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Assessing the protection gap for mobile and persistent chemicals during advanced water treatment - a study in a drinking water production and wastewater treatment plant

Persistent and mobile (PM) chemicals spread quickly in the water cycle and can reach drinking water. If these chemicals are also toxic (PMT) they may pose a threat to the aquatic environment and drinking water alike, and thus measures to prevent their spread are necessary. In this study, nontarget screening and cell-based toxicity tests after a polarity-based fractionation into polar and non-polar chemicals are utilized to assess and compare the effectiveness of ozonation and filtration through activated carbon in a wastewater treatment and drinking water production plant. Especially during wastewater treatment, differences in removal efficiency were evident. While median areas of non-polar features were reduced by a factor of 270, median areas for polar chemicals were only reduced by a factor of 4. Polar features showed significantly higher areas than their non-polar counterparts in wastewater treatment plant effluent and finished drinking water, implying a protection gap for these chemicals. Toxicity tests revealed higher initial toxicities (especially oxidative stress and estrogenic activity) for the non-polar fraction, but also showed a more pronounced decrease during treatment. Generally, the toxicity of the effluent was low for both fractions. Combined, these results imply a less effective removal but also a lower toxicity of polar chemicals. The behaviour of features during advanced waste and drinking water treatment was used to classify them as either PM chemicals or mobile transformation products (M-TPs). A suspect screening of the 476 highest intensity PM chemicals and M-TPs in 57 environmental and tap water samples showed high frequencies of detection (median >80%), which indicates the wide distribution of these chemicals in the aquatic environment and thus supports the chosen classification approach and the more generally applicability of obtained insights. © 2022 Elsevier

Results of extended plant tests using more realistic exposure scenarios for improving environmental risk assessment of veterinary pharmaceuticals

Environmental risk assessment of veterinary medicines

Environmental effects of veterinary medicines are assessed according to the guidelines of the European Medicines Agency (EMA) and the VICH GL 38 (ECOTOXICITY PHASE II). According to the guideline a terrestrial plant test in phase II is required because residues of pharmaceuticals release with dung and manure from treated animals on agriculture land. The terrestrial plant test is conducted using thestandardisedtest protocol OECD 208 (Seedling Emergence and Seedling Growth Test).<BR>The current regulations take into account only the parent compound and not transformation products and NER (Non Extractable Residues). That might result in incorrect estimation of risk in case of substances applied on agricultural soils with manure. For these substances the German Federal Environmental Agency (UBA) has thus initiated a research project to develop a special terrestrial plant test with a more realistic exposure scenario. In order to evaluate the potential phytotoxicity of transformation products and NER the test substance is applied in manure and stored over a defined period prior to testing. After storing this mixture is tested in a standard terrestrial plant test according to OECD 208. The approach is currently developed with different plant species, different manures and storing periods by two research partners:Fraunhofer IME Schmallenberg and ECT Oekotoxikologie GmbH Flörsheim. The poster presents the regulatory background of this special plant testing approach and first results of the research project.<BR>Quelle: ©Ute Kühnen

Neuer Test für Pflanzentoxizität von Antibiotika

Neuer Test für Pflanzentoxizität von Antibiotika In der Tierhaltung angewandte Antibiotika können das Wachstum von Nutzpflanzen beeinträchtigen, wenn sie über die Gülledüngung auf landwirtschaftliche Böden gelangen. Oftmals sind nicht alle Antibiotikarückstände abgebaut, bevor die Gülle auf die Felder gelangt. Ein neu entwickelter Pflanzentest erfasst die pflanzentoxische Wirkung von Antibiotikarückständen, nachdem die Gülle gelagert wurde. Dazu untersuchte ein Forscherteam vom Fraunhofer IME Schmallenberg und ECT Flörsheim den Einfluss verschiedener Güllearten und Konzentrationen sowie unterschiedliche Lagerzeiten und Applikationswege auf das Wachstum unterschiedlichster Kulturpflanzen. Das Projektergebnis ist eine Handlungsanleitung für einen Pflanzentest, der auf dem ⁠ OECD ⁠ Standardpflanzentest OECD 208 basiert, aber den Applikationsweg über Gülledüngung abbildet. Dieses neue Testdesign soll helfen, Umweltrisiken von Veterinärantibiotika realitätsnäher abschätzen zu können und Handlungsbedarf für Risikominderungsmaßnahmen wie etwa die Verlängerung der Lagerzeit vor der Gülleausbringung abzuleiten.

Bioindikator-Untersuchungen in Waldschadensgebieten der Hochlagen des Suedschwarzwaldes

Das Projekt "Bioindikator-Untersuchungen in Waldschadensgebieten der Hochlagen des Suedschwarzwaldes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technischer Überwachungsverein Stuttgart durchgeführt. Ziel ist es, die Wirkung von Photooxidantien und Schwermetallen mittels Bioindikatoren an zwei Messstellen in den Hochlagen des Suedschwarzwaldes zu verfolgen. Im einzelnen ist mit Hilfe von standardisierten Graskulturen die Akkumulation von Luftverunreinigungen zu untersuchen und mit verschiedenen und geeigneten hoeheren Pflanzen die Wirkung von oxidierenden Luftverunreinigungen zu erfassen. Durch standardisierte Flechtenexpositionsverfahren wird die phytotoxische Gesamtwirkung von Luftverunreinigungen in Intervallen ermittelt.

Erarbeitung von Entscheidungshilfen fuer die Pruefung in Sonderfaellen (TA Luft, Nr. 2.2.1.3)

Das Projekt "Erarbeitung von Entscheidungshilfen fuer die Pruefung in Sonderfaellen (TA Luft, Nr. 2.2.1.3)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft durchgeführt. Die Aenderung der Ersten Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (TA Luft) vom 23. Februar 1983 sieht in dem Abschnitt 2.2.1.3 die 'Pruefung, soweit Immissionswerte nicht festgelegt sind und Pruefung in Sonderfaellen' vor. Hierzu bedarf es einer Konkretisierung, insbesondere bezueglich des Schutzes besonders empfindlicher Pflanzen. Das Vorhaben soll als Entscheidungshilfe zur Schliessung der Wissensluecke fuer das Regelwerk TA Luft dienen. Die vorhandene Literatur zur Wirkung von SO2 und HF auf Pflanzen ist wissenschaftlich aufzuarbeiten, um Schaedigungskriterien abzuleiten und Vorschlaege fuer deren Umsetzbarkeit im Genehmigungsverfahren vorzuschlagen.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Institut für Physik durchgeführt. Das Verhalten der photoaktivierbaren Nanoformulierungen Foslip und Fospeg soll mit speziellen optischen Methoden untersucht werden. Dieser Ansatz erlaubt eine genauere Bestimmung wichtiger Parameter wie z.B. der intrazellulären Wirkstofffreisetzung und kann in Zukunft einen entscheidenden Beitrag zur Analytik photoaktivierbarer Wirkstoffe leisten. Die Arbeit beinhaltet 5APs. AP1: Untersuchungen zur Aufnahme der beiden Formulierungen und deren Phototoxizität an den ausgewählten Zelllinien. Die Überprüfung der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse, Herausarbeitung evtl. Unterschiede zwischen den Zelllinien. Bestimmung der Phototoxizität: mittels z.B. MTT-Test, Resazurin- oder Caspase-Assay. Im AP2 wird als innovativster Schritt des Projektes die intrazelluläre Freisetzung des PS aus den beiden Formulierungen über die Beobachtung der 1O2 -Lumineszenzkinetik und der Triplettlebensdauer des PS verfolgt. Gleichzeitig soll die Frage nach evtl. Unterschieden im Verhalten der einzelnen Zelllinien untersucht werden um Rückschlüsse auf die Rückverteilung des PS in den Blutstrom und somit auch auf die Pharmakokinetik zu ermöglichen. AP3: Nutzung von FLIM und CLSM (costaining) zur Beurteilung der Freisetzung des PS aus den Formulierungen mit den gleichen Teilaspekten wie in AP2. In AP4 wird kontinuierlich geprüft ob und in welchem Maß die Ergebnisse aus AP2 und AP3 korrelieren. AP5: Aufbereitung der Daten für das EDV-gestützte PBPK- Modell, Publikation der Ergebnisse.

Auswaschung phytotoxischer Verbindungen aus den Nadeln der Gemeinen Fichte und den Blaettern der europaeischen Buche im Verhaeltnis zum Fortschreiten der Krankheit des Waldes

Das Projekt "Auswaschung phytotoxischer Verbindungen aus den Nadeln der Gemeinen Fichte und den Blaettern der europaeischen Buche im Verhaeltnis zum Fortschreiten der Krankheit des Waldes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Forstwissenschaftliche Fakultät, Lehrstuhl für Forstbotanik durchgeführt. Objective: To check if the leaching of phytotoxic compounds from the canopy of trees affected by air pollution can affect the soil vegetation. General Information: It is not excluded that immissions may lead to production and accumulation of substances, which may affect the soil vegetation and the affected tree itself after their release from leaves of the diseased trees by leaching processes. This possibility is planned to be proved by the following experiments: 1. Isolating and analysing substances leached out of foliage of healthy and diseased trees. 2. Testing these substances in bioassays with several test species (triticum, nasturtium, picea). 3. Testing the activity of these substances on the plants constituting the soil vegetation, in vitro and in situ. 4. Testing the activity of these substances on seedlings of different tree species (in vitro and in situ). 5. Establishing field plots with several test species under and away from canopies of diseased and apparent healthy trees. 6. Testing the influence of ph on leaching intensity (in quantity and quality). 7. Laboratory tests with different soil substrates: Partly from under the crowns of health and of diseased trees.

Wirkung von potentiell sauren Schadgasen und von Ozon auf Blaetter

Das Projekt "Wirkung von potentiell sauren Schadgasen und von Ozon auf Blaetter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Institut für Botanik und Pharmazeutische Biologie mit Botanischem Garten, Lehrstuhl für Botanik I durchgeführt.

Erarbeitung von Entscheidungshilfen fuer die Pruefung in Sonderfaellen (TA Luft, Nr. 2.2.1.3.) soweit Immissionswerte nicht festgelegt sind

Das Projekt "Erarbeitung von Entscheidungshilfen fuer die Pruefung in Sonderfaellen (TA Luft, Nr. 2.2.1.3.) soweit Immissionswerte nicht festgelegt sind" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dipl.-Ing. Ellen Schulze durchgeführt. Die Aenderung der Ersten Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (TA Luft) vom 23.2.1983 sieht in dem Abschnitt 2.2.1.3 die 'Pruefung, soweit Immissionswerte nicht festgelegt sind und Pruefung in Sonderfaellen' vor. Hierzu bedarf es einer Konkretisierung, insbesondere bezueglich des Schutzes besonders empfindlicher Pflanzen. Zusammenstellung und Bewertung der Literatur zur Wirkung von Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Ethylen, Tetrachlorkohlenstoff, Formaldehyd, Cyanwasserstoff, Chlorwasserstoff und Chlorgas, um eine Einschaetzung des Schadenrisikos fuer Pflanzen zu ermoeglichen. Fortfuehrung der Vorhaben 10402447, 10607049/01 und 02.

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