Forschungs- und Entwicklungsvorhaben

Inhalt von zwei Reagenzgläsern wird in einem Labor zusammengeschüttetzum Vergrößern anklicken
Umweltforschung im Labor
Quelle: Olivier / Fotolia.com

Eng mit den Vollzugsaufgaben verknüpft sind konzeptionelle Arbeiten zur Weiterentwicklung von Bewertungskonzepten und Prüfrichtlinien. Dies stellt einen wichtigen Beitrag zur EU-weiten Harmonisierung der Bewertung und des Risikomanagement dar. Eine Vielzahl von Forschungsvorhaben und Gutachten wird initiiert und fachlich begleitet. Die Ergebnisse fließen in die konkrete Bewertungsarbeit ein.

Aktuelle Umweltforschung zu Bioziden

Verlässliche und umfassende Bewertungsgrundlagen sind eine zwingende Voraussetzung, um die Wirkstoffbewertung und Produktzulassung von Bioziden effizient und EU-weit harmonisiert durchführen zu können. Daher werden beispielsweise Emissions-Szenario Dokumente (ESD) erarbeitet und stetig weiterentwickelt, um die Einschätzung der Umweltexposition zu verbessern. Auch sind geeignete Prüfmethoden, zum Beispiel zur Ermittlung von ökotoxikologischen Effekten oder zum Abbauverhalten von Wirkstoffen in der Umwelt unabdingbar für eine effiziente Risikobewertung und stellen einen Schwerpunkt in der Forschungsarbeit dar. Im Folgenden werden aktuell laufende beziehungsweise kürzlich abgeschlossene Forschungsvorhaben mit Bezug zur Umweltbewertung von Bioziden vorgestellt.

Ökotoxische Kombinationswirkungen von Stoffgemischen

Teil 1 - Relevanz und Berücksichtigung in der Umweltrisikobewertung von Pflanzenschutzmitteln und Bioziden


Das bereits abgeschlossene Projekt befasste sich mit der Berücksichtigung von Kombinationswirkungen bei der Umweltrisikobeurteilung von Biozidprodukten und Pflanzenschutzmitteln. Der Stand der wissenschaftlichen Erkenntnisse zur Prognostizierbarkeit von Mischungseffekten ist, dass anhand des Modells der Konzentrations-Additivität basierend auf den Effekten der Mischungskomponenten Vorhersagen über die zu erwartenden Kombinationseffekte von Mischungen getroffen werden können. Auf dieser Basis wurden Optionen für die Beurteilung von Gemischtoxizitäten ausgelotet und deren Anwendbarkeit mit den in der Biozid- oder Pflanzenschutzmittelzulassung verfügbaren Informationen betrachtet. Dabei sind unterschiedliche Arten von Mischungen (Wirkstoffe mit Formulierungshilfsstoffen; Wirkstoffmischungen; Mischungen verschiedener Produkte bei gleichzeitiger oder sequentieller Anwendung) hinsichtlich möglicher Kombinationswirkungen zu berücksichtigen. Hieraus ergaben sich spezifische Vorschläge zur Berücksichtigung von Kombinationswirkungen in der Umweltrisikobeurteilung von Biozidprodukten und Pflanzenschutzmitteln. Darüber hinaus wurde ein zugehöriges EDV-Programm zur Prognose der Mischungstoxizität entwickelt. Zusätzlich ergänzte ein experimenteller Teil zu Holzschutzmitteln die Vorschläge.

Teil 2 - Entwicklung von ökotoxikologischen Tests mit Biozid-Produkten und Eluaten

In einem Gutachten wurde zunächst die Anwendbarkeit des Fischembryo-Tests (FET) mit dem Zebrabärbling (Danio rerio) (DarT) als Screening-Werkzeug für die Feststellung additiver und nicht-additiver Effekte von Biozid-Wirkstoffen geprüft. Fünf ausgewählte Holzschutzmittel wurden dazu im DarT getestet. Es zeigte sich klar, dass sich mithilfe des Konzeptes der Konzentrations-Additivität die Toxizität von Biozidprodukten im DarT verlässlich vorhersagen lässt. Damit eröffnet sich die Möglichkeit, Produkttests mit Wirbeltieren (Fischen) durch theoretische Vorhersagen der Mischungstoxizität zu ersetzen. Beistoffe in den Formulierungen hatten einen deutlichen Einfluss auf die Toxizität des Produktes und sind daher in diese Berechnung einzubeziehen. Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in einer Publikation veröffentlicht.

In einem Folgevorhaben wurde weiterhin die Anwendbarkeit von Tests mit Algen und Krebstieren für die Erfassung der Mischungstoxizität untersucht. Dazu wurden drei verschiedene Holzschutzmittelprodukte, Eluate aus damit behandelten Hölzern, Mischungen ihrer Inhaltsstoffe sowie einige Inhaltsstoffe selbst im Hinblick auf die Wachstumshemmung von Grünalgen und die akute sowie chronische Toxizität gegenüber Krebstieren (Wasserfloh) getestet. Die Untersuchungen erfolgten gemäß den OECD Prüfrichtlinien, inklusive einer begleitenden chemischen Analytik. Auch bei den hier untersuchten Holzschutzmitteln und deren Eluaten ließ sich die Relevanz von Formulierungs-Beistoffen und Transformationsprodukten für die Toxizität der Mischung eindeutig belegen. Die akute und die chronische Toxizität der Mischungen konnte zuverlässig vorhergesagt werden, sofern alle relevanten Substanzen bekannt waren und in die Berechnung einflossen. Zusammen mit den Ergebnissen aus dem Gutachten zum Fischembryo-Test (FET) liegt nun für die getesteten Produkte und Eluate ein aquatischer Basisdatensatz (bestehend aus Alge, Krebstier und Fisch) vor.

Teil 3 - Entwicklung eines harmonisierten Konzeptes für die Zulassung von komplexen Biozid-Produkten


Die prinzipielle Vorgehensweise bei der Produktzulassung ist in der Biozid-Verordnung VO (EU) 528/2012 sowie in den “Technical Notes for Guidance (TNsG) on Product Evaluation” geregelt. Allerdings gab es, trotz der bereits begonnenen Produktzulassung und dem damit verbundenen Verfahren der gegenseitigen Anerkennung, kein zwischen den Mitgliedstaaten abgestimmtes Verfahren für die Zulassung von Biozidprodukten, die mehrere Wirkstoffe und/oder bedenkliche Beistoffe enthalten. Die technischen Experten der EU verständigten sich darauf, dass die Kombinationswirkung von Produkt-Komponenten im Rahmen der Umweltrisikobewertung künftig zu berücksichtigen ist. Dabei soll das Konzept der Konzentrations-Additivität für die Vorhersage der zu erwartenden Kombinationswirkung angewendet werden. Um offene Fragen zur Anwendung in der Praxis zu klären, hat Deutschland einen Vorschlag für ein harmonisiertes Vorgehen erarbeitet. Die Ergebnisse der oben vorgestellten Vorhaben bildeten die Grundlage für den Leitfaden (Guidance document) zur Mischungsbewertung im Rahmen der Zulassung von Biozidprodukten. In mehreren EU-Workshops wurde der Leitfaden mit anderen Mitgliedstaaten sowie Industrie und Vertretern der Wissenschaft diskutiert und wird derzeit auf EU-Ebene abgestimmt. Die Veröffentlichung des Guidance Documents ist für Ende des Jahres 2013 geplant.

Ein Wasserfloh in einem Glasgefäß von ganz nah photographiert. sein Körper ist durchsichtig, sodass man sein Inneres sehen kann.
Wasserfloh Daphnia magna
Quelle: UBA

Biozide in der Umwelt

Biozidportal: Prüfung und Empfehlung von Alternativen zur Biozid-Anwendung

Der Einsatz von Bioziden bringt Risiken für Umwelt und Gesundheit mit sich. Wir wollen daher über die Verwendung von Bioziden und deren Risiken aufklären und darüber informieren, welche Alternativen es gibt. Dazu dient das Biozid-Portal, in dem Informationen zu Bioziden und deren Risiken sowie zu alternativen und vorbeugenden Maßnahmen öffentlich zugänglich gemacht werden. Damit soll das Risikobewusstsein gestärkt und gleichzeitig die Akzeptanz von alternativen Maßnahmen zur Biozid-Anwendung gefördert werden, um den Einsatz von Bioziden sowie biozidhaltigen Materialien und Erzeugnissen zu mindern. Zielgruppen des Biozid-Portals sind vor allem Privatpersonen als Anwender, der Handel und (Verbraucher-) Beratungsstellen. Das Portal wird schrittweise aufgebaut, das heißt es kommen kontinuierlich neue Inhalte hinzu, aber auch die bestehenden Inhalte bedürfen einer kontinuierlichen Pflege, um die Informationen aktuell zu halten. Die inhaltliche Bearbeitung und die Pflege des Biozid-Portals werden wesentlich über Forschungs- und Entwicklungsvorhaben finanziert.

Monitoring von Bioziden in der Umwelt

In Bezug auf die Belastung der Umwelt durch die Anwendung von Bioziden sind derzeit nur sehr wenige Informationen und Daten verfügbar. Ein belastbarer Überblick fehlt. Fehlende Vermarktungsfähigkeit und Anwendungsauflagen im Rahmen der Zulassung führen zu einer Verringerung der Konzentrationen. Dies kann dann aber zum vermehrten Einsatz von vorher kaum oder nicht eingesetzten bioziden Wirkstoffen als Ersatzstoffe führen. Eine Verfolgung dieser Auswirkungen regulatorischer Maßnahmen und die Anpassung von Umweltauflagen sind nur auf Basis von Monitoring-Daten möglich, welche gegenwärtig noch nicht ausreichend vorhanden sind. Ein Monitoring von Bioziden soll dazu beitragen, die Belastung verschiedener Umweltkompartimente wie Oberflächengewässer, Böden, Sedimente und Biota durch Biozideinträge zu untersuchen und einzuschätzen. Daher wird aktuell in einem Forschungsvorhaben ein Konzept für ein Biozid-Monitoring in Deutschland erarbeitet mit dem Ziel, Vorschläge für prioritäre Messungen zusammenzustellen. Das daraus resultierende Messprogramm soll sich sowohl zur Feststellung des Ist-Zustandes eignen als auch zur Beobachtung von Veränderungen bei Biozideinträgen als direkte Folge der gesetzlichen Regelungen für Biozide. Dieses Konzept soll mit den für die konkrete Überwachung zuständigen Ländern diskutiert werden.

Ein bereits abgeschlossenes Gutachten ermöglichte einen ersten Überblick über bisherige Aktivitäten in diesem Feld. Institutionen, die bereits Monitoring-Programme betreiben (zum Beispiel Landesbehörden) oder potenziell geeignete Messungen durchführen (zum Beispiel Arbeitsgruppen an Universitäten) wurden gebeten einen Fragebogen ausfüllen. Die systematische Auswertung des Rücklaufs ergab, dass Biozide insbesondere in Oberflächengewässern schon jetzt gemessen werden. Ergänzend zur Umfrage wurde auch die Literatur zum Biozidmonitoring recherchiert und hinsichtlich Stoffen, Matrix und Konzentrationen ausgewertet. Es zeigte sich, dass die meisten Daten für Wirkstoffe vorliegen, die sowohl als Pflanzenschutzmittel- als auch als Biozidwirkstoffe eingesetzt werden. Für die Priorisierung der Biozid-Wirkstoffe für ein Monitoring entstand ein Konzept, das die Aspekte Emissionen und ökotoxikologische Wirkung sowie die Verteilung und den Verbleib von Wirkstoffen in Umweltkompartimenten berücksichtigt. Auf diese Weise wurde eine Liste prioritärer Substanzen für ein Monitoring in den verschiedenen Umweltbereichen vorgeschlagen. Der Abschlussbericht dieses Vorhabens liegt dem UBA vor. Ein erster Erfahrungsaustausch mit anderen EU-Mitgliedstaaten zum Thema „Environmental Monitoring of Biocides in Europe – From Prioritisation to Measurements“ fand am 05.-06. November 2012 in Berlin statt. Dieser internationale Workshop war eine gemeinsame Veranstaltung des UBA mit dem Netzwerk NORMAN (Network of Reference Laboratories for Monitoring of Emerging Environmental Pollutants). Die Veranstaltung zeigte Erfahrungen aus Messprogrammen anderer EU-Länder und gab Impulse für das gestartete UBA-Forschungsvorhaben. Die Präsentationen und Ergebnisse des internationalen Workshops können hier nachgelesen werden.

Nachhaltiger Einsatz von Bioziden

Umweltrisiken von Bioziden können nicht nur durch Auflagen im Rahmen der Zulassung, sondern auch darüber hinaus durch einen besonders sorgsamen und sicheren Umgang weiter verringert werden. Möglichkeiten und Ansatzpunkte dazu werden im Rahmen eines aktuellen Forschungsvorhabens für bestimmte Biozid-Produktarten untersucht. Die Möglichkeiten einer umweltverträglichen und nachhaltigen Nutzung von Desinfektionsmitteln (Produktart 2 und 3), Mauerschutzmitteln (Produktart 7 bzw. 10) sowie von Rodentiziden (Produktart 14) wurden über eine EU-weite Fragebogenaktion ermittelt. Nach Auswertung der Antworten und Zusammenfassung in einem Zwischenbericht sollen in einem nationalen und einem EU-weiten Workshop ein gemeinsamer Maßnahmenkatalog zum nachhaltigen Einsatz von Bioziden in den entsprechenden Produktarten erörtert werden. Die Ergebnisse sollen dann in einen EU-Kommissionsbericht zum nachhaltigen Einsatz von Bioziden (gemäß Artikel 18 der Biozid-Verordnung) einfließen.

Nachhaltige Nutzung von Pestiziden: Möglichkeiten und Voraussetzungen zur Übertragung der Vorschläge für Pflanzenschutzmittel auf Biozide

Hintergrund: Im Jahr 2006 hat die Europäische Kommission nach einer Folgenabschätzung und umfangreichen Konsultationen von Experten und Betroffenen die „Thematische Strategie zur nachhaltigen Nutzung von Pestiziden“ verabschiedet. Rechtliche Verbindlichkeit erlangte diese thematische Strategie mit der „Rahmenrichtlinie zur nachhaltigen Nutzung von Pestiziden“. Diese beschreibt die Anforderungen an die Mitgliedstaaten, wie das Management von Pflanzenschutzmitteln zu gestalten ist, damit die die menschliche Gesundheit und die Umwelt durch den Einsatz von Pestiziden nicht gefährdet wird. Die nachhaltige Nutzung von Pestiziden schlägt für Pflanzenschutzmittel unter anderem vor, die Kontrollen der Pestizidanwendungen und –verbreitung zu verbessern und nationale Aktionspläne mit klaren Reduktionszielen zu erstellen.

Übertragung auf Biozide: Welche Möglichkeiten und Voraussetzungen bestehen, um den Ansatz der oben genannten Rahmenrichtlinie zur Umsetzung der thematischen Strategie zum nachhaltigen Einsatz (von Pflanzenschutzmitteln) auf Biozide zu übertragen? Bei einem bereits abgeschlossenem Vorhaben standen bestimmte Produktarten (Holzschutzmittel, Insektizide sowie Antifoulingprodukte) im Vordergrund. Als Ergebnis liegen nun Lösungsansätze zur Reduzierung des Biozideinsatzes und zur weniger risikoreichen Verwendung von Bioziden vor, was der Entlastung von Mensch und Umwelt dient. Beispiele für solche Maßnahmen sind unter anderem die Aus- und Fortbildung, Anforderungen an den Verkauf, die Einführung von Sensibilisierungskampagnen, die Kontrolle der Anwendungsgeräte für Biozide, die Entwicklung von Techniken auf Basis der Prinzipien der integrierten Schädlingsbekämpfung und die Erhebung von Statistiken zum Biozidverbrauch. In einem nationalen Workshop diskutierten Fachleuten aus Landes- und Bundesbehörden die Ergebnisse. Der Forschungsbericht ist als Texte-Band 06/2012 veröffentlicht. Im Jahr 2012 erhielten auch die Fachleute der anderen EU-Mitgliedstaaten den Bericht, um damit die anstehenden Entwicklungs- und Harmonisierungsprozesse zur Thematik „Nachhaltige Verwendung von Bioziden“ auf EU-Ebene zu unterstützen. Im oben erwähnten Folgevorhaben zum Nachhaltigen Einsatz von Bioziden sollen nun die Konzepte weitergeführt, und konkrete (nationale und EU-weite) Maßnahme-Pakete für die Produktarten Holzschutzmittel, Insektizide, Antifoulingprodukte sowie für die Desinfektionsmittel, Mauerschutzmittel und Rodentizide entwickelt werden.

Biozide und ihre Risiken für die Umwelt

Das Schutzgut Biodiversität in der Umweltbewertung von Pflanzenschutzmitteln und Bioziden

Die beiden EU-Verordnungen für Pflanzenschutzmittel und Biozide sehen die rechtlich verbindliche Festschreibung der Biodiversität als eigenständiges Schutzgut vor. Dadurch ergibt sich die Notwendigkeit der kritischen Prüfung, ob mit den bisherigen Verfahren der Risikoregulierung ein ausreichender Schutz der biologischen Vielfalt in betroffenen Umweltbereichen gewährleistet ist. Vor diesem Hintergrund soll der Wissensstand zur Berücksichtigung der Artenvielfalt in der Risikobewertung und im Risikomanagement von Pflanzenschutzmitteln und Bioziden (Pestizide) erfasst werden. Die vorhandenen Defizite sollen identifiziert und fachliche Grundlagen für erforderliche Anpassungen der Praxis der Risikobewertung und des Risikomanagement erarbeitet werden. Hinsichtlich des Risikomanagements sind neben zulassungsbezogenen auch Maßnahmen zur guten fachlichen Praxis im Rahmen integrativer Strategien zu entwickeln.

Risiken für die Umwelt durch den gleichzeitigen Einsatz von Biozid-Wirkstoffen

Wie in anderen stofflichen Vollzügen auch sieht das Biozid-Zulassungsverfahren derzeit in nahezu allen Fällen die Umweltbewertung für jede spezifische Biozid-Anwendung für jedes spezifische Produkt vor. Dabei ist bekannt, dass es viele Wirkstoffe gibt, die sich in zahlreichen Produkten, teils auch in mehreren Produktarten, wiederfinden, so dass ein gleichzeitiger Umwelteintrag über verschiedene Pfade aus unterschiedlichen Verwendungen resultieren kann. In der neuen Biozid-Verordnung VO (EU) 528/2012 ist verankert, dass Effekte durch den gleichzeitigen Einsatz von Biozidprodukten berücksichtigt werden sollen (aggregierte Risikobewertung). Bevor dies allerdings Praxis in der Umweltrisikobewertung wird, müssen technische Randbedingungen zur Vorgehensweise erarbeitet und EU-weit abgestimmt werden. Das Projekt soll einen ersten Vorschlag eines technischen Leitfadens zur Bewertung mehrerer relevanter Umwelteinträge des gleichen Wirkstoffes erarbeiten. Die Ergebnisse einer vorangegangenen Machbarkeitsstudie dienen als Basis. Der erste Schritt ist eine EU-weite Klärung der Begrifflichkeiten. Es werden dann Kriterien entwickelt, anhand derer entschieden werden kann, ob eine aggregierte Umweltrisikobewertung für einen bestimmten Wirkstoff notwendig ist. Die Ergebnisse und Vorschläge für eine technische Umsetzung werden dann EU-weit präsentiert, wobei begleitend juristische Randbedingungen einer aggregierten Umweltrisikobewertung erarbeitet werden. Als Projektende ist für April 2014 vorgesehen.

Leitfaden für das Transformationsverhalten von Veterinärpharmaka und Bioziden in Gülle

Sowohl Tierarzneimittel als auch Biozide können in Gülle enthalten sein und so in die Umwelt gelangen. Das Verhalten von Bioziden in der Gülle und in güllegedüngten Böden spielt daher eine Rolle bei der Bewertung der Auswirkungen auf die Umwelt. Sowohl für Biozide als auch Tierarzneimittel besteht noch dringender Bedarf für eine einheitliche Grundlage zur Durchführung und Bewertung von Studien zum Abbauverhalten von Wirkstoffen in Gülle. Im Projekt soll daher eine experimentelle Methode zum Transformationsverhalten von Bioziden und Veterinärpharmaka in Gülle (Schweine- und Rindergülle) entwickelt, erprobt und validiert werden, die auf der regulatorischen Richtlinie der EMA (European Medicines Agency) „Determining the fate of veterinary medicinal products in manure“ (2011)  beruht und aufbaut. Langfristig soll eine Testrichtlinie entstehen, die nach Validierung durch Ringversuche Teil des OECD-Prüfrichtlinienprogramms werden soll. Dies würde eine EU-weit einheitliche Bewertung dieser Versuche gewährleisten.

Bisher liegen erste Ergebnisse mit einer Testmethode zum Transformationsverhalten von Bioziden in Güllen vor. Damit lässt sich unter Laborbedingungen das Rückstandsverhalten von Bioziden (Stalldesinfektionsmittel und Insektizide) in Gülle unter Berücksichtigung von Alterungsprozessen während der Güllelagerung und Gülle-bedingten Matrixeffekten untersuchen. Diese Labortests beziehen folglich sowohl die landwirtschaftliche Praxis als auch die analytische Machbarkeit und Qualitätssicherung ein. Darauf aufbauend entstanden Standard-Arbeitsanweisungen (SOP) und wurden erste Validierungsstudien (Intra- und Inter-Labor-Ringversuche) in Deutschland durchgeführt. Ein vorläufiger Entwurf für eine OECD Prüfrichtlinie zur Einbringung im Rahmen des OECD Programmes liegt vor. In weiteren Schritten steht die Harmonisierung und Standardisierung im OECD Prozess an. Dazu gehört die statistische Auswertung der Ergebnisse bisheriger Ringversuche sowie die Organisation, Durchführung und Auswertung von internationalen Ringversuchen. Es ist eine Projektlaufzeit bis 2016 vorgesehen.

Alternative Maßnahmen und Verfahren zum Einsatz von Kreosot im Holzschutz

Insbesondere für Hölzer in ständigem Boden- und/oder Wasserkontakt spielt die Verwendung von Teerölen (Kreosot) eine große Rolle. Zu nennen sind hier die Imprägnierung von Bahnschwellen und Leitungsmasten, Pfahlgründungen im Wein- und Obstbau sowie von Baum- und Zaunpfählen in der Land- und Forstwirtschaft. Kreosot birgt erhebliche Gesundheits- und Umweltgefahren. Es enthält polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK). Daher ist es als Karzinogen ohne Schwellenwert (1 B) eingestuft. Zudem wird der Wirkstoff als persistent, bioakkumulierend und toxisch (PBT) oder gar sehr persistent und stark bioakkumulierend (vPvB) eingestuft. Aus Umweltsicht besteht daher zwingender Handlungsbedarf, um einen vollständigen Verzicht von Kreosot im Holzschutz zu erreichen. Das für Mensch und Umwelt besonders bedenkliche Kreosot wurde in den Anhang I der Biozid-Richtlinie 98/8/EG unter Auferlegung von Anwendungseinschränkungen und Risikominderungsmaßnahmen aufgenommen. Damit werden Biozidprodukte, die Kreosot enthalten, grundsätzlich zulassungsfähig. Allerdings gestattet die einschlägige Entscheidung der EU-Kommission den Mitgliedstaaten, die Zulassung von entsprechenden Mitteln zu verweigern, wenn Alternativen vorhanden sind. Unter Umständen sind geeignete Alternativen aber gar nicht in hinreichendem Umfang verfügbar, so dass ein entsprechender Anschub für ihr künftiges Bereitstellen und ihr Durchsetzen auf dem Markt unternommen werden muss. Das Gutachten verfolgt daher die Ziele, erstens einen Überblick über mögliche Alternativen zusammenzutragen und damit zweitens einen schrittweisen Prozess hin zu einem Ersatz von Kreosot in Gang zu bringen.

Forschung zur Optimierung der Umweltexpositionsabschätzung

Testvorschriften zur Charakterisierung des Auswaschverhaltens von bioziden Wirkstoffen

Verschiedene Materialien wie Mauerputz, Fassadenanstriche, Füllmassen und Kunststoffe, die im Außenbereich in verschiedenen Konstruktionen wie Außenwänden, Dächern oder Fassadenverkleidungen einer kontinuierlichen Bewitterung ausgesetzt sind, werden häufig gezielt mit Bioziden ausgerüstet. Damit sollen diese Materialien vor Befall durch Schimmel, Algen und Bakterien geschützt und ihre Lebensdauer und Haltbarkeit erhöht werden. Es wird häufig in Frage gestellt, ob Biozide aus Verwendungen im Materialschutz überhaupt in die Umwelt gelangen. Mittlerweile treten jedoch einige für diese Anwendungen eingesetzte Biozid-Wirkstoffe mit ihren bekannten gefährlichen Eigenschaften bereits in bedenklichen Konzentrationen in Oberflächengewässern auf. Die ermittelten Expositionsmuster sind nicht ursächlich durch Verwendungen in anderen Bereichen, beispielsweise des Pflanzenschutzes, zu erklären, sondern vielmehr durch biozide Verwendungen, vor allem in Siedlungsbereichen. Ziel ist, die Höhe des tatsächlichen Eintrags von Bioziden aus Materialschutzmitteln in die Umwelt adäquat abzuschätzen, um so erfolgversprechende Maßnahmen zur Risikominderung ergreifen zu können. Grundvoraussetzung hierfür ist eine realitätsnahe Charakterisierung des Auswaschverhaltens von Bioziden aus behandelten Materialien im Außenbereich anhand standardisierter Vorgaben. Gleichzeitig sind die für Materialschutzmittel vorliegenden Emissionsszenarien noch nicht erprobt und enthalten wegen der spärlichen Datenlage häufig nur Annahme-Werte für die zu veranschlagenden Emissionen. Konkretere Daten sollen diese ersetzen. Dieses Vorhaben soll bis Juni 2014 abgeschlossen sein.

Abschätzung der Umweltbelastung durch Konservierungsmittel: Fortentwicklung der Bewertungsmethodik

Biozide dienen zur Konservierung vieler Produkte (sogenannte "Topfkonservierer", Produktart 6), um diese Produkte vor einer mikrobiellen Zersetzung zu schützen und damit deren Haltbarkeit zu verlängern. Wegen ihres breiten Einsatzbereiches gelangen Konservierungsmittel in großen Mengen und auf verschiedenste Weise in die Umwelt. Typische Anwendungsgebiete sind die Konservierung von Produkten für die menschliche Hygiene, Reinigungsmittel, Farben und Lacken sowie Produkten für die Papier, Leder- und Textilherstellung. Die für das EU-Wirkstoffverfahren vorhandene Bewertungsmethodik zur Ermittlung der Emission ist teilweise fehlerhaft und unvollständig. Erfolgversprechende Schutzmaßnahmen für die Umwelt können jedoch nur auf Basis einer realistischen Schätzung der Höhe der Umweltexposition abgeleitet werden. Unter anderem ist im Rahmen dieses Forschungsvorhabens eine umfassende Auswertung der auf dem Markt befindlichen Konservierungsmittel, ihren Anwendungen und ihren Eintragspotentialen in die Umwelt geplant. Bis Oktober 2014 soll das Projekt beendet sein, wobei vorgesehen ist, die Ergebnisse auf einem EU-Workshop mit anderen Mitgliedstaaten zu diskutieren.

Entwicklung eines Emissions-Szenario Dokumentes für Repellentien und Lockmittel

Dieses Projekt soll die Bewertungsgrundlage zur Schätzung der Umweltexposition von Repellentien und Lockmitteln (Produktart 19) verbessern, um eine EU-weit harmonisierte sowie effiziente Umweltrisikobewertung durchführen zu können. Im Rahmen eines Gutachtens wird dazu ein Emissions-Szenario Dokument (ESD) für diese Produktart in englischer Sprache entwickelt. Grundlage bilden unter anderem die bereits für andere Produktarten entwickelten ESD und ein von Deutschland vorgeschlagenes Umweltszenario für diese Biozidprodukte. In mehreren Arbeitsschritten soll anhand von Literaturrecherchen die Expositionsbewertung von Repellentien und Lockmitteln sowie die Anwendungsmöglichkeiten und Eintragspfade in die Umwelt untersucht und entwickelt werden. Anschließend folgen die mathematische Beschreibung der Emissionsszenarien und die Bestimmung der notwendigen Eingangsparameter für die Berechnung. Nach Abschluss des Projektes im Juli 2013 wird das neu entwickelte ESD dann auf europäischer Ebene vorgestellt.

Anpassung der FOCUS-Grundwasserszenarien an die Erfordernisse der Biozidbewertung

Im Rahmen der Umweltbewertung biozider Wirkstoffe werden für die einzelnen Umweltbereiche Expositionsschätzungen durchgeführt. Die Anwendung von Biozidprodukten kann über verschiedene Emissionspfade auch zur Exposition des Bodens führen, zum Beispiel durch Klärschlammausbringung, Depositionen aus der Luft oder Gülle- und Trockenmistausbringung auf landwirtschaftlichen Nutzflächen. Dies kann dann durch Auswaschung aus dem Boden eine Kontamination des Grundwassers bewirken. Zur Ermittlung der möglichen Belastung des Grundwassers wird in einem ersten vereinfachten Ansatz das Berechnungsmodell für Bodenporenwasser verwendet. Dabei wird die zu erwartende Konzentration eines Wirkstoffes (predicted environmental concentration, PEC) im Grundwasser der Konzentration des Wirkstoffes im Porenwasser des Bodens gleichgesetzt, ohne dabei Transport-, Transformations- oder Ver-dünnungsprozesse detailliert zu berücksichtigen. Dieser erste konservative Ansatz führt für viele biozide Wirkstoffe (beispielsweise Insektizide und Desinfektionsmittel) dazu, dass der Vorsorge-Grenzwert von 0,1 µg/L für Biozidkonzentrationen im Grundwasser überschritten und somit ein Risiko für das Kompartiment Grundwasser festgestellt wird.
Eine Methode zur Verfeinerung der Berechnung wird durch die FOCUS Gruppe (FOrum of the Coordination of Pesticide Fate Models and their USe) mit entsprechenden Simulationsmodellen bereitgestellt. Die Berechnung der PEC-Werte im Grundwasser basiert auf der Simulation des Auswaschverhaltens und der Versickerung von Stoffen im Bodenkompartiment. Diese Modelle sind für die Expositionsberechnung von Pflanzenschutzmitteln entwickelt worden und nicht ohne Weiteres für die Expositionsschätzung von Wirkstoffen in Biozidprodukten zu verwenden. Für eine erfolgreiche EU-weite Anerkennung und harmonisierte Verwendung dieser Modelle im Biozidbereich ist es daher notwendig, diese  an die Erfordernisse der Umweltrisikobewertung von Bioziden anzupassen. In der Studie werden deshalb realitätsnähere, weitergehende Szenarien zur Berechnung der Konzentration biozider Wirkstoffe im Grundwasser - ausgehend von landwirtschaftlich genutzten Böden – vorgeschlagen, wobei die Eintragspfade "Gülle/Trockenmist", "Klärschlamm" und "Deposition aus der Luft" betrachtet werden. Die Benutzeroberflächen sind speziell auf die Bedürfnisse der Biozidanwendungen anzupassen. Die Vorschläge befinden sich derzeit in der Abstimmung in den technischen EU-Gremien.

Beurteilung des Modells „SimpleTreat“ für die Umweltexpositionsbewertung von Chemikalien

Chemikalien – auch Wirkstoffe aus Bioziden - gelangen über die Einleitungen von Herstellern, Formulierern und Verwendern in das Abwassersystem. Kläranlagen eliminieren die Stoffe mehr oder minder effektiv, was zu einem indirekten Eintrag in die Umwelt führt. Bereits 1986 forderte das Chemikaliengesetz, Emissionen von neuen chemischen Substanzen in Gewässer zu ermitteln. Um dieses Risiko für Mensch und Umwelt zu bewerten, hat das National Institute for Public Health and the Environment der Niederlande (RIVM) das Modell „SimpleTreat“ entwickelt. Das Modell schätzt die Verteilung von Chemikalien in einer Standard-Kläranlage ab. In die Kalkulation werden der Verbleib in der Luft, im Wasser und im Klärschlamm (Adsorption) sowie die Elimination durch Abbau von Stoffen einbezogen. Seit 2003 hat die EU das Modell in die Risikobewertung von Chemikalien übernommen. Auf Initiative des UBA hat RIVM überprüft, ob die berechneten Vorhersagen von „SimpleTreat“ auch für Wirkstoffe aus Bioziden zutreffend sind. Hintergrund ist, dass sich die stoffinhärenten Eigenschaften derartiger Wirkstoffe, die in das Abwassersystem gelangen können, von den bisher betrachteten Chemikalien unterscheiden können. Die Beurteilung des Modells zeigt, dass es für die Risikobewertung von wasser- und fettlöslichen sowie biologisch abbaubaren Chemikalien weiterhin zu plausiblen Ergebnissen führt. In naher Zukunft wird RIVM das Modell in Zusammenarbeit mit verschiedenen Interessensgemeinschaften überarbeiten und zur Verfügung stellen.

Auswaschung von bioziden Wirkstoffen aus Schutzmitteln aus unterschiedlichen Materialien

Biozide in Materialien für die Außenanwendung sind eine mögliche Quelle für Biozidfunde in der Umwelt infolge witterungsbedingter Auswaschprozesse (Leaching). Im Untersuchungsbericht werden Auswaschprozesse und die dafür maßgeblichen Einflussgrößen sowie Methoden zu deren Untersuchung unter Labor- und Freilandbedingungen diskutiert und beschrieben. Darüber hinaus enthält der Bericht eine Darstellung standardisierter Auswaschtests sowie der in der Fachliteratur publizierten Experimente. Ein alternativer Ansatz zur mathematischen Modellierung von Auswaschdaten wird im Bericht erläutert und erprobt. Damit lassen sich eventuell bestimmte Schwierigkeiten bei der Risikobewertung umgehen.

Praxistauglichkeit von Risikominderungsmaßnahmen

Bei der Beurteilung von Bioziden können Risiken für bestimmte Umweltbereiche festgestellt werden. Um diese Risiken für die Umwelt zu minimieren, können im Rahmen der Wirkstoffbewertung so genannte Risikominderungsmaßnahmen (RMM) entwickelt und festgelegt werden. Die einzelnen EU-Mitgliedstaaten handhabten dies im Rahmen der Wirkstoffbewertung bisher unterschiedlich, was gelegentlich für gleiche Anwendungen zu verschiedenen Maßnahmen führte. Eine Einschätzung zur Effizienz unterblieb ebenso häufig wie die Prüfung der tatsächlichen Anwendbarkeit und Eignung der jeweiligen RMM in der Praxis. Vor allem für den Umweltbereich fehlte bisher ein harmonisiertes Instrumentarium zur Risikominderung für die verschiedenen Produktarten. Das Fehlen einer abgestimmten Vorgehensweise kann bei der gegenseitigen Anerkennung von Produktzulassungen innerhalb der EU zu Widersprüchen und einem unzureichenden Schutzniveau für die Umwelt führen.
Ziel eines Forschungsvorhabens war es daher, geeignete RMM beziehungsweise Maßnahmenpakete spezifisch für bestimmte Produktarten zusammen zu stellen. Zunächst wurden für Holzschutzmittel (Produktart 8) sowie für Insektizide, Akarizide und Produkte gegen andere Arthropoden (Produktart 18) geeignete Maßnahmen zusammen getragen und hinsichtlich ihrer Eignung, Effizienz und Praktikabilität bewertet. Um eine EU-weite Akzeptanz zu erreichen, lud das UBA zu einer internationalen Fachveranstaltung ein. Als Ergebnis entstand ein abgestimmtes Strategiepapier zum Risikomanagement der genannten Produktarten, welches die geeigneten Maßnahmen hinsichtlich ihrer Effizienz und Praxisnähe sowie ihrer Kontrollierbarkeit durch staatliche Behörden zusammenfasst, wobei auch Zielvorgaben für eine zukünftig notwendige Weiterentwicklung der RMM festgelegt wurden. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens zu Holzschutzmitteln und Insektiziden sind veröffentlicht.

Ein Folgeprojekt widmete sich derzeit den Möglichkeiten der Risikominderung für Desinfektionsmittel. Mit fünf Produktarten (Produktart 1 bis 5) umfassen Desinfektionsmittel eine sehr breite Anwendungspalette von Bioziden und stellen mengenmäßig die bedeutendste Gruppe der Biozidprodukte dar. Die bisher von Herstellern, Verwendern und Bewertungsbehörden vorgeschlagenen RMM wurden zusammengestellt und ebenso hinsichtlich ihrer Praxistauglichkeit bewertet. Manche Maßnahmen ergeben sich aus bisherigen Regularien (zum Beispiel Verfahren in anderen EU-Staaten) und konnten übernommen werden. Auch die, in diesem Projekt erarbeiten RMM für die einzelnen Produktarten wurden bereits mit Experten aus EU-Mitgliedstaaten diskutiert. Die daraus entwickelten Handlungsempfehlungen werden aktuell in den entsprechenden EU-Gremien vorgestellt und abgestimmt.

Umweltforschung zu Antifoulingmitteln

Einsatz von Nanomaterialien als Alternative zu biozidhaltigen Antifouling-Anstrichen

Seit geraumer Zeit werden besonders für Sportboote Anstriche mit Nanomaterialien als Alternative zu biozidhaltigen Antifouling-Schiffsanstrichen propagiert und auch bereits eingesetzt. In dem vom UBA in Auftrag gegebenen Gutachten wird ein Überblick über die in Deutschland eingesetzten Antifouling-Anstriche mit Nanomaterialien und deren Mengen gegeben und ein Versuch unternommen, die Risiken der Produkte vorläufig einzuschätzen. Im Jahr 2010 wurden auf dem Sportbootmarkt 14 nanotechnologische Antifoulingbeschichtungen und Beschichtungen zur Verminderung des Reibungswiderstands gefunden. Für den Markt der Berufsschifffahrt wurden 4 Antifoulingsysteme und ein Epoxid-Silikon-Hybrid-System ausfindig gemacht. Neben nanotechnologischen Beschichtungen für den Endverbraucher werden für die Beschichtungsstoffhersteller Nanomaterialien für die Formulierung von Antifouling-Produkten angeboten. Hierzu zählen biozid wirkende Stoffe wie nanopartikuläres Kupfer, Zink und Silber sowie Additive wie Siliziumdioxid und Titandioxid. Gerade auf dem Sportbootmarkt werden diese Produkte sämtlich als biozidfrei und damit als umweltfreundliche Alternative zu den bisherigen biozidhaltigen Antifoulingbeschichtungen ausgelobt. Damit versprechen diese Produkte mehr als sie halten können: Eine fundierte ökotoxikologische Risikoabschätzung für Nano-Schiffsanstriche ist wegen der unzureichenden Datenlage derzeit nicht möglich. Aber auch die Wirksamkeit konnte für diese Produkte noch nicht ausreichend belegt werden. Darüber hinaus enthalten sie zum Teil selbst Biozide. Einige dieser als "Co-Biozide" eingesetzten Stoffe wie zum Beispiel Silber oder Zinkoxid sind nach Biozid-Recht bisher nicht als Wirkstoffe in Bootsanstrichen zulässig. Nur wenige Hersteller geben überhaupt an, nanopartikuläres Silber einzusetzen, weisen dieses aber nicht als Biozid aus. Nach dem derzeitigen Kenntnisstand können diese nanopartikulären Systeme daher nicht als biozidfreie Alternativen empfohlen werden.

Umweltzeichen für biozidfreie Antifouling-Produkte

In der vorliegenden Machbarkeitsstudie sollte geprüft werden, ob geeignete und umsetzbare Prüfkriterien für biozidfreie Antifouling-Produkte aufgestellt werden können. Hierbei standen vor allem mögliche Wirksamkeitsnachweise und der Ausschluss gefährlicher Inhaltsstoffe im Vordergrund. So könnte für die Verbraucher (Sportbootbesitzer, Reeder, Behörden, Marine) eine Kauforientierung hinsichtlich eines umweltfreundlichen, aber auch wirksamen Produktes gegeben werden. Die zunehmende Besorgnis über die humantoxischen und ökotoxischen Eigenschaften der in Gebrauch befindlichen Biozide hat vor dem Hintergrund der EU-Biozid Richtlinie zu intensiven Forschungsanstrengungen zur Entwicklung von umweltfreundlicheren und biozidfreien Alternativprodukten geführt. Die aktuellen Forschungs- und Entwicklungsrichtungen werden im Bericht zusammengefasst dargestellt. Aktuell ist schon eine Reihe von biozidfreien Produkten sowohl für den Berufsschifffahrts- als auch für den Sportbootbereich auf dem Markt. Die Wirksamkeitsnachweise für Antifouling-Produkte werden zusammenfassend dargestellt und geprüft, welche auf biozidfreie Produkte anwendbar sind. Als Fazit wird ein positives Votum für die Schaffung eines Umweltzeichens für biozidfreie Antifouling-Systeme abgegeben.

Beurteilung der Gesamtumweltexposition von Silberionen aus Biozidprodukten

Silber wird aufgrund seiner bakteriziden Eigenschaften bereits in zahlreichen Produkten des täglichen Lebens sowie der Medizin eingesetzt und gewinnt noch zunehmend an Bedeutung. Dabei können Produkte das Silber in gelöster, kolloidaler oder nanopartikulärer Form enthalten, wobei die Silberpartikel wiederum in freier oder gebundener Form vorliegen können. Durch das erhöhte Interesse am Einsatz von Silberionen ist deren potentieller Eintrag in die Umwelt von Bedeutung. Nur durch Kenntnis potentieller Eintragspfade und Abschätzung von entsprechenden Konzentrationen können gegebenenfalls notwendige Maßnahmen eingeleitet werden. Ziel des Projektes war es, das Risiko eines Silbereintrages in die Umwelt abzuschätzen. Hierzu wurden folgende Informationen erhoben: Produkte und Einsatzmengen; Verbleib in der Umwelt; Verhalten in der Umwelt; ökotoxikologische Daten zu Silberverbindungen und Silbernanopartikeln. Auf Basis dieser Informationen wurde eine erste Risikoabschätzung durchgeführt und eine Vielzahl an Wissenslücken identifiziert. Dies gilt für die Einsatzmenge von Silber in Produkten sowie Form und Höhe des Eintrags aus den Produkten in die Umwelt. Speziell das Wissen zur ökotoxikologischen Wirkung von Silbernanopartikeln und zum Verhalten von Silber bei sich veränderten Umweltbedingungen (zum Beispiel Abbau von organischer Substanz, pH-Wert Veränderung) ist gering. Das Risiko einer Resistenzbildung von Mikroorganismen durch verstärkten Umwelteintrag von Silber kann ebenfalls nicht beurteilt werden. Aufgrund der vorliegenden, lückenhaften Daten zeigte sich, dass ein Umweltrisiko durch den erwarteten Silbereintrag vermutlich gering, aber nicht gänzlich auszuschließen ist.

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