Bioaccumulation potential of chemicals is frequently assessed from bioconcentration, conventionally measured according to OECD 305 (Bioaccumulation: Flow-through Fish Test) (OECD,1996) and expressed as Bioconcentration Factor (BCF). These studies deliberately reduce the manifold uptake and elimination mechanisms in aquatic organisms to respiratory absorption via gills and diffusion through the skin (e.g. Arnot and Gobas, 2003; Sijm et al. 2007). Despite the simplifications, testing costs are high and a minimum of 108 fish are consumed in each OECD 305 bioconcentration guideline study (ILSI HESI, 2006). Veröffentlicht in Texte | 15/2011.
A test concept for bioconcentration tests with the freshwater amphipod Hyalella azteca (HYBIT) was recently described. It was shown that the Hyalella bioconcentration factors (BCFs) derived for compounds with different hydrophobic characteristics (log Kow 2.4 – 7.8) show a strong correlation to those from fish tests. This project was carried out to elucidate the suitability of the HYBIT test for testing an extended range of substance classes including difficult to test compounds and, if required, to further enhance the test concept. The bioaccumulation potential of highly lipophilic UV stabilisers and ionic organic PFAS as well as silver, titanium dioxide and gold nanomaterials were tested. The two possible set-ups to conduct bioconcentration studies with H. azteca using a semi-static test set-up or a flow-through approach were applied. The solvent-facilitated and solvent-free application of the hydrophobic test compounds were compared. Due to the difficulties regarding the aqueous exposure of nanomaterials, biomagnification studies were also carried out as part of this project. We could show that the HYBIT approach permits the application of difficult to test compounds and enables to derive bioaccumulation endpoints for regulatory assessment. Due to the shorter exposure periods required, and the smaller experimental units used, the HYBIT approach provides several advantages in comparison to the flow-through fish test. As a non-vertebrate test, the Hyalella bioconcentration (or biomagnification) test may help to further reduce the amount of fish required for the regulatory testing of chemicals. Veröffentlicht in Texte | 134/2022.
Rüdel, Heinz; Böhmer, Walter; Müller, Martin; Fliedner, Annette; Ricking, Mathias; Teubner, Diana; Schröter-Kermani, Christa Chemosphere 91 (2013), 11, 1517-1524 A retrospective monitoring of triclosan (TCS; period 1994-2003 and 2008) and its potential transformation product methyl-triclosan (MTCS; period 1994-2008) was performed using archived fish samples from German rivers (16 sites, including Elbe and Rhine). At four of these sites suspended particulate matter (SPM) was also investigated covering the period 2005-2007. Samples were analyzed by GC/MS, either directly (MTCS) or after derivatization (TCS). TCS burdens of fish muscle tissue ranged from <0.2-3.4 ng g -1 ww (wet weight; corresponding to <2-69 ng g -1 lw, lipid weight) without apparent concentration trends over time. MTCS was detected at considerably higher concentrations in fish ranging from 1.0-33 ng g -1 ww (47-1010 ng g -1 lw) and increased until about 2003-2005. Thereafter, concentrations generally were lower, although at some sites single higher values were observed in recent years. In SPM, decreasing MTCS concentrations in the range 1-4 ng g -1 dry weight were detected while TCS was always below the limit of quantification. Assuming that MTCS concentrations are correlated to TCS consumption, the observed decrease in MTCS levels may be partly a result of the voluntary renunciation of TCS use in detergents for, e.g., laundry or dishwashing declared by a manufacturers’ association in 2001. Because of a lack of ecotoxicity studies for MTCS, a QSAR-derived predicted no effect concentration (PNEC) was compared to averaged ambient water concentrations of fish which were calculated from maximum tissue residues by applying an appropriate bioconcentration factor from literature. Since these calculated water concentrations were below the PNEC it is assumed that MTCS alone poses no immediate risk to aquatic organism. The conversion to a PNEC for SPM organisms and comparison with detected SPM levels of MTCS also revealed no risk. doi:10.1016/j.chemosphere.2012.12.030
Kürzlich wurde ein Testkonzept für Biokonzentrationstests mit dem Süßwasserflohkrebs H.azteca (HYBIT) beschrieben. Dabei wurde gezeigt, dass Biokonzentrationsfaktoren (BCFs), diefür Verbindungen mit unterschiedlichen hydrophoben Eigenschaften ermittelt wurden(log Kow 2,4 - 7,8), eine starke Korrelation zu denen aus Fischtests aufweisen. Das diesemBericht zu Grunde liegende Projekt wurde durchgeführt, um die Eignung des HYBIT-Tests zurPrüfung eines erweiterten Kreises von Substanzklassen einschließlich solcher, die schwer zutesten sind, zu untersuchen und erforderlichenfalls das Testkonzept entsprechend zu erweitern.Das Bioakkumulationspotential von hoch lipophilen UV-Stabilisatoren und ionischenorganischen PFAS-Verbindungen sowie Silber-, Titandioxid- und Goldnanomaterialien wurdegetestet. Die zwei möglichen Ansätze zur Durchführung von Biokonzentrationsstudien mit H.azteca unter Verwendung eines semistatischen Testaufbaus oder eines Durchflussansatzeswurden angewendet. Der Einsatz von Lösungsvermittlern und die lösungsmittelfreieApplikation der hydrophoben Testverbindungen wurden verglichen. Wegen der Schwierigkeitenbei der wässrigen Exposition von Nanomaterialien wurden im Rahmen dieses Projekts auchBiomagnifikationsstudien durchgeführt. Wir konnten zeigen, dass der HYBIT-Ansatz die Testungschwer zu applizierender Substanzen ermöglicht und die Ermittlung regulatorischer Endpunktefür die Bioakkumulationsbewertung zulässt. Aufgrund der kürzeren Expositionszeiten und derkleineren verwendeten Versuchseinheiten bietet der HYBIT-Ansatz mehrere Vorteile gegenüberdem Durchfluss-Fischtest. Als Nicht-Wirbeltier-Test kann der Hyalella-Biokonzentrationstest(bzw. Biomagnifikationstest) dazu beitragen, die für die behördlichen Tests von Chemikalienerforderliche Fischmenge weiter zu reduzieren. Quelle: Forschungsbericht
Das Projekt "Messung der Bioakkumulation von Phenolen im Flow-Through Fisch Test (OECD-Nr. 305 E) und ihre Korrelation mit Strukturparametern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Oldenburg, Fachbereich 9 Chemie durchgeführt. Es sollen die Bioakkumulationsfaktoren (BF) von 30 Phenolen im System Wasser/Fisch mit einer OECD-Pruefmethode (Flow-Through Fisch Test) bestimmt werden. Diese sollen dann in einem mathematischen Modell (multiple Regressionsanalyse) mit physikalisch-chemischen Parametern korreliert werden. Die Bedeutung der Strukturparameter fuer die Bioakkumulation soll gewichtet werden. Anschliessend werden fuer 5-10 weitere noch nicht vermessene Phenole die BF vorausberechnet. Durch den Vergleich mit den experimentell zu bestimmenden BF dieser Phenole kann die Guete des Modells beurteilt werden. Eine Vorausberechnung der BF beliebiger anderer Phenole waere dann mit Hilfe der mathematischen Modelle innerhalb zu berechnender Fehlergrenzen moeglich.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf e.V., Institut für Ressourcenökologie durchgeführt. Für Langzeitsicherheitsnachweise potentieller Endlager gehen die gängigen radioökologischen Modelle in Störfallszenarien von einem Radionuklideintrag in die Biosphäre über den Wasserpfad aus. Neben dem Weg über Niederschlag und Bewässerung ist besonders der Eintrag über das oberflächennahe Grundwasser in den Boden interessant. Ziel ist ein tieferes Verständnis der komplexen Mechanismen des Radionuklidtransports aus der Grundwasserzone über den Boden in die Pflanzen unter Einbeziehung klimatischer Veränderungen, das zu einer verbesserten Risikoabschätzungen für die Exposition der Bevölkerung über lange Zeiträume führen soll. Einen wesentlichen Fortschritt bildet hierbei die Aufklärung der Aufnahmemechanismen der Radionuklide in Nutzpflanzen auf molekularer Ebene, ein Konzept, das eine über bisherige Transferfaktoren weit hinausgehende Aussagekraft erlaubt.
Das Projekt "Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Öko-Institut. Institut für angewandte Ökologie e.V. durchgeführt. Für Langzeitsicherheitsnachweise potentieller Endlager gehen die gängigen radioökologischen Modelle in Störfallszenarien von einem Radionuklideintrag in die Biosphäre über den Wasserpfad aus. Neben dem Weg über Niederschlag und Bewässerung ist besonders der Eintrag über das oberflächennahe Grundwasser in den Boden interessant. Ziel ist ein tieferes Verständnis der komplexen Mechanismen des Radionuklidtransports aus der Grundwasserzone über den Boden in die Pflanzen unter Einbeziehung klimatischer Veränderungen, das zu einer verbesserten Risikoabschätzungen für die Exposition der Bevölkerung über lange Zeiträume führen soll. Einen wesentlichen Fortschritt bildet hierbei die Aufklärung der Aufnahmemechanismen der Radionuklide in Nutzpflanzen auf molekularer Ebene, ein Konzept, das eine über bisherige Transferfaktoren weit hinausgehende Aussagekraft erlaubt. Daraus ergeben sich folgende Aufgaben: experimentelle Untersuchungen zur Migration und Akkumulation von ausgewählten endlagerrelevanten Radionukliden im oberflächennahen Boden und deren Transfer in Pflanzen über den Wurzelpfad; Modellierung sowohl des Transportes von diesen Radionukliden aus kontaminierten Grundwässern in die oberen Bodenschichten, wie auch deren Sorption und Speziation in unterschiedlichen Böden unter Einbeziehung klimatischer Veränderungen und unterschiedlicher Bewirtschaftungsszenarien; Klärung des immer noch wenig unverstandenen Transportes der betrachteten Radionuklide in Nutzpflanzen über den Wurzelpfad auf molekularer Ebene.
Das Projekt "Sauer ist nicht immer lustig - Effekt des pH auf die Toxizität und Bioakkumulation ionischer Stoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Institut für Evolution und Ökologie, Abteilung Physiologische Ökologie der Tiere durchgeführt. 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).
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Geowissenschaften, Lehrstuhl für Angewandte Geologie durchgeführt. Für Langzeitsicherheitsnachweise potentieller Endlager gehen die gängigen radioökologischen Modelle in Störfallszenarien von einem Radionuklideintrag in die Biosphäre über den Wasserpfad aus. Neben dem Weg über Niederschlag und Bewässerung ist besonders der Eintrag über das oberflächennahe Grundwasser in den Boden interessant. Ziel ist ein tieferes Verständnis der komplexen Mechanismen des Radionuklidtransports aus der Grundwasserzone über den Boden in die Pflanzen unter Einbeziehung klimatischer Veränderungen, das zu einer verbesserten Risikoabschätzungen für die Exposition der Bevölkerung über lange Zeiträume führen soll. Einen wesentlichen Fortschritt bildet hierbei die Aufklärung der Aufnahmemechanismen der Radionuklide in Nutzpflanzen auf molekularer Ebene, ein Konzept, das eine über bisherige Transferfaktoren weit hinausgehende Aussagekraft erlaubt.
Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik, Abteilung Terrestrische Umweltphysik, Radioactivity Measurements Laboratory durchgeführt. Für Langzeitsicherheitsnachweise potentieller Endlager gehen die gängigen radioökologischen Modelle in Störfallszenarien von einem Radionuklideintrag in die Biosphäre über den Wasserpfad aus. Neben dem Weg über Niederschlag und Bewässerung ist besonders der Eintrag über das oberflächennahe Grundwasser in den Boden interessant. Ziel ist ein tieferes Verständnis der komplexen Mechanismen des Radionuklidtransports aus der Grundwasserzone über den Boden in die Pflanzen unter Einbeziehung klimatischer Veränderungen, das zu einer verbesserten Risikoabschätzungen für die Exposition der Bevölkerung über lange Zeiträume führen soll. Einen wesentlichen Fortschritt bildet hierbei die Aufklärung der Aufnahmemechanismen der Radionuklide in Nutzpflanzen auf molekularer Ebene, ein Konzept, das eine über bisherige Transferfaktoren weit hinausgehende Aussagekraft erlaubt.