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Akute Schädigungen der Haut

Akute Schädigungen der Haut Akute Schädigungen der Haut durch UV - Strahlung sind Sonnenbrände: Häufige Sonnenbrände in Kindheit und Jugend erhöhen das Risiko , am schwarzen Hautkrebs (malignes Melanom) zu erkranken, um das Zwei- bis Dreifache. Sonnenallergien: Die häufigste Form von "Sonnenallergie" ist die polymorphe Lichtdermatose. Nach UV-Bestrahlung, vor allem mit UV -A, stellen sich fleckige Hautrötungen, Blasen und Knötchen (Papeln) mit starkem Juckreiz meist am Hals, am Dekolleté, an Oberarmen, Handrücken oder Oberschenkeln ein. Fototoxische Reaktionen: Eine Reihe von Substanzen, die in Medikamenten, aber auch in pflanzlichen Heilmitteln sowie in Kosmetika enthalten sein können, aber auch bestimmte Pflanzen und Lebensmittel können fototoxische Reaktionen der Haut hervorrufen, die Hauterkrankungen zur Folge haben können. Diese reichen von Rötungen und brennenden Schmerzen bis zu schweren Verbrennungen. Akute Schädigungen der Haut durch UV - Strahlung sind Sonnenbrände, Sonnenallergien und fototoxische Reaktionen. Sonnenbrand Sonnenbrand ist eine durch UV - Strahlung verursachte Entzündung der Haut. Die Entzündung zeigt sich durch Hautrötung und Schwellung der betroffenen Hautpartien. In besonders schweren Fällen kommt es zur Blasenbildung. Der Höhepunkt der Beschwerden wird nach zwölf bis 36 Stunden erreicht. Die Dosis an UV - Strahlung , die zur Ausbildung einer solchen Hautrötung führt, wird als "minimale erythemwirksame Dosis" ( MED ; Einheit: Joule pro Quadratmeter, J/m 2 ) bezeichnet. Beim empfindlichen Hauttyp II beträgt der Mittelwert der MED beispielsweise zwischen 250 und 400 J/m 2 . An einem sonnigen Tag in Mitteleuropa bei einem UV-Index ( UVI ) 8 können Personen mit Hauttyp II diese Dosis rein theoretisch nach etwa 20 Minuten erreichen. Häufige Sonnenbrände in Kindheit und Jugend erhöhen das Risiko , am schwarzen Hautkrebs (malignes Melanom) zu erkranken, um das Zwei- bis Dreifache! Um einen Sonnenbrand zu vermeiden, bietet der UV-Index eine wichtige Orientierungshilfe. Sonnenallergie "Sonnenallergie" ist eine umgangssprachliche Sammelbezeichnung für verschiedene, durch UV - Strahlung provozierte Hautkrankheiten. Die häufigste Form von "Sonnenallergie" ist die polymorphe Lichtdermatose. Nach UV-Bestrahlung, vor allem mit UV -A stellen sich fleckige Hautrötungen, Blasen und Knötchen (Papeln) mit starkem Juckreiz meist am Hals, am Dekolleté, an Oberarmen, Handrücken oder Oberschenkeln ein. Die "Mallorca-Akne" ist eine Sonderform der polymorphen Lichtdermatose. Hier werden die Hautveränderungen durch das Zusammenwirken von UV - Strahlung und Fettstoffen aus Sonnenschutzmitteln (oder auch körpereigenen Talgfetten) ausgelöst. Fototoxische Reaktionen Eine Reihe von Substanzen, die in Medikamenten, aber auch in pflanzlichen Heilmitteln sowie in Kosmetika enthalten sein können, können fototoxische Reaktionen der Haut hervorrufen, die Hauterkrankungen zur Folge haben können. Diese reichen von Rötungen und brennenden Schmerzen bis zu schweren Verbrennungen. Man spricht von einer fotosensibilisierenden Wirkung dieser Substanzen. Auch bestimmte Pflanzen und Lebensmittel können fotosensibilisierende Stoffe enthalten. Beispiele dafür sind Zitrusfrüchte, Sellerie und Herkulesstaude ((Heracleum mantegazzianum, auch "Bärenklau" genannt) Werden diese Pflanzen gegessen oder berührt, kann das bei anschließender Bestrahlung mit UV - Strahlung (Sonne oder Solarium) zu mehr oder weniger schwerwiegenden Hauterkrankungen führen. Durch das Zusammenwirken von UV - Strahlung und fotosensibilisierenden Stoffen können allergische Hautreaktionen ausgelöst werden. Eine etwaige fotosensibilisierende Wirkung von Medikamenten oder pflanzlichen Heilmitteln sollte beim Arzt oder in der Apotheke abgeklärt werden. Beispiele häufig vorkommender fotosensibilisierender Substanzen Substanz Vorkommen Antiseptika Seifen optische Aufheller Waschmittel Chloroquin Antimalariamittel / Antirheumatika Chlorothiazid Diuretika (Arzneimittel, die zur Wasserausschwemmung eingesetzt werden) Furocumarine Zitrusfrüchte, Sellerie, Herkulesstaude (Bärenklau) Sulfonamide Antibiotika / Chemotherapeutika Tetracyclin Antibiotika Triacetyldiphenylisatin Abführmittel Stand: 07.08.2024

Arzneimittelrückstände in der Umwelt

Arzneimittel sind für die menschliche und tierische Gesundheit unverzichtbar. Jedoch führen der hohe Verbrauch sowie der teilweise unkritische Umgang mit Arzneimitteln zu einer Zunahme von schädlichen und oft langlebigen Rückständen in der Umwelt. Um Gewässer und Böden als Lebensraum und Trinkwasserressource zu schützen, muss der Eintrag von Arzneimittelrückständen in die Umwelt begrenzt werden. Zahl der Wirkstoffe in Human- und Tierarzneimitteln In Deutschland sind in der Humanmedizin derzeit rund 2.500 verschiedene Wirkstoffe auf dem Markt, wovon etwa die Hälfte nach den aktuellen Bewertungskriterien relevant für eine vertiefte Umweltprüfung wäre. In der Tiermedizin sind in Deutschland zurzeit über 400 Wirkstoffe auf dem Markt (Stand 2018: 443). Vor allem Antiparasitika und Antibiotika sind hier bezogen auf den Anteil am Tierarzneimittelmarkt und vor allem bei den negativen Auswirkungen auf die Umwelt relevant. Seit dem Jahr 2011 muss die pharmazeutische Industrie erfassen, welche Mengen an Antibiotika jährlich an Tierärzte abgeben werden. Die Erfassung erfolgt im Tierarzneimittel-Abgabemengen-Register (TAR), welches seit 01.01.2022 in den Geschäftsbereich des Bundesamtes für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) übergegangen ist. Das BVL in Berlin wertet diese Daten aus und veröffentlicht diese jährlich. Im Jahr 2022 wurden in der Tierhaltung allein 540 t an Antibiotika an Tierärzte abgegeben. Es handelt sich dabei zumeist um Antibiotika aus der Gruppe der Penicilline, Tetracykline, Sulfonamide, Makrolide und Polypeptidantibiotika. Die Abgabemengen für Veterinärantibiotika sanken in den letzten Jahren stetig (seit 2011 um 68 %). Durch die deutliche Abnahme in 2022 sind die erfassten Abgabemengen auf dem niedrigsten Wert seit 2011 (siehe Tab. „Vergleich der Abgabemengen der Wirkstoffklassen in der Tiermedizin 2011 bis 2022“). Arzneimittelwirkstoffe in der Umwelt Rückstände von Arzneimittelwirkstoffen und ihre ⁠ Metabolite ⁠ sowie ⁠ Transformationsprodukte ⁠ gelangen, nachdem sie Mensch oder Tier verabreicht wurden, über deren Ausscheidungen über verschiedene Wege in Gewässer und Böden. Humanarzneimittel gelangen größtenteils über die Abwässer in die Kläranlagen. Dort werden diese jedoch zum größten Teil nicht zurückgehalten oder eliminiert. Deshalb werden Rückstände von Humanarzneimitteln nahezu flächendeckend und ganzjährig im Bereich von Kläranlagenabläufen sowie in Bächen, Flüssen und Seen, aber auch im Grund- und vereinzelt im Trinkwasser nachgewiesen (siehe Abb. „Anzahl der gemessenen Arzneimittelwirkstoffe (AMW) inkl. Transformationsprodukte und Metabolite (TP) mit Positivbefund in Kläranlagenabläufen (KA), Oberflächen-, Grund- und Trinkwasser“). Rückstände von Humanarzneimitteln gelangen auch über Klärschlämme aus der Abwasserreinigung auf landwirtschaftliche Böden. Rückstände von Tierarzneimitteln gelangen in erster Linie über die Ausbringung von Gülle und Mist von behandelten Nutztieren aus der Intensivtierhaltung auf landwirtschaftliche Böden sowie über die direkte Ausscheidung durch behandelte Nutztiere auf der Weide (siehe Abb. „Anzahl der gemessenen Arzneimittelwirkstoffe (AMW) inkl. Transformationsprodukte + Metabolite (TP) mit Positivbefund in Schwebstoffen, Sedimenten, Gülle/Dung, Klärschlamm und Böden“). Je nach Substanz- und Standorteigenschaften reichern sich die Tierarzneimittelrückstände im Oberboden an (z.B. Tetracykline) oder können über Abschwemmung durch Starkregenereignisse in Oberflächengewässer und/oder durch Versickerung ins oberflächennahe Grundwasser gelangen (z.B. Sulfonamide). Bisherige Ergebnisse aus Forschungsprojekten und speziellen Messprogrammen der Länderbehörden zeigen, dass in Deutschland mindestens 414 verschiedene Arzneimittelwirkstoffe, deren Metabolite oder Transformationsprodukte in der Umwelt nachgewiesen wurden. Sie wurden meist in Flüssen, Bächen oder Seen gemessen. In den meisten Fällen liegen die Konzentrationen im Bereich bis 0,1 Mikrogramm pro Liter (µg/l). Das Spektrum der gefundenen Wirkstoffe oder deren Metabolite und Transformationsprodukte ist groß. Am häufigsten werden Antiepileptika, Analgetika (Schmerzmittel), Antibiotika sowie Betablocker und iodierte Röntgenkontrastmittel gefunden. Die höchsten Konzentrationen wurden bei den Wirkstoffen für Antidiabetika, iodierte Röntgenkontrastmittel, Blutdrucksenker sowie Diuretika (harntreibende Medikamente) nachgewiesen (siehe Abb. „Arzneimittelwirkstoffe in Oberflächengewässern“). Bei den Metaboliten/Transformationsprodukten wurden die höchsten Konzentrationen für Oxipurinol (Metabolit des Gichtmittels Allopurinol), Guanylharnstoff (Transformationsprodukt des Antidiabetikums Metformin) und Valsartansäure (Metabolit des Blutdrucksenkers Valsartan) gemessen (siehe Abb. „Metabolite, Transformationsprodukte und ihre Ausgangswirkstoffe in Oberflächengewässern“). Aufgrund der hohen Metabolisierung sind nicht die Ausgangswirkstoffe von allen Metaboliten in der Umwelt noch nachweisbar. Gesundheitsfachleute gehen mit der zunehmenden Überalterung der Bevölkerung von einem Anstieg des Arzneimittelverbrauchs aus. Daher ist in Zukunft auch mit einem Anstieg der Umweltbelastung durch Arzneimittelrückständen zu rechnen. Dies bedeutet somit verstärkten Handlungsbedarf in Hinblick auf Maßnahmen und Aktivitäten zur Reduzierung des Eintrags von Arzneimitteln und ihren Rückständen in die Umwelt. Anzahl der gemessenen Arzneimittelwirkstoffe (AMW) ... in Kläranlagenabläufen (KA) ... Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Anzahl der gemessenen Arzneimittelwirkstoffe (AMW) ... in Schwebstoffen, Sedimenten ... Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Arzneimittelwirkstoffe in Oberflächengewässern Quelle: Zusammenstellung des Umweltbundesamtes (UBA) 2023 nach Daten der Bund/Länder Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Metabolite, Transformationsprodukte und ihre Ausgangswirkstoffe in Oberflächengewässern Quelle: Zusammenstellung des Umweltbundesamtes (UBA) 2023 nach Daten der Bund/Länder Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Prüfung der Umweltwirkung von Arzneimitteln Das Umweltbundesamt (⁠ UBA ⁠) bewertet im Rahmen der Zulassungsverfahren von Human und Tierarzneimitteln, wie sich deren Wirkstoffe auf die Umwelt auswirken. Das UBA führt dabei keine eigenen Untersuchungen durch. Es prüft die von Antragstellern eingereichten Daten zu Umweltwirkungen und bewertet darauf basierend die Risiken für die Umwelt. Es ist gesetzlich geregelt, welche Informationen und Testergebnisse Unternehmen, die ein Arzneimittel auf den Markt bringen wollen, für eine Umweltprüfung vorlegen müssen.

Untersuchung des biochemischen Mechanismus des Sulfonamidabbaus in Abwassser und die Rolle der ipso-Substitution

Das Projekt "Untersuchung des biochemischen Mechanismus des Sulfonamidabbaus in Abwassser und die Rolle der ipso-Substitution" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Engler-Bunte-Institut, Lehrstuhl für Wasserchemie und Wassertechnologie.Sulfonamid-Antibiotika werden nur unzureichend in Kläranlagen abgebaut und können daher ubiquitär in der aquatischen Umwelt nachgewiesen werden. Es konnte gezeigt werden, dass ständige Exposition von Mikroorganismen, auch bei nicht-hemmenden Konzentrationen, die Ausbreitung von Antibiotika-Resistenzen fördert, was Anlass zur Sorge gibt im Hinblick auf die steigende Zahl von Berichten über multiresistente Erreger. Microbacterium sp. Stamm BR1 wurde aus einer Anreicherungskultur aus Belebtschlamm isoliert. Dieser Stamm ist in der Lage Sulfonamid-Antibiotika als Kohlenstoff- und Energiequelle zu nutzen. In diesem Stamm wurden die kodierten Gene, die für den Sulfonamidabbau verantwortlich sind, identifiziert. Es konnte gezeigt werden, das eine FMN-abhängige Monooxygenase, kodiert durch ein sadA Gen, die ipso-Substitution von Sulfonamiden katalysiert, was den Abbau zu 4-benzoquinone-imin, Sulfite und dem zuvor an der Sulfogruppe verbliebenen Rest einleitet. Während 4-Benzochinon-imin als Kohlenstoff- und Energiequelle dient, verbleibt der meist heterozyklische Rest als Dead-End Metabolit in den Kulturüberständen. In dem vorgeschlagenen Projekt soll der Zusammenhang zwischen dem Entstehen der identifizierten Dead-End Metabolite und dem biologischen Abbau von Sulfonamiden untersucht werden. Gleichzeitig soll untersucht werden, ob die Präsenz von homologen Bakteriengenen in ausgesuchten Kläranlagen der Abbauaktivität von Sulfonamiden zugeordnet werden kann. Dazu sollen Genomsequenzen aus weiteren sulfonamide-abbauenden Bakterienkulturen isoliert und bezüglich des Vorhandensein von sadA Homologen untersucht werden. Aus den Homologsequenzen soll eine Consensus-Sequenz berechnet werden, die als Basis für PCR Primer dient, um speziell sadA Homologe aus Belebtschlammkulturen zu vervielfachen und zu quantifizieren. Flankierende Sequenzen dieser Homologe werden ebenfalls analysiert hinsichtlich Gen-Clustern, die dem in Microbacterium sp. Stamm BR1 ähneln. Eliminationsraten von Sulfonamiden in Kläranlagen sollen über Massenbilanzen aus Zulauf und Ablauf bestimmt werden. Zusätzlich soll der Belebtschlamm bezüglich seines Abbaupotentials in Experimenten mit zugegebenen Sulfamethoxazole getestet werden. Der Abbau von Sulfonamiden in Reinkulturen bei Unterschiedlichen Nährstoffbedingungen soll Aufschluss über Grenzwerte für die Up- oder Down-Regulierung von Genen geben, die an der ipso-substitution von Sulfonamiden beteiligt sind. Das übergeordnete Ziel ist es, an die Ergebnisse des vom SNF geförderten vorangegangen Projektes anzuknüpfen, um die Abbauwege von Sulfonamiden während der Abwasserbehandlung besser zu verstehen. Die Ergebnisse und Arbeiten in diesem Projekt ermöglichen eine bessere Bewertung diesen Sulfonamidabbaus sowie das Verständnis der Rolle von FNM-abhängigen Monooxygenasen, die bereits im Vorläuferprojekt isoliert wurden.

Auftreten und Herkunftsbestimmung von Antibiotika in viehstarken Regionen Niedersachsens

Die Belastung des Grundwassers durch Antibiotika aus der Gruppe der Sulfonamide und Trimethoprim wurde in Niedersachsen in Gebieten mit hohem Viehbesatz an 159 oberflächennahen Grundwassermessstellen untersucht. Die Indikatoren Carbamazepin und Acesulfam-K zeigen den möglichen Einfluss häuslicher Abwässer aus Kleinkläranlagen. Die ausschließliche Verkehrsfähigkeit einiger Ausgangswirkstoffe als Tierarzneimittel belegt eine landwirtschaftliche Herkunft. 32 Messstellen enthielten Antibiotikawirkstoffe, die sowohl in der Tier-, als auch in der Humanmedizin Verwendung finden. 16 Messstellen enthielten ausschließlich das Tierarzneimittel Sulfadimidin. Bei neun Messstellen ist aufgrund des Fundspektrums eine Mischbelastung mit Humanarzneimitteln aus häuslichem Abwasser möglich. Funde von Sulfadiazin und Sulfamethoxazol an fünf Messstellen erfordern eine weitere Aufklärung. Für weitere zwei Messstellen belegt eine Detailuntersuchung eine landwirtschaftliche Quelle und einen Abwassereintrag. Lediglich an zwei Messstellen überstiegen die Funde den vom Umweltbundesamt vorgeschlagenen Schwellenwert. Neben landwirtschaftlichen Quellen erwiesen sich Kleinkläranlagen als bedeutende Eintragsquelle für Antibiotikawirkstoffe. Aufgrund der häufigen Kombinationsfunde von Wirkstoffen sollte neben einem Schwellenwert für Einzelstoffe auch ein Summenschwellenwert diskutiert werden. © Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2018

Aufklärung der Ursachen von Tierarzneimittelfunden im Grundwasser – Untersuchung eintragsgefährdeter Standorte in Norddeutschland

Um die Ursachen der Funde von Antibiotika-Wirkstoffen (Sulfonamide) im oberflächennahen Grundwasser aufzuklären, wurden an elf Standorten mit deutlich erhöhten Viehbesatzdichten in Nordwestdeutschland räumlich und zeitlich hochaufgelöste Untersuchungen durchgeführt. Die Auswahl der Standorte resultierte aus einem worst-case-Ansatz, bei dem unter ungünstigen Standortbedingungen der Eintrag von Antibiotika in das Grundwasser begünstigt wird. Es erfolgten Recherchen zum möglichen Stoffeintrag über organische Wirtschaftsdünger. An fast allen Standorten konnte eine weitgehende Kooperation der Landwirte unter Mithilfe der Landwirtschaftsverbände erreicht werden. Die Landwirte wurden befragt, welche und wie viele organische Wirtschaftsdünger in den letzten fünf Jahren auf die Schläge im Zustrom der Messstellen aufgebracht und welche Arzneimittel im Betrieb eingesetzt worden waren. Flankierend wurden die von Ihnen zur Verfügung gestellten Dünger beprobt und analysiert. Im Gelände wurden temporäre Grundwassermessstellen errichtet, die wiederholt beprobt und mit denen der Grundwasserzustrom zu den stationären Messstellen hochaufgelöst und zuverlässig ermittelt werden konnte. Dabei zeigten sich lokal große räumliche Unterschiede der Antibiotika-Funde in niedrigen Konzentrationen. Bei neun der elf Messstellen mit Funden waren die Konzentrationen zeitlich betrachtet über drei Jahre konstant. Bei allen elf Standorten wird davon ausgegangen, dass der Stoffeintrag der Antibiotika-Wirkstoffe durch die Düngung mit organischen Wirtschaftsdüngern verursacht worden war, auch wenn die Eintragspfade nicht überall komplett nachvollzogen werden konnten. Die an allen elf Standorten gefundenen Wirkstoffe Sulfadiazin und Sulfadimidin werden in Deutschland fast ausschließlich zur Behandlung von Tieren eingesetzt. Außerdem wurde an zwei Standorten wiederholt der Wirkstoff Sulfamethoxazol im Grundwasser in hohen Konzentrationen zwischen 100 und 300 ng/l gefunden. Dieser ⁠ Stoff ⁠ wird in Deutschland in der Humanmedizin in deutlich größeren Mengen als in der Tiermedizin eingesetzt. Dort wurden auch begleitende Wirkstoffe, ⁠ Transformationsprodukte ⁠ und Süßstoffe sowohl in Grundwasser- als auch in Abwasserproben lokal benachbarter Kleinkläranlagen gefunden, die direkt in den Boden emittieren. Daher wird hier von einem zusätzlichen Stoffeintrag über das Abwasser ausgegangen, der durch Modellrechnungen zum Verbleib der Wirkstoffe im Untergrund bestätigt werden konnte. Veröffentlicht in Texte | 54/2016.

Ursachen der Funde von Tierarzneimitteln im Grundwasser - Weiterentwicklung und Anwendung eines Kriterienkatalogs für die Untersuchung eintragsgefährdeter Standorte in Deutschland

Das Projekt "Ursachen der Funde von Tierarzneimitteln im Grundwasser - Weiterentwicklung und Anwendung eines Kriterienkatalogs für die Untersuchung eintragsgefährdeter Standorte in Deutschland" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB), Umweltbundesamt (UBA). Es wird/wurde ausgeführt durch: HYDOR Consult GmbH.Eingesetzte Veterinär-Antibiotika und deren Um- und Abbauprodukte werden mit dem Wirtschaftsdünger auf landwirtschaftliche Nutzflächen in diffuser Form ausgebracht. Durch die Versickerung werden sie in den Boden, die ungesättigte Zone und das Grundwasser eingetragen. Im FuE-Vorhabens 'Antibiotika und Antiparasitika im Grundwasser unter Standorten mit hoher Viehbesatzdichte' (Laufzeit Dez. 2011 bis Dez. 2013) wurde daher bereits eine umfangreiche Studie zum bisher bekannten Auftreten der Stoffe im Grundwasser sowie eine gezielte Grundwasserprobenentnahme unter 'worst case'-Bedingungen durchgeführt. Die Ergebnisse der Studie und der Beprobungen in vier Ländern zeigen, dass vor allem Sulfonamide für eine Verlagerung ins Grundwasser relevant sind. Diese wurden an verschiedenen Standorten mit hohen natürlichen Risikopotenzialen in wiederholt durchgeführten Beprobungen stationärer Grundwassermessstellen laboranalytisch nachgewiesen werden, z. T. auch in hohen Konzentrationen (bis zu 0,1 Mikro g/l und mehr). Unsicherheiten bezüglich der Ursachen bleiben jedoch bestehen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es bei Vorliegen einer bestimmten Parameterkombination zu Antibiotika-Einträgen aus der Tierhaltung kommen kann. Für eine gesicherte Einschätzung der Belastungssituation des Grundwassers müssen die Ursachen, Mechanismen und Begleiterscheinungen, die für zeitlich und mengenmäßig schwankende Einträge ins Grundwasser verantwortlich sind, bekannt sein. Ziel dieses Vorhabens ist es daher anhand gezielter standortspezifisch und tiefendifferenzierter Beprobungen (unabhängig von der vorab-Festlegung auf die Standorte ortskonkreter Grundwassermessstellen) die Funde von Tierarzneimitteln im oberflächennahen Grundwasser aufzuklären. Zusätzlich soll die Konzentration von Antibiotika in Gülle und Gärresten gemessen werden, um den Abbau der Wirkstoffe in Boden und Grundwasser besser zu verstehen. Aus den Vorhabensergebnissen sollen in Zusammenarbeit mit den landwirtschaftlichen Beratungseinrichtungen gezielte Strategien entwickelt werden, um eine zukünftige Belastung des oberflächennahen Grundwassers zu vermeiden.

Tierarzneimittel – ein neues Problem für das Grundwasser?

Werte nur bei neun Messstellen auffällig – UBA rät dennoch zu Grenzwert und Überwachung Antibiotika werden in der Intensivtierhaltung in großem Umfang eingesetzt, vor allem bei Schweinen und Geflügel, aber auch bei Rindern. Einen Großteil der Stoffe scheiden die Tiere im Kot und Urin unverändert wieder aus. Kommt derart belastete Gülle auf die Felder, gelangen die Arzneimittel auch in die Umwelt. Wie diese in der Umwelt wirken, ist nicht abschließend geklärt. Aber wie groß ist die Gefahr, dass die Arzneimittel vom Acker in das Grundwasser gelangen? Eine neue Studie des Umweltbundesamtes gibt zunächst Entwarnung: Auch unter besonders ungünstigen Standortbedingungen gelangen die Medikamente nur selten ins oberflächennahe Grundwasser. Dennoch rät UBA-Vizepräsident Thomas Holzmann: „Aus Vorsorgegründen sollten wir den Grenzwert für Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe von 0,1 Mikrogramm pro Liter (µg/l) im Grundwasser auch auf Tierarzneimittel übertragen. Bei Überschreitungen hätten die Länder so eine Rechtsgrundlage für adäquate Maßnahmen, um das Grundwasser zu schützen. Im Einzelfall denkbar ist etwa, mit der Gülleausbringung zu warten, ganz auf sie zu verzichten oder mit antibiotikafreiem Mineraldünger zu düngen.“ Für die Studie untersuchte das Umweltbundesamt in den Jahren 2012 und 2013 an 48 Messstellen in vier Bundesländern jeweils mindestens zweimal Grundwasserproben auf 23 Wirkstoffe. Bei 39 Messstellen wurden keinerlei Wirkstoffe gefunden. Bei sieben Messstellen in Niedersachsen und Nordrhein-Westfalen fanden sich allerdings Sulfonamide. Die Werte waren mit maximal elf Nanogramm pro Liter (ng/l) allerdings sehr gering – zum Vergleich: Der Grenzwert für ⁠ Pflanzenschutzmittel ⁠-Wirkstoffe im Grundwasser liegt zehnfach höher bei 0,1 Mikrogramm/Liter bzw.  100 ng/l. Lediglich bei zwei Messstellen wurde der Wirkstoff Sulfamethoxazol in Konzentrationen von mehr als 100 ng/l gefunden, lag also über dem Grenzwert für Pflanzenschutzmittel oder Biozide im Grundwasser. ⁠ UBA ⁠-Vizepräsident Holzmann: „Wir haben in unserer Studie bewusst ein Worst-case-⁠ Szenario ⁠ genommen und Messstellen ausgewählt, bei denen die Wahrscheinlichkeit einer Grundwasserkontamination durch Antibiotika besonders hoch war. Beruhigend ist, dass wir nur selten fündig wurden und die Belastung keineswegs flächendeckend stattfindet. Allerdings: Ein Eintrag ist möglich und kann dann auch deutlich ausgeprägt sein. Daher müssen wir die Situation genau beobachten. Denkbar wäre, über das bestehende Bund-Länder-Messnetz zumindest unter gefährdeten  Böden regelmäßig Proben zu nehmen und zu analysieren. Die Länder könnten dann im Einzelfall einschreiten.“ Als Kriterien für eine hohe Gefährdung von Grundwasser könnte gelten, was das UBA in seiner Studie zugrundelegte: Das Hauptproblem für das Grundwasser in Deutschland ist die zu hohe Belastung mit Nitrat. Dieses kommt etwa mit zu viel stickstoffhaltigem Dünger auf die Felder  oder stammt aus der Gülle der Mastställe und den Gärrückständen der Biogasanlagen. Was die Pflanzen nicht brauchen, wird in die organische Substanz des Bodens eingebaut oder endet als Nitrat im Grundwasser. „Rund 50 Prozent aller Grundwasser-Messstellen in Deutschland zeigen derzeit erhöhte Nitrat-Konzentrationen von über zehn Milligramm/Liter – 15 Prozent des Grundwassers hält gar die für Grundwasser geltende Qualitätsnorm von 50 Milligramm/Liter nicht ein. Aus dem Grundwasser gewonnenes Trinkwasser ist jedoch fast allerorten unbelastet – nur 0,08 Prozent der Trinkwasseruntersuchungen liegen in Deutschland über dem Grenzwert von 50 Milligramm/Liter. Es kann problemlos getrunken werden“, so UBA-Vizepräsident Holzmann. Allerdings müssen die Wasserversorger dafür mittlerweile einigen Aufwand betreiben: Manche verdünnen zu stark belastetes Grundwasser schlicht mit unbelastetem Wasser. Immer mehr Versorger sehen die Notwendigkeit, das Nitrat  technisch aus dem Rohwasser zu entfernen, weil nicht überall genügend unbelastetes Grundwasser vorhanden ist. Das ist teuer – und erhöht letztlich die Wasserrechnung der Verbraucher. Nach Angaben des Bundesamtes für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit wurden 2012 in Deutschland rund 1.619 Tonnen Antibiotika an Tierärzte abgegeben, das entspricht etwa dem Zwei- bis Dreifachen des Antibiotikaeinsatzes in der Humanmedizin (630 Tonnen). Die antibiotischen Wirkstoffe werden nur zu einem geringen Anteil im Organismus abgebaut, so dass je nach Wirkstoff etwa 60 bis 80 Prozent der verabreichten Menge unverändert mit dem Kot und Urin der Tiere ausgeschieden wird. Mit der Gülle gelangen sie dann auf die Böden und können in sehr ungünstigen Einzelfällen ins Grundwasser ausgewaschen werden. Bisher gibt es weder einen  Grenzwert für solche Stoffe in der deutschen Grundwasserverordnung noch in der Trinkwasserverordnung. Das UBA ist seit 1998 im Rahmen der Zulassung von Tierarzneimittel für die Bewertung möglicher Umweltrisiken verantwortlich. Werden bei der Bewertung Umweltrisiken erkannt, so können für die Zulassung Auflagen zum Schutz der Umwelt erteilt werden. Die Anforderungen an die Umweltrisikobewertung von Arzneimitteln sind seit 2005 (Tierarzneimittel) bzw. 2006 (Humanarzneimittel) in Leitfäden der Europäischen Arzneimittelagentur festgelegt. Für sogenannte „Altarzneimittel“, die bereits vor in Kraft treten der Leitfäden zugelassen waren, muss jedoch keine nachträgliche Umweltprüfung durchgeführt werden. Ein Großteil der eingesetzten Tierarzneimittel gehört zu diesen Altarzneimitteln. Für viele  sind die Auswirkungen auf die Umwelt bisher nahezu unbekannt. Das Forschungsprojekt „Antibiotika und Antiparasitika im Grundwasser unter Standorten mit hoher Viehbesatzdichte“ wurde im Auftrag des Umweltbundesamtes durchgeführt und mit Mitteln des Bundesumweltministeriums gefördert. Das Projekt wurde unter Federführung des hydrogeologischen Planungsbüros HYDOR Consult GmbH (Berlin) in Kooperation mit dem Forschungszentrum Jülich GmbH und der INFU TU Dortmund von 2011 bis 2013 bearbeitet. Der Forschungsbericht und kann unter  „ Antibiotika und Antiparasitika im Grundwasser unter Standorten mit hoher Viehbesatzdichte “ heruntergeladen und unter der Kennnummer 001897 aus der Bibliothek des Umweltbundesamtes ausgeliehen werden.

Antibiotika und Antiparasitika im Grundwasser unter Standorten mit hoher Viehbesatzdichte

Der Einsatz von Medikamenten ist in der heutigen, intensiv betriebenen landwirtschaftlichen Tierhaltung weit verbreitet. Über den Eintrag der Stoffe sowie ihrer ⁠ Transformationsprodukte ⁠ über die Gülle in das oberflächennahe Grundwasser gibt es hingegen bisher wenig Informationen. In vier Bundesländern wurden deshalb zur Untersuchung von Tierarzneimittel-Wirkstoffen im Grundwasser 48 Grundwassermessstellen ausgewählt. Die Auswahl erfolgte als „worst-case“- Ansatz: hohe Viehbesatzdichte, intensive Ausbringung von Wirtschaftsdünger, sorptionsschwache und gut belüftete Böden, hohe Stickstoffgehalte, geringer Flurabstand sowie hohe Neubildungsraten des Grundwassers, kurze Verweilzeiten des Sickerwassers im Untergrund. Die Auswahl der zu untersuchenden Tierarzneimittel erfolgte auf Basis einer Literaturstudie. Im Ergebnis wurden 23 TAM-Wirkstoffe und Carbamazepin als Tracer für Humanarzneimittel ausgewählt. Den 48 Messstellen wurden 2012 und 2013 mindestens zweimal Proben entnommen. Bei 39 Messstellen wurden keine Wirkstoffe nachgewiesen, bei sieben Messstellen in Niedersachsen und Nordrhein- Westfalen wurden Einzelwirkstoffe aus der Gruppe der Sulfonamide in sehr niedrigen und bei zwei Messstellen in den gleichen Ländern in sehr hohen Konzentrationen nachgewiesen. Veröffentlicht in Texte | 27/2014.

Aufklärung der Ursachen von Tierarzneimittelfunden im Grundwasser - Untersuchung eintragsgefährdeter Standorte in Norddeutschland

Um die Ursachen der Funde von Antibiotika-Wirkstoffen (Sulfonamide) im oberflächennahen Grundwasser aufzuklären, wurden an elf Standorten mit deutlich erhöhten Viehbesatzdichten in Nordwestdeutschland räumlich und zeitlich hochaufgelöste Untersuchungen durchgeführt. Die Auswahl der Standorte resultierte aus einem worst-case-Ansatz, bei dem unter ungünstigen Standortbedingungen der Eintrag von Antibiotika in das Grundwasser begünstigt wird. Es erfolgten Recherchen zum möglichen Stoffeintrag über organische Wirtschaftsdünger. An fast allen Standorten konnte eine weitgehende Kooperation der Landwirte unter Mithilfe der Landwirtschaftsverbände erreicht werden. Die Landwirte wurden befragt, welche und wie viele organische Wirtschaftsdünger in den letzten fünf Jahren auf die Schläge im Zustrom der Messstellen aufgebracht und welche Arzneimittel im Betrieb eingesetzt worden waren. Flankierend wurden die von Ihnen zur Verfügung gestellten Dünger beprobt und analysiert. Im Gelände wurden temporäre Grundwassermessstellen errichtet, die wiederholt beprobt und mit denen der Grundwasserzustrom zu den stationären Messstellen hochaufgelöst und zuverlässig ermittelt werden konnte. Dabei zeigten sich lokal große räumliche Unterschiede der Antibiotika-Funde in niedrigen Konzentrationen. Bei neun der elf Messstellen mit Funden waren die Konzentrationen zeitlich betrachtet über drei Jahre konstant. Bei allen elf Standorten wird davon ausgegangen, dass der Stoffeintrag der Antibiotika-Wirkstoffe durch die Düngung mit organischen Wirtschaftsdüngern verursacht worden war, auch wenn die Eintragspfade nicht überall komplett nachvollzogen werden konnten. Die an allen elf Standorten gefundenen Wirkstoffe Sulfadiazin und Sulfadimidin werden in Deutschland fast ausschließlich zur Behandlung von Tieren eingesetzt. Außerdem wurde an zwei Standorten wiederholt der Wirkstoff Sulfamethoxazol im Grundwasser in hohen Konzentrationen zwischen 100 und 300 ng/l gefunden. Dieser Stoff wird in Deutschland in der Humanmedizin in deutlich größeren Mengen als in der Tiermedizin eingesetzt. Dort wurden auch begleitende Wirkstoffe, Transformationsprodukte und Süßstoffe sowohl in Grundwasser- als auch in Abwasserproben lokal benachbarter Kleinkläranlagen gefunden, die direkt in den Boden emittieren. Daher wird hier von einem zusätzlichen Stoffeintrag über das Abwasser ausgegangen, der durch Modellrechnungen zum Verbleib der Wirkstoffe im Untergrund bestätigt werden konnte.Quelle: https://www.umweltbundesamt.de

Teilprojekt 4^RiSKWa: Risikomanagement von neuen Schadstoffen und Krankheitserregern im Wasserkreislauf - Risk AGuA: Risiken durch Abwässer aus der intensiven Tierhaltung für Grund- und Oberflächenwasser^Teilprojekt 1, Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 4^RiSKWa: Risikomanagement von neuen Schadstoffen und Krankheitserregern im Wasserkreislauf - Risk AGuA: Risiken durch Abwässer aus der intensiven Tierhaltung für Grund- und Oberflächenwasser^Teilprojekt 1, Teilprojekt 2" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Gießen, Institut für Lebensmittelchemie und Lebensmittelbiotechnologie.In RiskAGuA sollten Technologien und Direktiven für den Umgang mit Abfallströmen in Agrarräumen zur Vermeidung der Belastung von aquatischen Systemen durch Veterinärpharmaka und pathogenen, multiresistenten Mikro-organismen entwickelt werden. Die beiden Arbeitsgruppen befassten sich dabei insbesondere mit dem chemischen Monitoring (ILL) und mikrobiologischen Analysen (IAM). Hauptziel war die Erfassung, Dokumentation und Bilanzierung der durch feste und wässrige Abfälle aus der Tierhaltung hervorgerufenen Belastungen durch Veterinärantibiotika, potentiell pathogener Bakterien sowie deren Antibiotika-Resistenzen und Resistenzgene in Biogasanlagen. In Biogasanlagen werden Substrate wie Gülle und Festmist, meist zusammen mit Maissilage, im Rahmen einer anaeroben Fermentation zu Biogas umgewandelt. Der nährstoffreiche Fermentationsrückstand wird in der Regel auf landwirtschaftlichen Nutzflächen ausgebracht. Die chemischen Untersuchungen, insbesondere mittels LC-MS/MS, zeigen, dass der Prozess in Biogasanlagen eine potentielle Senke für Antibiotika darstellt. Eine hohe Eliminationsrate zeigte v.a. Chlortetracyclin, eine deutlich schwächere Elimination wurde für Tetracyclin und Sulfonamide im kontinuierlichen Fermentationsprozess festgestellt. Es konnte nicht abschließend geklärt werden, welchen Eliminationsprozessen (Sorption an der Matrix, (a)biotischer Abbau, Transformation) Antibiotika hierbei unterliegen. Die mikrobiologischen Untersuchungen zeigen deutlich, dass ESBL tragende E. coli und VRE sowie andere potentiell pathogene und antibiotikaresistenztragende Bakterien durch Biogasanlagen in den Gärrest transferiert werden und somit mit der Ausbringung des Gärrestes in die Umwelt eingetragen werden. Eine Reduktion der Abundanz dieser Bakterien konnte klar gezeigt werden, aber welches Risiko der Austrag der Bakterien in der Umwelt hat, konnte aufgrund der Datenlagen nicht exakt abgeschätzt werden. Im Rahmen der Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Quantifizierung von Indikatorbakterien mittels Kultivierung auf speziell für diese Zwecke angebotenen diagnostischen Standardmedien aus dem komplexen Probenmaterial kritisch zu betrachten ist. Für einen sicheren Nachweis der hier untersuchten Bakteriengruppen und ihren resistenztragenden Vertretern sind spezifische Voranreicherungsmethoden unumgänglich.

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