Umgang mit Mikroschadstoffen in Sachsen

Transkript

1 Umgang mit Mikroschadstoffen in Sachsen das laufende Forschungsprojekt MikroModell Anne-Kathrin Sundheim Joachim Fauler TUD Dirk Jungmann Peter Krebs eins energie klinische Pharmakologie Hydrobiologie Siedlungswasserwirtschaft Dresdner Abwassertagung 8. März 2017

2 eins energie in sachsen ist dabei, weil

3 Leitfaden für passende technische Verfahren! Copyright Aardman Animations Ltd.

4 Wo lohnt sich Vermeidung an der Quelle für uns? Copyright Aardman Animations Ltd.

5 Wie wollen wir mit Mikroschadstoffen umgehen? Copyright Aardman Animations Ltd.

6 Klinische Pharmakologie Arzneimittel als Modellsubstanzen

7 Arzneimittel als Modellsubstanzen für den Eintrag in das Kanalsystem Verordnungsdaten der Krankenkassen ermöglichen eine räumliche und zeitliches Abschätzung der eingenommene Arzneimittelmenge

8 Was passiert mit dem Arzneimittel im Organismus des Patienten? Stuhl

9 Präsystemische Biotransformation

10 Biotransformation von Aspirin

11 Pharmakokinetik von Ethinylestradiol

12 Biotransformation von Ethinylestradiol Ethinylestradiol Bakterien Ethinylestradiol-3-O-glucoronid Ethinylestradiol-3-O-Sulfat

13 Was kommt nach der Ausscheidung? Arzneimittel werden unverändert oder biotransformiert über den Urin und/oder den Stuhl in die Kanalisation eingebracht. Werden Arzneimittel biotransformiert, so müssen die Hauptmetaboliten berücksichtigt werden.

14 Biomonitoring die Suche nach Effekten

15 Hormone im Abwasser und ihre Wirkung endokrine Disruptoren interagieren mit natürlichem Hormonsystem und wirken sich negativ auf Organismus und seine Nachkommen aus! Brasse (Abramis brama L.) Quelle: animalbase.uni-goettingen.de

16 Ökotoxikologische Charakterisierung Biotests Hefereportergen- Assays (Anti-)Östrogen (Anti-)Androgen Dioxinähnliches Potential AMES-Assay OECD 471 Mutagenes Potential (Punktmutationen) Mikrokern-Assay OECD 487 Mutagenes Potential (Chromosomenschäden)

17 Charakterisierung?? effektbasiert Mutagenität: Punktmutationen (Ames-Test) Effektbasiert gibt als Antwort, ob eine Wasserprobe potentiell mutagen ist? Effektbasiert gibt Antwort auf die Frage: Führt eine Behandlung zu neuen Substanzen, die mutagen sind?

18 Ökotoxikologische Charakterisierung Charakterisierung des toxischen Potentials 3er Kläranlagen in Sachsen Sommer bzw. Winterkampagne -> jeweils 21 Tage Zuund Ablaufproben Vergleich der Effektivität der 4. Reinigungsstufe (Modellversuche)

19 Östrogenrezeptoraktivierung [%] Östrogene Aktivität Sommermonitoring Zuläufe Dresden Chemnitz Plauen Abläufe Dresden Chemnitz Plauen Tage Dresden: 13,6 ng EEQ/L (5,4-25,8) Dresden: < LOQ Tage Chemnitz : 7,1 ng EEQ/L (3,6-13,5) Chemnitz : < LOQ Plauen: 7,2 ng EEQ/L (3,0-13,2) Plauen: 3,7 ng EEQ/L (0-11,0)

20 Stoffflüsse und Leitfaden

21 Stoffflussmodellierung Auswertung der Bestandsdaten (Gewässer, Kläranlagen, Verschreibung) Versuche zur 4. Reinigungsstufe Leitfaden Umgang mit Mikroschadstoffen Technische und Bewirtschaftungs- Maßnahmen Maßnahmenbewertung Vorgehen zur effizienten Reduktion Kläranlagenmonitoring Monetäre Bewertung von Handlungsmaßnahmen Identifikation von Punktquellen Rechtliche Bewertung Öffentlichkeitsarbeit

22 Stoffflussmodell Stoffflüsse Verschreibungen wöchentlich Saisonale Schwankungen Ausscheidungsrate Messung von Konzentrationen in der Kanalisation Messung von Konzentrationen im Ablauf der Kläranlage Abfluss im Fließgewässer Sorption/Abbau in der Kanalisation Elimination in den Kläranlagenprozessen Konzentration im Fließgewässer

23 Räumlich differenziert für ganz Sachsen

24 Zeitlich hoch aufgelöst für drei Standorte Pharmazeutika Regen Urbane Oberfläche PAK, Schwermetalle 100% Grundwasser (? %) Schmutzwasser 100% Mischsystem ϕ 0 ɛ 0 1-ϕ 0 Abwasserreinigung 1-ɛ 0 (1-η) (1-ɛ 0 ) (1-η) (1-ϕ 0 ) Fließgewässer η ϕ 0 ɛ 0 = Wirkungsgrad der Kläranlage = Jahresentlastungsrate für schmutzwasserbürtige Stoffe = Jahresentlastungsrate für regenwasserbürtige Stoffe Abbau/inert im Kanal Gelöst/adsorbiert Bilanz für viele Stoffe

25 Die Stoffe Stoffauswahl Festlegung einer Liste potentiell relevanter Substanzen Qualitätskriterien Beschreibung der Substanzen mit Umweltqualitätsnormen (UQN) Datenauswertung Auswertung der Gewässergütedaten und Stichprobenmessung der KA Relevanzprüfung Ausschluss von unproblematischen (UQN) und nicht untersuchten Stoffen Machbarkeitsprüfung Abgleich der Substanzen mit verfügbaren analytischen Methoden und nachweisbaren Konzentrationen Stoffliste

26 Die Stoffe: 53 Substanzen 8 PAK Fluoranthen Benzo(a)pyren Benzo(b)fluoranthen Benzo(ghi)perylen Benzo(k)fluoranthen Benzo(a)athracen Pyren Indeno(1.2.3-cd)pyren 5 Industrie- und Haushaltschemikalien Perfluoroctansulfonat (PFOS) Perfluoroctanoat (PFOA) Benzotriazol (Korrosionsinhibitor) Tolyltriazol (Korrosionsinhibitor) 4-Nonylphenol 1 Lebensmittelzusatzstoff Acesulfam (Süßstoff) 2 Hormone 17β-Estradiol 17α-Ethinylestradiol 15 Arzneimittel Ibuprofen Diclofenac Paracetamol Naproxen Metoprolol Sulfamethoxazol Eurytromycin Clarithromycin Ciprofloxacin Bezafibrat Gabapentin Carbamazepin Metformin Iomeprol Fluoxetin 3 Schwermetalle Cadmium Nickel Quecksilber 19 Pflanzenschutzmittel und Biozide Diuron (Herbizid) Isoproturon (Herbizid) Terbutryn (Biozid) Metazachlorsäure (Herbizid) Metazachlorsulfonsäure (Herbizid) Metolachlorsulfonsäure (Herbizid) Dimethachlorsäure (Herbizid) Dimethachlorsulfonsäure (Herbizid) 2-Hydroxy-Terbuthylazin (Herbizid) Imidacloprid (Insektizid) Dimethoat (Insektizid) Nicosulfuron (Herbizid) p,p-ddt (Insektizid) pp-dde (Insektizid) p,p-ddd (Insektizid) o,p-ddd (Insektizid) Dicofol (Akarizid) Hexachlorbenzen (Fungizid) Irgarol (Biozid/Fungizid)

27 Ausblick Weitere Messkampagne Stoffflussmodell aufsetzen: sachsenweit und in den drei Pilotgebieten Szenarien und Maßnahmen im Modell abbilden Ökotoxikologische Untersuchungen zur Bewertung des Stoffgemisches inkl. Metabolite! akuter Belastungen aus Mischwasserentlastungen und Regenwassereinleitungen Ökonomische Bewertungen Rechtliche Möglichkeiten aufzeigen

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit und dem Team und den Geldgebern!