Projektlaufzeit: 2007 - 2009

Leitung:

Dr. Thomas-Benjamin Seiler
Prof. Dr. Henner Hollert

Bearbeitung:

Julia Lörks

Auftraggeber:

DFG

Projektpartner:

National Environmental Research Institute (NERI), Aarhus University, Roskilde/Dänemark
Prof. Dr. Philipp Mayer
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg
Prof. Dr. Gesine Witt
Prof. Dr. Susanne Heise
Katharina Schmidt
Technische Universität Hamburg-Harburg
Dr. Wolfgang Ahlf

 

Hintergrund:

Bestimmung der Bioverfügbarkeit und ökotoxikologischen Wirkung persistenter organischer Schadstoffe in Sediment-Porenwassersystemen

In diesem Projekt wird erstmals eine Probenahmemethode entwickelt, die die Bioverfügbarkeit organischer Spurenstoffe (PAK, PCB, PBDE) im Sediment-Porenwassersystem auf der Grundlage der Solid Phase Micro Extraction (SPME) in-situ und artefaktfrei messen kann. Parallel soll mit der SPME-Methode die interne Konzentration dieser Schadstoffe in einem im System lebenden Organismus (Substratfresser) untersucht werden. Für beide Methoden gilt, dass der Zeit- und Kostenaufwand für die Analytik auf einen Bruchteil des derzeit erforderlichen reduziert wird. Gleichzeitig soll das Risiko abgeschätzt werden, welches von der Sedimentbelastung ausgeht. Hierfür wird die chemische Aktivität ermittelt, welche Auskunft über den Beitrag des sedimentgebundenen Schadstoffs zur Basistoxizität gibt.
Anhand der "gut fluid" Extraktion soll die Menge der Schadstoffe quantifiziert werden, die durch die Nahrungsaufnahme für Substratfresser zugänglich werden kann.
Die mechanismus-spezifische Toxizität der bioverfügbaren Fraktion soll mittels einer für Sedimente optimierten Biotestbatterie untersucht werden, die es über die Nutzung verschiedener Expositionspfade ermöglicht, eine grundlegende und umfassende Charakterisierung des ökotoxikologischen Schädigungspotenzials zu erlangen.
Die zu entwickelnden Analysemethoden sollen in den verschiedenen Sedimentationsgebieten der Ostsee angewandt werden, um das Risiko abzuschätzen, das von den Sedimentschadstoffen ausgeht. Sie stellen eine wesentliche Voraussetzung zur Implementierung dieser Fraktion in Risikobewertungs- und Risikomanagementstrategien dar.
Durch die Verknüpfung der chemischen Messungen mit biologischen Testmethoden und der Untersuchung eines im Sediment lebenden Substratfressers wird die ganzheitliche Betrachtung der biologischen Wirkung angestrebt. Bisher widmen sich die meisten Untersuchungen jeweils nur einem der hier aufgeführten Schwerpunkte.

Folgende bioanalytische Testmethoden mit speziellen Toxizitätsendpunkten werden bei uns am Institut für Umweltforschung an der RWTH Aachen für dieses Projekt durchgeführt:

- Embryotoxizitäts- und Teratogenitätstest mit dem Zebrafisch Danio rerio
- AMES-Fluktuations-Test zum Nachweis von mutagen-wirkenden Substanzen
- Akuter Cytotoxizitätstest mit RTL-W1-Zellen zur Bestimmung der akuten Cytotoxizität
- EROD-Assay zur Bestimmung der dioxin-ähnlichen Wirksamkeit der Sedimentbelastung
- MVLN-Test zum Nachweis der östrogenen Wirkung (endokrine Aktivität)

Die Ergebnisse der Tests sind nötig zur mechanismus-spezifischen Risikobewertung der Sedimenttoxizität der Ostseeproben in der Biotestbatterie ergänzend zu den Monospeziestests.

Zudem wird in Kooperation mit Prof. Dr. Philipp Mayer an der Aarhus University der Embryotoxizitäts- und Teratogenitätstest mit Sedimentextrakten auf Polydimethylsiloxan-Schichten, beruhend auf dem Passive dosing-Prinzip, durchgeführt.