Increasing concern on water contamination by micropollutants like pharmaceuticals fuels the development and implementation of technologies to remove micropollutants from municipal wastewater treatment plants (WWTP). However, often the targets and criteria for process design of such technologies are not clarified. This study was conducted to test whether predicted no-effect concentrations (PNEC) can be used as a design parameter for advanced treatment technologies to achieve pharmaceutical levels in WWTP effluents. This goal is consistent with environmental requirements, currently being discussed both by the Danish authorities and the European goals on zero emissions as documented in the draft of the Urban Wastewater Directive. The effluent of a conventional activated sludge WWTP was treated by ozonation and granular activated carbon (GAC) and monitored for 50 pharmaceuticals and iodinated X-ray contrast media, as well as 23 transformation products. Treatment with GAC alone initially achieved concentrations below PNEC for all targeted compounds, but after treating 3,000 - 5,000 bed volumes, the removal for several compounds decreased and the effluent concentrations for clarithromycin and venlafaxine were no longer below PNEC. Ozonation alone effectively reduced the concentrations of most of the compounds with standard ozone dosing of 0.5 mg O3/mg DOC. However, ozonation was unable to remove bicalutamide and oxazepam to reach target concentrations. The operation of both technologies in combination achieved concentrations of all measured pharmaceuticals below the PNEC (even with ozone concentrations of below 0.5 mg O3/mg DOC). Nonetheless, this study suggests that proper steering of WWTP design via the PNEC values alone is obstructed by lack of reliable primal PNEC data and absence of PNEC references for emerging pollutants and potential biologically active transformation products. © 2023 The Author(s). Published by Elsevier B.V.
Monitoring methodologies reflecting the long-term quality and contamination of surface waters are needed to obtain a representative picture of pollution and identify risk drivers. This study sets a baseline for characterizing chemical pollution in the Danube River using an innovative approach, combining continuous three-months use of passive sampling technology with comprehensive chemical (747 chemicals) and bioanalytical (seven in vitro bioassays) assessment during the Joint Danube Survey (JDS4). This is one of the world's largest investigative surface-water monitoring efforts in the longest river in the European Union, which water after riverbank filtration is broadly used for drinking water production. Two types of passive samplers, silicone rubber (SR) sheets for hydrophobic compounds and AttractSPETM HLB disks for hydrophilic compounds, were deployed at nine sites for approximately 100 days. The Danube River pollution was dominated by industrial compounds in SR samplers and by industrial compounds together with pharmaceuticals and personal care products in HLB samplers. Comparison of the Estimated Environmental Concentrations with Predicted No-Effect Concentrations revealed that at the studied sites, at least one (SR) and 4-7 (HLB) compound(s) exceeded the risk quotient of 1. We also detected AhR-mediated activity, oxidative stress response, peroxisome proliferator-activated receptor gamma-mediated activity, estrogenic, androgenic, and anti-androgenic activities using in vitro bioassays. A significant portion of the AhR-mediated and estrogenic activities could be explained by detected analytes at several sites, while for the other bioassays and other sites, much of the activity remained unexplained. The effect-based trigger values for estrogenic and anti-androgenic activities were exceeded at some sites. The identified drivers of mixture in vitro effects deserve further attention in ecotoxicological and environmental pollution research. This novel approach using long-term passive sampling provides a representative benchmark of pollution and effect potentials of chemical mixtures for future water quality monitoring of the Danube River and other large water bodies. © 2023 The Author(s).
Wie die HELCOM-Expertengruppe für Meeressäugetiere (EG MAMA; portal.helcom.fi, 2021) feststellt, liegen nur begrenzte Informationen über das Vorkommen, die (Öko-)Toxizität und die potenziellen gesundheitlichen Auswirkungen von Neuen Schadstoffen bei Meeressäugern vor. Neue Schadstoffe werden durch verschiedene anthropogene Aktivitäten in die Umwelt eingebracht, und einige dieser Stoffe haben das Potenzial, in Meeres-, Süßwasser- und/oder terrestrische Nahrungsnetze zu gelangen, wo sie sich anreichern können. Gegenwärtig fehlen häufig Informationen über die Exposition, und es besteht ein dringender Bedarf an ausreichenden Daten zum Vorkommen und die Auswirkungen, um CEC bewerten und gegebenenfalls Maßnahmen zur Risikominderung einleiten zu können. Ziel des Projekts war das Screening auf potenziell gefährliche Neue Schadstoffe in Meeressäugetieren aus der Ostsee unter Verwendung modernster analytischer Methoden für ein weitreichendes Ziel- und Verdachtsscreening. Zu diesem Zweck wurden 11 gepoolte Leber- und eine nicht gepoolte Muskelprobe von 11 Meeressäugern (Schweinswal (Phocoena phocoena), Gewöhnlicher Delphin (Delphinus delphis), Kegelrobbe (Halichoerus grypus), Seehund (Phoca vitulina)) von HELCOM-Vertragsparteien aus Deutschland, Schweden, Dänemark und Polen zur Verfügung gestellt. Die interessierenden Verunreinigungen wurden aus den gefriergetrockneten Matrizes mit Hilfe allgemeiner Extraktionsmethoden extrahiert, und die endgültigen Extrakte wurden sowohl mit Flüssig- als auch mit Gaschromatographie in Verbindung mit hochauflösender Massenspektrometrie (HRMS; LC-ESI-QToF und GC-APCI-QToF) analysiert. Die Proben wurden quantitativ auf das Vorhandensein von mehr als 2,500 organischen Schadstoffen untersucht, darunter Verbindungen verschiedener Klassen wie Arzneimittel, Kosmetika, Biozide, Pflanzenschutzmittel, illegale Drogen, Stimulanzien, Süßstoffe und Industriechemikalien (z. B. Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS), Flammschutzmittel, Korrosionsinhibitoren, Weichmacher, Tenside) sowie deren Umwandlungsprodukte (TPs). Darüber hinaus wurde eine Methode zur Analyse von 23 Verbindungen entwickelt, die in Sprengstoffen enthalten sind, die in der Vergangenheit in die Ostsee verklappt wurden, wobei ein anderes Verfahren zur Probenvorbereitung verwendet wurde. Eine spezifische Ziel-Screeningmethode, die dieselbe Probenvorbereitung verwendet, wurde auch für 13 neue phosphororganische Flammschutzmittel (OPFR) und zwei Dechloran-plus-Verbindungen angewandt.Das Verdachtsscreening von 65.690 umweltrelevanten Substanzen aus der NORMAN-Stoffdatenbank wurde an allen HRMS-Rohchromatogrammen durchgeführt. Die Chromatogramme wurden auch in die NORMAN Digital Sample Freezing Platform (DSFP) hochgeladen und stehen somit für das retrospektive Screening von noch mehr Verbindungen zur Verfügung, sobald die Informationen für deren Screening verfügbar sind. Insgesamt wurden in den untersuchten Proben 47 Schadstoffe aus verschiedenen chemischen Klassen festgestellt. Bei den meisten der nachgewiesenen Verbindungen handelte es sich um PFAS, gefolgt von Pflanzenschutzmitteln und deren TP, Industriechemikalien und Arzneimitteln und deren TP. Die am häufigsten vorkommenden Verbindungen waren PCB 101, l-PFOS, Hexachlorbenzol und 4,4-DDE (TP von DDT), die in allen untersuchten Proben nachgewiesen wurden. Die gemessenen Konzentrationen der einzelnen Stoffe wurden mit den PNEC-Werten (Predicted No-Effect Concentration) für Meeresfische aus der NORMAN-Ökotoxikologie-Datenbank verglichen, und 33 Verbindungen überschritten diese ökotoxikologischen Schwellenwerte, was auf mögliche negative Auswirkungen auf die Gesundheit der betroffenen Meeressäuger hinweist. Keiner der untersuchten Sprengstoffe wurde in einer der Proben oberhalb seiner Nachweisgrenze nachgewiesen. Fünf OPFRs wurden in mindestens einer Probe nachgewiesen, wobei Tris(3-chlorpropyl)phosphat in zehn von 12 Proben vorhanden war. Das Verdachtsscreening ergab das Vorhandensein von weiteren 30 Substanzen in den untersuchten Proben und ermöglichte eine halbquantitative Schätzung ihrer Konzentrationen. Diese Verbindungen wurden dann nach demselben Verfahren wie beim breit angelegten Ziel-Screening priorisiert. Das Ergebnis war, dass die Industriechemikalien 12-Aminododecansäure und 1,3-Dimethyl-3-phenylbutylacetat an erster Stelle standen, gefolgt von dem UV-Filter Octinoxat. Die meisten der entdeckten Chemikalien waren in der ECHA-Datenbank registriert, was auf ihre jährliche Produktion in großen Mengen hindeutet. Quelle: Forschungsbericht
Polyzyklische Moschusverbindungen sind synthetische Duftstoffen, die in Körperpflegemitteln, Wasch- und Reinigungsmitteln, Papier und Textilien eingesetzt werden. Über Abwässer und Klärschlämme gelangen sie in die Umwelt. Einige Moschusverbindungen sind bioakkumulierend, endokrin wirksam und toxisch für aquatische Organismen. In Brassen aus deutschen Fließgewässern und Miesmuscheln aus Nord- und Ostsee dominierten die polyzyklischen Moschusverbindungen HHCB (Handelsname: Galaxolid) und AHTN (Handelsname:Tonalid). Im Untersuchungszeitraum 1986-2003 waren Brassen deutlich stärker belastet als Miesmuscheln. Generell ist eine Abnahme der Belastung seit Mitte der 1990er Jahre zu beobachten. Zu den wirtschaftlich wichtigsten polyzyklischen Moschusverbindungen gehören HHCB und AHTN. Beide Verbindungen werden nur zum Teil in Kläranlagen abgebaut, und können in Kläranlagenabläufen nachgewiesen werden. AHTN, nicht aber HHCB, wird durch UV-Strahlung weiter abgebaut. Da beide Stoffe lipophil sind, können sie sich in Organismen anreichern. Um die Belastung aquatischer Organismen in deutschen Gewässern zu erfassen, wurden Brassen aus verschiedenen deutschen Fließgewässern und Miesmuscheln aus Nord- und Ostsee im Rahmen eines retrospektiven Monitorings auf AHTN und HHCB untersucht. HHCB und AHTN wurden in allen Muschelproben aus der südlichen Nordsee (Eckwarderhörne) nachgewiesen. Die Konzentrationen lagen bei 0,52 - 1,7 ng HHCB/g Frischgewicht (FG) und 0,39 - 2,5 ng AHTN/g FG. Bis Mitte der 1990er Jahre dominierte AHTN, in den Folgejahren lagen die HHCB-Konzentrationen höher. Miesmuscheln aus der Ostsee wiesen generell niedrigere AHTN- und HHCB-Gehalte auf. Verglichen mit Miesmuscheln waren Brassen bis zu 1000 Mal stärker mit HHCB und AHTN belastet. Der Grund hierfür dürfte die höhere Exposition von Brassen durch Kläranlagenabläufe sein (geringere Verdünnung). Die Konzentrationen von HHCB waren dabei durchgehend höher als von AHTN (um Faktoren von 2 bis 17). Die höchsten Gehalte fanden sich Mitte der 1990er Jahre bei Brassen aus der Saar (bis 2005 ng HHCB/g FG und 605 ng AHTN/g FG). An allen Probenahmeflächen nahmen die Belastungen mit polyzyklischen Moschusverbindungen seit Mitte der 1990er Jahre ab. Die Belastung von Miesmuscheln und Brassen durch die polyzyklischen Moschusverbindungen HHCB und AHTN nahm bis 2003 ab. Dies ist wahrscheinlich auf rückläufige Verbrauchssmengen durch den Einsatz von Ersatzstoffen zurückzuführen. Aber was bedeutet die Anwesenheit dieser Stoffe im Gewässer für aquatische Organismen? Die aus den Fischgewebekonzentrationen extrapolierten Wasserkonzentrationen lagen bis 2003 unterhalb der jeweiligen für aquatische Organismen kritischen Konzentrationen (PNEC - predicted no effect concentration). Für deutsche Fließgewässer wurden im Rahmen dieser Studie maximale Wasserkonzentrationen von 3,2 µg HHCB/L und 1,0 µg AHTN/L errechnet, während die PNEC für Süßwasserorganismen bei 4,4 µg HHCB/L und 2,8 µg AHTN/L liegt. Damit ist eine direkte Gefährdung der aquatischen Umwelt durch diese Verbindungen im Untersuchungszeitraum unwahrscheinlich. Aktualisiert am: 12.01.2022 Datenrecherche Datenrecherche Datenrecherche Datenrecherche
In this study, 56 effluent samples from 52 European wastewater treatment plants (WWTPs) were investigated for the occurrence of 499 emerging chemicals (ECs) and their associated potential risks to the environment. The two main objectives were (i) to extend our knowledge on chemicals occurring in treated wastewater, and (ii) to identify and prioritize compounds of concern based on three different risk assessment approaches for the identification of consensus mixture risk drivers of concern. Approaches include (i) PNEC and EQS-based regulatory risk quotients (RQs), (ii) species sensitivity distribution (SSD)-based hazard units (HUs) and (iii) toxic units (TUs) for three biological quality elements (BQEs) algae, crustacean, and fish. For this purpose, solid-phase extracts were analysed with wide-scope chemical target screening via liquid chromatography high-resolution mass spectrometry (LC-HRMS), resulting in 366 detected compounds, with concentrations ranging from < 1 ng/L to > 100 Ìg/L. The detected chemicals were categorized with respect to critical information relevant for risk assessment and management prioritization including: (1) frequency of occurrence, (2) measured concentrations, (3) use groups, (4) persistence & bioaccumulation, and (5) modes of action. A comprehensive assessment using RQ, HU and TU indicated exceedance of risk thresholds for the majority of effluents with RQ being the most sensitive metric. In total, 299 out of the 366 compounds were identified as mixture risk contributors in one of the approaches, while 32 chemicals were established as consensus mixture risk contributors of high concern, including a high percentage (66%) of pesticides and biocides. For samples which have passed an advanced treatment using ozonation or activated carbon (AC), consistently much lower risks were estimated. © 2022 Authors
GEMAS (Geochemical Mapping of Agricultural and Grazing Land Soil in Europe) ist ein Kooperationsprojekt zwischen der Expertengruppe „Geochemie“ der europäischen geologischen Dienste (EuroGeoSurveys) und Eurometeaux (Verbund der europäischen Metallindustrie). Insgesamt waren an der Durchführung des Projektes weltweit über 60 internationale Organisationen und Institutionen beteiligt. In den Jahren 2008 und 2009 wurden in 33 europäischen Ländern auf einer Fläche von 5 600 000 km² insgesamt 2219 Ackerproben (Ackerlandböden, 0 – 20 cm, Ap-Proben) und 2127 Grünlandproben (Weidelandböden, 0 – 10 cm, Gr-Proben) entnommen. Neben den chemischen Elementgehalten wurden in den Proben auch Bodeneigenschaften und -parameter wie der pH-Wert, die Korngrößenverteilung, die effektive Kationenaustauschkapazität (CEC), MIR-Spektren und die magnetische Suszeptibilität untersucht sowie einige Koeffizienten berechnet. Die Downloaddateien zeigen die flächenhafte Verteilung der für Cobalt (Co) ermittelten PNEC (predicted no effect concentration) in Form von farbigen Isoflächenkarten.
GEMAS (Geochemical Mapping of Agricultural and Grazing Land Soil in Europe) ist ein Kooperationsprojekt zwischen der Expertengruppe „Geochemie“ der europäischen geologischen Dienste (EuroGeoSurveys) und Eurometeaux (Verbund der europäischen Metallindustrie). Insgesamt waren an der Durchführung des Projektes weltweit über 60 internationale Organisationen und Institutionen beteiligt. In den Jahren 2008 und 2009 wurden in 33 europäischen Ländern auf einer Fläche von 5 600 000 km² insgesamt 2219 Ackerproben (Ackerlandböden, 0 – 20 cm, Ap-Proben) und 2127 Grünlandproben (Weidelandböden, 0 – 10 cm, Gr-Proben) entnommen. Neben den chemischen Elementgehalten wurden in den Proben auch Bodeneigenschaften und -parameter wie der pH-Wert, die Korngrößenverteilung, die effektive Kationenaustauschkapazität (CEC), MIR-Spektren und die magnetische Suszeptibilität untersucht sowie einige Koeffizienten berechnet. Die Downloaddateien zeigen die flächenhafte Verteilung der für Kupfer (Cu) ermittelten PNEC (predicted no effect concentration) in Form von farbigen Isoflächenkarten.
GEMAS (Geochemical Mapping of Agricultural and Grazing Land Soil in Europe) ist ein Kooperationsprojekt zwischen der Expertengruppe „Geochemie“ der europäischen geologischen Dienste (EuroGeoSurveys) und Eurometeaux (Verbund der europäischen Metallindustrie). Insgesamt waren an der Durchführung des Projektes weltweit über 60 internationale Organisationen und Institutionen beteiligt. In den Jahren 2008 und 2009 wurden in 33 europäischen Ländern auf einer Fläche von 5 600 000 km² insgesamt 2219 Ackerproben (Ackerlandböden, 0 – 20 cm, Ap-Proben) und 2127 Grünlandproben (Weidelandböden, 0 – 10 cm, Gr-Proben) entnommen. Neben den chemischen Elementgehalten wurden in den Proben auch Bodeneigenschaften und -parameter wie der pH-Wert, die Korngrößenverteilung, die effektive Kationenaustauschkapazität (CEC), MIR-Spektren und die magnetische Suszeptibilität untersucht sowie einige Koeffizienten berechnet. Die Downloaddateien zeigen die flächenhafte Verteilung der für Molybdän (Mo) ermittelten PNEC (predicted no effect concentration) in Form von farbigen Isoflächenkarten.
Nagorka, Regine; Duffek, Anja Environmental Sciences Europe 33 (2021), 8 Globally, 2-Ethylhexyl-4-methoxycinnamate (EHMC) is one of the most commonly used UV filters in sunscreen and personal care products. Due to its widespread usage, the occurrence of EHMC in the aquatic environment has frequently been documented. In the EU, EHMC is listed under the European Community Rolling Action Plan (CoRAP) as suspected to be persistent, bioaccumulative, and toxic (PBT) and as a potential endocrine disruptor. It was included in the first watch list under the Water Framework Directive (WFD) referring to a sediment PNEC of 200 µg/kg dry weight (dw). In the light of the ongoing substance evaluation to refine the environmental risk assessment, the objective of this study was to obtain spatio-temporal trends for EHMC in freshwater. We analyzed samples of suspended particulate matter (SPM) retrieved from the German environmental specimen bank (ESB). The samples covered 13 sampling sites from major German rivers, including Rhine, Elbe, and Danube, and have been collected since mid-2000s. Our results show decreasing concentrations of EHMC in annual SPM samples during the studied period. In the mid-2000s, the levels for EHMC ranged between 3.3 and 72 ng/g dw. The highest burden could be found in the Rhine tributary Saar. In 2017, we observed a maximum concentration ten times lower (7.9 ng/g dw in samples from the Saar). In 62% of all samples taken in 2017, concentrations were even below the limit of quantification (LOQ) of 2.7 ng/g dw. The results indicate a general declining discharge of EHMC into German rivers within the last 15 years and correspond to the market data. Although the measured levels are below the predicted no-effect level (PNEC) in sediment, further research should identify local and seasonal level of exposure, e.g., at highly frequented bathing waters especially in lakes. In addition, possible substitutes as well as their potentially synergistic effects together with other UV filters should be investigated. doi: 10.1186/s12302-020-00448-w
Background Globally, 2-Ethylhexyl-4-methoxycinnamate (EHMC) is one of the most commonly used UV filters in sunscreen and personal care products. Due to its widespread usage, the occurrence of EHMC in the aquatic environment has frequently been documented. In the EU, EHMC is listed under the European Community Rolling Action Plan (CoRAP) as suspected to be persistent, bioaccumulative, and toxic (PBT) and as a potential endocrine disruptor. It was included in the first watch list under the Water Framework Directive (WFD) referring to a sediment PNEC of 200 (my)g/kg dry weight (dw). In the light of the ongoing substance evaluation to refine the environmental risk assessment, the objective of this study was to obtain spatio-temporal trends for EHMC in freshwater. We analyzed samples of suspended particulate matter (SPM) retrieved from the German environmental specimen bank (ESB). The samples covered 13 sampling sites from major German rivers, including Rhine, Elbe, and Danube, and have been collected since mid-2000s. Results Our results show decreasing concentrations of EHMC in annual SPM samples during the studied period. In the mid-2000s, the levels for EHMC ranged between 3.3 and 72 ng/g dw. The highest burden could be found in the Rhine tributary Saar. In 2017, we observed a maximum concentration ten times lower (7.9 ng/g dw in samples from the Saar). In 62% of all samples taken in 2017, concentrations were even below the limit of quantification (LOQ) of 2.7 ng/g dw. Conclusions The results indicate a general declining discharge of EHMC into German rivers within the last 15 years and correspond to the market data. Although the measured levels are below the predicted no-effect level (PNEC) in sediment, further research should identify local and seasonal level of exposure, e.g., at highly frequented bathing waters especially in lakes. In addition, possible substitutes as well as their potentially synergistic effects together with other UV filters should be investigated. © The Author(s) 2021
| Origin | Count |
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| Förderprogramm | 24 |
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