Josef Wanzenböck Forschungsinstitut für Limnologie Mondsee, Universität Innsbruck

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Dorothea Knopp
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1 ERA NET SIINN Project nano.de/ Fate and effect of wastewater borne manufactured nanomaterials in aquatic ecosystems Verbleib und Auswirkungen von synthetischen Nanomaterialien aus Kläranlagenausflüssen auf aquatische Ökosysteme Josef Wanzenböck Forschungsinstitut für Limnologie Mondsee, Universität Innsbruck

ecosystems Verbleib und Auswirkungen von synthetischen Nanomaterialien aus

2 ERA NET Initiative zur Integration europäischer Forschungssysteme Mehr als 80% der Forschungsarbeit im öffentlichen Sektor wird in Europa auf nationaler Ebene geleistet und erfolgt hauptsächlich über nationale und regionale Forschungsprogramme. Um die Erschaffung eines vitalen Europäischen Forschungsraums (European Research Area ERA), eines der großen strategischen Ziele Europas, zu verwirklichen, müssen nationale und regionale Forschungsprogramme stärker koordiniert und aufeinander abgestimmt werden. Diesem Grundgedanken folgend wurde das ERA NET Schema als Teil des 6. und 7. EU Rahmenprogramms entwickelt und im aktuellen Horizont 2020 Programm weiter verstärkt, um weiterhin grenzüberschreitende Forschungs und Technologiezusammenarbeit zu ermöglichen. FP7 ERA NET on Nanosafety Safe Implementation of Innovative Nanoscience and Nanotechnology

Um die Erschaffung eines vitalen Europäischen Forschungsraums (European Research Area ERA), eines der großen strategischen Ziele Europas, zu verwirklichen, müssen nationale und regionale

3 Das Problem: Nanomaterialien aus Kläranlagenausflüssen

4 Abb. 1. Schema der Verbreitung von MNMs in einer typischen aquatische Nahrungskette und anvisierte Risikoabschätzung. Der zentrale Schlüsselfaktor von FENOMENO ist die Analyse des Verbleibs von MNMs in der Nahrungskette und der chronischen Toxizität von MNMs, sowohl unter Laborbedingungen unter Einsatz von Ausflüssen aus Modellkläranlagen, als auch in dazu parallelen Feldstudien mit dem einzigartigen Fokus auf realen MNMs

5 Partner Number 1 Project Consortium Coordinator Country Germany Organisatio n University of Siegen (USiegen) 2 Germany Fraunhofer IME 3 Austria University of Innsbruck (UIBK) 4 Portugal University Aveiro (UAVR) Principal Investigator Prof. Dr. Holger Schönherr Prof. Dr. Christian Schlechtriem Univ. Doz. Dr. Josef Wanzenböck Dr. Isabel Lopes Other personnel Prof. Dr. Klaudia Witte, Jun. Prof. Dr. Carsten Engelhard, Dr. Dr. h.c. Carl Friedrich Gethmann, Prof. Dr. Klaus Dieter Kuhnert, Dr. Kerstin Hund Rinke; Dr. Karsten Schlich Dr. Dunja Lamatsch Dr. Susana Loureiro, Prof. Dr. Amadeu Soares

Doz. Dr. Josef Wanzenböck Dr. Isabel Lopes Other personnel Prof. Dr. Klaudia Witte, Jun. Prof. Dr. Carsten Engelhard, Dr. Dr. h.c. Carl Friedrich Gethmann, Prof.

6 Abb. 2: Zusammenarbeit und Workflow der Partner (die WP Leiter sind hervorgehoben)

7 WP 1: Isolation und Charakterisierung von künstlichen Nanomaterialien in Wasserproben Prof. Dr. Holger Schönherr Department Chemie Biologie, Physikalische Chemie I

8 Tasks Aufgaben TiO2 AgNPs Ausfluss Modell Kläranlagen (OECD TG 303) 1.1. Abwasser von Modell Kläranlagen 1.2. Entwicklung analytischer Methoden zur MNM Detektion und Charakterisierung in Abwasser von Modellkläranlagen 1.3. Analytische Methoden zu MNM Detektion und Charakterisierung in Umweltproben

9 FENOMENO Task 1.2 Entwicklung analytischer Methoden zur MNM Detektion und Charakterisierung in Abwasser von Modellkläranlagen Es werden verbesserte, ultrasensitive Methoden für die Elementanalyse, den Partikelnachweis und die Partikel Charakterisierung benötigt: Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP MS) Optical dark field microscopy Scanning electron microscopy (SEM & EDX) Transmission electron microscopy (TEM) Atomic force microscopy (AFM) X ray photoelectron spectroscopy (XPS)

verbesserte, ultrasensitive Methoden für die Elementanalyse, den Partikelnachweis und die Partikel Charakterisierung

10 FENOMENO Task 1.3 Entwicklung analytischer Methoden zur MNM Detektion und Charakterisierung in Umweltproben Die unter Task 1.2. erwähnten Methoden werden verfeinert und auf Wasserproben aus dem Mondsee angewandt. State-of-the-art ICP-MS icap Q, Thermo Fisher Scientific

11 WP 2 Biologische Auswirkungen Prof. Dr. Klaudia Witte Department Chemie Biologie, FG Ökologie und Verhaltensbiologie

12 FENOMENO Task Kurz und langfristige Auswirkungen von MNMs auf unterschiedliche ökotoxikologische Endpunkte bei Algen, Daphien und Fischen. Entwicklung von Sensorsystemen durch computergesteuerte Bildverarbeitung. Algen Zooplankton (Daphnia*) Fisch *Testorganismen: Daphnien aus Kulturen sowie aus dem Mondsee

ökotoxikologische Endpunkte bei Algen, Daphien und Fischen.

13 WP 3 Bioakkumulation von künstlichen Nanomaterialien in der aquatischen Nahrungskette Prof. Dr. Christian Schlechtriem Fraunhofer Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie

14 Task 3.1/3.2 Biokonzentration und Bioakkumulation von MNMs in Algen, Daphnien und Fischen Modellkläranlage (OECD TG 303) TiO2 AgNPs Ausfluss Biokonzentration und Bioakkumulation Algen Daphnia Juvenile Fische Probenanalyse(Task 3.3)

15 WP4: Räumlich zeitliche Verteilung von MNMs in Seen Univ. Doz. Dr. Josef Wanzenböck, Dr. Dunja Lamatsch Forschungsinstitut für Limnologie Mondsee, Universität Innsbruck

16 WP4: Räumlich zeitliche Verteilung von MNMs in Seen Die Arbeiten werden durch Feldstudien (WP4) komplementiert, in denen die zeitliche und räumliche Verteilung von MNMs in natürlichen Seen und deren Nahrungsketten untersucht werden soll. Dabei ist der Mondsee in Österreich besonders gut für diese bislang beispiellose Studie geeignet, da er den seltenen Fall eines Sees darstellt, der das gereinigte Wasser aus einer kommunalen Kläranlage direkt empfängt. Als Referenz See wird ein unbelasteter See ohne Klärwerkseinleitung untersucht.

Dabei ist der Mondsee in Österreich besonders gut für diese bislang beispiellose Studie geeignet, da er den seltenen Fall eines Sees

17 WP4: Räumlich zeitliche Verteilung von MNMs in Seen Wasserproben und Schlüsselorganismen der Gewässer Nahrungskette (Algen, Daphnia, Fisch: Felchen, Hecht) sowie Wasserpflanzen und Muscheln werden viermal pro Jahr gesammelt und die räumliche Verteilung von NPs an vier verschiedenen Stellen entlang von Transekten von der Kläranlage im nordwestlichen Teil des Sees in Richtung des südöstlichen Abstroms des Sees analysiert.

pro Jahr gesammelt und die räumliche Verteilung von NPs an vier verschiedenen Stellen entlang von

18 WP5: Biochemische Biomarker WP6: Risikoanalyse Dr. Isabel Lopes Centre for Environmental and Marine Studies

19 Task 5.1/ 5.2: In MNM haltigen biologischen Proben (Algen, Daphnia und Fisch) aus WP2 WP4 werden die Auswirkungen der MNMs auf biochemische Biomarker für oxidativen Stress, neurologische Reaktionen, Störungen im Hormonsystem, Zytotoxizität und DNA Schäden untersucht und beurteilt. Task 5.1 Analyse von biochemischen Biomarkern in Modellorganismen Task 5.2 Analyse von biochemischen Biomarkern in Organismenn aus dem Freiland. WP2 WP4

MNMs auf biochemische Biomarker für oxidativen Stress, neurologische Reaktionen, Störungen im Hormonsystem,

20 WP6: Risikoanalyse Die Ergebnisse aus den ökotoxikologischen Labortests (bezüglich unterschiedlicher Endpunkte), im Zusammenspiel mit zusätzlichen Literaturdaten, ermöglichen es PNEC Werte (Predicted No Effect Concentrations) abzuleiten. Die gemessenen Umweltkonzentrationen (Measured environmental concentrations MEC) bilden die Basis für die Berechnung von Risikoquotienten (RQ) für den Mondsee. Task 6.1: Risikoabschätzung von MNMs im Mondsee (case sudy). Task 6.2: Integration von Daten aus Feldstudie, Bioakkumulation und Biomarkeranalyse für eine umfassende Risikoanalyse.

Die gemessenen Umweltkonzentrationen (Measured environmental concentrations MEC) bilden die Basis für die Berechnung von Risikoquotienten (RQ)

21 nano.de/ Project start: , Duration: 36 months, Total funding: Projektkoordinator: Prof. Dr. Holger Schönherr: siegen.de Projektleiter Österreich: Univ. Doz. Dr. Josef Wanzenböck:

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