Bioakkumulation

Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME

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Bioakkumulation beschreibt die Anreicherung von Chemikalien im Organismus. Dabei wird die Aufnahme von Substanzen über die Nahrung (Biomagnifikation) von der direkten Anreicherung aus der abiotischen Umwelt (Biokonzentration) unterschieden. Experimentell bestimmte Bioakkumulationsfaktoren sind ein wichtiges Element der Risikobewertung chemischer Substanzen. Basis für die Durchführung von Biokonzentrationsstudien an Fischen ist die Richtlinie OECD 305 (Flow-through fish test).

Insbesondere für Chemikalien hoher Lipophilität (log P >5) stellt die Durchführung von Biokonzentrationsstudien jedoch häufig ein Problem dar. Die schlechte Wasserlöslichkeit lipophiler Substanzen beeinträchtigt die Einstellung stabiler Testkonzentrationen und kann unter bestimmten Bedingungen zu unpräzisen Messungen der Testsubstanz im Medium führen. Zudem reichern sich Chemikalien in der Umwelt mit steigender Lipophilität verstärkt über die Nahrungskette an, so dass den Biomagnifikationsprozessen eine höhere Beachtung geschenkt werden müsste. Für Chemikalien mit schlechter Wasserlöslichkeit wird daher zukünftig im Rahmen der revidierten Richtlinie OECD 305 ein alternatives Testdesign zur Durchführung von Bioakkumulationsstudien auf Basis von Fütterungsexperimenten zur Wahl stehen. Ziel dieser Studien ist die Bestimmung eines Biomagnifikationsfaktors (BMF).

Die Durchführung von Biomagnifikationsstudien gemäß der revidierten Richtlinie wird momentan in einem internationalen Ringtest validiert. Neben den Testlabors für Fischstudien des Fraunhofer IME, Schmallenberg und der BASF, Ludwigshafen, nehmen weitere Labors aus den USA, Kanada, Japan, England, Frankreich, Norwegen und der Schweiz an der Studie teil.

Ausgewählte Publikationen

Schäfer, S., Buchmeier, G., Claus, E., Duester, L., Heininger, P., Körner, A., Mayer, P., Paschke, A., Rauert, C., Reifferscheid, G., Rüdel, H., Schlechtriem, C., Schröter-Kermani, C., Schudoma, D., Smedes, F., Steffen, D., Vietoris, F.:
Bioaccumulation in aquatic systems: Methodological approaches, monitoring and assessment. Environmental Sciences Europe: ESEU 27 (2015), No.1, Art. 5: 10 pp.
(DOI: 10.1186/s12302-014-0036-z)

Fay, K.A., Mingoia, R.T., Goeritz, I., Nabb, D.L., Hoffman, A.D., Ferrell, B.D., Peterson, H.M., Nichols, J.W., Segner, H., Han, X.:
Intra- and interlaboratory reliability of a cryopreserved trout hepatocyte assay for the prediction of chemical bioaccumulation potential. Environmental Science and Technology 48 (2014) No. 14: 8170–8178 (DOI: 10.1021/es500952a)

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)

Goeritz, I., Falk, S., Stahl, T., Schäfers, C., Schlechtriem, C.: Biomagnification and Tissue Distribution of Perfluoroalkyl Substances (PFASs) in Market-Size Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss). Environmental Toxicology and Chemistry 32 (9) (2013) 2078-2088 (DOI: 10.1002/etc.2279)

Schlechtriem, C.: 
Experimentelle Bewertung des Biomagnifikationspotenzials von Chemikalien. Kolloquium – Bioakkumulation in aquatischen Systemen: Methoden, Monitoring, Bewertung, Koblenz, 6.-7.3.2013; Veranstalter: Umweltbundesamt und Bundesanstalt für Gewässerkunde. BfG-Veranstaltungen 7/2013: 81-85
(DOI: 10.5675/BfG_Veranst_2013.7)

Rüdel, H.: 
Nutzung von Daten aus dem Umweltmonitoring für die Bewertung des Bioakkumulationspotenzials von Stoffen. Kolloquium – Bioakkumulation in aquatischen Systemen: Methoden, Monitoring, Bewertung, Koblenz, 6.-7.3.2013; Veranstalter: Umweltbundesamt und Bundesanstalt für Gewässerkunde. BfG-Veranstaltungen 7/2013: 33-38 (DOI: 10.5675/BfG_Veranst_2013.7)

Schlechtriem, C., Fliedner, A., Schäfers, C.:
Determination of lipid content in fish samples from bioaccumulation studies: contributions to the revision of guideline OECD 305. Environmental Sciences Europe (2012) 24:13 (DOI: 10.1186/2190-4715-24-13)

Düring, A., Böhm, L,. Schlechtriem, C.:
Solid-phase microextraction for bioconcentration studies referred to OECD TG 305. Environmental Sciences Europe (2012) 24:4 (DOI: 10.1186/2190-4715-24-4)

Schlechtriem et al.:
Bioakkumulations- und Metabolismusstudien an Fischen – aktuelle Themen in der Richtlinienentwicklung. Mitt Umweltchem Ökotox 17. Jahrg. 2011 Nr.1, S. 8 - 10 (Download)

 

Gremientätigkeit

Prof. Dr. Christoph Schäfers, Prof. Dr. Christian Schlechtriem:

SETAC GLobal Advisory Group on Bioaccumulation (BSAG)

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