Metalle

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Verfügbarkeit und Wirkung von Metallen in der Umwelt

Als Konsequenz der Umsetzung der REACH-Verordnung sind für viele Metalle und Metallverbindungen Daten zu Stoffeigenschaften vorzulegen. Neben dem Standardtest zur Wasserlöslichkeit (OECD-Richtlinie 105) ist für solche Stoffe als erster Schritt eine Untersuchung von Transformation und Lösungsverhalten gemäß OECD-Leitlinie 29 (Chemicals Testing Monograph No. 29: Guidance Document on Transformation / Dissolution of Metals and Metal Compounds in Aqueous Media, 2001) sinnvoll.

Das Dokument beschreibt das sogenannte T/D-Testsystem, das ermöglicht, Ausmaß und Geschwindigkeit der Bildung von löslichen Ionen oder anderen metallhaltigen Spezies aus Metallen oder schwerlöslichen Metallverbindungen in wässrigen Medien zu untersuchen. Am Fraunhofer IME wurde ein T/D-Testsystem etabliert, das die Anforderungen der Leitlinie hinsichtlich des pH-Bereichs erfüllt. Wenn erforderlich, kann auch eine speziesspezifische Elementanalyse angeboten werden (beispielsweise Trennung durch Ionenchromatographie und Kopplung mit einer elementspezifischen Detektion mittels ICP-OES oder ICP-MS). Das T/D-Testsystem ist auch zur Untersuchung von metallischen Nanopartikeln geeignet.

Die Untersuchungen können mit ökotoxikologischen Fragestellungen gekoppelt werden (z. B. auch unter Berücksichtigung der Bioverfügbarkeit unter Anwendung von etablierten Bioliganden-Modellen). Entsprechend den regulativen Erfordernissen können Metalle und Metallverbindungen auch in Biokonzentrationstests (OECD 305) und in höherstufigen ökotoxikologischen Testsystemen untersucht werden (z.B. Mikrokosmen-Studien zur Untersuchung von Verbleib und Effekten). Das Methodenspektrum des Fraunhofer IME ermöglicht dazu eine problemangepasste spezifische Analytik.

Für Metalle und Metallverbindungen kann die Untersuchung der Bioverfügbarkeit (bioaccessibility) erforderlich sein. Hier bieten wir an, die Löslichkeit der Testsubstanzen in simulierten menschlichen Körperflüssigkeiten (z. B. Schweiß oder Magensäure) zu untersuchen.

Publikationen

Nguetseng, R., Fliedner, A., Knopf, B., Lebreton, B., Quack, M., Rüdel, H.:
Retrospective monitoring of mercury in fish from selected European freshwater and estuary sites. Chemosphere 134 (2015) 427-434
(DOI: 10.1016/j.chemosphere.2015.04.094)

Rüdel, H., Díaz Muñiz, C., Garelick, H., Kandile, N. G., Miller, B. W., Pantoja Munoz, L., Peijnenburg, W. J. G. M., Purchase, D., Shevah, Y., Sprang, P. van, Vijver, M., Vink, J. P. M.:
Consideration of the bioavailability of metal/metalloid species in freshwaters: Experiences regarding the implementation of biotic ligand model-based approaches in risk assessment frameworks. Environmental Science and Pollution Research International: ESPR 22 (2015) No.10: 7405-7421 (DOI: 10.1007/s11356-015-4257-5)

Sonnack, L., Kampe, S., Muth-Köhne, E., Erdinger, L., Henny, N., Hollert, H., Schäfers, C., Fenske, M.:
Effects of metal exposure on motor neuron development, neuromasts and the escape response of zebrafish embryos. Neurotoxicology and Teratology 50 (2015) 33-42 (DOI: 10.1016/j.ntt.2015.05.006)

Fliedner, A., Rüdel, H., Knopf, B., Weinfurtner, K., Paulus, M., Ricking, M., Koschorreck, J.:
Spatial and temporal trends of metals and arsenic in German freshwater compartments. Environmental Science and Pollution Research International ESPR 21 (2014) No. 8: 5521-5536 (DOI: 10.1007/s11356-013-2487-y)

Kaschak, E., Knopf, B., Petersen, J.H., Bings, N.H., König, H.:
Biotic methylation of mercury by intestinal and sulfate-reducing bacteria and their potential role in mercury accumulation in the tissue of the soil-living Eisenia foetida. Soil Biology and Biochemistry 69 (2014) 202–211 (DOI: 10.1016/j.soilbio.2013.11.004)

Schäfers, C.:
Ecological approaches to aquatic ecotoxicology challenged by the needs of risk assessment. Fraunhofer IME (Hrsg.), Fraunhofer Verlag, Stuttgart (2013) 200 pp., ISBN 978-3-8396-0542-4 (Download)

C. Schäfers:
Umweltrisiko industrieller Wasserbausteine - Vorstellung eines Untersuchungskonzepts. In: Bundesanstalt für Gewässerkunde (Hrsg.)  Veranstaltungen: Umweltaspekte des Einsatzes von industriell hergestellten Wasserbausteinen in Bundeswasserstraßen. 5/2008: 107-119; ISSN 1866-220X  (Download)