Die gegenwärtige Bewertung der Wirkung von Schadstoffen in Böden erfolgt ausschließlich auf der Grundlage von Einzelstoffbewertungen, pfad- und nutzungsbezogen. Im Vollzug des Bodenschutzes tritt jedoch selten oder nie nur ein Schadstoff auf. Kontaminierte Böden enthalten in den meisten Fällen eine Vielzahl von Stoffen, die nicht isoliert wirken, sondern als Mischung mit möglich additiven, synergistischen und antagonistischen Wirkungen. Es besteht die Gefahr, dass mit einer Einzelstoffbewertung die Gefährdung u.a. der Lebensraumfunktion für Böden unterschätzt wird. Im Rahmen des vorgesehenen Forschungsvorhabens ist zunächst eine Sichtung und Bewertung vorhandener Ansätze zur Bewertung der Wirkung von Stoffmischungen auf bodenbiologische Leistungen zusammen zu stellen. In einem weiteren Schritt sind geeignete standardisierte ökotoxikologische Verfahren zur Bewertung der Wirkungen von Stoffmischungen auf Bodenorganismen zusammen zu stellen und hinsichtlich ihrer Eignung zu bewerten. Nach erfolgreicher Identifizierung sollten potenziell geeignete ökotoxikologische Verfahren an Hand einer charakteristischen Mischung für Altlaststandorte (MKW/PAK) experimentell erprobt und bewertet werden. Auf der Grundlage der gewonnen Ergebnisse soll eine Handlungsempfehlung für den Vollzug des Bodenschutzes erstellt werden.
Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung von innovativen Indikatoren, die eine räumlich strukturierte Beschreibung und Bewertung der Belastungssituation und des Risikopotenzials von sedimentgebundenen Schadstoffen in marinen Systemen ermöglichen. Dieses Projekt wird es zum ersten Mal ermöglichen, Daten zur Toxizität der Porenwasserkonzentration von hydrophoben organischen Schadstoffen mit sehr geringer Unsicherheit zu erheben, direkt mit einer chemischen Analyse zu korrelieren und schließlich über entsprechende künstliche Mischungen zu verifizieren. Um dies zu erreichen, wird in diesem Projekt ein in situ Gleichgewichtssammlers (Passivsammlers) auf Basis der Festphasenmikroextraktion (passive sampling) für die Untersuchung von hydrophoben organischen Schadstoffen im marinen Bereich adaptiert. Anschließend werden die mittels Silikon Hohlfasern gesammelten Schadstoffmischungen direkt durch passive dosing in kleinskalige Biotestsysteme eingebracht. Durch Verzicht auf die vorherige Extraktion der Fasern wird das Risiko, die ursprüngliche Probenzusammensetzung zu verändern, deutlich reduziert. Erhobene Daten sind daher in hohem Maße repräsentativ für die tatsächliche Belastungssituation vor Ort. Des Weiteren werden die analysierten Schadstoffmischungen künstlich wiederhergestellt, um sie mittels passive dosing in unterschiedlichen Konzentrationen in Biotests zu untersuchen. Damit sollen Konzentrations-Wirkungskurven erstellt werden, die es erlauben, das von den sedimentgebundenen Schadstoffen ausgehende Risiko abzuschätzen (Mischtoxizität).
<p>Weniger Schadstoffe in und aus Gebäuden und anderen Bauwerken ist einer der Schwerpunkte des Null-Schadstoff-Aktionsplans der Europäischen Union. Das Projekt „Methoden und Kriterien zur Bewertung der Ökotoxizität von Produkten“ im Auftrag des UBA zeigt auf, bei welchen Bauprodukten Handlungsbedarf und Potenzial zur Schadstoffminimierung besteht und welche Testverfahren geeignet sind.</p><p>EU-weit harmonisierte Ökotoxizitätstests sind ein geeignetes Instrument, um die Umsetzung der Null-Schadstoff-Vision der Europäischen Kommission bis 2050 zu unterstützen und Schadstoffe aus Bauprodukten auf ein Niveau zu reduzieren, das nicht mehr als schädlich für die Gesundheit und die natürlichen Ökosysteme gilt. Das bestätigen vom <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a> beauftragte<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/methoden-kriterien-zur-bewertung-der-oekotoxizitaet">Untersuchungen</a>.</p><p>Mit Ökotoxizitätstests kann im Labor untersucht werden, wie sich eine Mischung ausgelaugter Stoffe aus einem Bauprodukt auf Lebewesen auswirkt. Zusätzliche chemische Analysen können darüber Aufschluss geben, welche Stoffe genau negative Effekte verursachen. Durch EU-weit harmonisierte Auslaugtests lassen sich reproduzierbare und vergleichbare Proben für die Prüfung der Ökotoxizität gewinnen.</p><p>Da Ökotoxizitätstests die Summenwirkung aller auswaschbaren Stoffe aus einem Bauprodukt zeigen, sind sie besonders für Bauprodukte mit komplexer und weitgehend unbekannter Zusammensetzung geeignet.</p><p>In der nun veröffentlichten Studie wurden 27 verschiedene am Markt verfügbare Bauprodukte bewertet. Viele der getesteten <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Eluate#alphabar">Eluate</a> verursachten erhebliche ökotoxische Wirkungen. Besonders hohe Ökotoxizitäten wurden für Fugenmörtel und Korkgranulat festgestellt. Die gewonnenen Erkenntnisse kommen bei der Vergabe und Weiterentwicklung des Umweltzeichens<a href="https://www.blauer-engel.de/de">Blauer Engel</a>zur Anwendung. Zudem empfiehlt das UBA, harmonisierte Ökotoxizitätstests als einen Standardindikator in die Nachhaltigkeitsbewertung von Bauprodukten einzuführen und auch bei der<a href="https://ec.europa.eu/docsroom/documents/49315?locale=de">Novelle der EU-Verordnung für Bauprodukte</a>(EU-BauPVO) entsprechend zu berücksichtigen.</p>
Background The release of hazardous compounds from construction products can harm human health and the environment. To improve the sustainability of construction materials, the leaching of substances from construction products and their potential environmental impact should be assessed. Twenty-seven construction products from different product groups were examined with a combination of standardized leaching tests (dynamic surface leaching test and percolation test) and biotests (algae, daphnia, fish egg, luminescent bacteria, umu and Ames fluctuation tests). To identify the released substances, extensive qualitative and quantitative chemical analyses were performed, including gas chromatographic and liquid chromatographic screening techniques. Results Many of the tested eluates caused significant ecotoxic effects. Particularly high ecotoxicities were observed for grouts (lowest ineffective dilution (LID) up to 16384) and cork granules (LID up to 24578). The results of ecotoxicity tests allow the prioritization of the eluates that should be subjected to detailed chemical analyses. Organic screening by different methods and ranking the identified substances based on recorded hazard classification is a suitable approach to identify the relevant toxic substances. Conclusions Determining the ecotoxicity of eluates from construction products records the summary effect of all leachable substances. This instrument is especially useful for construction products of complex and largely unknown composition. The ecotoxicological and the chemical-analytical approach complement each other in an ideal way to characterize the potential hazard of eluates from construction products and to identify the environmentally hazardous components in these eluates. Our results confirm that the proposed harmonized methods for testing eluate toxicity are an adequate and applicable procedure to move toward a more sustainable way of building and to reduce toxic effects of construction products in their use phase in the environment. © The Author(s) 2023
The increasing use of chemicals in the European Union (EU) has resulted in environmental emissions and wildlifeexposures. For approving a chemical within the EU, producers need to conduct an environmental risk assessment,which typically relies on data generated under laboratory conditions without considering the ecological andlandscape context. To address this gap and add information on emerging contaminants and chemical mixtures,we analysed 30 livers of white-tailed sea eagles (Haliaeetus albicilla) from northern Germany with highresolution-mass spectrometry coupled to liquid and gas chromatography for the identification of >2400 con-taminants. We then modelled the influence of trophic position (δ15N), habitat (δ13C) and landscape on chemicalresidues and screened for persistent, bioaccumulative and toxic (PBT) properties using an in silico model tounravel mismatches between predicted PBT properties and observed exposures. Despite having generally lowPBT scores, most detected contaminants were medicinal products with oxfendazole and salicylamide being mostfrequent. Chemicals of the Stockholm Convention such as 4,4â€2-DDE and PCBs were present in all samples belowtoxicity thresholds. Among PFAS, especially PFOS showed elevated concentrations compared to other studies. Incontrast, PFCA levels were low and increased with δ15N, which indicated an increase with preying on piscivorousspecies. Among plant protection products, spiroxamine and simazine were frequently detected with increasingconcentrations in agricultural landscapes. The in silico model has proven to be reliable for predicting PBTproperties for most chemicals. However, chemical exposures in apex predators are complex and do not solely relyon intrinsic chemical properties but also on other factors such as ecology and landscape. We therefore recom-mend that ecological contexts, mixture toxicities, and chemical monitoring data should be more frequentlyconsidered in regulatory risk assessments, e.g. in a weight of evidence approach, to trigger risk managementmeasures before adverse effects in individuals or populations start to manifest. © 2021 The Authors
Viele Pflanzenschutzmittel (PSM), die in der Europäischen Union für den landwirtschaftlichen und privaten Gebrauch zugelassen sind, enthalten mehr als einen Wirkstoff. Solche Kombinationsprodukte und auch Monoformulierungen mit einem Wirkstoff werden häufig mit anderen Pflanzenschutzmitteln in Tankmischungen in einer Sequenz von Feldanwendungen eingesetzt. Daher stellt die Bewertung von realistischen Behandlungsregimes einen wesentlichen Bestandteil der Umweltrisikobewertung von PSM dar. Seit Jahrzehnten beschäftigen sich viele Studien mit den Effekten von Schadstoffmischungen auf verschiedene Organismen und Endpunkte. Das Modell der Konzentrationsadditivität (CA) gilt in vielen Fällen als geeignet die Wirkung von Schadstoffmischungen vorherzusagen. Dennoch fehlt es an Kenntnissen zur Vorhersagbarkeit von chronischen Mischungseffekten und von Effekten auf aquatische oder terrestrische Gemeinschaften. Zur Beantwortung dieser Fragestellung haben wir im COMBITOX-Projekt vorhandenes Wissen und Daten zu chronischen Effekten sowie für aquatische und terrestrische Gemeinschaften ausgewertet. Zudem haben wir verfügbare Modelle und Ansätze (z.B. HAIR 2014, SYNOPS-WEB, PRIME-beta etc.) kritisch evaluiert, um deren Nutzen für eine Risikovorhersage von Behandlungsregimes in terrestrischen und aquatischen Ökosystemen zu bewerten. Weiterhin wurde ein einzigartiger und großer Datensatz von agrarwirtschaftlichen Spritzfolgen für verschiedene Agrarkulturen in Deutschland analysiert. Aus diesem Datensatz haben wir vier Spritzfolgen ausgewählt, die verschiedene Behandlungsszenarien (Worst-Case- und Typical-Case-Spritzfolgen) für Apfel- und Winterraps darstellen. Für diese Spritzfolgen wurde das zusätzliche Umweltrisiko im Vergleich zur Einzelanwendung von PSM quantifiziert. Das zusätzliche Risiko wurde mit dem maximalen kumulativen Verhältnis (MCR) berechnet (Verhältnis des geringsten toxicity exposure ratio, TER, für die toxischste Substanz zum kumulativen TER einer Mischung oder Spritzfolge). Unsere Analysen ergaben, dass CA chronische Mischungseffekte auf Individuenebene in vielen Fällen vorhersagen kann, wenn die Toxizitätsdaten auf ECX-Werten im Vergleich zu weniger präzisen NOEC-Werten basieren. Aus der verfügbaren wissenschaftlichen Literatur und regulatorischen Studien konnten keine klaren Aussagen zur Anwendbarkeit von CA oder Effektaddition für die Vorhersage von Mischungseffekten auf Gemeinschaftsebene getroffen werden. Anhand der Spritzfolgendaten haben wir kulturspezifische Muster bezüglich der angewandten PSM-Klassen und der Behandlungshäufigkeit identifiziert. Für die vier Spritzfolgen wurde ein zusätzliches Risiko der Behandlungsregime mit einem Faktor von 2,18 (50. Perzentil) bis 5,26 (90. Perzentil) über alle untersuchten Risikoindikatoren und Spritzfolgen ermittelt. Darüber hinaus wurde ein neuer Ansatz, MITAS, entwickelt, um die zeitabhängige Mischungstoxizität in einem Behandlungsregime bewerten zu können. Es wird geschlussfolgert, dass das zusätzliche Risiko von PSM-Anwendungen in Spritzfolgen ökotoxikologisch relevant ist und für eine protektive Risikobewertung von PSM berücksichtigt werden muss. Unsicherheiten bestehen noch hinsichtlich des Einflusses von Synergismen, indirekten Effekten, Saatgutbehandlung, wiederholter Exposition oder Umweltstressoren auf die Effekte von PSM-Spritzfolgen. Quelle: Forschungsbericht
Zu der Thematik "Umweltrisiken für Böden aufgrund der Belastung mit Antibiotikagemischen" wurde eine Literaturstudie durchgeführt. Die generelle Zielsetzung war dabei Antibiotika zu identifizieren, die üblicherweise in der Veterinär- und Humanmedizin angewendet werden, Berichte über Gemische und Rückstandsgehalte von Antibiotika in Böden und organischen Abfallsubstraten, die wie z.B. Gülle als Dünger verwendet werden, auszuwerten, und Informationen zu bündeln, welche Effekte der Mischungstoxizität dies für Böden bzw. Boden(mikro)organismen bedeutet, und nicht zuletzt wesentliche Wissenslücken aufzudecken, um auf dieser Basis Schritte für weitere Forschung und Regulation vorzuschlagen. Antibiotika werden weltweit in großem Umfang und weiter zunehmend in der Human und Tiermedizin angewendet. Es ist bekannt, dass viele landwirtschaftlich genutzte Böden mit Antibiotika kontaminiert sind. Darüber hinaus muss davon ausgegangen werden, dass Böden nicht nur durch eine antibiotische Substanz, sondern durch Gemische von Antibiotikawirkstoffen kontaminiert sind. Dies ist von wesentlicher Bedeutung für die Umweltrelevanz, da die Ökotoxizität von Pharmazeutikagemischen typischerweise größer ist als von Einzelsubstanzen. Belastungen durch Stoffgemische entstehen unter anderem durch die Anwendung von Kombinationen verschiedener Antibiotika bzw. von Gemischen von Antibiotika mit anderen, synergistisch wirkenden Substanzen. Die Verwendung von Antibiotikagemischen nimmt in der Human- wie auch Veterinärmedizin stetig zu, wodurch sogar alte, früher aussortierte Wirkstoffe wieder verwendet werden. Zu den Effekten verschiedener Antibiotikagemische liegt eine breite Wissensbasis in der medizinischen und pharmazeutischen Literatur vor. Dagegen ist der Wissenstand über Antibiotika in der Umwelt deutlich geringer. Belastungen durch Antibiotikagemische in der Umwelt ergeben sich außer (i) durch die Anwendung von Kombinationspräparaten auch durch (ii) die Medikation unterschiedlicher Tierarten und Altersgruppen mit unterschiedlichen Antibiotika und anschließender Sammlung aller Exkremente in einem Gülletank sowie (iii) durch die nachfolgende, wiederholte Applikation kontaminierter Exkremente wie Gülle oder Klärschlamm auf landwirtschaftliche Flächen. So ergeben sich Belastungen von organischen Abfallsubstraten mit Gemischen von bis zu 20 oder mehr antibiotischen Einzelsubstanzen. Böden, die mit diesen Substraten gedüngt werden, weisen Gemische verschiedener, pharmazeutischer Antibiotika auf. Dies bestätigen Monitoringergebnisse mit bis zu 13 verschiedenen Antibiotika, die in Böden nachgewiesen wurden. Das vorliegende Wissen über Schadwirkungen von Antibiotika auf Bodenorganismen ist weitgehend auf Studien über Einzelsubstanzen beschränkt. Diese zeigen eindeutige, dosis-abhängige, schädliche Wirkungen von Antibiotika z.B. auf die mikrobielle Biomasse in Böden, die strukturelle Diversität mikrobieller Gemeinschaften und mikrobielle Funktionen in Böden. Zudem wurden in belasteten Böden zahlreiche Resistenzgene mit deutlich und signifikant erhöhter Abundanz nachgewiesen. Synergistische Kombinationen von Antibiotika können darüber hinaus zu einer noch verstärkten und schnelleren Resistenzbildung führen. Dies ist nicht nur für Antibiotikagemische, sondern auch für Gemische von Antibiotika mit anderen Substanzen festzustellen; im landwirtschaftlichen Kontext sind hier insbesondere Kupfer und Zink zu nennen. Die Effekte von Antibiotikagemischen können durch unterschiedliche Einflussfaktoren erheblich verändert werden. Dies sind unter anderem der untersuchte Endpunkt, die Konzentrationen der im Gemisch enthaltenen Substanzen, die Zeitabhängigkeit der antibiotischen Wirkung, wie auch Nährstoffe und Nährsubstrate im Boden. Außerdem be-stehen Wechselwirkungen zu allen anderen äußeren Randbedingungen, die die Fitness der Mikroorganismen beeinflussen, wie z.B. Hitze oder Frost. Auch der Verbleib und das chemische Verhalten von Antibiotika werden in Böden in Gegenwart von Schadstoffgemischen verändert. Hier ist insbesondere die Sorptionskonkurrenz zwischen unterschiedlichen Antibiotika zu nennen. Die dargelegten Erkenntnisse sollten nicht darüber hinwegtäuschen, dass der Wissensstand über die verschiedenen Teilaspekte der Thematik meist noch sehr unvollständig ist. Daher ist zielgerichtete, systematische Forschung notwendig, um weitere Informationen zu erhalten. Dazu werden drei aufeinander aufbauende Forschungsprojekte vorgeschlagen, die darauf zielen, das Systemverständnis über Schadstoffgemische in Böden zu verbessern. Diese Projekte werden idealerweise mit wissenschaftlichen Workshops kombiniert. Nicht zuletzt sollten diese Forschungsaktivitäten dazu führen bzw. dadurch begleitet werden, dass regulatorische Maßnahmen getroffen werden, die darauf abzielen, den Einsatz und die planvolle Handhabung von Antibiotika zu verbessern. Quelle: Forschungsbericht
Seven-day composite effluent samples from a German monitoring campaign including 33 conventional wastewater treatment plants (WWTP) were analyzed for linear alkylbenzene sulfonates (LAS) and alkyl ethoxysulfates (AES) and were screened by wide-scope suspect screening for 1564 surfactants and their transformation products (TPs) by UHPLC-ESI-QTOF-MS. Corresponding seven-day composite influent samples of selected WWTPs showed high influent concentrations as well as very high removal rates for LAS and AES. However, average total LAS and AES effluent concentrations were still 14.4 ng/L and 0.57 ng/L, respectively. The LAS-byproducts di-alkyl tetralin sulfonates (DATSs), the TPs sulfophenyl alkyl carboxylic acids (SPACs) and sulfo-tetralin alkyl carboxylic acids (STACs) reached maximum effluent concentrations of 19 ng/L, 17 ng/L and 5.3 ng/L, respectively. In many cases the sum of the concentration of all LAS-related byproducts and TPs surpassed the concentration of the precursors. High concentrations of up to 7.4 ng/L were found for 41 polyethylenoglycol homologs. Quantified surfactants and their TPs and by-products together accounted for concentrations up to 82 ng/L in WWTP effluents. To determine the risk of individual surfactants and their mixtures, single homologs were grouped by a "weighted carbon number approach" to derive normalized Predicted No-Effect Concentrations (PNEC), based on experimental ecotoxicity data from existing risk assessments, complemented by suitable Quantitative Structure-Activity Relationships (QSAR) predictions. Predicted Environmental Concentrations (PEC) were derived by dividing effluent concentrations of surfactants by local dilution factors. Risks for all analyzed surfactants were below the commonly accepted PEC/PNEC ratio of 1 for single compounds, while contributions to mixture toxicity effects from background levels of LAS and DATS cannot be excluded. Maximum LAS concentrations exceeded half of its PNEC, which may trigger country-wide screening to investigate potential environmental risks. © 2019 Elsevier B.V. All rights reserved.
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| Bund | 27 |
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| Förderprogramm | 12 |
| Text | 5 |
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