Stipendienschwerpunkt: Integrierte Chemikalienbewertung – Umwelt - Wirtschaft - Recht (2013-2018, abgeschlossen)

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DBU-Stipendienschwerpunkt: Integrierte Chemikalienbewertung
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ChemBew_Schüttler_Pixabay © Andreas Schüttler / Pixabay
Mischungstoxizität: wir kennen die Auswirkung einzelner Chemikalien - doch was passiert, wenn mehrere gemischt werden?

Einführung

Gegenwärtig sind etwa 40 Millionen chemische Verbindungen bekannt – etwa 80.000 Chemikalien werden kommerziell vertrieben – für weniger als fünf Prozent davon liegen die notwendigen Daten zur Umweltbewertung vor. Für diese werden detaillierte Daten zu Transportpfaden, Abbauverhalten und Toxizität benötigt.

Einige Substanzgruppen, wie schwer lösliche oder sehr langsam abbaubare Chemikalien, Chemikalienmischungen und neue Problemstoffe, wie Nanomaterialien und Mikroplastik, erfordern neue Bewertungsverfahren. Zudem werden aufgrund der immer kürzeren Zeit zwischen Entwicklung und In-Verkehr-Bringen neuer Chemikalien schnelle Methoden benötigt. Des Weiteren wird angestrebt, Bewertungsverfahren zu entwickeln, die ohne Tierversuche auskommen.

Neue wissenschaftliche Erkenntnisse müssen rechtzeitig in Rechtsetzung und Politik bei der Zulassung und Überwachung von Chemikalien berücksichtigt werden. In Zukunft sollte vermieden werden, dass umweltpolitische Entscheidungen erst spät getroffen werden, obwohl wissenschaftliche Befunde zu gefährlichen Chemikalieneigenschaften bereits vorliegen.

Ergebnisse

Der Großteil der 15 geförderten Promotionen beschäftigte sich mit der Ökotoxikologie, d.h. der Wirkung verschiedener Substanzen von Pestiziden über Mikroplastik bis hin zu Nanosilber auf unterschiedliche Organismen – Fische, Frösche, Krebse, Würmer und Insekten. Die weiteren Dissertationen untersuchten das Verhalten von Chemikalien in verschiedenen Umweltkompartimenten sowie rechtliche Fragestellungen. Letztgenannte Promotion befasste sich mit den Wechselwirkungen zwischen der REACH-Verordnung und dem Wasser- und Immissionsschutzrecht, um sowohl die Chemikalienbewertung als auch den Umweltschutz zu verbessern.

Einige Dissertationen schlugen den Bogen von der Verwendung von Haushaltschemikalien über deren Weg ins Abwasser bzw. in die Umwelt und den dort stattfinden Abbauprozessen. Eine Dissertation verfolgte den Weg von Bioziden aus haushaltsüblichen Reinigungsmitteln etc. ins Abwasser. Ein Beispiel für eine derartige biozide Substanz ist Nanosilber, welches von der Kläranlage mit dem Klärschlamm auf Agrarflächen gelangen und im Boden z.B. den bakteriellen Stickstoffumsatz hemmen kann. Generell spielen Abbauprozesse in der Kläranlage sowie in der Umwelt eine wichtige Rolle, um die Belastungen mit organischen Chemikalien (aus Haushalten, Landwirtschaft etc.) zu reduzieren. Diesen Prozessen sowie der erforderlichen Analytik widmeten sich zwei weitere Dissertationen des Schwerpunktes.

Insbesondere bei Pestiziden, die ja per se bei Ihrer Anwendung in die Umwelt gelangen, ist nicht nur die Messung der toxischen Wirkung anhand von Standard-Labororganismen wichtig, sondern auch die Betrachtung ihrer Effekte auf sogenannte Nichtziel-Organismen. Z.B. können aquatische Zersetzer, die Blätter in Gewässern fressen, durch die daran anhaftenden Neonicotinoide Schaden nehmen. Deswegen ist es wichtig, die zu erwartenden Umweltkonzentrationen mit Computermodellen vorab so präzise wie möglich zu berechnen.

Die ökotoxikologischen Promotionen umfassten meist Laborexperimente mit Standard-Organismen, an denen bestimmte Substanzen getestet wurden. Vier davon arbeiteten mit dem Fischembryotest als tierfreundlichere Alternative zum Tierversuch mit ausgewachsenen Fischen. An Embryonen des Zebrabärblings wurde untersucht i) wie sich verschiedene Chemikalien in Mischung toxikologisch auswirken, ii) welche Effekte u.a. Pestizide auf den Geruchssinn haben und iii) welche Signalwege in den Zellen durch toxische Chemikalien auf welche Art beeinflusst werden. Eine weitere Dissertation entwickelte einen Embryotest mit der Dickkopfelritze, der v.a. in den USA am häufigsten für Toxizitätstest eingesetzten Fischart.

Weitere Promotionen beschäftigten sich detailliert mit einzelnen Substanzgruppen bzw. ökotoxikologische Wirkungspfaden: i) den Effekten von Mikroplastik und daran anhaftenden Schadstoffen, ii) der Auswirkung von bromierten Flammschutzmitteln auf Molekül-, Organismen und Populationsebene, iii) der Verringerung der Toxizität von Nanopartikeln durch die Beschichtung mit Proteinen und iv) der Modellierung von hautsensibilisierenden Effekten und somit der Einsparung von Tierversuchen.

Die Abschlussveranstaltung fand am 2.+3. Juli in Osnabrück statt.

Kontakt

Für Rückfragen steht Ihnen bei der DBU gerne Dr. Maximilian Hempel zur Verfügung.

Wissenschaftlicher Koordinator des Stipendienschwerpunktes:
Prof. Dr. Andreas Schaeffer
RWTH Aachen, Institut für Umweltforschung, Lehrstuhl für Umweltbiologie und Chemodynamik
http://www.bio5.rwth-aachen.de/index.php/mitarbeiter/institutsleiter/5-prof-dr-rer-nat-andreas-schaeffer