Ökotoxikologie

• Umwelttoxikologie, Umwelthygiene, Umweltmedizin

• Ökotoxikologie

• Ökologische Chemie

• Schutzziel: Mensch

• Gesundheitssötrungen, Belästigung

• Schutzziel: Umwelt

• Wirkungen auf Biota (einzelne Arten, Populationen, Lebensgemeinschaften) und ihren Lebensraum (Luft, Boden, Wasser)

• Schutzziel: Umwelt

• Verhalten in den Umweltmedien (Persistenz, biotische und abiotische Umwandlung)

• Fehlverhalten der adulten Tiere (Nestbau, Balz)

• verspäteter Brutbeginn

• verspätete oder ausbleibende Eiproduktion

• verminderte Befruchtungsraten

• kleinere Gelege

• zerbrochene Eier

• Embryonensterben

• erhöhte Jungenmortalität

Wirkung auf Hormone von Tieren -> Reproduktionstoxisch -> Arten gefährdet -> Ökosystem gefährdet

• Methoxychlor (Metabolit): östrogene Wirkungen auf Säuge

• 1954: Experimenteller Nachweis östrogeneirkender Pflanzeninhaltsstoffe

• DDT, DDE: Eischalenverdünnung bei Raubvögeln

• DDT: Reproduktionswirkungen bei Vögeln und Säugern

• Östrogene Wirkungen von PCB auf marine Säuger

• Organische Zinnverbindungen (Tributylzinn (TBT)): Schädigung der Reproduktion von Austern und anderen Wassertieren (Larven), Vermännlichung von Wasserschnecken

• Rückgng der Alligatorenpopulation in einem Feuchtgebiet in Florida: Verlust von Nachkommen und verschiedene Reproduktionsstörungen, verkümmerte männliche Reproduktionsorgane

• Kläaranlagenausläufe: östrogene Wirkung auf Fische

• Dichlordiphenyldichlorethen

• entsteht aus DDT durch durch Abspaltung von Chlorwasserstoff

• Dichlordiphenyltrichlorethan

• Insektizid

• seit Anfang der 1940er als Fraß- und Kontaktgift u.a. gegen die Anopheles-Mücke eingesetzt (Malaria)

-> 90 Jahre von erste Erkenntnis bis Beginn staatlicher Interventionen

-> 100 Jahre von erste Erkenntnis bis Beginn staatlicher Interventionen

-> 100 Jahre von erste Erkenntnis bis Beginn staatlicher Interventionen

-> 30 Jahre von erste Erkenntnis bis Beginn staatlicher Interventionen

-> 30 Jahre von erste Erkenntnis bis Beginn staatlicher Interventionen

• etwa 100.000 Tonnen Erdöl gelangen jährlich durch Tankerunglücke in die Meere und Flüsse

• 1 Liter Erdöl reicht aus, um 100.000 Liter Wasser zu vergiften

• Ölbohrplaatform “Deepwater Horizon”: 670.000 Tonnen Eintragsmenge ins Meer

• Ca. 260 Millionen Tonnen Kunststoff werden jährlich weltweit produziert, davon weniger als 20% recycelt

• Eintrag über Flüsse, Bohrinseln, Schiffe, Schiffsunglück, z.B.

  • 1990 vor Alaska: 61.000 Turnschuhe

  • 1992 Pazifik: 29.000 Lego-Figuren

• 70% des Gesamteintrags bedeckt den Meeresboden, der Rest flotiert an der Oberfläche und in unterschiedlichen Wassertiefen

• Mehr als 1 Millionen Seevögel und 100.000 Meeressäuger und Schildkröten sterben schätzungsweise jährlich durch Plastik

• Es erfolgt kein Abbau, sondern Zerkleinerung zu mikroskopisch kleinen Teilchen

• Kleinste Kunststoffpartikel wirken wie ein “Chemieschwamm”: Persistente Schadstoffe aus dem Meer werden an die Oberfläche gebunden (ANreicherungsfaktor 10^6) gelangen so in die Nahrungskette

• Organismen siedeln sich auf den größeren Plastikteilen an und gelangen mit der Strömung in neue Habitate

• Nordpazifischer Ströumgskreis

• Südpazifischer Strömungskreis

• Nordatlantischer Strömungskreis

• Südatlantischer Strömungskreis

• Südindischer Strömungskreis

• Garbage patch: Müllstrudel (auch trash vortex genannt)

• Kreislender Müllteppich im Ausmaß von Mitteleuropa

• 2008 zirkulierten dort ca. 100 Millionen Tonnen Kunststoffmüll

• Verhältnis der Trockenmasse Plastikpartikel zu Meeresplankton in einigen Ozeangebieten 6:1

• Verweildauer der überwiegend zerkleinerten Plastikteile im Wirbel: ca. 16 Jahre (können wieder in die Nahrung gelangen)

Bei den ca. 100.000 Stoffen, die 97% aller auf dem Markt befindlichen Chemikalien ausmachen, sind die Auswirkungen der Produkte bzw. ihrer Produktion auf Mensch und Umwelt meist nicht bekannt!

Sachverständigenrat für Umweltfragen (SRU):

Die Ökotoxikologie soll die Wirkungen von chemischen Stoffen auf einzelne Arten, Biozönosen und ganze Ökosysteme möglichst in Abhängigkeit von ihrer Menge und Einwirkungsart untersuchen, qualitativ und quantitativ erfassen und beschreiben.

Gesamtheit der von Lebewesen besiedelten Teile der Erde: abiotischer Lebensraum (terrestisch, aquatisch, atmosphärisch) einschließlich der Lebewesen (Biota)

Bestimmter geographischer Ausschnitt der Biospäre, der die dort vorhandenen Lebensgemeinschaften (Biozönosen) und ihren Lebensraum (Biotop) umfasst

• Komplexität der Umwelt

  • Verschiedene Umweltkompartimente (Boden, Wasser, Luft)

  • Vielzahl von Organismen in den Kompartimenten (10-100 Millionen Spezies)

  • Auswahl repräsentativer Spezies für ökologische Prüfungen und Extrapolation der Ergebnisse auf Ökosysteme

• Schadstoffeexpositionen oft schwer abschätzbar

Die Exposition gegenüber Chemikalien wird bestimmt durch:

• Art, Menge und zeitlichem Verlauf ihres Eintrags in die Umwelt

• Ausbreitungsverhalten/Verteilung in Luft, Wasser, Boden

• Umwandlung/Abbau (biotisch, abiotisch), Persistenz

• Bioakkumulation

Die Wirkung eines Stoffes kann sich beziehen auf:

• Organismen (Tiere, Pflanzen, Mikroorganismen)

• Beschaffenheit von Luft, Wasser, Boden

• deren Beziehung untereinander

• Quelle: Emission -> Chemikalien werden in die Luft abgeben z.B. durch die Industrie oder Vulkane

• Transmission: Chemikalien werden transportiert

• Einwirkort:

  • Immission (Einwirkung auf Mensch, Tier und Umwelt)

  • Deposition (Sedimentierung der Chemikalien)

• Natürliche Quellen

• Landwirtschaft

• Nadelwälder: Terpene

• Vulkane: Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff, Stickstoffoxide, Staub, Kohlenstoffdioxid, Metalle

• Wüsten und Trockengebiete: Staub

• Gewitter: Stickoxide

• Niedermoore: Kohlenstoffdioxid-Freisetzung durch Torfzersetzung

• Reisfelder: Methan-Freisetzung bei der Einstauung (Asien)

• Tierhaltung: Ammoniak-Freisetzung aus den Exkrementen

• Wiederkäuer: im Pansen entsteht Methan

• Pflanzenbau: Lachgas

• Verkehr

• Industrie, Gewerbe

• Öffentliche Kraftwerke

• (Industrie-)Feuerungsanlagen

• Hausbrand

• Landwirtschaft

Stoffe wie Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid, Stickoixde, Schwefeldioxid, Staub, Rußpartikel, Asbest, Benzol, PAK, PCDD/PCDF, Ammoniak

• stationär: kontinuierliche Messungen

• mobil: Rastermessung mit Messfahrzeug

• Bundesimmissionsschutzgesetz (BlmSchG)

  • TA Luft (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft)

  • BlmSchV (Bundesimmissionsschutz-Verordnung)

• Kohlenmonoxid

• Kohlendioxid

• Stickstoffmonoxid

• Stickstoffdioxid

• Schwefeldioxid

• Ozon (O3)

• Gesamt-Kohlenwasserstoffe (Nicht-Methan) NMVOC

• Schwebstaub PM10, (PM2,5)

• Windrichtung

• Windgeschwindigkeit

• Lufttemperatur

• Luftfeuchte

• Luftdruck

• Globalstrahlung

• Niederschlag

  
  

• Inhaltsstoffe des Schwebstaubs:

  • Schwermetalle: Blei, Nickel, Cadmium, Arsen, Chrom

  • Kohlenwasserstoffe: Benzo(a)pyren, Benzol, Toluol, Xylole, Ethylbenzol, Trimethylbenzol, Styrol, Chlorbenzol, Trichlorethen, Tetrachlorethen, Cyclohexan

• Ruß

• Staubniederschlag mit Inhaltsstoffen

• Wachstumssteigerung

• Nährstoffungleichgewichte in Gewässern, Boden und Pflanzen (Eutrophierung)

• Boden- und Gewässerversauerung

• Verschiebung der Artenzusammensetzung aufgrund unterschiedlicher Empfindlichkeit gegenüber den genannten Prozessen

• erhöhte Distickstoffmonoxid-Emissionen (Lachgas = Treibhausgas)

• Nitrat-Belastung von Grund- und Oberflächenwasser

• Waldsterben (Pflanzenschäden nur bei hohen Schwefeldioxid-Konzentrationen und besonders stark bei gleichzeitiger Einwirkung von Stickstoffdioxid)

• Bodenversauerung

• Wachstumsstörung bei Pflanzen (bei gleichzeitig gestörter Nährstoffversorgung)

• am geringsten im ländlichen Hintergrund (12 Mikrogramm pro m^3)

• Mittel im städtischem Hintergrund (27 Mikrogramm pro m^3)

• Hoch in der Stadt, verkehrsnah (43 Mikrogramm pro m^3)

Bodennahes Ozon:

• mengenmäßig wichtigste Komponente der Photoxidantien

• Entstehung wird begünstigt durch hohe Temperatur, Sonneneinstrahlung, flüchtige Kohlenwasserstoffe und N-Oxide

• höchste Konzentration oft in ländlichen Gebieten

• Gesundheitsschäden: Schleimhaut-reizend, Lungenfunktionsstörungen

• bei Pflanzen: Membranschäden, Nekrosen

• Ozonschäden an Tabak

• weniger empfindlich: Rübe, Kopfsalat, Löwenzahn, Spitzahorn

• empfindlich: Kohl, Mais, Weißklee, Kiefer

• sehr empfindlich: Gerste, Weizen, Kartoffel, europäische Lerche

• Zielwert: 120 Mikrogramm pro m^3

• Schwellenwert für die Unterrichtung der Bevölkerung: 180 Mikrogramm pro m^3

• Schwellwert für die Auslösungen von Ozon-Warnungen: 240 Mikrogramm pro m^3

• chemische Lebensdauer: 44-180 Jahre

• Kältemittel und Treibhausegase

• zerstören Ozonschicht, Beitrag zur Erderwärmung

• erste Warnungen 1974

• internationaler Beschluss 1990: ab 2000 weitgehendes Verbot der Herstellung und Anwendung

• Eintrag aus der Luft

• Flächenhafte Einträge durch die Landwirtschaft

• Lokale Bodenbelastung

• Stickstoff (30-50 kg pro Hektar und Jahr)

• Feinstaub-gebundene Stoffe

• Mineraldünger: Stickstoff, Phosphor, Kalium, Schwefel (Raps)

• organsiche Dünger: Gülle, Klärschlamm, Biokompost

• Pflanzenschutzmittel (Inlandsabsatz 2016: 47.000 Tonnen Wirkstoff)

• Unfälle (z.B. Tanklaster, Gefahrguttransporte)

• ehemalige Industriestandorte (PAK, Schwermetalle)

• militärische Altlasten (Mineralöle, Lösemittel. Hydrazin)

• Rüstungsaltlasten (Chemikalien aus konventionellen und chemischen Kampfstoffen)

• Auswaschungen von Chemikalien aus Baumaterialien

• Pestizidaltlasten (weltweit 500.000 Tonnen)

• Radioaktivität (Störfälle in Atomkraftwerken und Kernforschungsanlagen z.B. Jülich, Atommüll in maroden Fässern)

• Deponien durch Alterung und Materialmängel

• Kläranlagen (z.B. Problem Arzneimittel)

• Landwirtschaft (z.B. durch Herbizidanwendung -> Desphenyl-Chloridazon)

• Deponien, Abfallcerwertung

• Siedlungsgebiete

• Verkehrswege

• Industrie- und Gewerbebetriebe (auch illegale Einleitungen)

• Rohstoffabbau

• Atmosphäre

• Hydrosphäre

• Lithosphäre (Gesteinsphäre)

• Advektion: gerichteter Stofftransport

• Diffusion: ungerichteter Stofftransport

• Evaporation: Übergang des Oberflächenwassers auf der Erde in den gasförmigen Zustand durch Verdunstung über einer freien Wasserfläche oder über einer vegetationslosen Erdoberfläche

• Deposition (Aerosol -> trockene oder Wasserströpfchen -> nasse)

• Advektion: gerichteter Stofftransport

• Diffusion: ungerichteter Stofftransport

• Evaporation: Übergang des Oberflächenwassers auf der Erde in den gasförmigen Zustand durch Verdunstung über einer freien Wasserfläche

• Sedimentation: Absetzen von in Flüssigkeiten suspendierten Feststoffen durch die Wirkung der Gravitation

• Resuspension: ist der Vorgang, bei dem sich Partikel nach dem Absetzen von einer Oberfläche wieder in die Flüssigkeit vermischen

• Adsorption: Anreicherung einer Substanz, die in einer fluiden Phase im flüssigen gelöst ist, an der Grenzfläche zu einer zweiten kondensierten Phase im flüssigen Aggregatzustand

• Desorption: wenn Fremdatome bzw. Moleküle die Oberfläche eines Festkörpers verlassen

• “run off”

• Advektion: gerichteter Stofftransport

• Diffusion: ungerichteter Stofftransport

• Evaporation: Übergang des Oberflächenwassers auf der Erde in den gasförmigen Zustand über einer vegetationslosen Erdoberfläche

• Sedimentation: Absetzen von in Flüssigkeiten oder Gasen suspendierten Feststoffen durch die Wirkung der Gravitation

• Resuspension: ist der Vorgang, bei dem sich Partikel nach dem Absetzen von einer Oberfläche wieder in die Flüssigkeit oder Luft vermischen

• Adsorption: Anreicherung einer Substanz, die in einer fluiden Phase im flüssigen oder gasförmigen Aggregatzustand gelöst ist, an der Grenzfläche zu einer zweiten kondensierten Phase im flüssigen oder festen Aggregatzustand

• Desorption: wenn Fremdatome bzw. Moleküle die Oberfläche eines Festkörpers verlassen

• “run off”

• Leaching: Auswaschung von Nährstoffen und Spurenelementen aus Blättern und Böden ins Grundwasser

• abiotischer Abbau durch Licht, Wärme und Wasser

  • Photolyse: photochemischer Abbau (durch OH-Radikale oder Ozon)

  • Hydrolyse, Oxidation, Reduktion: Abnahme der Ausgangsverbindung in Abhängigkeit vom pH-Wert (Messung bei pH 4, pH 7 und pH 9)

• biotischer Abbau: Biotransformation

• durch Ablagerung (Sedimentation) in Gewässern

• durch Aufnahme über die (Körper-)Oberfläche und Konzentration (z.B. bei Fischen, Pflanzen)

• durch Filtration (z.B. Muscheln)

• durch Aufnahme über die Nahrungskette/Nahrungsnetz und fehlende Metabolisierung bzw. Ausscheidung

• Anreicherung von Stoffen in Biota

1. Biokonzentration: Anreicherung von Stoffen in Biota über die Körperoberflächen (Maßzahl: Biokonzentrationsfaktor BCF)

2. Biomagnifikation: Anreicherung von Stoffen in Biota über mehrere Trophie-Stufen

Stellung von Lebewesen im Nahrungsnetz

• Primärproduzenten: Pflanzen

• Primärkonsumenten: Pflanzenfresser

• Sekundärkonsumenten: Fleischesser

• Destruenten: Mikroorganismen (Abbau toter Biomasse)

• Theoretische Abschätzung: mit Hilfe des Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizienten (log Pow)

  • log Pow <3 entspricht BCF <100: wahrscheinlich nicht bioakkumulierbar

  • log Pow >3 entspricht BCF >100: wahrscheinlich bioakkumulierbar

• Messung des Biokonzentrationsfaktors (BCF): Anreicherung von Stoffen z.B. in Fischen

  • BCF = Konzentration im Organismus/Konzentration im umgebenden Medium

• PCB in der Nahrungskette:

  • Meereswasser -> 2ng pro Liter

  • Phytoplankton -> 8,4 mg pro kg

  • Fische -> 19 mg pro kg

  • Seevögel -> 100 mg pro kg

• Quecksilber in der Nahrungskette

  • Meereswasser -> 20 ng pro Liter

  • Blasentang -> 0,01-1 mg pro kg

  • Miesmuschel -> 0,1-10 mg pro kg

  • Silbermöwe, Eier -> 1-10 mg pro kg

  • Meeressäuger (Seehund) -> 10-500 mg pro kg

• der Eisbär am Ende der Nahrungskette hat die höchsten Konzentrationen von PCB im Fett

• PCB gefährdet den Bestand einzelner Arten, besonders die die am Ende der Nahrungskette stehen -> gefährdet das Ökosystem

>950 mg PCB pro kg Fettgewebe

Die Schadstoffexposition in Biota ergibt sich aus Eintrag, Verteilung, Umwandlung/Abbau und Akkumulation

• Die Verteilung einer Substanz wird bestimmt durch Molekulargewicht, Schmelz-/Siedepunkt, Dampfdruck und log Pow und durch die Beschaffenheit und die Mobilität der abiotischen Kompartimente Atmosphäre, Lithosphäre und Hydrosphäre

• Der Abbau kann abiotisch (Hydrolyse/Photolyse) und biotisch (Metabolisierung) erfolgen

• Die Bioakkumulation erfolgt durch Biokonzentration oder Biomagnifikation

1. Verhaltensänderungen: Neurologische und endokrine Symptome, Gleichgewicht/Orientierung, Fortbewegung, Motivation/Lernvermögen

2. Biochemisch-molekulare Reaktionen: Enzym-, Metabolismusaktivität, Induktion von Fremdstoffwechsel-Enzymen, Membranveränderungen, DNA-Mutationen

3. Morphologische Veränderungen: Histologische und cytologische Veränderungen

4. Physiologische Veränderungen: Sauerstoff-Zehrung, Ionenregulation, Photosynthese, Nahrungsaufnahme, -verdauung, -exlretion (scope for growth)

5. Lebenszyklus: Embryonalentwicklung, Wachstumsrate, Reproduktion, Regenerationsfähigkeit

6. Population: Reduzierte Individuenzahl, Wechsel der Altersstruktur, veränderte genetische Ressourcen (Genpool)

7. Ökologische Konsequenzen: Veränderung der Lebensgemeinschaft

• Suborganismische Tests: Umweltchemikalie + Zelle oder Organsimen -> Enzymtests

• Einzelspezies

• Umweltbeobachtungen

Art und Umfang (öko)toxikologischer Prüfungen wird von der in der EU jährlich vermarkteten Menge bestimmt:

• 1-<100 Tonnen pro Jahr (Grundstufe)

  • leichte biologische Abbaubarkeit, Atmungshemmung mit Belebtschlamm (Bakterien), Wachstumshemmung mit Algen, Akute Daphnientoxizität (Wasserflöhe), Akute Fischtoxizität

• 100-<1000 Tonnen pro Jahr (Level 1)

  • chronische Daphnientoxizität, verlängerte Fischtoxizität, Biokonzentration im Fisch, Toxizitätstests mit höheren Pflanzen, Toxizitätstests mit Regenwürmern

• >1000 Tonnen pro Jahr (Level 2)

  • Art und Ausmaß der Prüfungen ist abhängig von den vorliegenden Daten, chronische Fischtoxizität, Toxizitätstests mit Vögeln, weitere Toxizitätstests mit anderen Organismen

Leichte biologische Abbaubarkeit (OECD 301):

Kann eine organische Verbindung unter ungünstigen Bedingungen im Labor (wenige Nährstoffe, geringe Bakterienkonzentration) in 4 Wochen weitgehend zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut werden?

Belebtschlamm + Prüfsubstanz (ist einzige Kohlenstoffquelle)

Messparameter:

• Sauerstoff-Verbrauch

• Kohlenstoffdioxid-Entwicklung

• Reduktion des gelösten organischen Kohlenstoffs

-> Leicht abbaubar: >70% Abbau des gelösten organischen Kohlsenstoffs (dissolved organic carbon-removal)

1. Fischzellen in Kulturflaschen + Chemikalien oder Umweltproben (Verdünnung im Medium)

2. Mikrotiterplatte (96 Löcher): Inkubation von Zellen in Löchern + 100 Mikroliter Testlösung pro Loch

3. Inkubation für 24 Stunden bei konstanter Temperatur im Inkubator

4. Spektrophotometer (Mikrotiterplatten-Reader): Cytotoxitätstests (NR-Test, MTT-Test)

5. Konzentrationskurve

• Belebtschlamm (Bakterien, 1 Mikrometer)

• einzellige Grünalge (Scenedesmus subspicatus, 5 Mikrometer)

• Wasserfloh (Dphnia magna, 1 mm)

• Zebrabärbling (Brachydanio rerio, 1 cm)

1. Prüfsubstanz (max. 1 g/l) wird in Wasser gelöst durch durch Rühren oder ggf. wird durch Ultraschall nachgeholfen

2. Filtriert damit nur die gelöste Substanz verwendet wird

3. Verdünnung in Prüfbehälter (hier werden die Prüforganismen eingesetzt)

4. Inkubation

5. Effekt wird gemessen (Tod der Testorganismen oder die Beweglichkeit)

effective concentration (bei 50% des Maximaleffektes)

lethal concentration (50% der Testorganismen sterben)

no observed effect concentration

• Wachstumstest -> höhere Pflanzen

• Akute Toxizität -> Kompostwurm

• Akute und chronische Toxizität -> Vögel

• höhere Pflanzen

• z.B. Hafer (Avena sativa)

• Testsubstanz vor Aussaat der Samen mit Erde vermischt

• Endpunkte: Keimung und Wachstum

• Kompostwurm (Eisenia foetida)

• Testsubstanz auf Filter appliziert oder vor Einsatz der Würmer, mit künstlicher Erde vermischt

• Endpunkt: Lebensfähigkeit

• Vögel

• z.B. Japanische Wachtel (Coturnix coturnix japonicae)

• Testsubstanz mit der Nahrung verfüttert

• Endpunkt: Lebens- und Fortpflanzungsfähigkeit

• Umweltmonitoring: Systematische, oft in Abständen wiederholte Beobachtung bestimmter Parameter in der belebten und unbelebten Umwelt nach definierten Vorgaben

  • Biomonitoring: Kontrolle des Zustandes (der Belastung) der belebten Umwelt mit Hilfe von Bioindikatioren (Indikatororganismen), die eine qualitative und quantitative Erfassung von Umwelteinflüssen ermöglichen

• Akkumulationsindikatoren: Stoffliche Belastungen werden über die von Organismen angereicherten Schadstoffe erfasst

  • standardisierte Graskultur (aktives Monitoring, werden zu einem Standort gebracht)

  • Zebra mussel watch (passives Monitoring, sind an ihrem Standort)

• Reaktions- oder Effektindikatoren: Stoffliche Umweltbelastungen werden über ihre biologischen Effekte auf Organismen erfasst

  • Ozonschäden beim Tabak (reagiert empfindlich auf Ozon)

• Symbionten aus photosynthetisch aktiven Algen und Pilzen (meist Schlaubpilzen)

• Vorteile:

  • Nahrungsaufnahme erfolgt nur über die Luft (Regen, Nebel, Schnee, Luft), nicht über die Wurzeln

  • keine Wachsschicht bzw. Spaltöffnungen als Schutz gegen Schadstoffe

  • reagieren auf kleinste Veränderungen der Luftqualität

    • geringe Belastung: Stoffwechselstörungen

    • mittlere Belastung: Wachstumshemmung

    • hohe Belastung: Fabrveränderung und Verkrümmung

• Belastung von Fischen (Ciliata mustella) mit PAK nach einer Tankhavarie bei den Shetland Inseln 1993

• Enzymaktivität in der Leber korreliert mit dem PAK-Gehalt im Muskelfleisch

• Flächenmonitoring: Identifizierung von Belastungsschwerpunkten

  • Moos-Monitoring Baden-Württemberg, Blei-Werte

• Trendmonitoring: zur Erfassung zeitlicher Entwicklungstrends

  • Belastung der Muttermilch mit bromierten Flammenschutzmittel und Dioxinen/PCBs

• Marine Ökosysteme: Blasentang, Miesmuschel, Aalmutter, Silbermöwe

• Fließgewässer-Ökosysteme: Dreikantmuscheel, Brassen, Sediment/Schwebstoffe

• Terrestrische Ökosysteme: Fichte/Kiefer, Rotbuche, Pyramidenpappel, Reh, Stadttaube, Regenwurm, Boden

Risiko besteht aus Exposition und Gefährdung

Gefährdung: in vitro-/in vivo-Toxizitätstests -> PNEC Predicted No Effect Concentration

• PNEC: EC10 oder EC50 für sensibelstes Testsystem; Unsicherheitfaktor 10-1000 (je besser die Datenlage desto niedriger der Unsicherheitsfaktor)

Exposition: Monitoring, physikochemische Modelle -> PEC: Predicted Enviromental Concentration

Risiko = Predicted Enviromental Concentration (PEC) = Exposition/Predicted No Effect Concentration (PNEC) = Toxizität

PEC/PNEC <1: keine Gefährdung

PEC/PNEC 1-10: Gefährdung möglich, weitere Informationen bei nächst höherer Mengenschwelle

PEC/PNEC >10: Gefährdung möglich, weitere Informationen werden benötigt

PEC/PNEC >1 und wenn keine weiteren Prüfungen möglich -> Risikominderungsmaßnahmen

P = Persistenz

B = Bioakkumulationspotenzial

T = Toxizität

• Definition der Schutzziele

  • Schutz gefährdeter Arten

  • Schutz der Struktur und Funktion von Ökosystemen

• Komplexität (räumlich, zeitlich) ökologischer Zusammenhänge

  • verschiedene Umweltkompartimente (Boden, Wasser, Luft, Biota)

  • Vielzahl von Organismen in den verschiedenen Kompartimenten (10-100 Millionen Spezies)

  • Auswahl repräsentatover Spezies für ökotoxikologische Prüfungen und Extrapolation der Ergebnisse auf Ökosysteme

• Nachweis kausaler Beziehungen zwischen Belastungen und Effekten

• Gemischexpositionen