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Analyse von Bioziden/Pestiziden in Humanproben GerES V/VI Teil Organophosphate

Ziel des Vorhabens ist es, die in GerES VI gewonnenen Morgenurinproben der Erwachsenen bzw. die vorhandenen Rückstellproben der Kinder und Jugendlichen aus GerES V auf Schadstoffe zu analysieren, die eine besondere Gesundheitsrelevanz aufweisen, wie bspw. die Gruppe der Biozide/Pestizide. In GerES IV (ehemals Kinder-Umwelt-Survey, KUS) wurden letztmalig Morgenurine von 3- bis 14-Jährigen auf Organophosphate und Pyrethroide untersucht. Jedoch gibt es für zahlreiche Pestizide keine aktuellen, repräsentativen Daten zur korporalen Belastung der Bevölkerung in Deutschland. Daher wird momentan die mögliche Belastung über Berechnungen basierend auf dem Lebensmittelverzehr und Belastungsdaten der verzehrten Lebensmittel geschätzt. Um diese Datenlücke zu schließen, wurden Biozide/Pestizide als priorisierte Substanzgruppe im Rahmen des Projekts HBM4EU erkannt. Zur Festlegung des Analytspektrums wurde im Rahmen von HBM4EU eine Auswertung zu deutschen und europäischen Anwendungsdaten der Pestizide/Biozide und eine Auswertung der in Europa vorhandenen Expositionsdaten durchgeführt. Zusammen mit den Ergebnissen der Befragung der teilnehmenden Personen liefern die Analysen der Morgenurine repräsentative Informationen zur Belastung der in Deutschland lebenden Bevölkerung.

Hochleistungs-Flüssigchromatograph mit Tandem-Ionenfallen-Flugzeit-Massenspektrometer

Organische Spurenverunreinigungen und insbesondere deren Wirkungen rücken immer mehr in den Focus der Forschung. Rückstände von Pestiziden und Pharmaka werden inzwischen in allen Umweltkompartimenten bis hin zu Nahrungsmitteln, Trinkwasser und auch in menschlichen Geweben gefunden. Die Wirkungen solcher Stoffe sind jedoch bisher nur sehr wenig untersucht. Wirkungen werden auf Ökosystemebene, vor allem bei Wasserorganismen, aber auch bereits auf der Ebene von Vertebraten- und humanen Zellen gefunden. Besonders Besorgnis erregend ist die Feststellung synergistischer Effekte von Stoffen, die einzeln in Konzentrationen deutlich unterhalb der Wirkschwelle vorliegen. Die neu gegründete Fakultät 2 der BTU hat sich deshalb die Erforschung von Umweltverhalten und gesundheitlicher Auswirkungen solcher Verbindungen zum Ziel gesetzt. Ein besonderes Problem bei der Betrachtung von Wirkungen der Spurenstoffe stellen Metabolite und Abbauprodukte dieser Substanzen dar. Von zahlreichen Verbindungen ist das Verhalten in der Umwelt bisher kaum bekannt. Dies liegt häufig auch daran, dass bisher geeignete Analyseverfahren für die Verfolgung von Abbaumechanismen im Spurenbereich fehlen. Der LS 'Biotechnologie der Wasseraufbereitung' beschäftigt sich beispielsweise mit dem Umweltverhalten phosphororganischer Verbindungen. Der gegenwärtig bekannteste Vertreter dieser Stoffgruppe ist das Totalherbizid Glyphosat. Obwohl diese Verbindungen in großen Mengen nicht nur in der Landwirtschaft, sondern auch in der Industrie und vor allem im Haushalt verwendet werden, ist über das Umweltverhalten und vor allem über den Abbau der meisten Substanzen nur sehr wenig bekannt. Dies liegt u.a. an der äußert komplizierten Analytik, die bisher nur über LC/MS/MS oder LC/ICP-MS gelingt und nur von sehr wenigen Laboren in Deutschland beherrscht wird. Die Identifikation vieler Metaboliten scheitert bisher am Fehlen geeigneter Gerätetechnik und Methoden. Das beantragte LC/MS-IT-TOF-Gerät vereinigt erstmals die gute Empfindlichkeit des Ion-Trap mit der Massengenauigkeit der Time-Flow-Technik. Dieses Gerät besitzt somit die besten Voraussetzungen für die Identifikation von Substanzen im Spurenbereich und stellt eine wichtige Ergänzung von bereits vorhandenen Techniken wie GC/MS, LC/MS und NMR, sowie hoch effizienter Methoden und Verfahren zur Anreicherung von organischen Verbindungen dar. Es wird erwartet, dass mit Hilfe der neuen Technik völlig neue Einblicke in Umweltverhalten und Wirkungen von solchen Spurenstoffen gewonnen werden können, die bisher nicht oder nur unzureichend analysiert werden können. Mit der neuen Geräteausstattung werden dabei auch die Umwelt- und Gesundheitsforschung weiter verknüpft.

Analyse von Bioziden/Pestiziden in Humanproben GerES V/VI Teil Pyrethroide, Glyphosat und AMPA

Ziel des Vorhabens ist es, die in GerES VI gewonnenen Morgenurinproben der Erwachsenen bzw. die vorhandenen Rückstellproben der Kinder und Jugendlichen aus GerES V auf Schadstoffe zu analysieren, die eine besondere Gesundheitsrelevanz aufweisen, wie bspw. die Gruppe der Biozide/Pestizide. In GerES IV (ehemals Kinder-Umwelt-Survey, KUS) wurden letztmalig Morgenurine von 3- bis 14-Jährigen auf Organophosphate und Pyrethroide untersucht. Jedoch gibt es für zahlreiche Pestizide keine aktuellen, repräsentativen Daten zur korporalen Belastung der Bevölkerung in Deutschland. Daher wird momentan die mögliche Belastung über Berechnungen basierend auf dem Lebensmittelverzehr und Belastungsdaten der verzehrten Lebensmittel geschätzt. Um diese Datenlücke zu schließen, wurden Biozide/Pestizide als priorisierte Substanzgruppe im Rahmen des Projekts HBM4EU erkannt. Zur Festlegung des Analytspektrums wurde im Rahmen von HBM4EU eine Auswertung zu deutschen und europäischen Anwendungsdaten der Pestizide/Biozide und eine Auswertung der in Europa vorhandenen Expositionsdaten durchgeführt. Zusammen mit den Ergebnissen der Befragung der teilnehmenden Personen liefern die Analysen der Morgenurine repräsentative Informationen zur Belastung der in Deutschland lebenden Bevölkerung.

Biogenic formation of non-extractable residues from pesticides in soil

During microbial turnover of organic chemicals in soil, non-extractable residues (NER) are formed frequently. Studies on NER formation usually performed with radioisotope labelled tracer compounds are limited to localisation and quantitative analyses but their chemical composition is left unknown. Recently, we could show for 2,4-dichlorophenoxyacetic acid and ibuprofen that during microbial turnover in soil nearly all NER were derived from microbial biomass, since degrading bacteria use the pollutant carbon for their biomass synthesis. Their cell debris is subsequently stabilised within soil organic matter (SOM) forming biogenic NER (bioNER). It is still unknown whether bioNER are also formed during biodegradation of other, structurally different compound classes of organic contaminants. Therefore, agricultural soil will be incubated with labelled compounds of five classes of commonly used and emerging pesticides: organophosphate, phenylurea, triazinone, benzothiadiazine and aryloxyphenoxypropionic acid. The fate of the label will be monitored in both living and non-living SOM pools and the formation of bioNER will be quantified for each compound over extended periods of time. In addition, soil samples from long-term lysimeter studies with 14C-labelled pesticide residues (e.g. triazine, benzothiazole and phenoxypropionic acid group) will be also analysed for bioNER formation. The results will be summarised to identify the metabolic conditions of microorganisms needed for bioNER formation and to develop an extended concept of risk assessment including bioNER formation in soils.

Umweltchemie, Umweltanalytik und biologische Wirkungen von Organophosphorverbindungen

Es wird u.a. ein wissenschaftlicher Workshop im Juni 1986 in Amsterdam (Free University) vorbereitet. Untersucht werden Umweltchemie (Bestaendigkeit, Transportprozesse, Umwandlung), analytische Chemie, Metabolismus in lebenden Organismen und biologische Wirkungen von Organophosphorverbindungen (natuerliche und anthrapogene Stoffe, u.a. Pestizide), die z.T. nur langsam vollstaendig biologisch und/oder chemisch abgebaut werden. Bei Grossverwendung solcher Produkte koennen Rueckstandsspuren mit hoher Aktivitaet in niedrigen Konzentrationen relevant sein.

Nichtenzymatischer mikrofluidischer elektrochemischer Multiplexsensor für kostengünstige Bodenanalysen

Nichtenzymatischer mikrofluidischer elektrochemischer Multiplexsensor für kostengünstige Bodenanalysen, Teilvorhaben: Mikrofluidische Plattform zur Detektion von Nitrat und Organophosphaten

Time Patterns in Internal Human Exposure Data to Bisphenols, Phthalates, DINCH, Organophosphate Flame Retardants, Cadmium and Polyaromatic Hydrocarbons in Europe

Rodriguez Martin, Laura; Gilles, Liese; Helte, Emilie; Akesson, Agneta; Tagt, Jonas; Covaci, Adrian; Sakhi, Amrit K.; Van Nieuwenhuyse, An; Katsonouri, Andromachi; Andersson, Anna-Maria; Gutleb, Arno C.; Janasik, Beata; Appenzeller, Brice; Gabriel, Catherine; Thomsen, Cathrine; Mazej, Darja; Sarigiannis, Denis; Anastasi, Elena; Barbone, Fabio; Tolonen, Hanna; Frederiksen, Hanne; Klanova, Jana; Koponen, Jani; Snoj Tratnik, Janja; Pack, Kim; Koppen, Gudrun; Olafsdottir, Kristin; Knudsen, Lisbeth E.; Rambaud, Loic; Strumylaite, Loreta; Murinova, Lubica P.; Fabelova, Lucia; Riou, Margaux; Berglund, Marika; Szabados, Maté; Imboden, Medea; Laeremans, Michelle; Estokova, Milada; Janev Holcer, Natasa; Probst-Hensch, Nicole; Vodrazkova, Nicole; Vogel, Nina; Piler, Pavel; Schmidt, Phillipp; Lange, Rosa; Namorado, Sónia; Kozepesy, Szilvia; Szigeti, Tamás; Halldorsson, Thorhallur I.; Weber, Till; Kold Jensen, Tina; Rosolen, Valentina; Puklova, Vladimira; Wasowicz, Wojciech; Sepai, Ovnair; Stewart, Lorraine; Kolossa-Gehring, Marike; Esteban-Lopez, Marta; Castano, Argelia; Bessems, Jos; Schoeters, Greet; Govarts, Eva Toxics 11 (2023); online: 28. September 2023 Human biomonitoring (HBM) data in Europe are often fragmented and collected in different EU countries and sampling periods. Exposure levels for children and adult women in Europe were evaluated over time. For the period 2000-2010, literature and aggregated data were collected in a harmonized way across studies. Between 2011-2012, biobanked samples from the DEMOCOPHES project were used. For 2014-2021, HBM data were generated within the HBM4EU Aligned Studies. Time patterns on internal exposure were evaluated visually and statistically using the 50th and 90th percentiles (P50/P90) for phthalates/DINCH and organophosphorus flame retardants (OPFRs) in children (5-12 years), and cadmium, bisphenols and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in women (24-52 years). Restricted phthalate metabolites show decreasing patterns for children. Phthalate substitute, DINCH, shows a non-significant increasing pattern. For OPFRs, no trends were statistically significant. For women, BPA shows a clear decreasing pattern, while substitutes BPF and BPS show an increasing pattern coinciding with the BPA restrictions introduced. No clear patterns are observed for PAHs or cadmium. Although the causal relations were not studied as such, exposure levels to chemicals restricted at EU level visually decreased, while the levels for some of their substitutes increased. The results support policy efficacy monitoring and the policy-supportive role played by HBM. doi: 10.3390/toxics11100819

Exposure to flame retardants in European children - results from the HBM4EU aligned studies

Many legacy and emerging flame retardants (FRs) have adverse human and environmental health effects. This study reports legacy and emerging FRs in children from nine European countries from the HBM4EU aligned studies. Studies from Belgium, Czech Republic, Germany, Denmark, France, Greece, Slovenia, Slovakia, and Norway conducted between 2014 and 2021 provided data on FRs in blood and urine from 2136 children. All samples were collected and analyzed in alignment with the HBM4EU protocols. Ten halogenated FRs were quantified in blood, and four organophosphate flame retardants (OPFR) metabolites quantified in urine. Hexabromocyclododecane (HBCDD) and decabromodiphenyl ethane (DBDPE) were infrequently detected (<16% of samples). BDE-47 was quantified in blood from Greece, France, and Norway, with France (0.36 ng/g lipid) having the highest concentrations. BDE-153 and -209 were detected in <40% of samples. Dechlorane Plus (DP) was quantified in blood from four countries, with notably high median concentrations of 16 ng/g lipid in Slovenian children. OPFR metabolites had a higher detection frequency than other halogenated FRs. Diphenyl phosphate (DPHP) was quantified in 99% of samples across 8 countries at levels ~5 times higher than other OPFR metabolites (highest median in Slovenia of 2.43 ng/g lipid). FR concentrations were associated with lifestyle factors such as cleaning frequency, employment status of the father of the household, and renovation status of the house, among others. The concentrations of BDE-47 in children from this study were similar to or lower than FRs found in adult matrices in previous studies, suggesting lower recent exposure and effectiveness of PBDE restrictions. © 2022 The Authors

Akkumulation und Freisetzung organischer Schadstoffe bei suspendierten Partikeln (Mikroplastik)

Viele anthropogene Schadstoffe werden durch Partikel in der Umwelt verbreitet. Bei organischen Schadstoffen sind vor allem organische oder kohlige Partikel relevant (Ruß, Kohlen, organische Kolloide, etc.). In letzter Zeit wurde das verbreitete Auftreten von Mikroplastik-Partikeln bekannt. Betroffen sind besonders Flüsse, die abwasserbeeinflusst sind, und man kann annehmen, dass Mikroplastikpartikel sich wie Passivsammler im Abwasser beladen und damit ein hohes Potential in der Verbreitung von Schadstoffen haben. Ziel des Projektes ist es, die Stoffübertragungsmechanismen abwasserbürtiger Stoffe für verschiedene Plastikpartikel (Polyethylen, Polystyrol, Polyamid-Fasern) zu identifizieren und zu quantifizieren. Das Stoffspektrum beinhaltet Organophosphor-Flammschutzmittel (TCPP), Alkyl-phenole, Desinfektionsmittel (Triclosan) und Transformationsprodukte (Methyltriclosan) sowie polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe. Da Mikroplastikpartikel eine einheitliche Zusammensetzung und Geometrie haben, können die Ergebnisse der Sorptions-/Desorptionsstudien auch helfen, die Aufnahme und Freisetzung von Schadstoffen von suspendierten Sedimenten in Flüssen besser zu verstehen.

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