Mikroplastik (MP, Plastikteile kleiner als 5 mm) werden als neu aufkommende Schadstoffe betrachtet und neuste Studien belegen die potentielle Gefahr von MP für die menschliche Gesundheit und die Umwelt. Die Forschung hat sich bisher mehrheitlich auf die Untersuchung von MP in der marinen Umgebung konzentriert. Allerdings konnte MP auch vermehrt Süßwasser und -sedimenten weltweit nachgewiesen werden. Als Primärpartikel oder Sekundärprodukte aus dem Abbau von Makroplastik kann MP entweder direkt toxisch wirken oder als Überträger von sorbierten Schadstoffen fungieren. Neuste Studien belegen außerdem, dass MP in die menschliche Nahrungskette eindringen kann. Weiterhin können die dem MP beigefügten endokrinen Disruptoren wie Bisphenol A (BPA) and Nonylphenol (NP) während der Transportprozesse an das Süßwasser abgegeben werden. Dabei können Flussbettsedimente potentielle Hotspots für die Akkumulation von MP und deren Additive darstellen.Das Hauptziel dieses Projektes ist, die Akkumulation und den Transport von MP in Süßwasser und -sedimenten näher zu untersuchen. Dabei soll den folgenden beiden grundsätzlichen Fragen nachgegangen werden:(i) Welche Prozesse kontrollieren Transport und Akkumulation von MP verschiedener Größe, Dichte und Zusammensetzung und wie bilden sich sogenannte Mikroplastik-Hotspots in der hyporheischen Zone?(ii) Wie können Transport und Akkumulation von MP sowie die Freisetzung von Additiven wie BPA und NP unter variablen Umweltbedingungen beschrieben und vorhergesagt werden? Zwei Arbeitspakete (WP) sollen helfen, diese Fragen zu beantworten:WP1 befasst sich mit den Auswirkungen der grundlegenden Eigenschaften von MP wie Größe, Form, Zusammensetzung, Dichte, Auftrieb auf deren Transport und untersucht systematisch, wie verschiedene Arten von MP in der hyporheischen Zone (hier Flussbettsedimente) unter diversen hydrodynamischen und morphologischen Bedingungen akkumulieren. Dafür sollen Versuche in künstlichen Abflusskanälen (artificial flumes) durchgeführt werden. In diesen Versuchen werden repräsentative hydrodynamische und morphologische Bedingungen geschaffen, um eine Spannbreite an primären und sekundären MP zu testen, ihr Transportverhalten zu beschrieben und die Freisetzung von Additiven näher zu untersuchen. MP wird mit verschiedensten Methoden charakterisiert, z.B. mit single particle ICP-MS zur Bestimmung der Größe oder FT-IR zur Bestimmung des vorherrschenden Polymers. Während der Flume-Experimente werden die Eigenschaften der Sedimente, des Porenwassers und der Biofilme, sowie die Konzentration an BPA und NP gemessen und später analysiert, um die Reaktivität der Akkumulationshotspots zu bestimmen.WP2 beinhaltet die Entwicklung und Anwendung eines Models, um MP-Transport sowie die Freisetzung von Additiven in der hyporheischen Zone vorherzusagen. Da Modelle, die momentan im Bereich Stofftransport verwendet werden nicht für MP ausgelegt sind, soll die Lattice-Boltzmann Methode als neuer Modellansatz verfolgt werden.
Eine wichtige Maßnahme zur Vorsorge und Risikominimierung stellt im Rahmen der EU-Chemikalienpolitik die Substitution von Schadstoffen durch weniger gefährliche Alternativen dar. Weichmacher sind Industriechemikalien mit hohen Produktionsmengen, die ubiquitär nachweisbar sind. Aufgrund seiner endokrinen Wirkung steht der ehemals dominante Weichmacher DEHP seit Beginn der 2000er Jahre unter Substitutionsdruck. Neuere Untersuchungen des Umweltbundesamtes zeigen, dass Unternehmen DEHP durch andere Phthalat- und Non-Phthalat-Weichmacher substituieren. Manche der Ersatzstoffe stehen im Verdacht, persistent, bioakkumulativ und toxisch zu sein oder endokrine Wirkungen, d.h. Wirkungen auf das Hormonsystem zu zeigen. Weichmacher gelangen durch kommunale Abwässer und diffuse Eintragsquellen in die Umwelt. Angesichts der vielfältigen und teilweise sehr großflächigen Verwendung weichmacherhaltiger Produkte im Außenbereich, z.B. Kabelummantelungen, Geomembranen und Fahrzeugbauteile, sind terrestrische Matrices für Weichmacher ein relevanter Aufnahmepfad. Trotz ihrer bekannten gefährlichen Eigenschaften, beispielsweise als endokrine Disruptoren, dürfen Weichmacher über Ausnahmeregelungen weiterhin in der Landwirtschaft und anderen Verwendungen in der Umwelt eingesetzt werden. Ziel dieses Vorhabens ist die Verbesserung der sehr lückenhaften Datenlage zu Belastungen durch DEHP-Substitute in der terrestrischen Umwelt. Ein wesentlicher Teilaspekt ist die Erfassung einer nassen Deposition der alternativen Weichmacher. Es soll weiterhin die Fragestellung geklärt werden, welchen Beitrag Böden zur Gewässerbelastung mit Weichmachern liefern. Das Vorhaben erfolgt in Zusammenarbeit mit der Umweltprobenbank des Bundes. Es sollen terrestrische Proben der Umweltprobenbank (Böden, Blätter, Nahrungsnetze), Proben vom Luftmessnetz des Umweltbundesamtes und von anderen Umweltbeobachtungsprogrammen untersucht werden.
Zahlreiche in vitro Methoden für die Identifizierung von endokrinen Disruptoren (ED) sind in der Prävalidierungsphase; - Es fehlen konkrete Validierungsprojekte, um die prävalidierten Methoden als OECD Test Guidelines zu standardisieren; - Um Chemikalien unter den einschlägigen EU Verordnungen (z.B. REACH, PPP, BP) zu regulieren, müssen die Daten mit standardisierten OECD Test Guidelines erhoben werden. - Insbesondere für neue Endpunkte des Hypophysen-Schilddrüsen Regelkreises (HPT-Achse) fehlen bisher validierte OECD Test Guidelines; - Ziel dieses Projektes ist es daher eine für die Regulation von PPP, BP, REACH-Chemikalien besonders relevante in vitro Methode, die die 'Readiness-Kriterien' für eine Validierung erfüllt, auszuwählen und den Validierungsprozess zu starten und zu koordinieren; - Die Auswahl erfolgt durch die Vernetzung des UBAs mit der französischen PEPPER-Plattform unter Berücksichtigung der Ergebnisse der OECD Thyroid Disruptor Method Expert Group und dem EURION Forschungscluster.´
<p>Wir kommen täglich mit Chemikalien wie z.B. Lösungsmitteln, Farben und Lacken, Haushaltchemikalien, Weichmachern und Flammschutzmitteln aus Kunststoffen in Berührung. Die von Chemikalien ausgehenden Gefahren betreffen uns alle. Um die menschliche Gesundheit und die Umwelt vor chemischen Substanzen zu schützen, trat 2007 die europäische Chemikalienverordnung REACH in Kraft.</p><p>Die Europäische Union (EU) erfasst mit der Verordnung (EG) 1907/2006 über die Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung von chemischen Stoffen - kurz <a href="https://echa.europa.eu/de/regulations/reach/understanding-reach">REACH-Verordnung</a> genannt - alle Chemikalien, die nicht in speziellen Gesetzen, wie z.B. der Biozid- oder Arzneimittelverordnung, geregelt werden. Unter REACH werden im Rahmen der Registrierung Daten zum Verbleib und zur Wirkung von Chemikalien auf Mensch und Umwelt gefordert. Besonders problematische Chemikalien können für bestimmte Verwendungen verboten oder zulassungspflichtig werden. Hersteller von Chemikalien sind für die sichere Handhabung ihrer Produkte verantwortlich und müssen garantieren, dass diese weder Gesundheit noch Umwelt übermäßig belasten. Chemikalien können bei der Gewinnung, Herstellung, Verarbeitung, in der Nutzungsphase von Produkten, beim Recycling und in der Entsorgungsphase in die Umwelt gelangen. Je nach Verwendungsbedingungen und chemisch-physikalischen Eigenschaften gelangen sie in Umweltmedien wie Luft, Grundwasser, Oberflächengewässer, Klärschlamm, Boden und somit auch in Organismen und ihre Nahrungsketten. </p><p>Unter REACH werden besonders besorgniserregende Stoffe identifiziert. Diese werden im Englischen „substances of very high concern“ (SVHC) genannt. Dazu gehören zum Beispiel Stoffe, die giftig und langlebig in der Umwelt sind und sich in Organismen anreichern (persistent, bioaccumulative and toxic – <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PBT#alphabar">PBT</a>), oder Stoffe, die giftig, persistent und mobil in der Umwelt sind (PMT Stoffe). Ebenfalls gehören Stoffe dazu, die auf das Hormonsystem wirken, die sogenannten Endokrinen Disruptoren. Dadurch kann die Entwicklung und die Fortpflanzung von Lebewesen geschädigt werden. Das Geschlechterverhältnis ganzer Populationen kann sich verändern. So können Vermännlichungen und Verweiblichungen sowie der Verlust der Fortpflanzungsfähigkeit auftreten. Im Folgenden sind beispielhaft Umweltkonzentrationen von einzelnen Stoffen bzw. Stoffgruppen aufgeführt, die das Umweltbundesamt unter REACH als besonders besorgniserregende Stoffe identifiziert hat:</p><p>Prüfen der Umweltwirkung von Chemikalien</p><p>Das Umweltbundesamt (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>) bewertet bei der gesetzlichen Stoffprüfung von Chemikalien, wie diese Stoffe auf die Umwelt wirken. Das UBA führt dabei in der Regel keine eigenen Untersuchungen durch. Es prüft die von Antragstellern eingereichten Daten, sowie die wissenschaftliche Literatur zu Umweltwirkungen und bewertet dann die Risiken für die Umwelt. Bestimmte Chemikalienwirkungen wie zum Beispiel Einflüsse auf die Ozonschicht und auf das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klima#alphabar">Klima</a> werden in gesonderten gesetzlichen Regelungen behandelt.</p><p>Die jeweiligen gesetzlichen Stoffregelungen geben vor, welche Informationen und Testergebnisse Unternehmen, die eine Chemikalie oder ein Präparat auf den Markt bringen wollen, für eine Umweltprüfung vorlegen müssen (siehe Tab. „Überblick zu den Testanforderungen in den Stoffregelungen – <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/r?tag=REACH#alphabar">REACH</a>-Chemikalien“). Im Rahmen des noch laufenden „REACH-Review“ Prozesses ist geplant, in Zukunft neue Tests und Endpunkte in den Standartdatensätzen, die bei der Markteinführung vorgelegt werden müssen, zu ergänzen. Damit sind dann z.B. Daten zu der endokrinen Wirkweise von Chemikalien von Anfang an verpflichtend und erlauben den Behörden eine effizientere Bewertung von Substanzen hinsichtlich dieses Gefahrenpotenzials.</p><p>Öffentlich zugängliche Daten zu Chemikalienwirkungen</p><p>Daten zu Wirkungen von Chemikalien sind über verschiedene Datenbanken zugänglich. </p><p>Chemikalien in der Europäischen Union </p><p>Wie viele verschiedene Chemikalien verwendet werden, ist nicht bekannt. Im Einstufungs- und Kennzeichnungsverzeichnis (Classification Labeling & Packaging-Verordnung) der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) sind (Stand 07.08.2024) 259.538 Stoffe verzeichnet. Dazu kommen noch Stoffe für die keine Meldepflicht ins Verzeichnis besteht (insbesondere nicht nach <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/r?tag=REACH#alphabar">REACH</a> registrierungspflichtige Stoffe soweit diese nicht als gefährlich im Sinne der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/c?tag=CLP#alphabar">CLP</a>-VO einzustufen sind).</p><p>Bis zum Jahr 2018 mussten Chemikalienhersteller und -importeure schrittweise fast all jene Chemikalien registrieren, von denen sie innerhalb der Europäischen Union (EU) mehr als eine Tonne jährlich herstellen oder in die EU einführen. Bis zum 31.07.2024 wurden 22.773 verschiedene Stoffe bei der ECHA in Helsinki registriert bzw. gelten als registriert. Deutsche Unternehmen haben davon 11.786 Stoffe (mit-)registriert (ECHA Registrierungsstatistik).</p>
Ziel des Vorhabens ist es, einen Ein-Generationen Reproduktionstest mit Zebrafischen (ZEOGRT) zu entwickeln, der als OECD-Prüfrichtline eingereicht werden kann. Für die Bewertung der von chemischen Stoffen ausgehenden Gefahren und Risiken für die aquatische Umwelt sind die Wirkungen von chemischen Substanzen auf Vertebraten (Fische), Invertebraten (Krebstiere) und Primärproduzenten (Algen) mittels standardisierter Prüfmethoden zu untersuchen. Bisher gibt es jedoch keinen international standardisierten längerfristigen Fischtest mit Zebrabärblingen, der alle Lebensphasen umfasst. Für die Durchführung von Prüfungen auf längerfristige Effekte (Reproduktion, endokrine Effekte) wird in den verschiedenen Stoffregelungen (z.B. REACH Anhang 10, PflSchG, AMG) bisher das OECD 'Detailed Review Paper (DRP) on Fish Life-Cycle Tests' (OECD 'Series on Testing and Assessment No. 95') herangezogen. Daten aus Tests nach dem DRP fallen nicht unter die gegenseitige Anerkennung von Daten innerhalb der OECD (mutual acceptance of date - MAD). Dadurch kann es zu Doppeltestungen der gleichen chemischen Substanz kommen. Das bedeutet negative Auswirkungen mit Blick auf den Tierschutz (größer als 1000 Tiere pro Test) und Kosten (größer als 150 T Euro). Der zu entwickelnde und für die Bewertung von Endokrinen Disruptoren dringend benötigte OECD ZEOGRT wird unter MAD fallen, so dass die genannten Risiken entfallen. Die Standardisierung von OECD Prüfrichtlinien erfolgt nach den Prinzipien des OECD 'Guidance Document on the Validation and International Acceptance of new or updated Test Methods for Hazard Assessment' (OECD 'Series on Testing and Assessment No. 34'). Danach ist die Durchführung einer Validierungsstudie nötig. In diesem Vorhaben wird die Validierungsstudie für den ZEOGRT entsprechend des OECD Guidance Document No. 34 durchgeführt.