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GEMAS – Geochemische Kartierung der Acker- und Grünlandböden Europas, Parameter und Indizes, PNEC für Kupfer (Cu)

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 – Geochemische Kartierung der Acker- und Grünlandböden Europas, Parameter und Indizes, PNEC für Cobalt (Co)

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 – Geochemische Kartierung der Acker- und Grünlandböden Europas, Parameter und Indizes, PNEC für Molybdän (Mo)

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.

Mathematical transport simulation of pharmaceutical active substances into groundwater via bank filtration

This research project realised a universal mathematical simulation for the entry of pharmaceutical active substance from surface water into groundwater via bank filtration. This information is required for the environmental risk assessment (ERA) within a marketing authorisation procedure of medicinal products for human use. Based on an extensive literature and data research a numerical model was developed considering both, the complexity of the process at the bank filtration site as well as the requirement for a user-friendly query mask for the determination of the Predicted Environmental Concentration in groundwater (PECgw). The result is a Microsoft Access based application in form of a input mask that will help to determine the expected concentration of a pharmaceutical active substance in groundwater (PECgw), based on the expected concentration of this substance in surface water (PECsw). Links to download an English summary and manual as well as the model itself can be found below (please note: the model runs only on Microsoft Access). Please also see the following publication: Müller, B., et al. (2010). "A New Approach to Calculate EMEA's Predicted Environmental Concentration for Human Pharmaceuticals in Groundwater at Bank Filtration Sites." Water, Air and Soil Pollution 217(1-4): 67-82. (DOI: DOI 10.1007/s11270-010-0568-9) Veröffentlicht in Texte | 14/2010.

Monte-Carlo-Simulation zur Schätzung der Exposition von Oberflächengewässern durch Abdrift von Pflanzenschutzmitteln

Zur Schätzung der ⁠ Exposition ⁠ von Oberflächengewässern durch Pflanzenschutzmittel werden PEC-Werte mit Hilfe eines probabilistischen Verfahrens ermittelt. Hierfür werden zunächst verschiedene Regressionsanalysen zur Modellierung der Abdrift durchgeführt. Anschließend wird die ausgewählte Abdriftverteilung mit verschiedenen Verteilungsansätzen für die Aufwandmenge und das Gewässervolumen kombiniert. Veröffentlicht in Texte | 36/2004.

Under the influence of regulations: spatio-temporal trends of the UV filter 2-Ethylhexyl-4-methoxycinnamate (EHMC) in German rivers

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

Retrospective study of triclosan and methyl-triclosan residues in fish and suspended particulate matter: Results from the German Environmental Specimen Bank

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

Screening study on hazardous substances in marine mammals of the Baltic Sea

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

Belastung der Umwelt mit Bioziden realistischer erfassen - Schwerpunkt Einträge über Kläranlagen

In Ablaufproben von 29 kommunalen Kläranlagen wurden 26 Biozidwirkstoffe und Transformationsprodukte analysiert. An fünf Standorten wurden zusätzlich Zulauf- und Schlammproben sowie die konventionellen Abwasserparameter analysiert, um die Auswerte- und Interpretationssicherheit zu erhöhen. Weiterhin wurden zwei Regenklärbecken und sechs Regenüberlaufbecken beprobt. Über eine angepasste Probenahmestrategie (Langzeitmischproben, großvolumige Feststoffsammler) wurde die Variabilität der Einzelbefunde deutlich reduziert und aufgrund der Anwendung sensitiver Analyseverfahren konnten für die meisten der betrachteten Stoffe Bestimmungsgrenzen im Bereich der stoffspezifischen Umweltqualitätsnorm (UQN) oder der vorausgesagten Konzentrationen ohne Effekte auf die Umwelt (PNEC) erreicht werden. Aus dem Projekt resultierten über 450 Proben, in denen die Biozidwirkstoffe und Transformationsprodukte analysiert wurden. Die meisten der betrachteten Stoffe konnten oberhalb der Bestimmungsgrenzen nachgewiesen werden. Sechs Biozide wurden nie in Konzentrationen oberhalb der Bestimmungsgrenze gemessen, so dass für diese Stoffe keine fundierte Aussage über die Relevanz von Kläranlagen für die Gewässerqualität getroffen werden kann. Mittlere Rückhalteleistungen konnten für 16 Stoffe abgeleitet werden. Für 12 Einzelstoffe wurden repräsentative mittlere/mediane Konzentrationen und Emissionsfaktoren abgeleitet, die es erlauben die mittlere Emissionssituation in Deutschland zuverlässig zu erfassen. Erstmalig konnten valide mittlere Konzentrationen in Beziehung zu Umweltqualitätskriterien, wie UQN oder PNEC, gesetzt werden. Quelle: Forschungsbericht

Bewertung des Eintrags von Pflanzenschutzmitteln in Oberflächengewässer - Runoff, Erosion und Drainage

Im Projekt wurde das Konzept GERDA (GEobased Runoff, Erosion, and Drainage risk Assessment for Germany) entwickelt, mit dem zukünftig im Zulassungsverfahren von Pflanzenschutzmitteln (PSM) in Deutschland die Exposition von Oberflächengewässern durch Wirkstoff-Einträge über Runoff und Erosion, Drainage, Abdrift und atmosphärischen Transport bewertet werden kann. Zentrales Element in GERDA bildet die statistisch fundierte, Perzentil-basierte Auswahl der Boden-Klima-Szenarien, mit denen mittels der Modelle PRZM und MACRO (als Bestandteil von GERDA) die Expositionsabschätzung für einen Wirkstoff im Rahmen der Zulassungsprüfung durchgeführt wird. Die mit GERDA ermittelten PECs (Predicted Environmental Concentrations) liegen für verschiedene Wirkstoffe im Bereich des 83. bis 93. Perzentils, bezogen auf die räumlich-zeitliche Grundgesamtheit der rd. 132.000 kṃ potenziellen PSM-Applikationsfläche in Deutschland und der Wetterzeitreihe 1982Ń2011. Zur Anwendung im Zulassungsverfahren wurde das Softwaretool GERDA v.1 entwickelt.Vergleichsrechnungen für 13 Beispielsubstanzen mit GERDA und dem derzeit verwendeten Modell Exposit zeigen die bedeutende Relevanz der Eintragspafde Runoff und Erosion im Vergleich zu Spraydrift und Drainage. Die Expositionsab-schätzung für Oberflächengewässer in Deutschland mit GERDA führt häufig zu strengeren Risikomanagementmaßnahmen im Vergleich zum derzeit verwendeten Modell EXPOSIT. Der Bericht umfasst weiterhin die methodischen Grundlagen der Entwicklung von Boden-Klima-Szenarien spezifisch für Deutschland, eine Schwachstellenanalyse des FOCUS-Ansatzes zur Expositionsabschätzung sowie die Analyse des Modells VFSMOD als Option zur Risikominderung durch Filterstreifen im Zulassungsverfahren. Quelle: Forschungsbericht

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