Bei der Umweltrisikobewertung von Chemikalien werden Konzentrationen (PNEC) mittels OECD Standardtests abgeleitet, bei denen keine Gefährdung für aquatische Lebewesen erwartet wird. Die Entscheidung ob ein Stoff bioakkumulativ (B) im Rahmen der PBT-Bewertung ist, wird auf Basis des Biokonzentrationsfaktors (BCF) aus Fischstudien getroffen. Beide Konzepte stoßen bei ionischen Verbindungen (elektrisch geladenen Molekülen) jedoch an Grenzen, wenn die entsprechenden Tests unter den in der Guideline vorgegeben Bedingungen durchgeführt werden. Je nach pH-Wert des Testmediums kann sich die Toxizität der Chemikalie ändern, da angenommen wird, dass nur ungeladene Moleküle die Zellmembranen passieren können. Erste Untersuchungen zeigen, dass sich die aquatische Toxizität zwischen pH 5 und pH 9 um mehr als eine Größenordnung unterscheiden kann. Die BCF-Werte können sich in diesem pH-Bereich um einen Faktor von 3 unterscheiden, was zu einer Überschreitung des B-Triggerwertes von 2000 führen könnte. Aus diesem Grund sollte im Stoffvollzug der Einfluss des pH-Werts auf Bioakkumulation und Toxizität berücksichtigt werden. So erlauben die OECD Testguidelines bisher relativ breite pH-Wert Bereiche, was zu einer starken Unterschätzung der Toxizität und Bioakkumulation führen kann. Im Projekt sollen zunächst die publizierten Untersuchungen hierzu systematisch ausgewertet werden, um für schwache Säuren und Basen die pH Werte mit der maximalen Anreicherung im Organismus vorherzusagen. Im Idealfall kann ein mathematischer Zusammenhang abgeleitet werden, der es erlauben würde, bestehende Testergebnisse umzurechnen. Die theoretischen Erkenntnisse sollen dann durch experimentelle Studien überprüft werden, in denen die Toxizität und Bioakkumulation bei verschiedenen pH-Werten ermittelt werden. Daraufhin soll ein Vorschlag erarbeitet werden, wie dies in die bestehenden Bewertungsrichtlinien integriert werden kann (z.B. schwache Säuren bei niedrigen pH Werten zu testen).
The aquatic environment is continually exposed to a complex mixture of chemicals, whereby effluents of wastewater treatment plants (WWTPs) are one key source. The aim of the present study was to investigate whether environmental risk assessments (ERAs) addressing individual substances are sufficiently protective for such coincidental mixtures. Based on a literature review of chemicals reported to occur in municipal WWTP effluents and mode-of-action considerations, four different types of mixtures were composed containing human pharmaceuticals, pesticides, and chemicals regulated under REACH. The experimentally determined chronic aquatic toxicity of these mixtures towards primary producers and the invertebrate Daphnia magna could be adequately predicted by the concept of concentration addition, with up to 5-fold overestimation and less than 3-fold underestimation of mixture toxicity. Effluents of a municipal WWTP had no impact on the predictability of mixture toxicity and showed no adverse effects on the test organisms. Predictive ERAs for the individual mixture components based on here derived predicted no effect concentrations (PNECs) and median measured concentrations in WWTP effluents (MCeff) indicated no unacceptable risk for any of the individual chemicals, while MCeff/PNEC summation indicated a possible risk for multi-component mixtures. However, a refined mixture assessment based on the sum of toxic units at species level indicated no unacceptable risks, and allowed for a safety margin of more than factor 10, not taking into account any dilution of WWTP effluents by surface waters. Individual substances, namely climbazole, fenofibric acid and fluoxetine, were dominating the risks of the investigated mixtures, while added risk due to the mixture was found to be low with the risk quotient being increased by less than factor 2. Yet, uncertainty remains regarding chronic mixture toxicity in fish, which was not included in the present study. The number and identity of substances composing environmental mixtures such as WWTP effluents is typically unknown. Therefore, a mixture assessment factor is discussed as an option for a prospective ERA of mixtures of unknown composition. © 2018 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Within the European regulation on the Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals (REACH, EC No 1907/2006) specific provisions for nanomaterials were included, which have become effective on 1 January 2020. Although knowledge on the peculiarities of testing and assessing fate and effects of nanomaterials in the environment strongly increased in the last years, uncertainties about how to perform a reliable and robust environmental risk assessment for nanomaterials still remain. These uncertainties are of special relevance in a regulatory context, challenging both industry and regulators. The present paper presents current challenges in regulatory hazard and exposure assessment under REACH, as well as classification of nanomaterials, and makes proposals to address them. Still, the nanospecific considerations made here are expected to also be valid for environmental risk assessment approaches in other regulations of chemical safety. Inter alia, these proposals include a way forward to account for exposure concentrations in aquatic toxicity test systems, a discussion of how to account for availability of dissolving nanomaterials in aquatic test systems, and a pragmatic proposal to deduce effect data for soil organisms. Furthermore, it specifies how to potentially deal with nanoforms under the European regulation on Classification, Labelling and Packaging of substances and mixtures (CLP) and outlines the needs for proper exposure assessments of nanomaterials from a regulatory perspective. Integr Environ Assess Manag 2020;16:706-717. © 2020 The Authors.
Based on the animal welfare concept (Art. 13, Art. 25), the REACh Regulation (EC 1907/2006) provides several options to avoid the long term fish toxicity test. About 240 substances from the ECHA and ICS database including 73 pesticides are analysed for species sensitivity differences and acute to chronic ratios to evaluate whether and when chronic fish toxicity tests can be avoided without underestimating environmental risk. Only studies that have been conducted in line with guidelines recommended in the EU guidance documents are used for this study. Sensitivity comparison of fish and Daphnia toxicity indicates that none of both trophic levels is generally more sensitive in acute or long term testing. Based on the finding that the sensitivity in chronic testing is associated with sensitivity in acute testing a classification scheme for acute sensitivity comparison was proposed to contribute the integrated testing strategy.
Projektziel war die Entwicklung eines Konzeptes, um Nanomaterialien (NM) hinsichtlich ihrer Ökotoxizitat für Algen, Daphnien, und den Fischembryo zu gruppieren. Dabei wurden fünf Arbeitsschritte durchlaufen: (i) Auswahl von insgesamt 14 NM, die sich auf die Materialtypen Ag, ZnO, TiO2, CeO2, und Cu aufteilten; (ii) umfassende physikalischĄ-chemische Charakterisierung aller Materialien in Wasser und den drei Testmedien; (iii) Entwicklung von Hypothesen zur erwarteten Ökotoxizitat; (iv) ökotoxikologische Testung aller NM in den drei ausgewählten Testsystemen; (v) Erprobung verschiedener Gruppierungsänsatze auf Basis der physikalischĄ-chemischen Parameter (PCParameter), die als relevant für die aquatische Ökotoxizitat identifiziert worden waren. Als relevant wurden Morphologie, Stabilität (Ionenfreisetzung, Kristallstruktur) und die Ökotoxizitat der chemischen Verbindung identifiziert und darauf basierend ein Schema zur Gruppierung vorgeschlagen. Es ist jedoch nicht auszuschließen, dass weitere Parameter zu berücksichtigen sind. Es zeigte sich weiterhin, dass keine sinnvolle Gruppierungshypothese auf einem einzelnen PCĄ-Parameter beruhen kann. Für eine sinnvolle Gruppierung ist ein Set von Parametern notwendig. Um das vorgeschlagene Gruppierungskonzept im Hinblick auf die regulatorische Anwendung zukünftig weiterzuentwickeln sind folgende Aspekte zu berücksichtigen: (i) gezielte Berücksichtigung von Oberflächenmodifikationen, die bewusst bei dem Projekt ausgeschlossen worden waren; (ii) Ersatz des Fischembryotests aufgrund seiner geringen Sensitivität; (iii) Anpassung der Methoden zur Bestimmung der Oberflächenreaktivitat, da keine Übereinstimmung zwischen den entsprechenden Messwerten und der Ökotoxizitat ermittelt wurde; (iv) die Kinetik ausgewählter PCĄ-Parameter (Agglomerationsverhalten; ZetaĄ-Potential, Reaktivität, Löslichkeit) im Test. Ferner wird eine größere Anzahl an ECĄ-Werten benötigt, um die Aussagekraft der Statistik zu erhöhen. Quelle: Forschungsbericht
The study has addressed five major issues to rationalize the effects of molecular size and lipid solubility on the bioaccumulation potential of environmental contaminants: - Do studies on biological membranes support limits of permeability related to size or lipid solubility of the chemicals? - Do studies on bioconcentration support limits of uptake and accumulation po tential related to size or lipid solubility of the chemicals? - How relevant are active transport mechanisms for the uptake of large organi c chemicals? - Do compound properties related to size or lipid solubility provide guidance in assessment schemes of bioaccumulative chemicals? Which parameters are potentially useful? Can cut-off triggers be defined? - Do high quality-data for superhydrophobic substances provide new insights to relationships between BCF and log KOW? New insights to relationships between BCF and log KOW cannot be provided. The currently available database is insufficient to conclusively substantiate the effects of molecular size and lipid solubility on the bioaccumulation potential of environmental contaminants. Once the CEFIC LRI gold standard database on BCF is available, the findings of this study should be re-examined and adjusted as necessary. This study confirms again the importance to exclude experimental artefacts from analysis of bioaccumulation of superhydrophobic substances. As size-related criteria for limited bioaccumulation appear not to be a clear cut-off trigger, a combination of multiple properties appears a viable option. Evidence-driven assessments on a case-by-case basis should also consider information on aquatic toxicities upon long-term exposure, i.e. absorption potential. The extent to which uptake in mammalian/terrestrial species may be used, still requires validation.
A) Problemdarstellung: Im Rahmen des REACH-Verfahrens sind für mehr als 10000 Stoffe Risikobeurteilungen vorzunehmen. Die dafür erforderlichen experimentellen Daten zur Beurteilung der aquatischen Toxizität fehlen jedoch weitgehend. Um die große Zahl an experimentellen Tests durchführen zu können, fehlen bei den Antragstellern und Laboratorien die Kapazitäten. Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt ist, dass Fische dem Tierschutzgesetz unterliegen. Es ist daher erforderlich, theoretische Vorhersagemethoden und Extrapolationstechniken als intelligente Hilfsmittel bei der Gefahrenbeurteilung einzusetzen. B) Handlungsbedarf: QSAR-Modelle sollen bei der behördlichen Stoffbewertung einbezogen werden (Entwurf REACH-Verordnung, Annex IX). Nach dem derzeitigen Kenntnisstand auf dem Gebiet der quantitativen Struktur/Wirkungsbeziehung kann die aquatische Toxizität eines Stoffes mit narkotischem Wirkungsmechanismus bestimmt werden. Es soll deshalb ein Verfahren entwickelt werden, welches zuverlässig zwischen Stoffen mit narkotischer Wirkung und Stoffen, die wegen spezifischer oder reaktiver Wirkung eine erhöhte aquatische Toxizität aufweisen, unterscheidet. Somit kann die Zahl an experimentellen Tests stark reduziert werden. Für Stoffe mit unspezifischem Wirkungsmechanismus können die Wirkungen mittels eines QSAR-Modells bestimmt werden. Es ist zu beachten dass die Identifizierungsmodelle trophiespezifisch ausgelegt sein müssen, d.h. für die drei verschiedenen Trophiestufen - Primärproduzenten (Algen), Primärkonsumenten (Daphnien) und Sekundärkonsumenten (Fische) - müssen jeweils spezifische Unterscheidungskriterien festgelegt werden. Weiterhin soll das Verfahren eine automatisierte Konsistenzprüfung experimenteller Toxizitätsangaben mit ggf. berechneten Wasserlöslichkeiten liefern. Während des Vorhabens sollte ein intensiver Dialog zwischen Fachbegleiter und Auftragnehmer und Unterstützung hei QSAR-Fragestellungen im Rahmen von REACH-Implementation (RIP) erfolgen. C) Ziel des Vorhabens: Entwicklung eines Verfahrens, welches im Rahmen von REACH eingesetzt werden kann und es erlaubt, zwischen Stoffen mit narkotischen Wirkmechanismus und Stoffen, die wegen spezifischer und reaktiver Wirkung eine erhöhte aquatische Toxizität aufweisen zu unterscheiden, so dass der experimentelle Testumfang stark reduziert wird.
A) Problemdarstellung: Die KOM hat am 29. Oktober 2003 nach mehrjähriger Vorbereitungszeit den Entwurf einer EG-Verordnung zur Neuordnung des Chemikalienrechts verabschiedet. Im Rahmen des REACH-Verfahrens sind für mehr als 10000 Stoffe Risikobeurteilungen vorzunehmen. Insbesondere fehlen die zur Abschätzung der aquatischen Toxizität erforderlichen Tests mit Fisch, Daphnie und Alge. Um die große Zahl an derartigen Tests durchrühren zu können, fehlen die entsprechenden Kapazitäten und finanziellen Mittel. Hinzu kommt die Tierschutzproblematik. Es ist daher erforderlich, theoretische Vorhersagemethoden und Extrapolationstechniken als intelligente Hilfsmittel bei der Gefahrenabschätzung einzusetzen. Entsprechend dem derzeitigen Kenntnisstand auf dem Gebiet der quantitativen Struktur/Wirkungsbeziehungsforschung kann die aquatische Toxizität eines Stoffes mit narkotischem Wirkungsmechanismus mit hoher Zuverlässigkeit abgeschätzt werden. Es ist daher wichtig und zielführend, vorhandene QSAR-Techniken zu nutzen, um zuverlässig zwischen Stoffen mit narkotischer Wirkung und solchen Stoffen, die aufgrund spezifischer Wirkungsmechanismen eine erhöhte aquatische Toxizität aufweisen zu unterscheiden. Die letzteren müssen prioritär getestet werden und sind Kandidaten für eine Evaluierung durch die zuständigen Behörden in der EU. Für die übrigen Stoffe mit unspezifischem Wirkungsmechanismus kann eine erste Beurteilung anhand der über QSAR abgeschätzten Wirkungsdaten erfolgen. B) Ziel und Handlungsbedarf (BMU; ggf. auch BfS oder UBA): Auf der Basis vorhandener QSAR-Modelle soll der Prototyp eines Verfahrens entwickelt werden, welcher es erlaubt, zwischen Stoffen mit einem narkotischen Wirkmechanismus und Stoffen, die aufgrund einer spezifischen Wirkung eine erhöhte aquatische Toxizität aufweisen und daher bevorzugt getestet werden müssen, zu unterscheiden (kostengünstiges Screeningsverfahren).
The major aims of this project are: 1. To develop new models and validate present models for the prediction of properties used in the evaluation of risk of chemicals in the environment, in particular for biodegradation, soil sorption and aquatic toxicity with an emphasis on lethal effects and alternative test systems (Toxkits). 2. To develop and apply methods for the selection of QSARs based on clustering analysis and in vitro test systems. 3. To generate estimates based on QSARs for chemicals from the EINECS with a production volume between 10 and 1000 tons/year. 4. To apply clustering techniques to the EINECS.
Veranlassung: Um die Datensituation in den Merkmalsbereichen Ökologie/Umwelt des Informations- und Kommunikationssystems IGS beim Fachinformationszentrum NRW zu verbessern, war das IfW bereits in einem Vorläuferprojekt (2/94-1/95) mit der Erhebung von Daten zur aquatischen Toxizität (untergliedert nach den Organismengruppen Fische, Crustaceen, Algen und Bakterien), Bioakkumulation und dem biologischen Abbau beauftragt worden. Die Qualität der gelieferten Daten überstieg deutlich die des bisherigen Datenbestandes im IGS. Daher wurde beschlossen, in einem zweiten Projekt die Erhebung der Daten fortzusetzen und bereits recherchierte Quellen ohne Einschränkung auf ein Stoffspektrum auszuwerten. Arbeitsprogramm: Im Rahmen des ersten Projektes hatte eine gründliche Literaturrecherche der im Hause vorhandenen Fachliteratur für die Jahrgänge 1990-96 rund 900 Literaturstellen ergeben. Da sich zunächst der Schwerpunkt der Auswertung auf ein vorgegebenes Stoffspektrum beschränkt hatte, wurde eine hohe Anzahl von Quellen (745) nicht vollständig ausgewertet. Diese wurden nun systematisch für alle Stoffe bearbeitet. Da für eine Reihe 'gängiger' Stoffe eine Mehrfachbelegung der Merkmale zu erwarten war und um eine unnötige Datenfülle zu vermeiden, die u.U. verwirrend für die Anwender sein könnte, wurden nicht mehr als 3 Werte pro Merkmal und Stoff zugelassen, bei Schwankungen größer 30 Prozent bis zu fünf Werten. Ein weiterer Arbeitsschritt galt der Datenauswahl: Der Nutzer von IGS erhält zunächst nur einen Wert pro Merkmal angezeigt, zusätzliche Werte können abgefragt werden. Daher mussten Kriterien herausgearbeitet werden, nach denen die Auswahl der Werte erfolgen soll. Ergebnisse: Von über 800 gesichteten Literaturstellen entsprachen nur 42 Prozent den Anforderungen für die weitere Auswertung. Ausschlusskriterien waren z.B. ungenaue Angaben zur Versuchsdurchführung oder eine unzureichende Stoffidentifikation. Insgesamt resultierten aus der Literaturaufarbeitung 1586 Datensätze zu 695 Stoffen. Insbesondere für den biologischen Abbau konnte die Anzahl der Stoffe, zu denen Daten vorhanden sind, im Vergleich zum ersten Projekt deutlich erhöht werden, wobei sich viele Angaben jedoch nicht auf klassische Abbauteste, sondern den primären Abbau beziehen. Die Verteilung der Datensätze auf die weiteren Merkmale ist relativ gleichmäßig, wobei sich jedoch das jeweilige Stoffspektrum unterscheidet. Das Gesamtspektrum der bearbeiteten Stoffe ist weit gefasst und beinhaltet u.a. chlorierte Kohlenwasserstoffe, Pestizide, PAK, PCB, PCDD/PCDF und Schwermetalle.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 18 |
| Europa | 2 |
| Wissenschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 8 |
| Text | 5 |
| unbekannt | 5 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 10 |
| Offen | 8 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 6 |
| Englisch | 12 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 5 |
| Keine | 13 |
| Webseite | 1 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 9 |
| Lebewesen und Lebensräume | 18 |
| Luft | 7 |
| Mensch und Umwelt | 18 |
| Wasser | 12 |
| Weitere | 18 |