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Britta Ackermann
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i Einführung 1.1 Belastung der Umwelt, Klimaerwärmung und Artenverlust 1 1.2.4 Polychlorierte Dibenzo-l,4-dioxine und Dibenzofurane (PCDD und PCDF) 14 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 Chemikalien in der Umwelt.

1 i Einführung 1.1 Belastung der Umwelt, Klimaerwärmung und Artenverlust Polychlorierte Dibenzo-l,4-dioxine und Dibenzofurane (PCDD und PCDF) Chemikalien in der Umwelt... Belastung von Wasser, Boden und Luft Phosphor und Stickstoff: Vom Nährstoff zum Schadstoff Polychlorierte Biphenyle (PCB) Ökotoxikologie als Umweltwissenschaft Definition der Ökotoxikologie Literatur Internetadressen 27 Umweltchemische Aspekte der Ökotoxikologie Chemische Umweltanalytik und 2.3 Untersuchungskonzepte Verhalten und Schicksal von Chemikalien in der Umwelt Umweltchemische Prozesse Transportprozesse Transferprozesse Transformationsprozesse Verhalten von Chemikalien in der Abwasserreinigung 48 Chemikalien im Klärschlamm 50 Pharmazeutika in der Umwelt 51 Umweltchemikalien und Exposition 54 Erdöl und Tankerunfälle 54 Organozinn-Verbindungen 58 Metalle 60 Neue Stoffe 65 Literatur Allgemeine Prinzipien der Ökotoxikologie Toxizität Wirkungen auf verschiedenen 3.2 Rezeptortheorie 3.3 Akute Wirkungen Aussagekraft von LC 50 -Werten Unfälle mit Chemikalien in Gewässern Speziesunterschiede Chronische Toxizität Übertragung auf das Ökosystem Literatur Internetadressen VI

2 4 Ökotoxikologische Untersuchungsmethoden und Testsysteme Allgemeine Prinzipien und Konzepte Toxizitätstests für aquatische Ökosysteme Algen: Hemmung der Zellvermehrung und Photosynthese Wimpertierchen (Ciliaten) und 4.3 Toxizitätstests für terrestrische 100 Ökosysteme Mikrobielle Tests Höhere Pflanzen Regen- oder Dungwürmer Vögel Ökotoxikologische Bewertung von Umweltsystemen: Sedimente Chemikalienmischungen Grenzen der Aussagekraft von Toxizitätstests Literatur Internetadressen Bioverfügbarkeit und Faktoren, 5.1 Ökotoxikologische und toxikologische Bioverfügbarkeit Ökotoxikologische Bioverfügbarkeit und Einflussfaktoren in aquatischen Systemen Bedeutung des ph-wertes: Ammoniak, Ammonium, Cyanid und Schwefelwasserstoff Metalle Organische und Organometall- Verbindungen 143 die Ökotoxizität beeinflussen Bioverfügbarkeit in Umweltsystemen Sediment Boden Einfluss von Umweltfaktoren: Temperatur, Salinität und UV- Strahlung Biologische Einflussgrößen Anpassung (Adaptation) an Umweltchemikalien Literatur 155 Schicksal von Umweltchemikalien im Organismus Aufnahme Aufnahmewege und Transportprozesse Einfluss des Mediums: ph-wert Aufnahmeorgane 6.2 Verteilung Stoffwechsel von Umweltchemikalien: 159 Biotransformation und 162 Metabolismus Phase-I-Reaktionen Cytochrom P 450 -abhängige 166 Monooxygenasen (CYP) Bioaktivierung von Fremdstoffen. 183 VII

3 6.3.4 Phase-II-Reaktionen Einflussfaktoren und ökotoxikologische Bedeutung Ausscheidung (Elimination) Literatur Bioakkumulation Bioakkumulation in aquatischen Systemen Pharmakokinetik und Modellmäßige Beschreibung der Bioakkumulation Ein-Kompartiment-Modell: Prozess 7.3 Determinierende Faktoren und 197 Beeinflussung der 198 Bioakkumulation Physikalisch-chemische 199 Stoffeigenschaften Umweltfaktoren Biologische Faktoren Biomagnifikation Umwelt- und ökotoxikologische 204 Bedeutung Organische Fluorverbindungen Literatur Internetadressen Molekulare Wirkungsmechanismen und Wirkungen auf die Zelle Struktur und Funktion der Zelle Beeinträchtigung zentraler zellulärer Prozesse und Funktionen Störung des Calcium- Cleichgewichts Hemmung der Energiebildung (oxidative Phosphorylierung) Hemmung von Enzymen Freie Radikale und reaktive Sauerstoffspezies: oxidativer Stress Wirkungen auf zelluläre Strukturen Biologische Membranen Organellen Änderung der Cenexpression Zellkern Gentoxizität Chemische Cancerogenese 245 Entgiftungs-, Reparatur- und Schutzprozesse 248 Metallothioneine und Schwermetalle 248 Stressproteine 252 Wirkungen auf die Zelle 253 Nervenzellen 253 Cytotoxizität: Apoptose und Nekrose 255 Cytologische Veränderungen 256 Nanopartikel 257 Öktoxizität 257 Molekulare und zelluläre Wirkungen sowie Wirkungsmechanismen 259 Bioakkumulation 261 Literatur 261 VIII

4 9 Wirkungen auf Individuen und Populationen Wirkungen sind ökologisch vernetzt Effekte auf die Individualentwicklung: Empfindlichkeit früher Lebensstadien Missbildungen und Entwicklungsstörungen Chronische Wirkungen auf Gewebe und Organe Unspezifische chronische Wirkungen Wirkungen auf Organe und Verhalten Kiemen Nervensystem Verhalten Leber Niere Immunsystem Negative Wirkungen von Umweltchemikalien auf die Reproduktion: Hormonaktive Stoffe DDT und andere Organochlorpestizide: Wirkungen bei Vögeln Polychlorierte Biphenyle (PCB) Vermännlichung durch androgene Umweltchemikalien Amphibien: Globaler Populationsrückgang und hormonaktive Stoffe Verweiblichung durch estrogene Umweltchemikalien Literatur Wirkungen auf Lebensgemeinschaften und Ökosysteme Veränderung und Schädigung von Lebensgemeinschaften und Ökosystemen Wirkungsparameter auf der Stufe von Gemeinschaften und Ökosystemen Funktion des Ökosystems Struktur des Ökosystems Experimentelle Modell- Ökosysteme und Wirkungen ausgewählter Umweltchemikalien Mikrokosmen Mesokosmen: Ausschnitte, Behälter und natürliche Ökosysteme Wirkung der Versauerung auf Gemeinschaften und Ökosysteme Literatur 345 IX

5 11 Praktische Aspekte der Ökotoxikologie. Risikoabschätzung und -beurteilung Behördliche und gesetzliche Expositionsabschätzung 355 Regelungen Gefährlichkeitsabschätzung und EU-Chemikalienrecht REACH und Gefahrenbeurteilung 356 Schweizer Chemikalienrecht Ökotoxikologische Risikoanalyse Pharmazeutika 353 und -beurteilung Qualitätsziele und Grenzwerte Literatur Umweltrisikoabschätzung und Internetseiten 362 -beurteilung Glossar 363 Sachverzeichnis 373 x

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