Methodenentwicklung

Der akute Fischtest ist als Tierversuch aus ethischen Gründen, aber auch wegen seiner hohen Kosten umstritten. Daher wurde der Fischembryo-Toxizitätstest (FET) entwickelt. Die neue Methode basiert auf dem im Abwasserbereich bereits obligatorischen Test mit Eiern des Zebrabärblings Danio rerio. Der Zebrabärbling ist ein etablierter Modellorganismus im Laborbereich. Er eignet sich besonders wegen seiner ganzjährigen, täglichen Laichbereitschaft und seines kurzen Reproduktionszyklus‘.

In diesem Biotest werden Eier des Zebrabärblings verschiedenen Konzentrationen von Stoffen oder Stoffgemischen ausgesetzt. Jeweils 24, 48, 72 und 96 Stunden nach Expositionsbeginn wird die Embryonalentwicklung auf mindestens vier charakteristische Merkmale (toxikologische/letale Endpunkte) überprüft. Diese Endpunkte sind charakteristisch für eine normale Embryonalentwicklung. Weichen sie von der unbeeinflussten Embryonalentwicklung in der Negativ-Kontrolle ab, gilt der Embryo als nicht lebensfähig. Aus dem Zusammenhang zwischen Wirkung des Stoffs/Stoffgemisches auf den Embryo und der Testkonzentration können die notwendigen Parameter für die Toxizitätsbewertung abgeleitet werden.

In Zusammenarbeit mit dem FG IV 1.1 „Internationales Chemikalienmanagement“ wurde die Aufnahme des FET in das ⁠OECD⁠-Test Guideline Programm beantragt. Ein Ende 2005 abgeschlossenes UFOPLAN-Vorhaben (Forschungskennzeichen 203 65 422) untersuchte die Anpassung der Testmethoden im Stoffvollzug an den aktuellen Stand der Wissenschaft. Als Ergebnis wurde eine Übersicht aller derzeit vorliegenden Stoffdaten aus Fischembryonaltests erstellt und eine detaillierte Literaturstudie sowie ein ausgereifter Methodenvorschlag für den OECD-Standardisierungsprozess angefertigt.
Nach einer ausgedehnten Validierungsphase wurde der FET am 26. Juli 2013 auf der OECD-Website als „OECD Test No. 236: Fish Embryo Acute Toxicity (FET) Test“ veröffentlicht.
 

Fischembryo kurz nach der Befruchtung

Quelle: UBA

Höhere Wasserpflanzen sind wichtiger Bestandteil aquatischer Lebensräume. Sie werden aber bei der Bewertung des Risikos von Pflanzenschutzmitteln für Wasserorganismen standardmäßig nur durch einkeimblättrige Wasserlinsen (Lemna spec.) repräsentiert.

Das FG IV 2.4 hat daher ein standardisiertes Einphasentestsystem mit dem wurzelnden, zweikeimblättrigen Ährigen Tausendblatt Myriophyllum spicatum (Haloragaceae) entwickelt.

Die Untersuchungen werden hierbei nur in der freien Wassersäule und nicht mit Sediment durchgeführt. Sie sind daher unabhängig vom Verteilungsverhalten der Testsubstanzen zwischen der Sediment- und der Wasserphase. Die ausschließliche ⁠Exposition⁠ der Pflanzen über die Wasserphase beschränkt den analytischen Aufwand und erleichtert die Modellierung der Ergebnisse, da nur die Wasserphase berücksichtigt werden muss.

In den Jahren 2010 und 2011 organisierte das ⁠UBA⁠ einen Laborvergleichstest für die neu entwickelte Methode, an dem zwölf Fachlabore teilnahmen. Nach dem erfolgreichen Abschluss des Vergleichstests wurde die Aufnahme des sedimentfreien Myriophyllum-Tests als Testmethode in das ⁠OECD⁠-Test Guideline Programm beantragt. Der Entwurf der Methode wurde im März 2013 auf OECD-Ebene erstmals kommentiert. Im September 2014 wurde der sedimentfreie Myriophyllum-Test auf der OECD-Website als „OECD Test No.: 238: Sediment-Free Myriophyllum Spicatum Toxicity Test“ veröffentlicht.

Myriophyllum-Sproß im sedimentfreien Myriophyllum-Test

Quelle: UBA

Neben der Entwicklung eines Einphasentestsystems mit Myriophyllum spicatum beteiligte sich das Ökotoxikologielabor des ⁠UBAs⁠ auch an der Entwicklung eines Zweiphasentestsystems mit den beiden Tausendblattarten M. spicatum und M. aquaticum sowie einem künstlichen Sediment.

Federführend wurde dieses Vorhaben von der AMEG (Advisory Group in Aquatic Macrophyte Ecotoxicology) der SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemistry) organisiert.

Wie bei der sedimentfreien Testmethode war es auch bei der Testmethode mit Sediment das Ziel, die gängigen Testverfahren für die Stoffbewertungen um einen standardisierten Test für zweikeimblättrige Wasserpflanzen zu erweitern. Ein Vorteil des Zweiphasen-Toxizitätstests ist ein realistischeres, naturnäheres Expositionsszenario für wurzelnde Pflanzen.

Das Ökotoxikologielabor des UBAs etablierte diese Testmethode erfolgreich und nahm 2011 gemeinsam mit 14 weiteren Laboren ebenfalls erfolgreich an einem internationalen Ringtest teil.

Die AMEG beantragte im Anschluss die Aufnahme als Testmethode in das ⁠OECD⁠-Test Guideline Programm. Der Entwurf der Testmethode wurde im Juli 2013 eingereicht und erstmals kommentiert. Im September 2014 wurde der Myriophyllum-Test mit Sediment auf der OECD-Website als „OECD Test No.: 239: Water-Sediment Myriophyllum spicatum Toxicity Test“ veröffentlicht.

Myriophyllum-Sprossen im Myriophyllum Sediment-Wasser Test

Quelle: UBA