VO1 Einführung Flashcards
Ökotoxologie
befasst sich mit der Verteilung und Wirkung von anthropogenen und natürlichen Stoffen auf Organismen, soweit dadurch ein direkter oder indirekter Schaden für Natur und Mensch entsteht
Wozu Ökotoxikologie
Wirkungen von anthropogenen Substanzen verstehen, Gefahren erkennen und Risiko einschätzen, um Schädigungen abzuwenden
Wie viele anthropogeneSubstanzen gibt es?
70 % aller Substanzen auf dem Eu Markt gibt es keine Bewertung zur sicheren Verwendung
Toxicon
gr. Gift
Toxikologie
die Lehre von den Giften und der GiftwirkungT
oxine
ein Gift, das von einem Lebewesen synthetisiert wird
Gift (Alltag)
eine Substanz, welche unter bekannten Situationen einen schädigenden Effekt auf Lebewesen auslösen kann
Planetare Grenzen - Konzept
Abschätzung der Grenzen, damit die Erde funktioniert
Chemische Verschmutzung und Freisetzung neuartiger Substanzen
- Planetare Grenze momentan nicht quantifizierbar
- Emissionen von toxischen Stoffen
- Irreversible, additive und synergistische Effekte
- Effekte auf das Ökosystem
o Planetare Grenzen sind überschritten, da große Produktion & Freisetzung hoher Anzahl
neuartiger Substanzen -> Bewertung & Überwachung kann nicht mithalten, Hohe Bedenken
Plastik!
Umweltverschmutzung
ist eine von den fünf Verursachern für den Verlust der biologischen Vielfalt geschätzten Anzahl der arten auf unserer Erde: 8.7 mio. Biodiversitätsverlust: jedes Jahr werden zwischen 0,01 und 0,1 % aller Arten aussterben
Problematische Stoffe
PFAS
Antimikrobielle Substanzen
Flammschutzmittel
Bisphenole und Pthalate
Einige Lösungsmittel
Einige Metalle
Wann ist etwas giftig?
Stoff
Exposition
Disposition
Stoff
Identität
Physikalische und chemische Eigenschaften
Exposition
.. bedeutet, der Substanz ausgesetzt zu sein
- Dosis/Konzentration
- Einwirkungsart: Aufnahmeweg, Kontaktart
- Einwirkungshäufigkeit
- EinwirkungsdauerDi
sposition
Veranlagungder Organismus
– Expositionsroute:
es gibt direkte Exposition Umwelt und indirekte (Klärschlamm)
Giftwirkungen
akut/chronisch
lokal/systemisch
reversibel/irreversibel
akut:
kurze Zeitdauer, hohe Dosen
chronisch
lange Zeitdauer, niedrige Dosen
lokal
zb. Haut
systemisch
den ganzen Körper betreffend
reversibel
wiederherstellbar
irreversible
eh schon wissen
Toxikologie - Wirkung auf den Menschen
Direkte WIrkung
Dosis meist bekannt
Relativ kleine Wirkungsunterschiede zwischen den Individuen
Verknüpfung Pharamkologie und Medizin
Ökotoxikologie - WIrkung auf die Natur
Direkte und indirekte Wirkungen
Dosis meist unbekannt
Große Speziesunterschiede
Verknüpfung von Umweltchemie und Toxikologie, Ökotox, Verhalten von Stoffen in der Umwelt
Alle Dinge sind Gift
Die Dosis bestimmt, ob ein Stoff giftig oder ungiftig wirkt
Nahrungsnetz
Die Nahrungskette bezeichnet in der Ökotoxikologie eine “lineare” energetische bzw. stoffliche Beziehung zwischen unterschiedlichen Organismen. Organismen sind Nahrungsgrundlage für andere
Ökotoxikologie Ziele
Ziele: geeignete Prüfung von Substanzen & Partikel (Industriechemikalien, Arzneimittel
Nahrungsmittel, -zusatzstoffe, …) auf ihre toxische direkte und indirekte Wirkungsweise
Basis für Gefahr- & Risikoabschätzung -> Schutz der Gesundheit des Menschen und der Umwelt ->
Risikominimierung und -management
Ökotox Probleme
Schwierigkeiten bei der Prognose von Störungen in Ökosystemen –> Unvorhersehbare Wirkung
Ökotox Herausforderungen
Niedrige Substanzkonzentrationen und lange Expoistionszeit
Mehrfache Wirkungen
Toxizität von Mischungen von Substanzen
Mehrfache Stresoren
Komplexität des Ökosystems
Testung historisch
in vivo
VT: gut etabliert
standartisiert und validiert
Regulatorisch akzeptiert
T
Tierversuche
Kostenintensiv
Testung jetzt
in virto und in silico
VT
Signalweg basiert
Schwerpunkt auf der Störung des Signalweges –> Vorhersage des adversen Effekts
NT Regulatorisch, selten als Ersatz zu Tierversuchen verwendet, aber zum Screening
OECD
Organisation for Economic Cooperation and Development
Leitlinien sind in 5 Sektionen unterteilt
Aquatische Toxizitätstest
Algen- ,Daphnien-, Fisch-, Bakterien - Test
Algen Test
- Limit Test OECD 201
- Testdauer 72 Stunden
- Endpunkt: Wachstum
- Messung: Biomasse (Trockengewicht/Volumen), leichter & besser Zellzahlbestimmung
- Versuchsbedingungen: Lichtzyklus, Schütteln
Akuter Daphnien Test = Wasserflohtest
- Daphnia magna Strauss
- wichtig in der Nahrungskette als
Primärkonsument - klein (3-5mm), leicht zu züchten,
Generationszeit im Labor (5-10 Tage) - sehr sensitiv
- Akuter Immobilisation Test - OECD 202
Ökotoxikologische Testsysteme Kontrollen - Positiv
Verwendung einer Substanz mit bekannter toxischer Wirkungen (nicht bei Wirbeltierversuchen) der Test “funktioniert”
Ökotoxikologische Testsysteme Kontrollen - Negativ
Anstelles Testsubstanz wird Puffer od Wasser verwendet, ansontsn identischer Versuchsablauf. Die negative Kontrolle ist für die Aussagekraft des Test unerlässlich
Ökotoxikologische Testsysteme Kontrollen - Lösungsmittelkontrolle
Oft kann Substanz nur mit Hilfe eines Lösemittels verabreicht werden –> es wird geprüft, ob das Lösungsmittel des Ergebnis beeinflusst
ierversuche
für “high öevel aóf protection of human health and the environment”
ca 4-5 mill Tiere weltweit
Essentielle Angaben u Toxizitätsendpunkten
- Dauer der Exposition (z.B. Stunden)
- Spezies (z.B. Regenbogenforelle)
- Substanz (z.B. Borsäure)
- Konzentration (mg/L) oder
- Dosis (mg/kg Körpergewicht pro Tag
NOEC
No observed effect concentration
LOEC
Lowest observed effect concentration
Berechnung
gibt verschiedene Berechnungsmethoden, bdei der Auswertung ist es wichtig zu beachten, ob eine monotone oder eine nich monotone Dosis Wirkungskurve vorliegt
Limitierungen von NOEC Werten
- keine Aussage zur Wirkungsweise
- Ermittlung eines Konfidenzintervalls nicht möglich
- NOEC ist begrenzt, stellt getestete Konzentration dar
- Power (teststärke) zu gering: wenn die Anzahl der getesteten Konzentrationen gering ist oder die Variabilität der einzelnen Messwerte hoch ist, dann ist keine Unterscheidung zwischen Dosis- und Kontrollgruppe möglich
ECx-Werte
Der ECx Wert ist jene Konzentration der Testsubstanzen in Wasser Boden, Sediment oder jene Dosis des Testmateriales, die einen x-prozentige Vergrößerung des Effekts/Endpunkts während eines bestimmten Zeitintervalls bewirkt. Dieser Parameter wird durch Dosis-Wirkungs-Modellierung geschätzt
ECX-Werte Berechnung
mittels Regressionemethode: Beziehung von
Abhängigen Variablen = gemessene Reaktion: Fischlänge
Unabhängige Variable = Konzentration der Testsubstanz
ECx Methodik
passen eine Konzentrations-Wirkungskurve an die Daten an und verwenden diese Kurve
zur Schätzung einer effektiven Konzentration (ECx) zu einem bestimmten Zeitpunkt. Jede geeignete
Funktion, welche die Daten beschreiben kann verwendbar. Für Modellanpassung und
Parameterschätzung stehen mehrere Methoden zur Verfügung
Limitierung von ECx Werten
- Extrapolation außerhalb des Konzentrationsbereiches → hohe Unsicherheiten
- Intrapolation nicht geeignet, bei zu großen Konzentrationslücken in den Daten, könnten
mehrere Modelle ähnlich gute Ergebnisse liefern
Abhängigkeiten ECx – Werte:
Expositionsdauer, Endpunkt/Wirkung, Testbedingungen, Stoff/Spezies
→ deskriptive Verwendung
Risikobewertung
- Aquatisches Kompartiment (inkl. Sediment, Süß- u. Salzwasser)
- Terrestrisches Kompartiment
- (Atmospherisches Kompartiment)
- Akkumulation über die Nahrungskette
- Mikrobielle Aktivität in Kläranlagen
Gefahrenbewertung
in drei Schritte unterteilt
- Bewertung der Informationen
2, Einstufung und Kennzeichnung
- PNEC (Predictes No effect concentration, Grenzwert) Ableitung
- Bewertung der Informationen
1 = reliable without restriction
2 = reliable with
restriction
3 = not reliable
4 = not assignable
5 = not evaluated
Reliability & Relevance spielen eine Rolle
- Einstufung und Kennzeichnung
- Ausgangspunkt für die Gefahrenkommunikation
- wichtig, um zu gewährleisten, dass die menschliche Gesundheit
und die Umwelt vor schädlichen Chemikalien geschützt werden - Voraussetzung für den freien Verkehr von Stoffen, Gemischen
und Erzeugnissen - Nach Einstufung eines Stoffes müssen identifizierten Gefahren
mitgeteilt werden - Etikett enthält Informationen über die identifizierten Gefahren
(Einstufung, Etikett & Sicherheitsdatenblatt)
- PNEC
Normalerweise von einer Spezies im Labor getestet mit einer Substanz
Kurzzeit Tests: LC50, EC50: Konzentration bei welcher 50% Tod oder Inhibition des z.B. des Wachstums
auftrat
Langzeit Tests: NOEC – Werte, EC10 – Werte
Methode ONEC herzuleiten 1.
Methode mit Sicherheitsfaktoren: klassische Vorgangsweise, niedrigste Toxizität dividiert
durch entspr. Sicherheitsfaktor
-> je geringer Datenlage, desto höher der Sicherheitsfaktor (SF), Langzeittests bevorzugt
verwendet
Unsicherheiten: Variationen innerhalb/zwischen den Arten (biolog. Varianz), Extrapolation
von Kurzzeit- auf Langzeittoxizität und von Labordaten auf Auswirkungen am Feld
Methode um PNEC herzuleiten 2.
Species sensitivity distribution method: neue Methode,
basiert auf einer statistischen Auswertung von NOEC/EC10
Werten, nur möglich bei vielen Daten
Ziel ist es, eine Konzentration zu berechnen, bei der 95%
der Spezies vor einer toxischen Wirkung geschützt sind ->
spezifische NOEC Verteilung der Spezies angenommen
nicht viele Daten zu einem Stoff vorhanden => Methode
des Sicherheitskoeffizienten verwendet
PEC
Predicted environmental concentartion
Risiko
Gefahr * Exposition
