Chemikalienwirkungen

Chemikalien wirken in Art und Ausmaß unterschiedlich auf Organismen in der Umwelt. Während etwa Pestizide einige Organismen gezielt schädigen sollen, erzeugen sie ebenso wie andere Chemikalien bei ihrer Anwendung auch unbeabsichtigt nachteilige Wirkungen in der Umwelt. Aufgabe der Chemikalienbewertung im Umweltbundesamt ist es, diese zu erkennen und nach den stoffrechtlichen Vorgaben zu bewerten.

Inhaltsverzeichnis

 

Prüfen der Umweltwirkung von Chemikalien

Das Umweltbundesamt (UBA) bewertet bei der gesetzlichen Stoffprüfung von Chemikalien, Pflanzenschutzmitteln, Bioziden und Arzneimitteln, wie diese Stoffe auf die Umwelt wirken. Das UBA führt dabei in der Regel keine eigenen Untersuchungen durch. Es prüft die von Antragstellern eingereichten Daten zu Umweltwirkungen und bewertet dann die Risiken für die Umwelt. Bestimmte Chemikalienwirkungen wie zum Beispiel Einflüsse auf die Ozonschicht und auf das Klima werden in gesonderten gesetzlichen Regelungen behandelt.

Die jeweiligen gesetzlichen Stoffregelungen geben vor, welche Informationen und Testergebnisse Unternehmen, die eine Chemikalie oder ein Präparat auf den Markt bringen wollen, für eine Umweltprüfung vorlegen müssen (siehe Tabellen „Überblick zu den Testanforderungen in den Stoffregelungen“).

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Fallbeispiel aus dem Bereich der europäischen Chemikalienverordnung REACH: Hormonelle Wirkung von Nonyl- und Octylphenol

Nonyl- und Octylphenol und deren Vorläuferverbindungen, also Stoffe, die in der Umwelt zu Nonyl- und Octylphenol abgebaut werden können (z.B. die Ethoxylate von Nonyl- und Octylphenol) können in importierten Textilien und in Farben, Lacken und Klebstoffen vorhanden sein. Es handelt sich dabei um Chemikalien, die das Hormonsystem von Organismen auf unterschiedliche Art und Weise beinträchtigen können und dadurch schädliche Effekte hervorrufen. Die hormonelle Wirkung auf Fische ist seit vielen Jahren bekannt. Sie kann zu Missbildungen führen. Ebenso kann die Fortpflanzung der Fische beeinflusst werden. Die Exposition von Fischen gegenüber Nonyl- oder Octylphenol im Mikrogramm pro Liter Bereich führt dazu, dass in Laborstudien keine männlichen Fische mehr heranwachsen. Beide Stoffgruppen wurden in europäischen Oberflächengewässern nachgewiesen und erreichen hier Maximalkonzentrationen im unteren Mikrogramm pro Liter Bereich (siehe „Vorkommen von Chemikalien in der Umwelt“). Auf Initiative des UBA wurden diese Chemikalien unter der europäischen Chemikalienverordnung REACH als besonders besorgniserregende Stoffe für die Umwelt identifiziert. Die Stoffe gelten unabhängig von ihrer Umweltkonzentration allein aufgrund ihrer Stoffeigenschaften – hier also der hormonellen Wirkung – als besonders besorgniserregend. Nach der Identifizierung als besonders besorgniserregend können solche Stoffe zum Beispiel unter REACH zulassungspflichtig oder beschränkt werden. Neben den bereits bestehenden europäischen Beschränkungen für Nonylphenol und seine Vorläuferverbindungen (Ethoxylate), wurden diese 2016 zusätzlich für den Einsatz in Textilien beschränkt. Die Vorläufersubstanzen Nonylphenol- und Octylphenol-Ethoxylate wurden zusätzlich in den Anhang XIV der REACH Verordnung aufgenommen. Somit ist deren weitere Verwendung in Europa zulassungspflichtig.

 

Fallbeispiel Arzneimittel: Schmerzmittel Diclofenac

Diclofenac ist ein Arzneimittelwirkstoff, der gegen Entzündungen und Schmerzen hilft. In Deutschland werden gegenwärtig mehr als 180 verschiedene Arzneimittel in Form von Tabletten und Salben mit dem Wirkstoff Diclofenac angeboten. Jährlich werden in Deutschland rund 85 Tonnen dieses Wirkstoffes verwendet (IMS Health 2016). Diclofenac gelangt über den menschlichen Stoffwechsel und das kommunale Abwasser in Oberflächengewässer und wird unter anderem von Fischen aufgenommen. Der Stoff kann sich in deren inneren Organen anreichern und Nieren und Leber schädigen. Über die Nahrungskette belastet er auch Fischfresser wie den Fischotter.

In der Europäischen Union (EU) wird Diclofenac hauptsächlich in der Humanmedizin verwendet. Umfangreiche Messdaten belegen die Relevanz des Stoffes für deutsche und europäische Gewässer. Insbesondere in Gewässern mit einer hohen Abwasserfracht werden viele Rückstände des Schmerzmittels gefunden, beispielsweise in Flussabschnitten unterhalb von Ballungsräumen und Kläranlagen. Für Deutschland zeigen die Messdaten vieler Bundesländer hohe Gehalte in Oberflächengewässern (siehe „Arzneimittel in der Umwelt“). In Nordrhein-Westfalen zum Beispiel wurde die von der Europäischen Kommission vorgeschlagene Umweltqualitätsnorm von 0,1 µg/l in 15 % der Messungen um das zehnfache überschritten.

Die Europäische Kommission schlug 2012 vor, eine europaweit gültige Obergrenze für Diclofenac in Gewässern einzuführen. Eine Umweltqualitätsnorm für Diclofenac stößt bisher noch auf Widerstand der Pharmaindustrie sowie vieler EU-Mitgliedsstaaten. Deshalb wurde der Stoff vorerst auf eine Beobachtungsliste der Wasserrahmenrichtlinie (Durchführungsbeschluss (EU) 2015/495) gesetzt und die Konzentrationen europaweit gemessen. Im Jahr 2017 hat die EU-Kommission die Daten zur ersten Beobachtungsliste ausgewertet. Für Diclofenac liegen nun ausreichend Überwachungsdaten in der geforderten Qualität für die Risikobewertung zur Ermittlung neuer prioritärer Stoffe vor: 2016 wurde die Umweltqualitätsnorm von 0,1 µg/l an 21 der 24 deutschen Messstellen überschritten.

Um den Eintrag und somit die Risiken für ökologische Lebensgemeinschaften der Gewässer zu vermindern, hält das Umweltbundesamt (UBA) sowohl technische Maßnahmen zum Entfernen der Stoffe in den Kläranlagen als auch begleitende Maßnahmen, wie z.B. eine umfassende Verschreibungspflicht für Diclofenac-Präparate für sinnvoll.

Diclofenac wird auch in der Tiermedizin als Entzündungshemmer bei einigen Großtieren eingesetzt. Durch diese Anwendung kam es in der Vergangenheit zu schädlichen Wirkungen auf Wildtiere. In den 1990er Jahren gab es ein mysteriöses Geiersterben in Indien, Pakistan, Nepal und Bangladesch, bei dem drei einheimische Arten fast vollständig verschwanden. Erst in 2004 wurde die Ursache erkannt. Verantwortlich waren Rückstände von Diclofenac in Rindern, die von den Vögeln mit dem Fleisch von verendeten Tieren aufgenommen wurden und bei den Geiern zum Tod durch Nierenversagen führte. 2006 wurde Diclofenac in Indien, Pakistan, Nepal und Bangladesch für die Anwendung in der Tiermedizin verboten und Stationen zur Nachzucht der Geier eingerichtet. Langsam erholen sich die Geierpopulationen wieder.

2013 wurde Diclofenac innerhalb der EU als Tierarzneimittel für Rinder, Schafe und Pferde in Italien und Spanien zugelassen. Das mögliche Risiko für einheimische aasfressende Vögel wie Geier und Adler wurde von der Europäischen Arzneimittelbehörde EMA diskutiert und ein Maßnahmenkatalog zur Vermeidung von schädlichen Auswirkungen erstellt (Bericht der EMA).

 

Fallbeispiel Pflanzenschutzmittel: Bienensterben durch Neonikotinoide

2008 wurden in der Oberrheinebene massive Schädigungen von Bienenvölkern beobachtet. Diese konnten in einen kausalen Zusammenhang mit der Ausbringung von Maissaatgut, behandelt mit einem Mittel das den neonikotinoiden Wirkstoff Clothianidin enthält, gebracht werden (Pistorius et al. 2009). Bei der Ausbringung des behandelten Maissaatguts mit pneumatischen Sämaschinen wurde mit dem Wirkstoff hoch belasteter Staub in die Umwelt ausgeblasen. Chemische Analysen von Bienen- und Pflanzenproben belegen die Vergiftung der Bienen durch den Wirkstoff Clothianidin. Untersuchungen für die Neonikotinoide Imidacloprid, Thiamethoxam und Clothianidin haben inzwischen gezeigt, dass sowohl Bienen als auch Hummeln, selbst bei bestimmungsgemäßer Anwendung und trotz stark verbesserter Beiz- und Ausbringungstechnik, Wirkstoffmengen in schädlicher Höhe aufnehmen können. In Anbetracht ihrer großen Bedeutung für den Naturhaushalt sind Auswirkungen auf Bestäuber sehr kritisch zu beurteilen. Die Europäische Kommission hat auf Basis aller vorliegenden Informationen daher im Mai 2018 die Anwendung dieser drei Wirkstoffe im Freiland untersagt (Amtsblatt der Europäischen Union vom 30.5.2018).

Neben der schädlichen Wirkung neonikotinoider Wirkstoffe, wie Clothianidin, hat das Bienensterben von 2008 aber auch auf einen weiteren Aspekt aufmerksam gemacht, nämlich die mögliche Exposition der Umwelt durch die Verdriftung von belastetem Staub, zu der es bei der Aussaat von behandeltem Saatgut kommen kann (Pistorius et al. 2009). Um den Besonderheiten in der Beurteilung möglicher Risiken für die Umwelt, durch die Anwendung von behandeltem Saatgut Rechnung zu tragen, wurde von der Europäischen Kommission der Entwurf für einen Leitfaden für die Zulassung von Pflanzenschutzmitteln als Saatgutbehandlung verfasst (SANCO/10553/2012, Januar 2014). Dieser Leitfaden wird zwar teilweise schon berücksichtigt, befindet sich aktuell aber in Überarbeitung und Abstimmung zwischen den Mitgliedstaaten der EU.

 

Fallbeispiel Pflanzenschutzmittel: Wirkung von Glyphosat auf die Umwelt

Die Genehmigung des Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffes Glyphosat wurde kürzlich in der europäischen Union überprüft. Deutschland hatte hierbei die Rolle des berichterstattenden Mitgliedstaates. Dies bedeutet, dass die beteiligten deutschen Behörden alle zur Verfügung stehenden Informationen zu diesem Wirkstoff zusammentragen und bewerten. Die Auswirkungen des Einsatzes von Glyphosat- haltigen Pflanzenschutzmitteln auf den Naturhaushalt wurden vom UBA unter Einbeziehung aller verfügbaren Daten bewertet. Ein besonderes Augenmerk lag dabei auch auf den möglichen Wirkungen von Glyphosat auf die Diversität und Häufigkeit von sogenannten Nicht-Ziel-Organismen in Agrarlandschaften. Glyphosat ist auf EU-Ebene bis Ende 2022 erneut genehmigt worden, so dass Produkte mit dem Wirkstoff vorerst noch zum Einsatz kommen können. Um in der Zeit bis zu einem kompletten Ausstieg aus der Anwendung von Glyphosat den schlimmsten Auswirkungen auf die biologische Vielfalt entgegenzuwirken, werden für Produkte mit diesem Wirkstoff Auflagen zum Schutz der Biodiversität vergeben. Demnach müssen Landwirte, die entsprechende Pflanzenschutzmittel einsetzen, ab dem 1. Januar 2020 einen Teil ihrer Ackerfläche als „Biodiversitätsfläche“ vorhalten. Zukünftig werden Auflagen zum Schutz der Biodiversität für alle Pflanzenschutzmittel vergeben werden, die nachweislich die Artenvielfalt schädigen. Weitere Informationen zum Fall Glyphosat und den Auflagen zum Schutz der Biodiversität sind hier zu finden.

 

Fallbeispiel Biozide: Bekämpfung von Nagetieren mit Rodentiziden

Als Rodentizide werden Mittel zur Bekämpfung von Nagetieren wie zum Beispiel Hausmäusen, Wanderratten oder Feldmäusen bezeichnet. Es handelt sich hierbei um Biozide, wenn ihr Einsatz dem Schutz der menschlichen oder tierischen Gesundheit (Infektionsschutz), von Menschen hergestellter Produkte (Materialschutz) oder dem hygienebedingten Vorratsschutz dient.

Die als Rodentizide eingesetzten Blutgerinnungshemmer (Antikoagulanzien) sind jedoch für die Umwelt problematisch: Die meisten dieser Substanzen sind sogenannte PBT-Stoffe, das heißt, sie werden in der Umwelt nur schlecht abgebaut (P = persistent), besitzen ein hohes Potential zur Anreicherung in anderen Lebewesen (B = bioakkumulierend) und sind zudem giftig (T = toxisch). Die Anreicherung der Wirkstoffe in Lebewesen konnte kürzlich erstmalig auch für aquatische Lebewesen nachgewiesen werden. In Proben der Umweltprobenbank wurden die Wirkstoffe in Brassen (Abramis brama) aus Deutschland analysiert (siehe Abb. „Rodentizide in Fischen“). Vermutet wird, dass die Fische mit den Stoffen durch die Auslegung von Rodentiziden in Kanälen in Kontakt gekommen sind. Dies ist jedoch aktuell Gegenstand von weiteren Forschungen.

Im Rahmen von Nagetierbekämpfungen besteht zum einen das Risiko, dass nicht nur Schadnager, sondern auch andere, also Nicht-Zieltiere, von ausgelegten Ködern fressen und dadurch unabsichtlich vergiftet werden (Primärvergiftung). Darüber hinaus besteht auch ein sehr hohes Vergiftungsrisiko für die Tiere, die vergiftete Nager fressen. Auch sie können noch an dem Gift sterben, das sich in ihren Beutetieren befindet (Sekundärvergiftung). So sind vor allem Raubvögel, wie Mäusebussarde, Turmfalken oder Eulen, aber auch räuberische Säuger, wie Füchse und Wiesel, stark gefährdet. Im Rahmen der Zulassung dieser Biozidprodukte in Deutschland wurden daher Auflagen und Anwendungsbestimmungen auf Basis von Vorgaben der Europäischen Union festgelegt. Diese sogenannten Risikominderungsmaßnahmen beinhalten im Wesentlichen die Beschränkung der zugelassenen Verwender und die Festlegung einer guten fachlichen Anwendung von Rodentiziden mit Antikoagulanzien. So dürfen beispielsweise manche Rodentizide in Deutschland nur noch von ausgebildeten Schädlingsbekämpfern oder berufsmäßigen Verwendern mit einem entsprechenden Sachkundenachweis verwendet werden. Auch die bisherige Praxis, Rodentizide ohne einen festgestellten Befall dauerhaft auszulegen, wird damit grundsätzlich untersagt.

Ein Diagramm zeigt die Verteilung verschiedener Rodentizide in µg pro kg Brassenleber von 1992 bis 2015 in 2-Jahres-Schritten. Es werden die Rodentizide Bromadiolon, Difenacoum, Flocumafen, Brodifacoum und Difethialon gezeigt. In den Jahren 1992, 1999, 2003 und 2007 wurden keine Rodentizide nachgewiesen. In allen anderen Jahren wurde hauptsächlich Brodifacoum mit bis zu 12,54 µg pro kg nachgewiesen.
Rodentizide in Fischen
Quelle: Kotthoff et al. Diagramm als PDF
 

Öffentlich zugängliche Daten zu Chemikalienwirkungen

Daten zu Wirkungen von Chemikalien sind über verschiedene Datenbanken zugänglich.

  • Der gemeinsame Stoffdatenpool des Bundes und der Länder (GSBL) enthält neben Daten zur Wirkung von Chemikalien auch weitere Informationen darüber, wie ihre Verwendung gesetzlich geregelt ist.
  • Die Europäische Chemikalienagentur ECHA hält auf ihrer Website Informationen zu jenen Chemikalien bereit, die Unternehmen nach den Vorgaben der europäischen Verordnung zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung von chemischen Stoffen (REACH) registriert haben (Stoffeigenschaften, Wirkungen).
  • Das Informationssystem Ökotoxikologie und Umweltqualitätsziele (ETOX-Datenbank) des Umweltbundesamtes informiert Bürgerinnen und Bürger über ökotoxikologische Eigenschaften von Chemikalien sowie über Umweltqualitätsziele für Gewässer.
  • Das Informationssystem Rigoletto des Umweltbundesamtes informiert Bürgerinnen und Bürger über die Einstufung einer Chemikalie in eine Wassergefährdungsklasse.
  • Über das eChem-Portal der Organisation für wirtschaftliche Entwicklung und Zusammenarbeit (OECD) hat die Öffentlichkeit Zugriff auf internationale Datenbanken zu Chemikalienwirkungen.
  • Auf der Internetseite der Europäischen Kommission kann jedermann die Bewertungsberichte für biozide Wirkstoffe einsehen, welche in die Unionsliste der genehmigten Wirkstoffe aufgenommen wurden.