Die Nutzung von Abwasser für die Bewässerung in der Landwirtschaft ist eine Möglichkeit knappe Wasserressourcen effizienter zu nutzen. Wegen der damit verbundenen Gesundheitsrisiken werden zurzeit vielerorts Kläranlagen zur Abwasserbehandlung vor der Bewässerung in Betrieb genommen, so auch im Valle Mezquital in Mexiko. Die zentrale Hypothese der FOR 5095 ist, dass die Implementierung einer konventionellen Abwasserbehandlung in etablierten Bewässerungssystemen, die bisher unbehandeltes Abwasser genutzt haben, mit bislang unvorhergesehenen Risiken verbunden ist. Diese Risiken ergeben sich i) aus der Remobilisierung der in der Vergangenheit im Boden akkumulierten Schadstoffe, die ii) zu Schadstoffkonzentrationen in Böden und Pflanzen führen, die eine (Ko-)Selektion von Antibiotikaresistenzen bewirken, wobei iii) Freisetzung und Konzentrationen von Schadstoffen sowie die Selektion von Antibiotikaresistenzen vom Bodentyp abhängen. SP 3 führt dazu Kompetitionsexperimente zwischen resistenten und empfindlichen Bakterienstämmen durch, um zu ermitteln, welche minimalen Antibiotika- (Ciprofloxacin, verschiedene MLSB-Antibiotika, Sulfamethoxazol, Trimethoprim) und Biozid-Konzentrationen (quartäre Ammoniumverbindungen) resistenten Stämmen einen Selektionsvorteil bieten und wie Kombinationen verschiedener Substanzen wirken. Diese Versuche finden in Nährlösungen und verschieden filtrierten wässrigen Extrakten mexikanischer Böden (Vertisol, Leptosol und Phaeozem) (Kooperation mit SP 1) statt, um den Einfluss von suspendierten Kolloiden und anderen Inhaltsstoffen auf die Wirksamkeit der Antibiotika und Biozide zu prüfen. Dazu verwenden wir Stammpaare von Acinetobacter baylyi, aber auch Escherichia coli- und Enterococcus faecium-Stämme mit Plasmiden, die im Laufe des Projektes von SP 4 und SP 5 aus den Böden isoliert werden. Die ermittelten minimalen selektiven Konzentrationen werden in die mathematische Modellierung des Verhaltens und der Effekte der Antibiotika und Desinfektionsmittel von SP 7 integriert. Transkriptom-Experimente zeigen mögliche Stressreaktionen der Bakterien auf die Antibiotika. Die Suche nach und Sequenzierung von resistenten Mutanten aus den Kompetitionsexperimenten werden zeigen, ob die Schadstoffkonzentrationen ausreichen, um resistente Mutanten zu selektieren. Darüber hinaus wird dieses Projekt die Antibiogramme der isolierten fakultativ pathogenen Stämme aus SP 4, SP 5 und besonders SP 6 gegenüber klinisch relevanten Antibiotika bestimmen, um zu untersuchen, ob sich in Böden mit hohen bioverfügbaren Antibiotikakonzentrationen oder sogar auf den dort kultivierten Pflanzen fakultativ pathogene Bakterien mit Multiresistenzplasmiden anreichern, die klinisch hochrelevante Resistenzen (z. B. gegen Carbapeneme, Colistin) vermitteln. So leistet SP 3 einen entscheidenden Beitrag zu einem Verständnis der Interaktionen zwischen Schadstoffen, Antibiotikaresistenz und pathogenen Bakterien in einem sich ändernden Abwasserbewässerungssystem.
QAV werden ubiquitär eingesetzt: u.a. in Desinfektionsmitteln, Kühlflüssigkeiten, Schleimbekämpfungsmitteln, Holzschutzmitteln und Reinigungsmitteln). Laut Daten des Statistischen Bundesamts umfasste das Handelsvolumen in DE im Jahr 2020 etwa 26.000 Tonnen nur für den Gebrauch von QAVs in Desinfektionsmitteln (Destatis, Stand: 25.02.2021). Aufgrund der adsorptiven Eigenschaften ist zu erwarten, dass QAVs nach Eintrag in die aquatische Umwelt unmittelbar an Schwebstoffe und Sedimente binden. Anhand von Analysen in Zu- und Abläufen von Kläranlagen, Wasser und Sediment soll ein Abbild der Belastungssituation in Gewässern dargestellt werden. Die ökotoxikologische Relevanz der Belastung des Sediments mit QAVs soll anhand von Tests mit sedimentbewohnenden Insekten überprüft werden. Auf Basis der Ergebnisse soll die Umweltrisikobewertung von QAVs auf blinde Flecken überprüft werden und die gewonnenen Daten später ergänzend für die Modellierung zum Verhalten und Verbleib in der Umwelt und die Effektbewertung der jeweiligen Substanzen verwertet werden.
Quartäre Alkylammuniumverbindungen (QAAC) sind kationische organische Verbindungen mit amphiphilen Eigenschaften, die in vielfältigen Anwendungen u.a. der Landwirtschaft als Desinfektionsmittel und Tensid zum Einsatz kommen. Obwohl es wenige Daten zu Konzentrationen im Boden gibt, deuten Befunde aus anderen Umweltkompartimenten wie Abwasser, Sedimente und Klärschlamm die ubiquitäre Verbreitung der QAACs und eine Anreicherung an partikulärer Substanz an. Eine vorhergesagte Umweltkonzentration entspräche in Böden 3.5 mg kg-1. In Böden sind bereits mehrfach QAAC Resistenzen nachgewiesen worden und hier könnten sie an einer Co-Selektion für Antibiotikaresistenzgene mitverantwortlich zu sein, was Risiken für Mensch und Umwelt bergen könnte. Im vorangehenden einjährigen Projekte der Nachwuchsakademie Agrarökosystemforschung postulierten wir, dass QAACs in landwirtschaftlichen Böden vor allem in den Zwischenschichten von Tonmineralen zurückgehalten werden. Hier würden sie sich dem biologischen Abbau teilweise entziehen und ihre akute Toxizität wäre gegenüber der freien wässrigen Phase gemindert. Mithilfe eines Versuches zur Wirkung von Tonmineralen auf die Minimalen Hemmkonzatrationen (MHK) von QAAC auf verschiede Bakterienarten konnte bestätigt werden, dass die Smektite die MHK nach oben verschieben, d.h. dass die akute Toxizität gepuffert wird. Sorptionsisothermen bestätigten, dass Smektite die freien Konzentrationen herabsenkten. Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahmen zeigten eine Aufweitung der Zwischenschichten dieser Tonminerale bei Zugabe von QAAC.QAACs führten zur Flockung der eingesetzten Tonminerale und es deutete sich auch ein Einfluss auf die Stabilität von Bodenaggregaten an. Im System Boden beeinflussen Aggregate mit ihrer internen Oberfläche, ihrer Größe und ihrer Mikrostuktur die Zugänglichkeit, die Retention und Sequestration von Schadstoffen.Deshalb ist es unser Anliegen, im Rahmen des Projektes den Einfluss der Mikroaggregat(MA)-bildung das Umweltverhalten und die Toxizität von auf QAAC, und umgekehrt, die Beeinflussung der QAAC von Mikroaggregierung von Bodenpartikeln durch QAAC zu klären.
Die Solenis Technologies Germany GmbH (Solenis) hat mit Datum vom 15.03.2022 bei der Bezirksregierung Düsseldorf einen Antrag auf Erteilung einer Genehmigung gemäß § 16 BImSchG zur wesentlichen Änderung der Produktionsanlage P3 (P3) sowie auf Zulassung des vorzeitigen Beginns der Errichtung nach § 8a BImSchG am Standort 47809 Krefeld, Fütingsweg 20 gestellt. Die P3 besteht aus der Quaternierungsanlage zur Herstellung von quartären Ammoniumverbindungen (Quats), der Anlage zur Herstellung von wässrigen Polymeren, Fertigprodukten des Typs „Spektrum“ und Mischprodukten und der Bioacrylamidanlage zur Herstellung von Acrylamid unter Verwendung eines Biokatalysators sowie Nebenanlagen.
Non-target screening of suspended particulate matter (SPM), collected from the German rivers Rhine and Saar, was conducted with the goal of identifying organic, permanent cationic contaminants and of estimating their temporal trends over an extended period. Therefore, annual composite samples of SPM, provided by the German Environmental Specimen Bank, were extracted and analyzed with high resolution LC-QToF-MS/MS. To facilitate the identification of substances belonging to the class "permanent cations", prioritization methods were applied utilizing the physicochemical properties of these compounds. These methods include both interactions of the analyte molecules with cation exchange resins and analyzing mass deviations when changing from non-deuterated to deuterated mobile phase solvents during LC-MS analysis. By applying both methods in a combined approach, 123 of the initially detected 2695 features were prioritized, corresponding to a 95% data reduction. This led to the identification of 22 permanent cationic species. The organic dyes Basic Yellow 28 and Fluorescent Brightener 363 as well as two quaternary ammonium compounds (QACs) were detected in environmental samples for the first time to best of or knowledge. The other compounds include additional QACs, as well as quaternary tri-phenylphosphonium compounds (QPC/TPP). In addition to identification, we determined temporal trends of all compounds over a period of 13 years and assessed their ecotoxicological relevance based on estimated concentrations. The two QACs oleyltrimethylammonium and eicosyltrimethylammonium show significant increasing trends in the Rhine SPM and maximum concentrations in the Saar SPM of about 900 and 1400 mikrog/kg, respectively. In the case of the dyes, constant trends have been observed at the end of the studied period, but also maximum concentrations of 400 mikrog/kg for Basic Yellow 28 in 2006 and 1000 mikrog/kg for Fluorescent Brightener 363 in 2015, potentially indicating a strong ecotoxicological risk. © 2022 Elsevier Ltd
Es gibt etliche chemischen Verbindungen, welche (in der Umwelt) als Anionen oder Kationen auftreten (z.B. quartäre Ammoniumverbindungen, perfluorierte Alkylsäuren). Bestehende Multimedia-Fatemodelle können jedoch nur für die Modellierung des Umweltverhaltens von neutralen (ungeladenen) organischen Verbindungen eingesetzt werden. Diese Lücke soll geschlossen werden. Mittels des neuen Modells sollen entsprechende Verbindungen auf dem Schweizer Markt bezüglich ihres Anreicherungspotentials in Böden und Sedimenten priorisiert werden. Ausgewählte Proben werden anschliessend auf diese Verbindungen sowie ebenfalls priorisierte unhalogenierten Verbindungen gescreent. Projektziele: Es sollen ausgehend von einer Datenbank mit rund 9000 Stoffen auf dem Schweizer Markt und deren Eigenschaften diejenigen Stoffe ermittelt werden, die sich in Böden und Sedimenten anreichern. Der Fokus liegt auf in der Umwelt als Kationen oder Anionen vorliegenden Stoffen sowie auf unhalogenierten Verbindungen.
Um den hohen Hygieneanforderungen gerecht zu werden, müssen in hygienisch anspruchsvollen Bereichen (Lebensmittelindustrie, Pharma-, Kosmetik- und Gesundheitsbereich) regelmäßige Reinigungs- und FIächendesinfektionsmaßnahmen durchgeführt werden. Art und Häufigkeit dieser Maßnahmen werden in Hygiene- und Desinfektionsplänen festgelegt, die mittlerweile integrierte Bestandteile von Qualitätsmanagement- (QM) und Qualitätssicherungs- (QS) Systemen wie z.B. dem HACCP-Konzept. dem International Food Standard (IFS) und der 'Guten Herstellungspraxis' (GMP) sind. Für die zuständigen Gebäudereinigungsunternehmen ist es in Zukunft unverzichtbar, Prozesskontrollen der Flächendesinfektion zur Bestätigung ordnungsgemäß durchgeführter Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen durchzuführen und zu dokumentieren. Eine Vielzahl verschiedener Desinfektionsmittel wird gegenwärtig eingesetzt; diese sollten generell (auch in nicht-medizinischen Bereichen) vom Verbund für Angewandte Hygiene (VAH, ehemals DGHM) oder für den Seuchenfall vom Robert-Koch-Institut (RKI) gelistet bzw. als wirksam befunden worden sein. Ais Wirkstoffe finden u.a. Aldehyde, quartäre Ammoniumverbindungen, Biguanide, Hypochlorit, Phenolderivate und Alkohole Anwendung, die z.T. von den Reinigungs- und Hygienedienstleistern dem Reinigungsmittel direkt zugesetzt werden, um Flächendesinfektion und Reinigung in einem Schritt durchführen zu können. Zur Beurteilung des Hygienezustandes einer Oberfläche besteht bisher lediglich die Möglichkeit der stichprobenartigen Endproduktkontrolle nach der Flächendesinfektion, die üblicherweise mittels Abklatschuntersuchungen durchgeführt wird. Die Ergebnisse liegen jedoch erst nach mindestens zwei Tagen vor, so dass eine unzureichende Desinfektion, die z.B. auf eine falsche Dosierung des Desinfektionsmittels zurückzuführen sein kann, mit erheblicher Verzögerung erkannt wird. Es fehlt eine Methode zur Prozesskontrolle der Flächendesinfektion, die das Ergebnis direkt (ohne Probennahme) bei der Durchführung bzw. nach der vorgeschriebenen Einwirkzeit anzeigt. In diesem Forschungsvorhaben soll auf der Basis gesundheitlich unbedenklicher Keime bzw. der Detektion von Enzymaktivität eine einfache, sichere und schnelle Prozesskontrolle der Flächendesinfektion mit Biomonitoren im Rahmen der innerbetrieblichen Eigenkontrolle ermöglicht werden. Den Gebäudereinigungsdienstleistern wird eine Schnellmethode zur Verfügung gestellt, die eine Bewertung der Keimreduktionsrate der Flächendesinfektion anhand einer sichtbaren Farbreaktion ohne zeitliche Verzögerung erlaubt und ohne externes Fachpersonal durchgeführt werden kann.
Die bisher im Rahmen des Vorhabens gewonnenen Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit von Untersuchungen des Lebensweges ausgewählter pharmazeutischer Wirkstoffe unter Berücksichtigung von anderen Wasserinhaltsstoffen. Dies betrifft besonders solche Wirkstoffe, für die auf Grund ihrer chemischen Struktur Wechselwirkungen in hohem Maße wahrscheinlich sind. Als Folge sind deutliche Unterschiede zwischen der Elimination der Stoffe in standardisierten und realen Systemen zu erwarten. Da sich damit bisherige Überlegungen zu deren Lebensweg relativieren, sollen aufbauend auf den bisherigen Ergebnissen mit exemplarisch ausgewählten Substanzen folgenden Fragestellungen nachgegangen werden: 1) Die Bedeutung der Ionenpaarbildung von quaternären Ammoniumverbindungen mit organischen Anionen aus der Gruppe der Waschmittel, Weichmacher und Farbstoffe sowie der Huminstoffe, 2) Die Relevanz des Austauschs von toxischen Seltenerdemetallspezies in Diagnostika (insbesondere Gadolinium) durch andere Metallionen während der Abwasserreinigung und Trinkwasseraufbereitung sowie eine zusätzliche Beeinflussung durch Huminstoffe.
In den letzten Jahren wurde zunehmend über Resistenzphänomene von gram-negativen Bakterien gegenüber quaternären Ammoniumverbindungen berichtet. Quaternäre Ammoniumverbindungen mit dem wichtigsten Wirkstoff Benzalkoniumchlorid werden vor allem als Desinfektions- und Konservierungsmittel eingesetzt. Angesichts der Problematik durch multiantibiotikaresistente Problemkeime werden quaternäre Ammoniumverbindungen in jüngster Zeit jedoch auch verstärkt als Wund- und Hautantiseptika zur lokalen antiinfektiven Therapie eingesetzt. Da über die Mechanismen der Resistenz gegenüber quaternären Ammoniumverbindungen bei gram-negativen Bakterien fast nichts bekannt ist, ist es das Ziel des vorgelegten Projektes, die genetischen und funktionellen Resistenzmechanismen aufzuklären. Darüber hinaus soll geklärt werden, ob eine enge Korrelation zwischen einer Multiresistenz gegenüber Antibiotika und einer Resistenz gegen quaternäre Ammoniumverbindungen besteht, wie das einige Autoren befürchten.
Biologische Abbaubarkeit von Desinfektionsmitteln (Wirkstoffe und Produkte) insbesondere QAV (auch in Gegenwart von anionischen Tensiden) und ihr Einfluss auf die mikrobiologische Populationsdynamik in kommunalen Klaeranlagen.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 12 |
| Land | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 2 |
| Förderprogramm | 9 |
| Gesetzestext | 1 |
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| unbekannt | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 4 |
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|---|---|
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| Resource type | Count |
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| Boden | 6 |
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