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Ersatz von synthetischen Produkten durch umweltfreundliche Naturstoffe. Teil II: Erfassung und Bewertung von synthetischen Wirkstoffen

Eine Reihe industriell, gewerblich oder im privaten Haushalt genutzter Produkte enthaelt zur Zeit noch Bestandteile mit umweltgefaehrdender Wirkung. In Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl fuer oekologische Chemie, TU Muenchen (Teil 1: 'Erfassung und Bewertung von natuerlichen Wirkstoffen, Substitutionsmoeglichkeiten') war vom IWS in einem 2. Teil der Forschungsaufgabe das Umweltverhalten synthetischer Wirkstoffe zu beurteilen. Als Ergebnis des 2. Teils waren synthetische Wirk- bzw Hilfsstoffe zu identifizieren, die wegen ihrer besonders hohen Umweltschaedlichkeit durch umweltfreundlichere Hilfsstoffe zB natuerlichen (pflanzlichen oder tierischen) Ursprungs ersetzt werden muessen.

Krebserzeugende Stoffe bei der Arbeit - Eine vergleichende Untersuchung von Expositionsmessungen aus Frankreich und Deutschland

Zielsetzung: Europäische Regelwerke zur Minderung der Risiken bei Tätigkeiten mit Gefahrstoffen liegen vor und werden weiterentwickelt (z. B. REACH). Expositionsszenarien spielen hierbei eine wichtige Rolle. Daher ist ein Vergleich von Expositionen über Landesgrenzen hinweg sinnvoll, der zum Ziel hat zu untersuchen, wie hoch Expositionen in Abhängigkeit von Arbeitsbereich, Arbeitsverfahren und Schutzmaßnahmen sind, wie die methodische Vorgehensweise bei der Ermittlung ist und wie sich dokumentierte Daten vergleichen lassen. Das Projekt baut auf Erfahrungen eines von der European Foundation for the Improvement of Living and Working Conditions geförderten Projekts aus der Mitte der 1990er-Jahre auf, an dem Institute aus Nordamerika und Europa, darunter auch das Berufsgenossenschaftliche Institut für Arbeitsschutz - BGIA, beteiligt waren. Die Expositionssituation in Frankreich und Deutschland für die arbeitsschutzrelevanten krebserzeugenden Gefahrstoffe Formaldehyd, Benzol, Cadmium und Trichlorethylen soll ausgewertet werden und es soll untersucht werden, ob sie tendenziell vergleichbar ist bzw. in ausgewählten Branchen und Arbeitsbereichen übereinstimmt. Aktivitäten/Methoden: Die Expositionsdatenbanken Chemical exposure data base (COLCHIC), geführt und ausgewertet vom Institut National de Recherche et de Sécurité (INRS) aus Frankreich, und Messdaten zur Exposition gegenüber Gefahrstoffen am Arbeitsplatz (MEGA), geführt und ausgewertet vom BGIA, sollen hinsichtlich ihres quantitativen und qualitativen Leistungsumfanges charakterisiert werden. Die detaillierte Analyse der Datenbanken soll am Beispiel der ausgewählten krebserzeugenden Gefahrstoffe Benzol, Formaldehyd, Cadmium und Trichlorethylen erfolgen. Hierzu gehören die Untersuchung der den Messwert beeinflussenden Variablen, wie z. B. die Mess- und Analysensysteme, die hinterlegten Schlüsselverzeichnisse der Branchen, Arbeitsbereiche und Tätigkeiten, die als primäre Selektionskriterien in den Datenbanken fungieren, sowie die statistischen Parameter.

Machbarkeitsstudie über die Durchführung einer epidemiologischen Studie zur Ermittlung der Dosis‐Wirkungs‐Beziehung zwischen natürlicher UV-Exposition und Hautkrebs

UV-Strahlung ist kanzerogen und Hauptursache für Hautkrebs. Hautkrebserkrankungen haben in der hellhäutigen Bevölkerung weltweit stärkere Zuwachsraten als alle anderen Krebserkrankungen. Im Hinblick auf den demographischen Wandel und die sich abzeichnende Zunahme der UV-Belastung als Folge des Klimawandels ist ein weiterer Anstieg der Erkrankungszahlen zu erwarten. Eine Dosis-Wirkungsbeziehung für die deutsche Bevölkerung zwischen natürlicher UV-Strahlung und dem Hautkrebsrisiko konnte aber bis dato nicht beschrieben werden. Diese ist jedoch für die Optimierung von Strahlenschutzmaßnahmen und für wirkungsvolle Strategien zur Hautkrebsprävention von großer Bedeutung. In einer vom BfS in Auftrag gegebenen Studie sollte exemplarisch die Machbarkeit einer epidemiologischen Studie zur Ermittlung einer Dosis-Wirkungsbeziehung zwischen natürlicher UV-Strahlung und dem Plattenepithelkarzinom in Deutschland untersucht werden. Die Machbarkeitsstudie kommt zu dem Schluss, dass eine solche Studie sowohl durchführbar, als auch aussagekräftig bezüglich der Fragestellung wäre und gibt eine Empfehlung für den Aufbau einer solchen Studie.

Emission flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan (NMVOC)

<p> <p>Der Ausstoß flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan konnte zwischen 1990 und 2024 um über 76 % gesenkt werden.</p> </p><p>Der Ausstoß flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan konnte zwischen 1990 und 2024 um über 76 % gesenkt werden.</p><p> Entwicklung seit 1990 <p>Von 1990 bis 2024 konnten die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nmvoc">NMVOC</a>-Emissionen von 3,9 Millionen Tonnen (Mio. t) auf knapp unter 1 Mio. t bzw. um 75,8 % gesenkt werden (siehe Abb. „Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan (NMVOC) nach Quellkategorien“). Der Rückgang lässt sich in erster Linie mit der Entwicklung der Emissionen aus dem Straßenverkehr sowie bei den Lösemittelanwendungen im industriellen und gewerblichen Bereich erklären.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/2_Abb_NMVOC-Emi_2026-06-09.png"> </a> <strong> Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan (NMVOC) nach Quellkategorien </strong> Quelle: Umweltbundesamt Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_Abb_NMVOC-Emi_2026-06-09.pdf">Diagramm als PDF (48,85 kB)</a></li> </ul> </p><p> Entwicklungen im Verkehrssektor <p>Die Emissionen aus Antrieb und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/verdunstung">Verdunstung</a> (nur Ottokraftstoff) im Straßenverkehr wurden von 1,5 Millionen Tonnen (Mio. t) (1990) auf knapp 81.000 Tonnen (Tsd. t) (2024) gemindert. Durch die Einführung und Weiterentwicklung geregelter Katalysatoren und die Verringerung der Zahl der Zweitakt-Fahrzeuge in den neuen Ländern ist der Anteil der Emissionen des Straßenverkehrs von 39 % im Jahr 1990 auf 8,5 % im Jahr 2024 gesunken.</p> <p>Die Menge der durch Verdunstung aus den Fahrzeugtanks freigesetzten <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nmvoc">NMVOC</a> nahm – parallel zur Menge der verbrauchsbedingten Emissionen – zwischen 1990 und 2024 um 88 % ab. Ihr Anteil an den Emissionen des Straßenverkehrs stieg dabei von 13,9 auf 31 %. Gegenüber den deutschen NMVOC-Gesamtemissionen schrumpfte der Anteil fahrzeugseitiger verdunstungsbedingter Emissionen von rund 5,4 auf 2,6 %.</p> <p>Die Verteilungsverluste von Kraftstoffen sanken - insbesondere durch die fortschreitende Ausstattung der Tankstellen mit Gaspendel- und Gasrückführungssystemen - von 87,8 auf rund 15,8 Tsd. t. Der Anteil der Verteilungsverluste an den NMVOC-Gesamtemissionen sank damit von rund 2,3 % im Jahr 1990 auf knapp 1,6 % im Jahr 2023.&nbsp;</p> </p><p> Entwicklung in Industrie und Gewerbe <p>Die unter den Industrieprozessen berichteten Lösemittelanwendungen dominieren die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nmvoc">NMVOC</a>-Emissionen in Deutschland trotz rückläufigem Trend seit vielen Jahren. Die NMVOC-Emissionen konnten durch die Verwendung von Lacken und Reinigungsmitteln mit geringerem Lösemittelgehalt beziehungsweise durch die teilweise Umstellung auf wasserbasierende Systeme vor allem in Lackierereien, Druckereien und Metallbe- und verarbeitenden Betrieben seit 1990 mehr als halbiert werden. Auch Maßnahmen zur Abgasbehandlung in der industriellen Fertigung und Änderungen in der Produktzusammensetzung beispielsweise von Klebstoffen und Beschichtungen trugen zu einer großen Abnahme der NMVOC-Emissionen bei.</p> <p>Die Emissionen der gesamten industriellen Produktionsprozesse und Produktanwendungen sank auf zuletzt 0,47 Mio. t, was einer Abnahme um fast 64 % im Vergleich zu 1990 entspricht. Der Anteil an den NMVOC-Gesamtemissionen stieg dagegen von 1990 (33 %) bis 2024 (49 %) erheblich (siehe Tab. „Emissionen ausgewählter Luftschadstoffe nach Quellkategorien“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/3_Tab_Emi-ausgew-Luftschadst_2026-06-09.png"> </a> <strong> Tab: Emissionen ausgewählter Luftschadstoffe nach Quellkategorien </strong> Quelle: Umweltbundesamt Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Tab_Emi-ausgew-Luftschadst_2026-06-09.pdf">Tabelle als PDF zur vergrößerten Darstellung (163,25 kB)</a></li> </ul> </p><p> Entwicklung in der Landwirtschaft <p>Die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nmvoc">NMVOC</a>-Emissionen aus der Landwirtschaft stammen zu 97 % aus dem Wirtschaftsdünger-management (vornehmlich aus der Rinderhaltung) und werden in ihrer Dynamik maßgeblich durch die Entwicklung der Tierzahlen beeinflusst. Der verbleibende Rest wird durch Bodenbewirtschaftung emittiert.</p> <p>Die Emissionen sind zwischen 1990 und dem Jahr 2006 von ca. 0,43 Mio. t auf 0,33 Mio. t gesunken, stiegen anschließend bis 2014 wieder leicht an und sanken dann bis zum Jahr 2024 deutlich unter das Niveau von 2006. Im Jahr 2024 betrugen die NMVOC-Emissionen aus der Landwirtschaft 0,30 Mio. t, eine Reduktion um 29,5&nbsp;% seit 1990. Da die anderen großen NMVOC-Quellen deutlich stärker zurückgegangen sind, stieg der Anteil der Landwirtschaft an den Gesamtemissionen dennoch von rund 11 % in 1990 auf 31,5 % im Jahr 2024.</p> </p><p> Wirkung von flüchtigen organischen Substanzen <p>Flüchtige organische Substanzen (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/voc">VOC</a>) umfassen eine Vielzahl von Stoffen, deren Molekülstruktur auf einem Kohlenstoffgrundgerüst aufbaut. Sie können die unterschiedlichsten Einwirkungen auf die Umwelt haben, etwa großräumig über die Bildung von Photooxidantien, lokal als Geruchsbelästigung oder sogar als krebserregende Substanzen (zum Beispiel Benzol). Allein aus der Gesamtemission kann daher nicht auf das Wirkungspotenzial geschlossen werden. Die Gesamtmenge der Emissionen ist jedoch in Hinblick auf die Rolle der VOC als Vorläufer sekundärer Luftverunreinigungen von Bedeutung: zusammen mit Stickstoffoxiden führen sie zur Bildung von bodennahem Ozon, zum Beispiel „Sommersmog“ (siehe <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/11000">„Ozon-Belastung“</a>).</p> </p><p> Verursacher <p>Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen ohne Methan (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nmvoc">NMVOC</a>) entstanden noch 1990 zu mehr als der Hälfte bei unvollständig ablaufenden Verbrennungsvorgängen, wovon wiederum gut zwei Drittel auf Kraftfahrzeuge entfielen. Neben dem Ausstoß von Abgasen stammen aus dem Verkehr auch Emissionen durch <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/verdunstung">Verdunstung</a> am Fahrzeug bei der Tankbelüftung, durch Undichtigkeiten (vor allem am Vergaser) sowie bei der Verteilung des leichtflüchtigen Ottokraftstoffes (Lagerung, Umschlag und Betankung). Bis heute ist der Anteil der verbrennungsbedingten Emissionen am Gesamtausstoß auf gut 16 % zurückgegangen. Auch bei industriellen Produktionsprozessen, dem Einsatz von Dünger in der Landwirtschaft und von Schmierstoffen sowie durch Kleinfeuerungsanlagen kommt es zu nennenswerten Emissionen. Größere Kraftwerksanlagen und Industriefeuerungen setzen hingegen nur sehr wenig NMVOC frei.</p> <p>Die mit Abstand wichtigste Quellkategorie ist heute jedoch, bedingt durch den starken Rückgang der verkehrsbedingten Emissionen, die Verwendung von Lösemitteln und lösemittelhaltigen Produkten.</p> </p><p> Erfüllungsstand der Emissionsminderungsbeschlüsse <p>Im <a href="https://unece.org/environment/news/revision-gothenburg-protocol-under-unece-air-convention-will-strengthen-efforts">Göteborg-Protokoll</a> zur <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/unece">UNECE</a>-Luftreinhaltekonvention und in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nec-richtlinie">NEC-Richtlinie</a> (<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32016L2284">EU 2016/2284</a>) der EU wird festgelegt, dass die jährlichen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nmvoc">NMVOC</a>-Emissionen ab 2020 um 13 % niedriger sein müssen als 2005. Dieses Ziel wird für alle Jahre ab 2020 eingehalten.&nbsp;</p> <p>Auf EU-Ebene legt die NEC-Richtlinie (<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32016L2284">EU 2016/2284</a>) auch fest, dass die jährlichen Emissionen ab 2030 28 % niedriger als im Jahr 2005 sein sollen. Auch dieses Ziel ist bereits erreicht.</p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Ökologische, technologische und kapazitätsbildende Strategien für eine nachhaltige Optimierung lokaler maisbasierter Nahrungsmittelsysteme und einer dem Klimawandel gegenüber resilienten Nahrungsmittelproduktion auf der Ebene von Kleinbauern in Kenia, Teilprojekt 1

Metabolismus von 3,4-Benzpyren in der Saeugerlunge und dessen Beeinflussung durch andere luftverunreinigende Schadstoffe

Beeinflussung der Abbauwege von Kanzerogenen durch andere Schadstoffe der Aussenluft.

Bestimmung partikelgebundener PAK, NPAK und 3-Nitrobenzanthron sowie ihre Verteilung auf verschiedene Ultrafeinstaubfraktionen von Emissionsquellen

Als ultrafeine Partikel werden Teilchen mit Durchmessern kleiner als 100 nm bezeichnet. Die ultrafeinen Partikel entstehen in Verbrennungsprozessen, die unter Sauerstoffmangel stattfinden. Hierbei sind u.a. der Straßenverkehr mit seinen unzähligen instationären Verbrennungen, Industrieprozesse und Hausbrand zu nennen. Partikel dieses Größenbereichs können sehr spezielle chemische oder physikalische Wechselbeziehungen mit der Umgebung eingehen. Man beobachtet bei ultrafeinen Partikeln vorwiegend Diffusion, wogegen sich größere Teilchen eher durch Anlagerung bzw. Sedimentation auszeichnen (Limbach, 2005). In der Europäischen Union gilt seit Januar 2005 ein Grenzwert für Feinstaub, d.h. für Partikel kleiner als 10ìm (PM10), vorgeschrieben. Für ultrafeine Partikel gibt es in Europa bisher keine eigenen Grenzwerte. In einem bis dahin einmaligen Projekt wurde die Entwicklung der Belastung mit ultrafeinen Partikeln in Erfurt über zehn Jahre quantitativ bestimmt. Dabei wurde ein deutlicher Anstieg festgestellt (Krug, 2005). Die Korngrößen des Ultrafeinstaubs können das menschliche Respirationssystem erreichen. Man spricht daher vom inhalierbaren Anteil des Feinstaubs. Partikel kleiner als 100 nm werden als noch gefährlicher eingestuft, da sie lungengängig sind. Wegen ihrer geringen Größe können einzelne ultrafeine Partikel ein Lungenepithel durchqueren. Ein Weitertransport zu Leber, Knochenmark oder Herz ist möglich. Die Ultrafeinpartikel können sich in der Lunge bis zu mehreren Monaten ablagern bzw. verbleiben (WHO,1997). Es sind einige Verfahren entwickelt worden, um die PAK-Belastung auf Menschen zu erfassen und ihre Auswirkungen zu beschreiben. Dabei wurde Benzo(a)Pyren oft als Indikator für die Präsenz von karzinogenen PAK in der Umwelt genutzt. Verbreitet ist zum Beispiel die Bestimmung von PAK in Blut oder Urin und die Untersuchung der Auswirkungen von PAK auf den Metabolismus in Organen wie Niere und Leber (Larsen, 1995). Die Exposition durch NPAK erfolgt hauptsächlich über die Luft. Es gibt bislang wenige Studien, welche die Langzeitwirkung der inhalativen Aufnahme untersuchen. Darüber hinaus gelten auch die Metaboliten der NPAK als kanzerogen (Uhl, 2007). Laut WHO gibt es erheblichen Forschungsbedarf hinsichtlich der Exposition der Menschen und der Wirkungen von NPAK auf die menschliche Gesundheit (IPCS 2003). Obwohl die NPAK nur einen Bruchteil (1 bis 10Prozent) der PAK ausmachen (Nielsen, 1984), ist spezielle Aufmerksamkeit wegen ihrer hohen biologischen Aktivität notwendig. Zahlreiche NPAK wirkten in Tierversuchen deutlich mutagen und kanzerogen (Fiedler et.al, 1990). Über ihr Verhalten und ihre Anreicherung in Boden und Staub ist bis jetzt noch sehr wenig bekannt. Ebenso wenig wie über deren Metabolismus und Akkumulation in biologischem Gewebe (Fiedler et al., 1991, Fieder und Mücke 1990). (...)

Belastung durch chronisch-toxische und carcinogene Stoffe und daraus entstandene Erkrankungsformen bei Voegeln. Erarbeitung von Zusammenhaengen, die fuer den menschlichen Bereich wichtig sind

An moribunden bzw. tot gefundenen Voegeln werden Reihenuntersuchungen auf Tumore und andere Erkrankungsformen durchgefuehrt. Zusammenhaenge zwischen der Biologie und der moeglichen Einwirkung von Umweltgiften soll geprueft werden.

Quantitative Risikoabschaetzung fuer drei kanzerogene Stoffe in Altlasten

Die komplexe Risikosituation durch Altlasten wird zum einen durch die Vielzahl der moeglichen Schadstoffe und zum anderen durch die grosse Zahl moeglicher Expositionspfade bestimmt, auf denen die Schadstoffe zum Menschen gelangen koennen. Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht in der Abschaetzung gesundheitlicher Risiken, die durch polyaromatische Kohlenwasserstoffe (insbesondere Benzo(a)pyren), kanzerogene Schwermetalle (Cadmium oder Arsen) und Benzol verursacht werden. Neben der Toxizitaetsbeurteilung der einzelnen Stoffe ist die Expositionsabschaetzung Teil der Risikoabschaetzung. Letztere bildet den Arbeitsschwerpunkt und soll unter Benutzung typischer Verfahrensweisen des 'Health Risk Assessment' angestrebt werden. Dies bedeutet eine Zerlegung der Belastungssituation in ueberschaubare und berechenbare Teilaspekte. Darauf aufbauend laesst sich dann zB die Belastung ueber bestimmte Aufnahmepfade (Lunge, Magen-Darmtrakt, Haut) oder die Gesamtbelastung ermitteln.

Abbau von aromatischen und aliphatischen Kohlenwasserstoffen und deren Derivaten

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) entstehen bei unvollstaendigen Verbrennungsprozessen von organischem Material (z.B. im Kraftfahrzeugverkehr oder durch Heizkraftwerke) und sind haeufig in Altlasten zu finden. Viele dieser Verbindungen wirken auf Mensch und Tier karzinogen. So ist es von grosser Bedeutung, neue Mikroorganismen zu finden, die diese umweltrelevanten Stoffe abbauen koennen. Der Einsatz thermophiler Mikroorganismen bietet den Vorteil, dass die geringe Wasserloeslichkeit der PAK (relevant fuer die niederen kondensierten) durch die hoeheren Wachstumstemperaturen (ab 60 Grad C.) erhoeht wird und damit ein schnellerer Abbau ermoeglicht werden kann. Einige thermophile, PAK abbauende Mikroorganismen wurden bereits isoliert. Weitere sollen angereichert und isoliert werden sowie auf ihre Faehigkeit zum Abbau von anderen PAK und weiteren Xenobiotica hin untersucht werden. Ebenso ist es von grossem Interesse, die Abbauwege aufzuklaeren, um weitere nuetzliche Informationen ueber die Moeglichkeiten einer PAK-Beseitigung zu erhalten und zur Bewaeltigung der Altlastprobleme beizutragen.

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