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Vergleich des Stoffwechsels von Tetrachlorethylen in Ratten und Menschen: ein Versuch zur verbesserten Bestimmung der Risiken einer Tetrachlorethylenexposition fuer den Menschen

Das Projekt "Vergleich des Stoffwechsels von Tetrachlorethylen in Ratten und Menschen: ein Versuch zur verbesserten Bestimmung der Risiken einer Tetrachlorethylenexposition fuer den Menschen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Institut für Pharmakologie und Toxikologie durchgeführt. Tetrachloroethylene (TETRA) is a widely used solvent and, due to its volatility and resistance to degradation, a widely distributed environmental contaminant. TETRA shows only low acute toxicity, but was found to be tumorigenic in rodents causing liver tumors in mice and kidney tumors in male rats. The chronic toxicity of TETRA is due to bioactivation reactions. Two different bioactivation pathways of TETRA have been elucidated. TETRA is oxidized by cytochrome P-450 or conjugated with glutathione by glutathione S-transferases. Oxalic acid and trichloroacetic acid are stable metabolites formed by oxidation with cytochrome P450 and represents the major urinary metabolite of TETRA in rats and in humans. Reduction of trichloroacetic acid yields trichloroethanol, which may be excreted by glucuronic acid conjugation and has been identified as urinary metabolite in rats. The bioactivation mechanisms likely responsible for TETRA nephrotoxicity, which may also be involved in renal tumor formation in rats have been elucidated. The formation of S-(1,2,2-trichlorovinyl)glutathione (TCVG) in the liver is catalysed by glutathione S- transferases. TCVG is excreted with bile and further metabolized by gamma-glutamyltransferase and dipeptidases to S- (1 ,2,2-trichlorovinyl)-L-cysteine (TCVC), which is acetylated after reabsorption to give N acetyl-S-(1,2,2-trichloro- vinyl)-L-cysteine (N-Ac-TCVC). This S-conjugate is accumulated in the kidney and may be excreted in the urine. N- Ac-TCVC is a metabolite of TETRA found in rats. No information on the biosynthesis and excretion of S-conjugates in TETRA metabolism in humans in vivo is available; one study in in vitro subcellular fractions of one human liver failed to demonstrate the formation of TCVG. TCVC is mutagenic in several strains of Salmonella typhimurium induces unscheduled DNA-synthesis in cultured renal cells and is toxic to rat kidney cells. It is cleaved by cysteine conjugate beta-lyase, which is present in human renal epithelial cells, to yield pyruvate, ammonia, and dichlorothio- ketene. Dichlorothioketene is presumed to be the ultimate metabolite responsible for the mutagenic and nephro- toxic effects of TETRA by reaction with macromolecules. To obtain information about the formation of mercapturic acids and its relevancy for his use as biomarker for TETRA exposure, controlled exposures of humans and rats were planned. The formation and excretion of N-Ac-TCVC, trichloroacetic acid, trichloroethanol and dichloroacetic acid was quantified after exposure of rats and humans to 10, 20 and 40 ppm TETRA for 6 h by inhalation to simulate occupational exposure. The concentrations used were lower than the limit for occupational TETRA exposure in the German MAK-list. Experiments under the same exposure conditions with male and female rats permit a comparison on the relative excretion of these metabolites in humans and rats and are thus a basis for risk comparisons. The result of these studies will be published in

Organische Saeuren in der Atmosphaere

Das Projekt "Organische Saeuren in der Atmosphaere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Chemie (Otto-Hahn-Institut) durchgeführt. Die Rolle der organischen Saeuren in der Atmosphaere soll charakterisiert werden. Die atmosphaerische Praesenz dieser Verbindungsgruppe, ihre Quellen und ihre Verteilung in der Gas- und in der fluessigen Phase muss noch festgelegt werden. Auch die Senkenprozesse koennen noch nicht als geklaert gelten.

Verfahrensentwicklung zur Substitution des umwelt- und gesundheitsgefährdenden Porenbildners Naphthalin durch den neuen Porenbildner Oxalsäure bei der Herstellung hochporöser keramisch gebundener Schleifkörper

Das Projekt "Verfahrensentwicklung zur Substitution des umwelt- und gesundheitsgefährdenden Porenbildners Naphthalin durch den neuen Porenbildner Oxalsäure bei der Herstellung hochporöser keramisch gebundener Schleifkörper" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hermes Schleifmittel durchgeführt. Für die Herstellung hochporöser Schleifkörper wird als Porenbildner Naphthalin eingesetzt. Naphthalin bewirkt auf Grund seiner Plastizität eine sehr geringe Rückfederung beim Pressen und kann, da es sublimiert, wieder aus dem Schleifkörper entfernt werden, wodurch die Poren entstehen. Der Nachteil von Naphthalin ist, dass es ein gesundheits- und umweltgefährlicher Stoff ist. Außerdem bildet Naphthalin-Dampf mit Luft explosive Gemische. Es ist u. a. mit dem H-Satz 351 (kann vermutlich Krebs erzeugen) gekennzeichnet. Ziel ist es, Oxalsäure als Porenbildner einzusetzen. Oxalsäure ist nicht umweltgefährdend, nicht krebserregend und bildet keine explosiven Gemische. Mit den Ergebnissen aus der Projektarbeit konnte gezeigt werden, dass Oxalsäure sich grundsätzlich wie Naphthalin als Porenbildner für Schleifkörper geeignet ist. Es konnten Probekörper höchster Porosität mit bis zu 40 Masseprozent Porenbildner mit homogener Struktur und ohne Risse hergestellt werden. Oxalsäure ist im Handel nur mit Teilchengrößen von 0,1 bis 0,3 mm erhältlich. Für die Herstellung von vielen hochporösen Schleifkörperspezifikationen sind Porengrößen von ca. 0,3 bis 1,6 mm erforderlich. Deshalb musste eine Technologie zur Granulierung der Oxalsäure entwickelt werden. Durch die Ummantelung des Granulats, sollte die Rehydratisierung der Oxalsäure unterbunden werden. Dem Unterauftragnehmer IKTS Dresden gelang es nicht, ein für die Schleifkörperfertigung geeignetes Granulat zu entwickeln, dass während der Lagerung und der Schleifkörperfertigung eine Rehydratisierung der Oxalsäure verhindert und eine Entbinderung des Schleifkörpers ohne Entstehung von Rissen ermöglicht. Dieses Problem führte zum Antrag auf kostenneutrale Verlängerung der Projektlaufzeit. Trotz der Verlängerung der Projektlaufzeit konnte kein geeignetes Granulat entwickelt werden. Grundsätzlich kann eingeschätzt werden, dass die Parallelentwicklung der Herstellungstechnologie der hochporösen Oxalsäure-Schleifkörper und des Granulates richtig war, um das Projekt in der Projektlaufzeit abzuschließen. Das Problem der Granulatentwicklung wurde zu Beginn des Projektes unterschätzt. Die Entwicklung der Oxalsäure-Granulate kann nur fortgesetzt werden, wenn neue, geeignete Stoffe für das Coating der Oxalsäuregranulate entwickelt bzw. gefunden werden.

Ozonisierung abgetrennter Feinkornfraktionen und waessriger Extrakte aus kontaminierten Boeden (SFB 188/TPA3)

Das Projekt "Ozonisierung abgetrennter Feinkornfraktionen und waessriger Extrakte aus kontaminierten Boeden (SFB 188/TPA3)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Abwasserwirtschaft durchgeführt. Im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 188 'Reinigung kontaminierter Boeden' wird im Teilprojekt A3 ein chemisch-oxidatives Verfahren unter Verwendung von Ozon und Wasserstoffperoxid entwickelt, um die bei der Reinigung kontaminierter Boeden anfallenden hochkontaminierten Feinkornfraktionen und Prozess- bzw. Abwaesser vollstaendig oder zumindest so weit zu oxidieren, dass eine nachgeschaltete biologische Behandlung die Schadstoffe abbauen kann. Zur Oxidation wird ein Spruehreaktor verwendet, in dem die Fluessigkeit bzw. Suspension mittels Duesen zerstaeubt wird. Untersucht wird die Ozonierung sowohl real kontaminierter Boeden und Waesser als auch von Oxalsaeure als Modellsubstanz. Dabei werden die Einfluesse verschiedener Parameter, wie des pH-Wertes, der Ozonkonzentration und der Fluessigkeits- bzw. Suspensionsverteilung, bestimmt. Versuche mit Prozesswaessern und der Oxalsaeure ergaben eine - durch den sehr guten Stofftransport - schnellere Reaktion als im begasten Ruehrkessel (zum Vergleich). Im weiteren Verlauf des Projektes werden grundlagenwissenschaftliche Untersuchungen zur Oxidation, d.h. Ozonierung, im Spruehreaktor (Reaktor- und Reaktionscharakterisierung) durchgefuehrt.

Subletale Wirkungen von Oxalsäure in Kombination mit Zuckerwasser oder Glycerin auf Apis mellifera: Untersuchung der Toxizität, der Pharmakodynamik, des Verhaltens und der Lebensdauer sowie der Rückstände auf Bienen und Beutenmaterial

Das Projekt "Subletale Wirkungen von Oxalsäure in Kombination mit Zuckerwasser oder Glycerin auf Apis mellifera: Untersuchung der Toxizität, der Pharmakodynamik, des Verhaltens und der Lebensdauer sowie der Rückstände auf Bienen und Beutenmaterial" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Institut für Biologie, Neurobiologie durchgeführt. Die durch die parasitäre Milbe Varroa destructor ausgelöste Varroose stellt heute eines der größten Probleme in der Bienenzucht und -haltung dar. Um die Anzahl der Parasiten im Bienenvolk unterhalb der Schadensschwelle zu halten und eine Ausbreitung der Milben zu vermeiden, müssen die Völker vom Imker gegen die Varroose behandelt werden. Oxalsäure als Wirkstoff stellt eine wichtige Komponente dieser Behandlungen dar. In meiner Diplomarbeit konnte ich bereits subletale Effekte der Säure auf die Bienen zeigen. Da das Medikament in der Praxis durch Kombination von Oxalsäuredihydrat mit Zuckerwasser angesetzt wird, kann eine orale Aufnahme der Lösung durch die Bienen nicht ausgeschlossen werden. Diese kann zu einer erhöhten Mortalität durch die orale Toxizität der Säure führen und somit die Effekte der Säure auslösen oder verstärken. Um Bienen von den nicht auszuschließenden Nebenwirkungen beim breiten Einsatz des Medikamentes zu schützen und Nachteile für die Völker auszuschließen, war es das Ziel dieser Arbeit die subletalen Effekte der klassischen Behandlung mit Oxalsäuredihydrat in Kombination mit Zuckerwasser (OAS) aber auch in Kombination mit dem Zuckerersatzstoff Glycerin 45% (OAG) auf das Volk und die Einzelbiene in einem möglichst weiten Spektrum zu erfassen. Für alle Versuche, mit Ausnahme der Rückstanduntersuchungen am Volk, wurden die Bienen individuell im Labor behandelt. Dabei erhielt jede Biene 5 Mikro l OAS bzw. OAG auf die Unterseite des Abdomens aufgeträufelt (Oxalsäuredihydrat Dosis:175 Mikro g/Biene). Die Kontrollen erhielten Glycerin 45% (G) oder Zuckerwasser (K). In der Arbeit wurden möglichst verschiedene Parameter untersucht: Für Veränderungen in Futteraufnahme wurden Honigblase, Mittel- und Enddarm präpariert und auf einer Feinwaage gewogen (n=80) sowie die Futteraufnahme pro Tier in Einzelfütterungen ermittelt (n=125). Die Empfindlichkeit gegenüber Wasser und aufsteigende Zuckerkonzentrationen wurde mit Hilfe der Proboscis Extension Reaction (PER) überprüft (n=100). Die motorische Aktivität der Tiere wurde in einer vertikal aufgestellt, von oben beleuchtet Box untersucht aufgenommen (n=40). In einem Schauvolk wurden Verhalten und Lebensdauer unter volksähnlichen Bedingungen erfasst. Parallel dazu wurde die Lebensdauer auch unter Laborbedingungen aufgenommen (n=100). Die Aufnahme des Flugverhaltens erfolgte mit Radio Frequenz Identifikation, mit der Daten über das Aus- und Heimflugverhalten der Bienen gesammelt wurden (n=100). Neben den subletalen Effekten der Säure wurden auch ihre Rückstände auf der Einzelbiene optisch unterm Binokular und quantitativ mit dem Oxalsäure-Kit Enzytec™ erfasst (n=60). Durch Computertomographie erfolgten die Visualisierung der Verteilung im Volk und Dichtemessungen an der Einzelbiene (n kleiner gleich 600). (Text gekürzt)

ICBio - Glyoxylatproduktion auf Zuckerbasis

Das Projekt "ICBio - Glyoxylatproduktion auf Zuckerbasis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Biotechnologie 1 durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Glyoxylsäure, OHC-COOH, ist ein hochinteressanter Ausgangsstoff für die Synthese verschiedener heterocyclischer Verbindungen, Antibiotika, Polyacrylamide, Benzaldehyde und pharmazeutischer Bausteine. Die Herstellung von Glyoxylsäure erfolgt bisher chemisch durch Oxidation von Glyoxal mit Salpetersäure. Dieses Verfahren ist energieintensiv und führt aufgrund der Bildung von Oxalsäure zu einer schlechten Ausbeute. Obwohl Glyoxylat ein zentrales Stoffwechselintermediat in vielen Organismen darstellt, wurden unseres Wissens nach bisher keine Forschungsarbeiten zur biotechnologischen Produktion von Glyoxylat aus Zuckern publiziert. Das Ziel des geplanten Projekts ist die Entwicklung eines neuen, nachhaltigen und umweltschonenden Verfahrens zur Herstellung von Glyoxylat aus Zucker mit Hilfe von rekombinanten Bakterien-Stämmen (Escherichia coli, Corynebacterium glutamicum) inklusive der dazugehörigen Produktaufarbeitungstechnik und zwar bis in den Technikumsmaßstab. Fazit: Obwohl die geplanten metabolic engineering-Arbeiten mit Escherichia coli erfolgreich durchgeführt werden konnten, katalysierten die erhaltenen Stämme nicht die gewünschte Umsetzung von Glucose zu Glyoxylat. Die Ursache dafür konnte nicht identifiziert werden. Hinsichtlich der Aufarbeitung von Glyoxylat aus wässriger Lösung konnten zwei alternative Verfahren etabliert werden, die Reaktivextraktion und die Elektrodialyse. Da ein erfolgreicher Abschluss des Projekts innerhalb des von der DBU gesetzten Zeit-rahmens von zwei Jahren nicht absehbar war, wurde das Projekt nach 18 Monaten Laufzeit beendet.

Entwicklung biotechnologischer Verfahren zur Anreicherung von Wertmetallen aus silikatischen Rohstoffen und Rueckstandsprodukten

Das Projekt "Entwicklung biotechnologischer Verfahren zur Anreicherung von Wertmetallen aus silikatischen Rohstoffen und Rueckstandsprodukten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe durchgeführt. Aus Bergbaugebieten in Australien, Portugal und Rumaenien wurden heterotrophe Mikroorganismen isoliert und hinsichtlich ihres Einsatzes zur Extraktion von Wertmetallen (Al, Ni, Cr, Fe, Ti) aus silikatischen Rohstoffen und Rueckstandsprodukten untersucht. Alle Bakterienisolate erwiesen sich als sehr empfindlich gegenueber Metallionenkonzentrationen groesser 100 ppm, und keiner der Staemme kann zu den silikatabbauenden Bakterien gerechnet werden. Bei den Pilzisolaten dominierte die Gattung Penicillium. Am staerksten verbreitet waren Staemme von P simplicissimum, die aufgrund ihrer Saeureproduktion und Metalltoleranz fuer Laugungszwecke eingesetzt wurden. Citronensaeure erwies sich als besonders wirksam fuer eine Mobilisierung von Nickel und Aluminium. Aus silikatischem Lateritharz wurde 77 Prozent des Nickels und 31 Prozent des Aluminiums extrahiert. Bei Anwendung einer Kombination aus chemischer und mikrobiologischer Laugung gingen nach thermischer Vorbehandlung 90 Prozent des Nickels und 70 Prozent des Aluminiums in Loesung. Bei Untersuchungen an Rueckstaenden aus der Aluminiumproduktion wurden aus Schlacken bis zu 60 Prozent des Aluminiums mit Citronensaeure extrahiert, waehrend im Falle des Rotschlammes Oxalsaeure wirksamer war und 40 Prozent des Aluminiums in Loesung brachte. Chrom und Titan wurden durch organische Saeuren nur geringfuegig freigesetzt. Eine mikrobielle Laugung von Wertmetallen aus silikatischen Erzen und Industrierueckstaenden erscheint durchaus praktikabel und eroeffnet neue Moeglichkeiten zur Rohstoffsicherung und zur Verminderung staendig steigender Umweltbelastungen, bedarf aber noch eingehender Entwicklungsarbeit. Voraussetz...

Auswirkungen einer innovativen Bienenhaltung mit reduzierter Varroamilbenbehandlung auf die Leistungsfähigkeit und Vitalität von Honigbienen in der naturnahen Imkerei

Das Projekt "Auswirkungen einer innovativen Bienenhaltung mit reduzierter Varroamilbenbehandlung auf die Leistungsfähigkeit und Vitalität von Honigbienen in der naturnahen Imkerei" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen, Bieneninstitut Kirchhain durchgeführt. Wir wollen mit diesem Forschungsprojekt aufklären, wie sich eine innovative Methode der Honigbienenhaltung auf die Bienenvölker auswirkt und ob es die Arbeitsbienen und Drohnen resilienter gegen Umweltstress macht. Unser Ansatz beruht auf einer mehrwöchigen Brutpause im Spätsommer gefolgt von einer einmaligen Behandlung mit Oxalsäure. Im Gegensatz zur herkömmlichen Bienenhaltung entfernen wir die Drohnenbrut nicht. Als Vergleichsgruppe dienen Bienenvölker, die unter herkömmlichen Methoden gehalten werden. Im Projekt wollen wir die Wirksamkeit der innovativen Haltungsmethode im Hinblick auf die Entwicklung des Bienenvolks, die Leistungsfähigkeit, die Vitalität und Resilienz von Arbeiterinnen und Drohnen gegenüber Umweltstressoren untersuchen. Als Umweltstress, der gleichzeitig auf Arbeiterinnen und Drohnen wirkt, haben wir ein Insektizid ausgewählt. Wir wollen verstehen, ob die innovative Haltungsmethode die Mortalität von Bienen, die Größe der Futtersaftdrüsen bei Arbeiterinnen, die Tanzkommunikation und das Flugverhalten unter Umweltstress positiv beeinflusst. Bei den Drohnen steht die Spermaqualität im Vordergrund. Ein weiterer wichtiger Indikator für die Resilienz von Arbeitsbienen und Drohnen ist ihre Immunabwehr, die wir ebenfalls analysieren wollen. Neben der wissenschaftlichen Analyse der neuen Methode setzen wir einen Schwerpunkt im frühzeitigen Wissenstransfer in die Imkerschaft und wollen mittels eines Imkernetzwerkes die Wirksamkeit und Umsetzbarkeit der innovativen Bienenhaltung in vier Modellregionen von Imkern untersuchen. Das Ziel unseres Projektes ist die nachhaltige Etablierung einer innovativen Bienenhaltung durch die breite Imkerschaft, mit der wir unsere Bienenvölker durch natürliche Selektion zu einer höheren Abwehr der Varroamilbe bringen, ohne dass es zu einer reduzierten Honigproduktion kommt.

Auswirkungen einer innovativen Bienenhaltung mit reduzierter Varroamilbenbehandlung auf die Leistungsfähigkeit und Vitalität von Honigbienen in der naturnahen Imkerei

Das Projekt "Auswirkungen einer innovativen Bienenhaltung mit reduzierter Varroamilbenbehandlung auf die Leistungsfähigkeit und Vitalität von Honigbienen in der naturnahen Imkerei" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Biozentrum, Fakultät für Biologie - Biozentrum, Lehrstuhl für Verhaltensphysiologie und Soziobiologie, Zoologie II durchgeführt. Wir wollen mit diesem Forschungsprojekt aufklären, wie sich eine innovative Methode der Honigbienenhaltung auf die Bienenvölker auswirkt und ob es die Arbeitsbienen und Drohnen resilienter gegen Umweltstress macht. Unser Ansatz beruht auf einer mehrwöchigen Brutpause im Spätsommer gefolgt von einer einmaligen Behandlung mit Oxalsäure. Im Gegensatz zur herkömmlichen Bienenhaltung entfernen wir die Drohnenbrut nicht. Als Vergleichsgruppe dienen Bienenvölker, die unter herkömmlichen Methoden gehalten werden. Im Projekt wollen wir die Wirksamkeit der innovativen Haltungsmethode im Hinblick auf die Entwicklung des Bienenvolks, die Leistungsfähigkeit, die Vitalität und Resilienz von Arbeiterinnen und Drohnen gegenüber Umweltstressoren untersuchen. Als Umweltstress, der gleichzeitig auf Arbeiterinnen und Drohnen wirkt, haben wir ein Insektizid ausgewählt. Wir wollen verstehen, ob die innovative Haltungsmethode die Mortalität von Bienen, die Größe der Futtersaftdrüsen bei Arbeiterinnen, die Tanzkommunikation und das Flugverhalten unter Umweltstress positiv beeinflusst. Bei den Drohnen steht die Spermaqualität im Vordergrund. Ein weiterer wichtiger Indikator für die Resilienz von Arbeitsbienen und Drohnen ist ihre Immunabwehr, die wir ebenfalls analysieren wollen. Neben der wissenschaftlichen Analyse der neuen Methode setzen wir einen Schwerpunkt im frühzeitigen Wissenstransfer in die Imkerschaft und wollen mittels eines Imkernetzwerkes die Wirksamkeit und Umsetzbarkeit der innovativen Bienenhaltung in vier Modellregionen von Imkern untersuchen. Das Ziel unseres Projektes ist die nachhaltige Etablierung einer innovativen Bienenhaltung durch die breite Imkerschaft, mit der wir unsere Bienenvölker durch natürliche Selektion zu einer höheren Abwehr der Varroamilbe bringen, ohne dass es zu einer reduzierten Honigproduktion kommt.

Entwicklung alternativer Varroabekaempfungsmethoden

Das Projekt "Entwicklung alternativer Varroabekaempfungsmethoden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hessische Landesanstalt für Leistungsprüfungen in der Tierzucht, Abteilung für Bienenzucht durchgeführt. Der Einsatz synthetischer Akarizide verursacht Kosten und Rueckstandsprobleme. Diese sollen durch die Entwicklung alternativer Bekaempfungsmethoden zur Kontrolle der Varroamilbe in Bienenvoelkern vermieden werden. Es wird an einer Verbesserung der Fang- und Bannwabentechnik, an dem Einsatz von Ameisen-, Milch- und Oxalsaeure sowie an einer Produktion rueckstandsfreien Wachses durch Naturbau gearbeitet.

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