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Forschungsschwerpunkt: Oekotoxikologie aquatischer Systeme

Die Umwelt wird in zunehmendem Masse durch den anthropogenen Eintrag von Schadstoffen belastet (Pestizide, Abgase, Schwermetalle, Phosphate etc.). Verhalten und Wirkung vieler dieser Stoffe in der Umwelt sind noch weitgehend unbekannt. Hauptfragestellungen: - Ausgehend von einem bestimmten Phaenomen in einem Oekosystem will man wissen, welche Stoffe und Prozesse fuer den beobachteten Effekt verantwortlich sind. - Ausgehend von einem bestimmten Stoff will man wissen, welchen Effekt diese Chemikalien in der Umwelt haben koennten. Bewilligungsbehoerden sind insbesondere seit Einfuehrung der Umweltvertraeglichkeitspruefung fuer Chemikalien haeufig mit dieser Frage konfrontiert. Diese Problemstellungen verlangen oekotoxikolog. Studien, die die chem., phys. und biol. Prozesse beruecksichtigen, denen Chemikalien in der Umwelt unterworfen sind. Sie bedingen aber auch genaue Kenntnisse von Oekologie und Toxikologie, um schaedigende Effekte mit auftretenden Rueckkopplungsmechanismen im Oekosystem erfassen zu koennen.

Automation der Sammlung und Auswertung umwelttoxikologisch relevanter Daten

Im Rahmen von systematisch vorbereiteten Laengs- und Querschnittsstudien werden Daten gesammelt, die sich auf die Belastung der Menschen in Schleswig-Holstein mit Umweltchemikalien beziehen. Zur Erfassung und Vorauswertung dient ein Mehrplatzsystem Siemens 6.620. Die vollstaendige - im wesentlichen mathematisch-statistische - Auswertung geschieht in der Datenzentrale Schleswig-Holstein auf Grossrechenanlagen (IBM, Siemens). Auf dem Mehrplatzsystem wird ein eigenes Literaturinformationssystem LUMTOX erstellt, das Dokumente beliebiger Art mit Bezug zur Umwelttoxikologie enthaelt. Ergaenzend zum eigenen Literaturbestand verfuegt die Untersuchungsstelle ueber ein Terminal mit Anschluss an relevante Informationszentren in Europa (ueber EURONET).

Ecotoxicology of Organotin compounds

Organotin and especially butyltin compounds are used for a variety of applications, e.g. as biocides, stabilizers, catalysts and intermediates in chemical syntheses. Tributyltin (TBT) compounds exhibit the greatest toxicity of all organotins and have even been characterized as one of the most toxic groups of xenobiotics ever produced and deliberately introduced into the environment. TBT is not only used as an active biocidal compound in antifouling paints, which are designed to prevent marine and freshwater biota from settlement on ship hulls, harbour and offshore installations, but also as a biocide in wood preservatives, textiles, dispersion paints and agricultural pesticides. Additionally, it occurs as a by-product of mono- (MBT) and dibutyltin (DBT) compounds, which are used as UV stabilizer in many plastics and for other applications. Triphenyltin (TPT) compounds are also used as the active biocide in antifouling paints outside Europe and furthermore as an agricultural fungicide since the early 1960s to combat a range of fungal diseases in various crops, particularly potato blight, leaf spot and powdery mildew on sugar beet, peanuts and celery, other fungi on hop, brown rust on beans, grey moulds on onions, rice blast and coffee leaf rust. Although the use of TBT and TPT was regulated in many countries world-wide from restrictions for certain applications to a total ban, these compounds are still present in the environment. In the early 1970s the impact of TBT on nontarget organisms became apparent. Among the broad variety of malformations caused by TBT in aquatic animals, molluscs have been found to be an extremely sensitive group of invertebrates and no other pathological condition produced by TBT at relative low concentrations rivals that of the imposex phenomenon in prosobranch gastropods speaking in terms of sensitivity. TBT induces imposex in marine prosobranchs at concentrations as low as 0,5 ng TBT-Sn/L. Since 1993, for the littorinid snail Littorina littorea a second virilisation phenomenon, termed intersex, is known. In female specimens affected by intersex the pallial oviduct is transformed of towards a male morphology with a final supplanting of female organs by the corresponding male formations. Imposex and intersex are morphological alterations caused by a chronic exposure to ultra-trace concentrations of TBT. A biological effect monitoring offers the possibility to determine the degree of contamination with organotin compounds in the aquatic environment and especially in coastal waters without using any expensive analytical methods. Furthermore, the biological effect monitoring allows an assessment of the existing TBT pollution on the basis of biological effects. Such results are normally more relevant for the ecosystem than pure analytical data. usw.

Aquatische Oekotoxikologie von Pflanzenschutzmitteln

A) Verhuetung oekologischer Schaedigungen der Oberflaechengewaesser bei der Anwendung von Pflanzenschutzmitteln B) Untersuchungen zum Verhalten von Pflanzenschutzmitteln in Gewaessern; Wirkung auf Fauna und Flora. Bewertung dieser Wirkungen in ihrer Bedeutung fuer das Oekosystem. Erarbeitung von Expositionsmodellen fuer die Abschaetzung von Kontaminationsrisiken bei der Anwendung von Pflanzenschutzmitteln. Untersuchungen zu interaktiven Wirkungen von Chemikalien auf Gewaesserorganismen. C) Laborversuche, Daten- und Literaturauswertung.

Oekotoxikologische Probleme in den Tropen und Subtropen, Teil 2: Untersuchungen zur Wirkung gasfoermiger Luftverunreinigungen und kupferhaltiger Fungizide

Infolge zunehmender Industrialisierung von Entwicklungs- und Schwellenlaendern und dem Transfer umweltbelastender Produktion aus den Industrielaendern in die Dritte Welt ist in den Laendern der Tropen und Subtropen eine zunehmende Umweltzerstoerung zu beobachten. Gleichzeitig ist die Kenntnis ueber Methoden zur Erfassung und Bewertung von Imissionswirkungen in diesen Laendern noch sehr gering. Die Industrienationen sind hier aufgefordert, Hilfestellung zu leisten. In Zusammenarbeit mit brasilianischen Institutionen werden Untersuchungen durchgefuehrt zur Empfindlichkeit brasilianischer Pflanzenarten gegenueber gasfoermigen Luftverunreinigungen und Schwermetallen, zur Entwicklung und Erprobung von Bioindikationsverfahren fuer diese Schadstoffe und zur Wirkung auf Oekosysteme.

Nachweisbare Umweltschaeden im Sektionsgut

Strontium 90 entsteht als Spaltprodukt bei Kernwaffenversuchen und wird im Knochen eingelagert. Nur durch Messung von Strontium 90 am menschlichen Knochen ist die tatsaechliche Belastung durch den Beta-Strahler bestimmbar. Hierzu werden Oberschenkelknochen von Leichen aus dem Sektionsgut asserviert, auf eine gleichmaessige Repraesentierung der Lebensalter wird geachtet.

Untersuchung ökotoxischer Effekte von faser- und plättchenförmigen neuartigen Materialien für die Ableitung angepasster Prüfstrategien

Faser- und plättchenförmige neuartige Materialien wie beispielswiese Kohlenstoffnanoröhrchen, Graphene oder MXene weisen außergewöhnliche mechanische, elektronische, optische und chemische Eigenschaften auf. Sie werden daher für eine Vielzahl von Anwendungen untersucht. Diese umfassen beispielsweise optoelektronische Anwendungen (z.B. Solarzellen, Leuchtdioden), Sensortechnik, Verbundmaterialien (z.B. für elektrische Leitfähigkeit, EMV-Abschirmung), Energiespeicherung, Katalysatoren oder Textilien (z.B. für elektrische Leitfähigkeit, Flammschutz). Faser- und plättchenförmige neuartige Materialien können aufgrund ihrer Eigenschaften methodische Herausforderungen für die regulative Risikobewertung gemäß EU-Chemikalienrecht mit sich bringen. Welche Mechanismen zur ökotoxischen Wirkung dieser Materialien beitragen, ist wenig untersucht. Zudem besteht die Besorgnis, dass mögliche ökotoxische Wirkungen der Materialien über die klassischen Methoden nicht ausreichend aufgeklärt werden können. Somit besteht der Bedarf geeignete Prüfstrategien zu entwickeln, die es ermöglichen relevante Mechanismen und (sub)letale Effekte zu identifizieren, die eine spezifische Einschätzung des ökotoxischen Potentials faser- und plättchenförmiger neuartiger Materialien erlauben. In dem Vorhaben sollen daher besondere Wirkmechanismen und relevante (sub)letale Effekte dieser Materialien recherchiert werden. Davon ausgehend soll abgeleitet werden, welche Prüfsysteme zum Einsatz kommen müssen, um spezifische Aussagen zur Ökotoxikologie dieser Materialien vornehmen zu können. Ausgewählte Prüfsysteme sollen exemplarisch anhand von ausgewählten faser- und plättchenförmigen Materialien erprobt und adaptiert werden. Auf diese Weise sollen Empfehlungen abgeleitet werden, wie nicht-klassische Effekte im Rahmen der Umweltrisikobewertung solcher Materialien berücksichtigt werden könnten und welche weiteren Schritte vorgenommen werden müssten.

Daten zu innovativen Materialien für Nachhaltigkeit und Transfer, MANTRA - Daten zu innovativen Materialien für Nachhaltigkeit und Transfer

Nachweis subletaler Veraenderungen bei Aalen und anderen Fischen unter dem Einfluss von organischen Chemikalien

Untersuchungen zu subletalen Wirkungen niederer Konzentrationen von Schadstoffen, die 1986 nach dem Lagerbrand in Basel das Fischsterben im Rhein verursachten. Ziel: (1) Erfassung der Reaktion von Fischen auf sehr niedrige, umweltrelevante Schadstoffkonzentrationen, (2) biologische Erklaerung des Fischsterbens 1986 (3) Besonderheiten des Aals in der Reaktion auf Schadstoffe, und (4) Korrelation zwischen strukturellen und funktionellen schadstoffinduzierten Veraenderungen. Erfassung struktureller und funktioneller Parameter in Leber, Niere, Kiemen , Darm und Milz von Aal, Regenbogenforelle, Goldorfe und Zebrabaerbling. Untersuchte Pestizide: Atrazin, Endosulfan, Lindan, Disulfoton und Dinitro-o-kresol in Einzel- und Kombinationsexperimenten.

Oecotoxikologische Wirkungen von Chemikalien (Risk Assessment, Umweltchemie, Ecoepidemiology)

Die SNG/Saguf ist in der Secotex vertreten, die jaehrlich zwei bis drei internationale wissenschaftliche Tagungen organisiert. Schwerpunkte der Taetigkeit betreffen die Quantifizierung von Umweltqualitaetsaspekten, die Erkennung von Relevanten Umweltbelastungen, die Erforschung der Kreislaeufe und der Wirkungen auf Pflanzen, Tiere (und Menschen), sowohl auf Individuen, wie auf Arten und Lebensgemeinschaften (inkl. Wechselwirkungen in allen Phasen). Mit Modellen wird versucht, Zusammenhaenge zu erfassen. Publikationsorgan ist Ecotoxikology and Environmental Safety (Acad.Press). 1984 fanden zwei Symposien statt: 24./25. Mai 1984 in Interlaken: Technical Organic Additives and the Environment 12./14. Sept. 1984 in Schmallenberg: Bioavailability of Environmental Chemicals.

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