The project goal was to support the regulatory acceptance of data generated with the OECD Acute Fish Embryo Toxicity Test (TG 236) as alternative method to the OECD Acute Fish Toxicity Test (TG 203). TG 236 is an important contribution to animal welfare in chemical safety assessment in Europe but also worldwide. Results of the project are directly used within OECD project 2.54 on the Development of a Guidance Document for an Integrated Approach to Testing and Assessment of Acute Fish Toxicity. Specific results: (1) the knowledge on xenobiotic transformation capacities in zebrafish embryos, juveniles and adults is fragmentary. Therefore, transfer of biotransformation data from juvenile fish to adult fish does not appear justified. (2) The chorion is no barrier for uncharged industrial chemicals of a molecular size of 3,000 – 4,000 Da. Veröffentlicht in Texte | 94/2020.
Falk, Sandy; Brunn, Hubertus; Schröter-Kermani, Christa; Failing, Klaus; Georgii, Sebastian; Tarricone, Kathrin; Stahl, Thorsten Environmental Pollution 171 (2012), 1-8 For more than 50 years perfluoroalkyl substances (PFASs) have found worldwide industrial and household uses. Some PFASs are presumed to be persistent and bioaccumulative. Roe deer ( Capreolus capreolus ) are thought to be a suitable bioindicator for the accumulation of organic xenobiotics. Due to the ubiquitous nature of PFASs in the environment a retrospective study on temporal trends was carried out. A total of 110 deer liver pools collected from 1989 to 2010 in Germany were analyzed for their levels of PFASs. The highest concentrations were measured for perfluorooctane sulfonate (PFOS) (median 6.3 µg/kg). Perfluorooctanoic acid (PFOA), perfluorononanoic acid (PFNA) and perfluorodecanoic acid (PFDA) were detected with median concentrations of 0.5 µg/kg, 1.2 µg/kg and 0.3 µg/kg, respectively, while concentrations of the other PFASs were below the limit of quantification. PFOS concentrations decreased significantly ( r s = −0.741; p = <0.0001) from 9.2 μg/kg in 2000 to 1.8 μg/kg in 2010. doi:10.1016/j.envpol.2012.07.022
Nach der Exposition von Böden und Sedimenten mit organischen Substanzen anthropogenen Ursprungs können nicht extrahierbare Rückstände (NER) gebildet werden. Der Anteil einer Substanz, welcher als nicht extrahierbar im Boden zurückbleibt, hängt neben den Substanzeigenschaften und den Bodencharakteristika, stark vom angewendeten Extraktionsverfahren ab. In Studien zum Umweltverhalten von organischen Substanzen werden Abbau-/Dissipationszeiten (DT-Werte) direkt von der Extraktionsmethode beeinflusst, da ein intensiveres Extraktionsverfahren höhere Anteile dieser Stoffe und von deren Transformationsprodukten freisetzen kann, was zu erhöhten DT50-Werten, also einer höheren Persistenz führt. Dies kann daher für die Umweltrisikobewertung von Stoffen relevant sein. In der deutschen und EU-weiten Stoffregulierung gibt es kein standardisiertes Verfahren für die Bestimmung und Charakterisierung der NER. Folglich ist die Vergleichbarkeit vorhandener Daten zu NER limitiert. Dies dürfte besonderen Einfluss auf die Bewertung von Substanzen in unterschiedlichen regulatorischen Kontexten (z. B. REACH-Chemikalien, Pestizide, Biozide, Arzneimittel) haben. Bei der Persistenzbewertung wurden die NER in der Vergangenheit weitgehend ignoriert, da nur die DT50-Werte für den Primärabbau von Ausgangsverbindungen und deren Transformationsprodukten in Boden- und Wasser/Sediment- Systemen (OECD Guideline 307, 308, 309) berücksichtigt wurden. In der PBT-Guidance R.11 der ECHA (2017) wird die Bedeutung der NER aus Transformationsstudien in Boden- bzw. Wasser/Sediment-Systemen für die Persistenzbewertung betont (ECHA, June 2017). Es werden deshalb weitergehende Informationen zu Art und Menge der NER benötigt. Für die Berücksichtigung von potentiell remobilisierbaren NER im Rahmen der Persistenzbewertung (z.B. PBT, vPvB, POP) wird ein harmonisiertes Konzept gebraucht. Das Ziel dieser Studie war es, das sequenzielle Extraktionsschema zur Charakterisierung von nichtextrahierbaren Rückständen von Eschenbach und Oing (Eschenbach and Oing, 2013b) zu überprüfen. Weiterhin wurde ein standardisierter Ansatz zur Bestimmung von NER entwickelt, welcher vergleichbare NER Daten für die Umweltbewertung von organischen Substanzen liefert und dabei aktuelle wissenschaftliche Entwicklungen berücksichtigt (Schäffer et al., 2018). Dazu wurden 42 nicht-markierte organische Substanzen auf drei unterschiedliche Böden dotiert und mit verschiedenen Extraktionsverfahren und -bedingungen extrahiert, um ein Extraktionsverfahren zu entwickeln, welches hohe Extraktionseffizienzen bei geringen Varianzen für ein breites Spektrum organischer Substanzen ermöglicht. Weiterhin wurden Bodentransformationsstudien angelehnt an die OECD Richtlinie 307 mit 14C-Triclosan, 14C-Fenoxycarb und 14C-Acetaminophen (Paracetamol) und drei Standardböden (Lufa 2.2, Lufa 2.3 und Lufa 2.4) durchgeführt. Die nicht extrahierbaren Anteile wurde nach sequentieller Schüttelextraktion und beschleunigter Lösemittelextraktion (PLE) quantifiziert. Es wird empfohlen, das in diesem Projekt entwickelte und weitgehend universell einsetzbare PLE-Extraktionsverfahren bei Transformationsstudien in Boden- und Wasser/Sediment-Systemen einzusetzen, um die Vergleichbarkeit von NER-Daten zu verbessern und die methodische Überschätzung der NER somit zu minimieren. Quelle: Forschungsbericht
Das Projekt "Pflanze am Beispiel TiO2, CeO2, MWCNT und Quantum dots" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Vita 34 AG durchgeführt. In den letzten Jahren beschäftigten sich eine Vielzahl von Veröffentlichungen mit der Thematik 'Nanopartikel' und deren Auswirkungen auf die Umwelt. Nanopartikel, freigesetzt aus industriellen bzw. im Haushalt genutzten Nanomaterialien, gelangen durch Anwendung, Verschleiß bzw. Abfallentsorgung in die Abwässer und Klärschlämme der Wasseraufbereitung. Ziel des Projektes ist es, den Verbleib von Nanopartikeln in Abwasserkläranlagen zu untersuchen und explizit die mögliche Aufnahme von Nanopartikeln aus Klärschlammen über den Bodenpfad in die Pflanze zu untersuchen. Vita 34 übernimmt vorwiegend die Entwicklung, Planung und Durchführung der Laborversuche mit Pflanzen. Insgesamt werden jeweils vier Pflanzenarten aus dem Bereich der Nahrungsmittel- und Nutzpflanzen untersucht. Dazu zählen Radieschen, Feldsalat, Sonnenblume und das deutsche Weidelgras. Für die Untersuchungen werden zwei Testsysteme verwendet. Im ersten Ansatz wird die Aufnahme von radiomarkierten Nanopartikel (TiO2 und CeO2) über die wässrige Phase (Leitungswasser, synthetisches und vorgeklärtes Abwasser) betrachtet. Die Radiomarkierung erlaubt es in geringen (umweltrelevanten) Konzentrationen zu arbeiten. In der Pflanze können so die Aufnahmewege und die Ort der Ablagerung besser verdeutlicht werden. Die wässrige Phase erlaubt es außerdem die Aufnahme ohne Wechselwirkung mit Bodenpartikeln abzubilden. Im zweiten Ansatz wird die Aufnahme aus natürlichen Bodenmatrizes nachgebildet. Topfversuche zeigen die Aufnahme der Nanopartikel aus dem Boden bzw. Bodenporenwasser in die Pflanze. Als Kontrolle wird der Ansatz vorerst ohne Klärschlamm untersucht. Anschließend wird Nanopartikel dotierter Klärschlamm beigefügt. In beiden Ansätzen werden ausgewählte Parameter (pH, Zeta-Potential, Leitfähigkeit, Partikelgröße, org. Gehalt, u.a.) ermittelt, um die Agglomerationseigenschaften der Nanopartikel abbilden und verstehen zu können. Die Synthese von radiomarkierten Nanopartikeln und der Nachweis in den verschiedenen Matrizes wird bei unserem Partner, dem HZDR, realisiert und unter Strahlenschutzbedingungen statt finden. Aus den Ergebnissen wird eine systematische Bewertung von möglichen Umweltgefährdungen ausgehend von Nanopartikel entlang des Wirkungspfades Klärschlamm - Boden - Pflanze erstellt. Standartarbeitsanweisungen, Richtlinien bzw. Konzepte sowohl für die landwirtschaftliche Praxis als auch Vorschläge für eine potentielle Phytosanierung werden ausgearbeitet.
Das Projekt "Pflanze am Beispiel TiO2, CeO2, MWCNT und Quantum dots" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AUD Analytik- und Umweltdienstleistungs GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, den Verbleib von Nanopartikeln in Wasseraufbereitungsanlagen zu untersuchen und explizit die mögliche Aufnahme von Nanopartikeln aus Klärschlämmen in Pflanzen zu bewerten. Für Nanopartikel sind Kenntnisse zum geschlossenen Prozessverständnis und Verbleib entlang der Kausalkette der Abwasserbehandlung und Entsorgung während der mechanischen, biologischen und chemischem Reinigung, der Freisetzung über geklärte Wässer bzw. den Klärschlamm, deren weiterer Transport über den Bodenwasserpfad bis in die Pflanze bisher unzureichend. Die Bioverfügbarkeit und die mögliche Einführung von Nanopartikeln in die Nahrungskette aus den der landwirtschaftlichen Verwertung zugeführten Klärschlämmen (Dünger, Landschaftsbau) wird anhand von Untersuchungen zur Partikelaufnahme in Pflanzen untersucht. Die Datenrecherche hat insbesondere die Ermittlung von Untersuchungsergebnissen zu Nanopartikeln in Abwasserbehandlungsanlagen und deren Prozessverhalten zum Gegenstand. Des Weiteren bilden Nanopartikel im Klärschlamm sowie deren Ausbringung in der Landwirtschaft in Bezug auf Umweltverträglichkeit einen Rechercheschwerpunkt. Mittels Laborkläranlagen wird das Prozessverhalten der Nanopartikel in Abwasserbehandlungsanlagen untersucht. Die Bestimmung von Nanopartikeln in den realen Abwässern und Schlämmen von Kläranlagen ist bisher messtechnisch nicht hinreichend gelöst. In Laborkläranlagen sollen deshalb zur Untersuchung der Wirkungspfade bestimmter Nanopartikel Versuchsserien gefahren werden. Dadurch werden grundsätzlich auch Lösungsansätze zur Entfernung von Nanopartikeln aus Abwässern und Klärschlämmen zugänglich. Über eine Auswertung aller durch das Vorhaben erlangten Daten und deren Systematisierung soll eine vollständige Beschreibung der Wirkungspfade ermöglicht werden. Ziel dieses Arbeitspaketes ist die Entwicklung von Bewertungsmethoden und Strategien für die Umweltbewertung von Nanopartikeln in der Prozesskette Abwasser - Klärschlamm - Pflanze.
Untersuchungen von Brassen aus verschiedenen deutschen Fließgewässern zeigten die höchsten Methyl-Triclosan-Gehalte in Brassen aus der Saale, der Saar und dem Rhein. Triclosan ist eine synthetisch hergestellte Chemikalie mit antimikrobiellen Eigenschaften. Sie wird seit etwa 40 Jahren zunehmend als Desinfektions- und Konservierungsmittel und auch zur Geruchsvermeidung beispielsweise in Socken und Sportkleidung eingesetzt. Man findet Triclosan darüber hinaus in Körperpflegeprodukten wie Shampoos, Seifen, Deodorants und zum Teil in Zahnpasta und pharmazeutischen Präparaten. Hinsichtlich seiner Wirkung auf die Umwelt wird Triclosan als umweltgefährlich , als sehr giftig gegenüber Wasserorganismen und als kann in Gewässern längerfristig schädliche Wirkungen haben eingestuft. Da es relativ schnell abgebaut wird, kommt es in der Umwelt jedoch nur in geringen Mengen vor. Methyl-Triclosan, ein Transformationsprodukt von Triclosan, wird in aquatischen Organismen angereichert. Wahrscheinlich stammen die in der Umwelt zu findenden Methyl-Triclosan-Gehalte aus der biologischen Methylierung von Triclosan. Diese Prozesse können ungewollt in Kläranlagen ablaufen. Eine Anreicherung in bestimmten Umweltkompartimenten oder Organismen ist unter Vorsorgegesichtspunkten ein unerwünschter Vorgang. Um zu klären, ob diese Stoffe auch unter natürlichen Bedingungen in wasserlebenden Organismen gefunden werden und wie hoch die Belastungen sind und waren, wurden in Retrospektiven Monitorings Brassen aus verschiedenen deutschen Fließgewässern auf Triclosan und Methyl-Triclosan untersucht. Die erste Zeitreihe umfasste die Jahre 1994-2003, die nachfolgende Untersuchung die Jahre 2004-2008. Die Gehalte an Triclosan in Brassen sind sehr niedrig und liegen in vielen Fällen unterhalb der Bestimmungsgrenze. Die Belastung der Brassenmuskulatur mit Methyl-Triclosan ist dagegen deutlich höher. Die höchsten Methyl-Triclosan-Gehalte finden sich in Brassen aus der Saale und der Saar. Im Rhein nimmt die Belastung flussabwärts zu, während in der Elbe ein umgekehrter Trend zu beobachten ist mit deutlich geringerer Belastung von Brassen aus der Unterelbe (Blankenese). In Fischen fast aller Probenahmeflächen nehmen die Konzentrationen von Methyl-Triclosan seit Mitte der 1990er Jahre zu. Ein deutlicher Rückgang der Belastung ist häufig erst nach 2005/2007 zu beobachten. An einzelnen Probenahmeflächen zeichnet sich allerdings 2008 ein erneuter Anstieg ab. Alle Daten zur Ergebnisbeschreibung anzeigen An den untersuchten Probenahmeflächen der Umweltprobenbank ist aktuell nicht von einem ökologischen Risiko durch Triclosan und Methyl-Triclosan auszugehen. Bei einer Bewertung ist aber zu berücksichtigen, dass Persistenz und Anreicherungen von Xenobiotika in Organismen und abiotischen Umweltkompartimenten grundsätzlich nicht erwünscht sind. Die Darstellung der zeitlichen Verläufe hat gezeigt, dass der Gehalt von Methyl-Triclosan in Brassen an allen Probenahmeflächen seit Mitte der 1990er Jahre deutlich angestiegen ist. Gegen Ende des Untersuchungszeitraums (2008) ist an einigen, aber nicht allen Flächen eine Abnahme zu erkennen. Es sollten daher Maßnahmen zur Begrenzung des Eintrags von Triclosan getroffen werden. Ein erster Schritt war der 2001 vom Deutschen Industrieverband Körperpflege- und Waschmittel (IKW) ausgesprochene Verzicht auf Triclosan bei Wasch- und Reinigungsmitteln. Auch eine Optimierung der Reinigungsleistung von Kläranlagen würde zu einer Verringerung des Eintrags führen. Aktualisiert am: 12.01.2022
Das Projekt "Teilprojekt 2: Von der Zelle zum Organismus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin (ITEM) durchgeführt. Ziel dieses Verbundprojektes ist es, alternative Verfahren zu evaluieren, um mögliche adverse Effekte von Carbon Black Nanopartikeln (CBNP) nach wiederholter Exposition und bei vorgeschädigten Lungen vorherzusagen. CBNP mit unterschiedlichen Oberflächenmodifikationen (Beladung mit PAK, Nitroanthracen, Benzo(a)pyren) werden durch Gasphasensynthese in Anlehnung an die industriellen Herstellungsverfahren synthetisiert. In diesem Teilprojekt liegt der Fokus auf dem Einsatz von in vitro und ex vivo Modellen der Lunge für die Untersuchung der toxischen Effekte der Modellpartikel. Die mit diesen Alternativmethoden gewonnen Ergebnisse sollen in einem Inhalationsexperiment nach OECD 413 auf ihre Vorhersagefähigkeit überprüft werden. In AP1 ist das Ziel die Erarbeitung von SOPs zur Herstellung stabiler, steriler Suspensionen der CBNP-Modifikationen in physiologischen Medien. In AP2 werden in vitro Experimente mit Zellkulturen, die unter air-liquid Bedingungen gegenüber CBNP exponiert werden, durchgeführt. Eine Vorschädigung der Zellen soll dabei durch NO2-Exposition erzielt werden. In Experimenten mit Precision Cut Lung Slices (CBNP), die von Patienten mit bekannten Vorerkrankungen wie COPD gewonnen wurden, soll die Auswirkung einer Vorschädigung auf CBNP-Effekte auch im humanen ex vivo Modell untersucht werden. In AP4 wird eine nose-only Inhalationsstudie nach OECD 413 an der Ratte durchgeführt, um die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf die in vivo Situation zu überprüfen.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Fachrichtung 8.2 Pharmazie, Professur für Biopharmazie und Pharmazeutische Technologie durchgeführt. Ziel des geplanten Vorhabens ist die Reduktion von Tierversuchen zur kutanen Penetration und Permeation von Fremdstoffen durch eine standardisierte In-Vitro-Methode. Eine validierte Alternativmethode, basierend auf biotechnologisch gewonnenen, kommerziell verfügbaren humanen Hautmodellen, soll als Ersatz- und Ergänzungsmethode die bei der Entwicklung und Prüfung von Industriechemikalien, Pflanzenschutzmitteln und Arzneimitteln hohe Zahl der Tierversuche reduzieren. Dazu gehören insbesondere die Untersuchung von mehr als 10 Testsubstanzen, die sich deutlich in Ihrer Lipophilie sowie in ihrem Molekulargewicht unterscheiden. Die Massenbilanz und die Intra- und Inter-Laborvariabilität werden bestimmt. Die Planung des Vorhabens berücksichtigt die Empfehlungen der OECD (Lodz, 1999; online Veröffentlichungen 12/2000). Es soll im Rahmen des beantragten Projektes eine OECD Richtlinie für die Prüfung auf Penetration von Fremdstoffen in sowie der Permeation durch die Haut erarbeitet werden, bei der sog. künstliche menschliche Haut verwendet wird.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität Berlin, Institut für Pharmazie, Arbeitsgruppe Pharmakologie und Toxikologie durchgeführt. Ziel des geplanten Vorhabens ist die Reduktion von Tierversuchen zur kutanen Penetration und Permeation von Fremdstoffen durch eine standardisierte In-Vitro-Methode. Eine validierte Alternativmethode, basierend auf biotechnologisch gewonnenen, kommerziell verfügbaren humanen Hautmodellen, soll als Ersatz- und Ergänzungsmethode die bei der Entwicklung und Prüfung von Industriechemikalien, Pflanzenschutzmitteln und Arzneimitteln hohe Zahl der Tierversuche reduzieren. Es soll im Rahmen des beantragten Projekts eine OECD Richtlinie für die Prüfung auf Penetration von Fredmstoffen in sowie der Permeation durch die Haut erarbeitet werden, bei der sog. künstliche Haut verwendet wird. Die Planung des Vorhabens berücksichtigt die Empfehlungen der OECD (Lodz, 1999; online Veröffentlichungen 12/2000). Dazu gehören insbesondere die Untersuchung von mehr als 10 Testsubstanzen, die sich deutlich in ihrer Lipophilie sowie in ihrem Molekulargwicht unterscheiden. Die Massenbilanz unddie Intra-Laborvaribialität werden bestimmt. Die FU übernimmt die Sprecherfunktion des Vorhabens.
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technischen Universität München, Klinikum rechts der Isar, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie durchgeführt. Zur Untersuchung von Arzneimitteln und Chemikalien auf Embryotoxiztität kommen Tierversuche zum Einsatz. Sie sind zeitaufwendig, kostenintensiv und stark belastend für die Versuchstiere. Die In-vitro-Embryotoxizitätstests 'Embryonic Stem Cell Test (EST)' und 'Whole Embryo Culture Test (WEC)' sind vielversprechende Alternativmethoden zur Reduktion der Tierversuche. Für ihre Anwendung muss aber die Möglichkeit zur metabolischen Aktivierung von Testsubstanzen integriert werden, um auch das embryotoxische Potential von Proteratogenen nachweisen zu können. Im Rahmen des Projektes soll die Kombination des EST und der WEC mit Biotransformationssystemen basierend auf primären Hepatozyten des Schweins bzw. NeoHep-Zellen, gewonnen aus Monozyten des Menschen etabliert werden. Die 'Gold-Standards der In-vitro-Biotransformationssysteme, die primären Hepatozyten der Ratte bzw. des Menschen dienen als Vergleich für die Optimierung und Standardisierung. Die Weiterentwicklungen dieser In-vitro-Embryotoxizitätstests wird ihre Akzeptanz als Ersatzmethode zu den etablierten Tierversuchen zur Prüfung des reproduktionstoxikologischen Potentials von Xenobiotika signifikant erhöhen.