Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Inhaltlich ist TransRisk in die drei wissenschaftliche Arbeitspakete Risikocharakterisierung, Risikomanagement und Risikokommunikation unterteilt. Das Arbeitspaket Risikocharakterisierung setzt sich aus einem multidisziplinären Projektteam von Umweltchemikern, Mikrobiologen sowie Öko- und Humantoxikologen zusammen. Ziel ist es die Belastung des Wassers mit anthropogenen Spurenstoffen und Krankheitserregern zu erfassen und zu bewerten. Das Risiko von chemischen und mikrobiologischen Belastungen für Mensch um Umwelt wird in der Modellregion Donauried bei Ulm untersucht, wobei die Zu- und Abläufe von Kläranlagen, Oberflächen- sowie Grundwässer und Trinkwässer analysiert werden. Im Arbeitspaket Risikomanagement stehen neue Reinigungsverfahren und Verfahrenskombinationen zur Entfernung ökotoxikologisch relevanter Spurenstoffe im Vordergrund. Wichtig ist, dass die prozessbedingte Bildung von Transformationsprodukten vermieden bzw. minimiert wird. Die technischen Ansätze beinhalten Kombinationen mit Biofiltern, Aktivkohlefiltern und der Membranbioreaktor-Technologie. Darüber hinaus sollen Verfahrensparameter, wie z.B. Ozonkonzentration und Rücklaufverhältnis, unter prozesstechnischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten optimiert werden. Ein weiterer Ansatz ist die Entwicklung eines kostengünstigen biologischen Verfahrens zur Entfernung von Spurenstoffen mittels Eisenbakterien, dass in bestehende Kläranlagen integriert werden soll. Im Arbeitspaket Risikokommunikation liegt der Schwerpunkt auf der zielgruppengerechten Kommunikation der ermittelten Risiken. Das Wissen über anthropogene Spurenstoffe und die davon ausgehenden Risiken sollen hierzu in einer zielgruppenspezifischen Sprache übermittelt werden. So werden projektbegleitend Bildungskonzepte erarbeitet, die der Aus- und Weiterbildung von Akteuren im technischen Umweltschutz dienen. Eine weitere Ebene betrifft die Lehrenden in der Berufs- und Allgemeinbildung. Dazu ist geplant, Lehr- und Lernmaterial zu erstellen, um die Thematik bereits in die Ausbildung zu integrieren. Die Fachwelt, aber auch die Bürger sollen derart aufgeklärt werden und für die Thematik sensibilisiert werden, dass sie durch einen bewussten Umgang mit diesen Stoffen deren Eintrag vermindern bzw. sogar ganz vermeiden. Im Verbundprojekt stehen die Projektpartner in regelmäßigem Austausch mit Vertretern der lokalen Behörden, der Kläranlagenbetreiber sowie Experten aus der Wasserwirtschaft. Innerhalb dieser sog. Stakeholder-Gruppe werden potenzielle Maßnahmen zur Risikominimierung diskutiert und mit den Betroffenen sowie den Entscheidungsträgern der Region Donauried priorisiert.
Das Projekt "Teilprojekt 9" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Walther-Straub-Institut für Pharmakologie und Toxikologie durchgeführt. Es soll ein neuer Weg beschritten werden, bei dem durch den Einsatz von in-silico-Methoden für die bekannten TPs ausgewählter Modellsubstanzen mögliche Interaktionen mit für den Menschen relevanten, biologischen Zielstrukturen modelliert werden. Die humantoxikologische Bewertung soll durch einen Quotienten ergänzt werden, der sich aus der voraussichtlichen oder gemessenen Exposition eines Individuums und der als annehmbar bzw. tolerierbar erkannten Exposition ergibt und wie der PEC/PNEC Quotient der Ökotoxikologie als 'Risikoampel' fungieren würde. An der LMU werden Vorarbeiten für Bindungsstudien der Ausgangssubstanzen und ihrer Transformationsprodukte (TPs) mit identifizierten biologischen Zielstrukturen (z.B. Enzyme, Kanal-, Struktur-, Transportproteine, etc.) durchgeführt. Erste Kandidaten sind Leitsubstanzen anthropogener Spurenstoffe wie Sulfamethoxazol, Carbamazepin und Diatrizoat und ihre bekannten TPs. Nach der computer-gestützten Exploration der digitalisierten Zielstrukturen am ZIB sollen auffällige TPs im Hinblick auf ihre Interaktion mit ausgewählten Zielstrukturen näher charakterisiert werden. Die Validierung mit allgemein anerkannten Tests humantoxikologischer Endpunkte (z.B. AMES II-Test) koordiniert die LMU, bevor dann LMU und ZIB gemeinsam die Fakten für eine umfassende Risikobewertung präsentieren.
Das Projekt "Vorkommen von Pharmaka und Hormonen in Grund-, Oberflächengewässern und Böden in Baden-Württemberg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein - Technologiezentrum Wasser (TZW) durchgeführt. Ziel des durchgeführten Projekts war es, umfassende und aussagekräftige Daten zum Vorkommen von Arzneimittelwirkstoffen und hormonell wirksamen Verbindungen in Grundwässern, Oberflächenwässern sowie in Böden in Baden-Württemberg zu erhalten. Zunächst wurden Analysenverfahren entwickelt und optimiert, durch die 74 Einzelstoffe (63 Arzneimittelwirkstoffe und 11 hormonell wirksame Verbindungen) in Grund- und Oberflächenwässern bis zu Konzentrationen von wenigen ng/L erfasst werden konnten. Zur Untersuchung des Vorkommens der Stoffe in Grundwässern in Baden-Württemberg wurden mehr als 180 Proben aus 105 Grundwassermessstellen entnommen und analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Reihe von Grundwasserproben Arzneimittel oder hormonell wirksame Verbindungen enthalten. Die Konzentrationen der nachgewiesenen Verbindungen lagen zwischen 10 ng/L und über 1 my /L. Eine detaillierte Betrachtung der Grundwassermessstellen und ihrer Einzugsgebiete ergab, dass für viele Messstellen ein direkter Zusammenhang zwischen den Arzneimittelbefunden im Grundwasser und einer Abwasserbeeinflussung im Einzugsgebiet besteht. Zur Untersuchung der Fließgewässerbelastung in Baden-Württemberg mit Arzneimitteln und hormonell wirksamen Verbindungen wurden darüber hinaus an insgesamt sechs Messstellen regelmäßig Proben entnommen. Dabei zeigte sich, dass alle untersuchten Gewässer eine Vielzahl von Arzneimittelwirkstoffen enthielten, wobei die Konzentrationen zwischen 10 ng/L und über 1 my g/L lagen und sehr gut mit dem Abwasseranteil des jeweiligen Gewässers korrelierten. Am häufigsten wurden in den untersuchten Fließgewässern - wie bereits in den Grundwässern - Metoprolol, Sotalol, Carbamazepin, Diclofenac, Sulfamethoxazol, Dehydrato-Erythromycin, die iodierten Röntgenkontrastmittel Iopamidol, Iomeprol und Amidotrizoesäure sowie Bisphenol A gefunden.
Das Projekt "Einsatz von granulierter Aktivkohle auf dem Klärwerk 'Obere Lutter' zur Reduktion von Mikroschadstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Abwasserverband Obere-Lutter durchgeführt. Mit der intensiven anthropogenen Nutzung des Wasserdargebots ergeben sich parallel zu den Wasser-kreisläufen ausgeprägte Stoffströme von Mikroverunreinigungen. Diese sog. Spurenstoffe sind aus unter-schiedlichen Gründen (ökotoxische Wirkung, Wasserwerksrelevanz, Trinkwasserrelevanz) Anlass zur Besorg-nis. Daher hat das MKULNV des Landes NRW u. a. dieses gut einjährige Projekt gefördert, um mit der Spurenstoffadsorption an granulierter Aktivkohle im Festbett eine für die Abwassertechnik neue Technolo-gie im groß- und kleintechnischen Maßstab auf dem kommunalen Klärwerk des Abwasserverbandes 'Obere Lutter' zu testen. Diesem fließt ein hoher Anteil stark belasteter Industriewässer sowie ein Krankenhaus-abwasser zu. Es besitzt zudem eine Verfahrensstufe zur Flockungsfiltration, von der einzelne Filterkammern einfach zu Festbettadsorbern umgerüstet werden konnten. Gegenüber anderen Technologien hat dies den Vorteil, dass eliminierte und in der Aktivkohle gespeicherte Spurenstoffe mit dem Ausbau der Aktivkohle aus einem Adsorber ohne die Bildung von Metaboliten aus allen zukünftigen Stoffkreisläufen entfernt werden. Ermöglicht wird dies durch die thermische Nachbehandlung der Aktivkohle (Reaktivierung) inklusive Hochtemperaturbehandlung des dabei anfallenden Gases und dessen Reinigung. Folgende Projektergebnisse wurden erzielt: Mit Filtrationsgeschwindigkeiten zwischen vf = 2 und 10 m/h der Adsorber und einer Betttiefe von 2,5 m wurde eine gute CSB- und TOC-Elimination von anfänglich 80 bis 90 Prozent und im Mittel von etwa 45 Prozent erzielt. Die Adsorberlaufzeit bei vf = 10 m/h betrug 3 Monate; bei vf = 2 m/h werden 14 bis 15 Monate erwartet (Adsorber läuft Ende 2011 noch). Nahezu alle untersuchten Spurenstoffe wurden in den ersten Betriebswochen bis unter die Nachweisgrenze eliminiert; Ausnahmen ware: NTA, EDTA, DTPA, Sulfolan und Gadolinium. Bei vf = 10 m/h wurde je nach Spurenstoff eine mittlere Elimination zwischen 0 Prozent und 95 Prozent erzielt. Gegen Laufzeitende findet aber für viele Spurenstoffe immer noch eine Adsorption statt (Metoprolol, Diclofenac, Naproxen, Benzafibrat, Carbamazepin, Iopamidol, Gadolinium, Benzotriazole, Sulfolan, TMDD) oder die Beladung stagniert auf hohem Niveau (NTA, Ibuprofen, Amidotrizoesäure). Nur bei den größeren Komplexbildnern EDTA und DTPA führt die Stoffkonkurrenz zu Desorptionseffekten, so dass adsorbiertes EDTA wieder vollständig in das Filtrat verdrängt wird. Für die Gruppe der Benzotriazole wurde im Mittel der gesamten Laufzeit mit 95 Prozent Elimination die besten Ergebnisse erzielt. Für TMDD konnte eine maximale Aktivkohlebeladung von über 3 kg TMDD je Tonne Aktivkohle realisiert werden. Mit vf = 2 m/h (Großfilter mit 100 t Aktivkohle) zeigen nur wenige Spurenstoffe nach etwa 8 Monaten Filterlaufzeit eine Tendenz zum Filterdurchbruch. Versuche mit periodischer Betriebsweise (nur an Wochentagen mit industriellen Abwässern) verlängert sich die Standzeit rechnerisch um den Faktor 7/5. In den Versuchen zei
Das Projekt "Algae Biotechnology and Bio-Remediation of contaminated water - Entfernung pharmazeutisch relevanter Substanzen aus Oberflächenwasser mit Hilfe von Mikroalgen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Botanik durchgeführt. Die Microalgen-Gruppe verfolgt folgende Fragstellungen: 1. Entwicklung von Bioreaktoren für Screening Projekte - 2. Entwicklung und Optimierung von (Optischen) Methoden für ein 'non-invasive Screening' - 3. Praktische Anwendung dieser Methoden und Geräte, insbesondere (a) zur Herstellung hochwertiger Substanzen (z.B. Bio-Polymere), und (b) zur Beurteilung der Eignung für Bio-Remediation Projekte von Algen und Algen-Bakterien Konsortien. - In diesem Zusammenhang wird aktuell die jahreszeitliche Schwankung der Selbstreinigungskraft der Flüsse Ihme und Leine untersucht. Als Modell-Substanz für die Gruppe der sogenannten 'Upcoming Contaminants' wird das Anti-Epilepticum Carbamazepin genutzt.
Das Projekt "Toxikologische Untersuchungen zur Biokonzentration von Humanpharmaka und ihren Effekten auf das Immunsystem in Bachforellen (Salmo trutta f. fario)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Sektion, Fachbereich Biologie, Sonderforschungsbereich 248 'Stoffhaushalt des Bodensees' durchgeführt. In den letzten Jahren häufen sich Meldungen, wonach die Verschmutzung von Gewässern einen negativen Einfluss auf den Gesundheitszustand von Fischen hat. In diesem Zusammenhang rücken Effekte von Xenobiotika auf das Immunsystem aquatischer Organismen in den Mittelpunkt des Interesses. So wurden bereits Humanpharmaka in den Bodenseezuflüssen Argen (wenig belastet) und Schussen (stark belastet) gefunden. Von diesen Human- oder Veterinärpharmaka sind z.T. immunmodulatorische Effekte in Säugetieren bekannt, so daß zumindest ein Potential für eine immunmodulatorische Wirkung beim Fisch vorhanden ist. Zielsetzung des beantragten Projektes ist es, für ausgewählte Humanpharmaka (Carbamazepin, Diclofenac, Erythromycin, Cyclophosphamid) in Expositionsversuchen die toxikologischen Parameter wie Aufnahme, Verteilung und Exkretion in Bachforellen (Salmo trutta f. fario) zu bestimmen. In weiteren Expositionsversuchen sollen die immunmodulatorischen Eigenschaften dieser Substanzen auf Immunparameter (Blutbild, Expression von Oberflächenmarkern, Genexpression) der Bachforellen untersucht werden.
Das Projekt "Entwicklung eines elektrochemisch-mikrobiologischen Verfahrens zur Eliminierung von Arzneimittelrückständen bei der Abwasserbehandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Projektziel Der steigende Verbrauch von Human- und Tier-Arzneimitteln führt zu einer wachsenden Belastung sanitärer Abwässer durch Arzneimittel-Rückstände Da Arzneimittel in kommunalen Klärwerken nicht vollständig abgebaut werden, ist eine zusätzliche chemische oder physikalische Abwasserbehandlung notwendig. Verschiedene Methoden der Abwasserbehandlung wurden in den letzten Jahren untersucht. Eine Alternative zur Chlorung stellt die elektrochemische Abwasserbehandlung mit bordotierten Diamant-Elektroden (BDD) dar. Vielversprechend ist auch der Einsatz. von Aktivkohle zur Adsorption der Arzneimittelrückstände. In diesem Projekt wurde ein zweistufiger Prozess entwickelt, der diese Methoden kombiniert. Im ersten Schritt werden die Arzneimittelrückstände an Aktivkohle adsorbiert und dadurch aufkonzentriert. Im zweiten Schritt wird die Aktivkohle durch elektrochemische Polarisation regeneriert, wodurch die Arzneimittel desorbiert werden. An einer BDD-Elektrode werden die Substanzen dann abgebaut. Die Vorteile in diesem zweistufigen Prozess sind höhere Abbau-Raten der Arzneimittelrückstände und die Regenerierung der Aktivkohle. Eine technische Zelle, die Adsorption und elektrochemische Regenerierung verbindet, wurde entwickelt. Ergebnisse: Die Arzneimittel Ibuprofen, Carbamazepin, Sulfamethoxazol, Diclofenac und Diatrizoat wurden als Leitsubstanzen stellvertretend für ihre Substanzklassen ausgewählt. Carbamazepin, Sulfamethoxazol und Diatrizoat sind biologisch nicht abbaubar, Diclofenac ist nur teilweise abbaubar. Das gut abbaubare Ibuprofen dient hier als Referenz-Substanz. Alle fünf Substanzen sind durch HPLC- und UV/Vis-Analytik nachweisbar und können mit beiden Methoden quantifiziert werden. Zu Beginn wurde das elektrochemische Verhalten der Arzneimittel untersucht und elektrochemische Parameter bestimmt. Anhand von cyclovoltammetrischen Messungen konnte vorab gezeigt werden, dass die Substanzen an verschiedenen Elektrodenmaterialien (platiniertem Titan, Glaskohlenstoff und BDD) elektrochemisch aktiv sind. Abbau und Produktbildung konnte bei allen Substanzen spektroelektrochemisch gezeigt werden. Der Abbau findet bei positiven Potentialen statt, wobei die Höhe des Potentials einen Einfluss auf die Abbauwege hat. Am Beispiel von Carbamazepin konnte je nach anliegendem Potential Produktbildung oder Mineralisierung beobachtet werden. Das Röntgenkontrastmittel Diatrizoat wird sowohl bei positivem, als auch bei negativem Potential umgesetzt. Verschiedene Elektrodenmaterialien wurden verwendet. Bei schwer abbaubaren Substanzen wird deutlich, dass BDD-Elektroden für einen schnellen und vollständigen Abbau unverzichtbar sind. Das iodierte Röntgenkontrastmittel Diatrizoat weist einen interessanten Abbau-Mechanismus auf, der eingehend mit verschiedenen Methoden untersucht wurde. Es wurde festgestellt, dass an diesem Molekül eine reduktive Abspaltung der Iod-Atome stattfindet. Diese Deiodierung erfolgt stufenweise. (Text gekürzt)
Das Projekt "Das Verhalten von Arzneimittelrückständen im Wasserkreislauf Berlins (Dissertation)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz durchgeführt. In der Zeit von Juni 2000 bis Juni 2002 wurde ein umfassendes Monitoringprogramm zum Verbleib von Arzneimittelrückständen im Berliner Wasserkreislauf durchgeführt. In diesem Zusammenhang wurden viermal jährlich 15 Messstellen im Berliner Oberflächenwasser sowie die Reinwässer aller Berliner Wasserwerke und die geklärten Abwässer der Berliner Klärwerke beprobt und auf Arzneimittelrückstände und andere organische Stoffe analysiert. Ziel dieser Untersuchungen war es, das Verhalten von ausgewählten Arzneimitteln im aquatischen System Berlins zu studieren. Hierbei war es wichtig, diese Beprobungen wiederholt über einen längeren Zeitraum durchzuführen, um jahreszeitliche Schwankungen erfassen zu können. Ein weiteres Ziel war die Berechnung der Frachten von Arzneimittelrückständen in den verschiedenen Kompartimenten des Berliner Wasserkreislaufs. Durch eine parallele Probenahme sollten die Zusammenhänge der Mengen von Arzneimittelrückständen in den Klärwerksabläufen, deren Einflüsse auf die Oberflächengewässer und, wenn vorhanden, auf die Wasserwerke dargestellt werden. Aus den berechneten Frachten sollte eine Bilanzierung erfolgen, die die Höhe des Eintrags von Arzneimittelrückständen in die aquatische Umwelt durch das urbane System Berlin aufzeigt. Die Auswahl der untersuchten Substanzen erfolgte zum einen nach den jährlichen Verbrauchsmengen. Zum anderen wurden in dem Monitoringprogramm Arzneimittelrückstände erfasst, die bereits in Umweltproben nachgewiesen wurden oder bei denen bekannt war, dass sie über Altlasten in das Berliner Gewässersystem gelangen. Weiterhin wurden einige polare Herbizid- und Insektizidrückstände sowie der Metabolit eines Korrosionsschutzmittels analysiert. Der Hauptteil der untersuchten Arzneimittel gehörte der Gruppe der nicht-steroidalen Analgetika/ Antiphlogistika an. Des weiteren wurden Antiepileptika, Blutlipidsenker, Psychopharmaka sowie Vasodilatatoren (durchblutungsfördernde Mittel) untersucht. Die Analytik erfolgte durch Anwendung von zwei Multimethoden, in denen die Analyten nach Festphasenanreicherung und Derivatisierung mit PFBBr bzw. MTBSTFA mittels GC/MS identifiziert und quantifiziert wurden.
Das Projekt "Monitoring von Pharmaka in Bodenseezuflüssen sowie toxikologische Untersuchungen zu ihrer Bioverfügbarkeit und ihren Effekten auf das Immunsystem in Bachforellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Mathematisch- Naturwissenschaftliche Sektion, Fachbereich Biologie durchgeführt. In den letzten Jahren häufen sich Meldungen, wonach die Verschmutzung von Gewässern einen negativen Einfluss auf den Gesundheitszustand von Fischen hat. In diesem Zusammenhang rücken Effekte von Xenobiotika auf das Immunsystem aquatischer Organismen in den Mittelpunkt des Interesses. So wurden bereits Humanpharmaka in den Bodenseezuflüssen Argen (wenig belastet) und Schussen (stark belastet) gefunden. Von diesen Human- oder Veterinärpharmaka sind z.T. immunmodulatorische Effekte in Säugetieren bekannt, so dass zumindest ein Potential für eine immunmodulatorische Wirkung beim Fisch vorhanden ist. Zielsetzung des beantragten Projektes ist es, für ausgewählte Humanpharmaka (Carbamazepin, Diclofenac, Erythromycin, Cyclophosphamid) in Expositionsversuchen die toxikologischen Parameter wie Aufnahme, Verteilung und Exkretion in Bachforellen (Salmo trutta f. fario) zu bestimmen. In weiteren Expositionsversuchen sollen die immunmodulatorischen Eigenschaften dieser Substanzen auf Immunparameter (Blutbild, Expression von Oberflächenmarkern, Genexpression) der Bachforellen untersucht werden.
Das Projekt "A02/07 Abschätzung der Grundwasserbelastung durch Abwasserexfiltration aus undichten Kanälen der Stadt Linz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Wassergüte, Ressourcenmanagement und Abfallwirtschaft (E226) durchgeführt. Ziel dieser Untersuchungen ist es an Hand von Carbamazepinkonzentrationen im Grundwasser sowie Informationen über die Grundwasserströmung (Fließrichtung, Wassermengen) Exfiltrationsraten aus dem Kanalsystem der Stadt Linz abzuschätzen. Ein spezielles Augenmerk dieser Untersuchung ist die Wiederholung von Untersuchungen die bereits im Jahre 2003 gelaufen sind und auf Basis derer eine Prioirtätenreihung für eine Kanalsanierungen durchgeführt wurde. Die neuen Untersuchungen sollen zeigen, wie weit die erfolgten Sanierungsarbeiten einen Erfolg in Hinblick auf eine Verringerung der Exfiltrationsraten gebracht haben.
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