änderung des Anhangs XIII vor, der die Kriterien unverändert beließ und nur geringfügige Verbesserungen einbrachte. Die Mehrheit der zuständigen Behörden der Mitgliedsstaaten äußerte sich ernsthaft besorgt darüber, dass der Änderungsvorschlag unzureichend ist, und forderte die Kommission auf, den Empfehlungen der Experten-Untergruppe zu folgen. Daraufhin erklärte die Kommission, dass sie den Entwurf überarbeiten und einen neuen Vorschlag vorlegen würde. Seitdem liegen keine weiteren Informationen über die Aktivitäten der Kommission zur Überarbeitung von Anhang XIII vor, obgleich die zuständigen Behörden der Mitgliedsstaaten als auch Verbände in Schreiben an die Kommission ihre Besorgnis über das Problem zum Ausdruck brachten und die Kommission baten, über den Fortgang der Arbeiten zu berichten.
Das Ziel der vorliegenden Studie war es, die Bioakkumulation vollständig ionisierter Verbindungen experimentell zu bestimmen und Screening-Parameter zu identifizieren, die auf ein hohes Bioakkumulationspotential von ionisierbaren organischen Chemikalien (IOCs) hinweisen können. Drei Fütterungsstudien mit Regenbogenforellen (Oncorhynchus mykiss) wurden gemäß OECD TG 305 durchgeführt. Die Trennung von Leber, Magen-Darm-Trakt (GIT) und Schlachtkörper ermöglichte eine weitere Aufklärung der Gewebeverteilung der einzelnen Testsubstanzen. Die ausgewählten Chemikalien wiesen Eigenschaften auf, die sie für eine hohe Bioakkumulation verdächtig machten, und umfassten zwei Kationen (Tetrabutylphosphonium-bromid (TBP), Trimethyloctadecylammoniumchlorid (TMOA)) und vier Anionen (Benzotriazol, Tecloftalam, Pentachlorphenol (PCP), MEE-Phosphonat). Die höchsten Verteilungsfaktoren wurden für die GIT gefunden, gefolgt von der Leber. Keine der getesteten IOCs zeigte jedoch ein ausgeprägtes Biomagnifikationspotential, da die kinetischen Biomagnifikationsfaktoren (BMFk) zwischen 0,001 und 0,05 g / g lagen (Median 0,009 g / g). Die getesteten Kationen zeigten mit Ausnahme von Tecloftalam eine geringere Assimilationseffizienz (ÎÌ) (siehe OECD TG 305) als die Anionen. Im Gegensatz dazu zeigten die getesteten Anionen eine erheblich schnellere Depurationsrate (Halbwertszeit weniger als 0,5 Tage) als die Kationen (Halbwertszeit von etwa 5 Tagen). Zwanzig mögliche Screening-Parameter für das Biomagnifikationspotential ionisierter Verbindungen wurden mit verfügbaren Schätzwerkzeugen (ACD / i-Lab und COSMOmic) berechnet und mit BMF-Daten aus dieser Studie und aus der Literatur korreliert. Der COSMOmic KFisch / Wasser zeigte die höchste Korrelation zum gemessenen BMF, während die meisten anderen Deskriptoren nicht signifikant korrelierten. Das vermutete Bioakkumulationspotential der sechs IOC nach Aufnahme über die Nahrung konnte in den Fütterungsstudien mit Regenbogenforellen nicht bestätigt werden. Keiner der mehr als zwanzig Screening-Parameter zeigte eine besonders hohe Korrelation mit den Testergebnissen oder den aus der Literatur gesammelten BMF-Werten. Insgesamt kann aus dem Screening geschlossen werden, dass die Ionisierung einer Chemikalie die Tendenz zur Bioakkumulation im Vergleich zu nichtionisierten Chemikalien verringert. Eine schnelle Depuration scheint ein Hauptgrund für die beobachtete geringe Biomagnifikation ionischer Verbindungen, insbesondere der Anionen, zu sein. Aufgrund des schnellen Metabolismus oder der Konjugation geladener Verbindungen kann es zu einer schnellen Depuration kommen. Zukünftige Studien sollten diese Hypothese überprüfen. Quelle: Forschungsbericht
Background The trophic magnification factor (TMF) is a metric that describes the average trophic magnification of a chemical through a food web. TMFs may be used for the risk assessment of chemicals, although TMFs for single compounds can vary considerably between studies despite thorough guidance available in the literature to eliminate potential sources of error. The practical realization of a TMF investigation is quite complex and often only a few chemicals can be investigated due to low sample masses. This study evaluated whether a pragmatic approach involving the large-scale cryogenic sample preparation practices of the German Environmental Specimen Bank (ESB) is feasible. This approach could provide sufficient sample masses for a reduced set of samples allowing screenings for a broad spectrum of substances and by that enabling a systematic comparison of derived TMFs. Furthermore, it was assessed whether plausible TMFs can be derived with the â€ÌFood web on iceâ€Ì approach via a comparison with literature TMF values. Results This investigation at Lake Templin near Potsdam is the first TMF study for a German freshwater ecosystem and aimed to derive TMFs that are appropriate for regulatory purposes. A set of 15 composite biota samples was obtained and analyzed for an extended set of benchmark chemicals such as persistent organic pollutants, mercury and perfluoroalkyl substances. TMFs were calculated for all substances that were present in†>†80% of the biota samples. For example, in the case of polychlorinated biphenyls, TMFs from 1.7 to 2.5 were determined and comparisons to literature TMFs determined in other freshwater ecosystems showed similarities. We showed that 32 out of 35 compounds analyzed had TMFs significantly above 1. In the remaining three cases, the correlations were not statistically significant. Conclusions The derived food web samples allow for an on-demand analysis and are ready-to-use for additional investigations. Since substances with non-lipophilic accumulation properties were also included in the list of analyzed substances, we conclude that the 'Food web on ice' provides samples which could be used to characterize the trophic magnification potential of substances with unknown bioaccumulation properties in the future which in return could be compared directly to the benchmarking patterns provided here. © The Author(s) 2021
Passive equilibrium sampling using polymer samplers in lean tissue is one of the current challenges in assessing bioaccumulation and biomagnification due to the long time needed to reach equilibrium. Despite recent progress achieved by rolling pieces of intact fish fillet with sheets of silicone, there is still a need for a passive sampling method for homogenates that achieves equilibrium before tissue decay starts. In this work, a new approach for relocation of silicone passive samplers in homogenates of lean fish was established for three homogenates with lipid contents varying from 1.2% to 6.1%. Results showed that for 20 model hydrophobic organic compounds with log KOW between 3.9 and 7.8, equilibrium between the silicone and the tissue was achieved in less than 3 days at 4˚C. The concentrations in lipids obtained using passive equilibrium sampling and those from traditional total solvent extraction agreed well, within a factor of 1.3. This new procedure extends the use of passive samplers to homogenised fish tissues of low lipid content, which is highly relevant for environmental studies focused on bioaccumulation of contaminants. © 2018 The Authors. Published by Elsevier Ltd.
A large number of apex predator samples are available in European research collections, environmental specimen banks and natural history museums that could be used in chemical monitoring and regulation. Apex predators bioaccumulate pollutants and integrate contaminant exposure over large spatial and temporal scales, thus providing key information for risk assessments. Still, present assessment practices under the different European chemical legislations hardly use existing chemical monitoring data from top predators. Reasons include the lack of user-specific guidance and the fragmentation of data across time and space. The European LIFE APEX project used existing sample collections and applied state-of-the-art target and non-target screening methods, resulting in the detection of>4,560 pollutants including legacy compounds. We recommend establishing infrastructures that include apex predators as an early warning system in Europe. Chemical data of apex species from freshwater, marine and terrestrial compartments should become an essential component in future chemical assessment and management across regulations, with the purpose to (1) validate registration data with ââą Ìreal worldââą Ì measurements and evaluate the predictability of current models; (2) identify and prioritise hazardous chemicals for further assessment; (3) use data on food web magnification as one line of evidence to assess biomagnification; (4) determine the presence of (bio)transformations products and typical chemical mixtures, and (5) evaluate the effectiveness of risk management measures by trend analysis. We highlight the achievements of LIFE APEX with regard to novel trend and mixture analysis tools and prioritisation schemes. The proposed advancements complement current premarketing regulatory assessments and will allow the detection of contaminants of emerging concern at an early stage, trigger risk management measures and evaluations of their effects with the ultimate goal to protect humans and the environment. This is the second policy brief of the LIFE APEX project. © The Author(s) 2022
Der Bericht richtet sich an Wissenschaftler, Behörden und die Öffentlichkeit. Er zeigt mittels Analysen an Meerestieren aus Nord- und Ostsee, ob diese mit krebserregenden Schadstoffen aus versenkter Weltkriegsmunition belastet sind.Dabei wurde die Entwicklung der zeitlichen Belastung von Miesmuscheln mit Sprengstoffen, die toxisch und krebserregend sind, s.g. sprengstoff-typischen Verbindungen, über die vergangenen 30 Jahre untersucht. Es konnte ein steter, geringfügiger Anstieg der Belastung gemessen werden.Bei Untersuchung der räumlichen Verteilung der Belastung von Sediment, Plattfischen und Muscheln in Nord- und Ostsee wurden diese Schadstoffe in Fischen und Sedimenten aus niedersächsischen Küstengewässern nachgewiesen. Bis auf die untersuchten Plattfische fanden sich keine Hinweise auf eine Anreicherung in der Nahrungskette. Dazu wurden Organe von Aalmuttern, Eiderenten, Schweinswalen und Seehunden untersucht.Als indirekter Nachweis für chemische Kampfstoffe wurde die Arsenbelastung der deutschen Nord- und Ostsee im Vergleich mit den Munitionsversenkungsgebieten analysiert und kein Zusammenhang festgestellt.
Bioaccumulation of persistent and hydrophobic organic compounds in the aquatic environment puts secondary consumers, such as fish, at risk. To assess their exposure, monitoring programs with high numbers of individuals have been conducted worldwide over decades that require major efforts and raise ethical issues. This study aimed at testing suspended particulate matter (SPM) as an alternative and accessible abiotic matrix to estimate the internal exposure concentrations of such chemicals in fish and mussels. Muscle tissues of bream (Abramis brama), tissues of zebra mussels (Dreissena polymorpha) and SPM were collected from four major German rivers, Elbe, Danube, Saar and Saale, in 2018 within the national monitoring program of the German Environmental Specimen Bank. We used (i) total solvent extraction for biota samples to quantify the lipid-normalized concentrations of polychlorinated biphenyls, polycyclic aromatic hydrocarbons and hexachlorobenzene and (ii) passive equilibrium sampling of SPM to derive equilibrium partitioning concentrations in lipids and (iii) set these independent data sets into context. Since the ratio of lipid-normalized concentration / equilibrium partitioning concentration in lipids was in most cases < 1.0, SPM may serve as a conservative proxy for the internal concentration of bream and mussels, although bream of high age (i.e., older than 10 years) showed a tendency for this ratio to exceed 1.0. This observation indicates that age-dependent biomagnification can exceed the predictions based on thermodynamic equilibrium relative to SPM. © 2022 The Authors.
Bioaccumulation and trophic transfer of persistent legacy contaminants have been intensively characterized, but little is known on the contaminants of emerging concern (CECs) in freshwater food webs. Herein, we comprehensively screened CECs with a focus on polar substances and further evaluated their trophic transfer behavior in selected items from the food web of Lake Templin, Germany. Weselected one plankton, two mussel, and nine fish samples covering three trophic levels. With an effective multi-residue sample preparation method and high-resolution mass spectrometry-based target, suspect, and non-target screening, we characterized 477 targets and further screened unknown features in complex biota matrices. Of the 477 targets, 145 were detected and quantified in at least one species (0.02-3640 ng/g, dry weight). Additionally, the suspect and non-target analysis with experimental mass spectra libraries and in silico techniques (MetFrag and SIRIUS4/CSI:FingerID) enabled further identification of 27 unknown compounds with 19 confirmed by reference standards. Overall, the detected compounds belong to a diverse group of chemicals, including 71 pharmaceuticals, 27 metabolites, 26 pesticides, 16 per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs), 4 plasticizers, 3 flame retardants, 11 other industrial chemicals and 14 others. Moreover, we determined the trophic magnification factor (TMF) of 34 polar CECs with >80% detection frequency, among which 6 PFASs including perfluorooctane sulfonic acid (PFOS), perfluorodecanoic acid (PFDA), perfluorohexane sulfonic acid (PFHxS), perfluorotridecanoic acid (PFTrA), perfluorotetradecanoic acid (PFTeA), and perfluoroundecanoic acid (PFUnA), exhibited biomagnification potential (TMF =1.8 - 4.2, p < 0.05), whereas 5 pharmaceuticals (phenazone, progesterone, venlafaxine, levamisole, and lidocaine) and 1 personal care product metabolite (galaxolidone) showed biodilution potential (TMF = 0.4 - 0.6, p < 0.05). © 2022 The Authors
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