Konsolidierte Octanol/Wasser Verteilungskoeffizienten

Prof. Dr. Christian Schlechtriem:

        »Iterative Konsensmodellierung verbessert die Robustheit von log KOW-Schätzungen, was für eine präzise Umweltgefährdungs- und Risikobewertungen von Chemikalien entscheidend ist.«

Der Octanol/Wasser-Verteilungskoeffizient, der üblicherweise als log K_OW bezeichnet wird, quantifiziert die Hydrophobie einer chemischen Verbindung. Er stellt das Verhältnis zwischen der Konzentration einer Chemikalie in Oktanol und ihrer Konzentration in Wasser im Gleichgewicht dar. Dieser Koeffizient ist ein entscheidender Parameter für die Vorhersage des Verhaltens von Stoffen in der Umwelt, insbesondere in Bezug auf ihren Transport, ihre Bioakkumulation und ihre Toxizität. Der log K_OW kann durch verschiedene experimentelle Methoden (z. B. Schüttelkolbenmethode, Generatorsäulenmethode, Slow Stirring und chromatografische Methoden) sowie durch rechnerische Methoden, einschließlich quantitativer Struktur-Wirkungs-Beziehungen (QSAR), Fragment-Methoden (Gruppenbeitrag), linearer Solvatationsenergiebeziehungen (LSER) und Deep Learning Methoden, bestimmt werden. Die von Dr. Monika Nendza (AL-Luhnstedt) in Zusammenarbeit mit Dr. Verena Kosfeld und Prof. Dr. Christian Schlechtriem (Fraunhofer IME) durchgeführte Studie untersucht die Variabilität und Unsicherheit im Zusammenhang mit der Bestimmung des log K_OW. Bei der Analyse von 231 verschiedenen Chemikalien im Rahmen einer vom Umweltbundesamt finanzierten Fallstudie stellten die Autoren fest, dass die log K_OW-Werte je nach Bestimmungsmethode um mehr als eine log-Einheit variieren können, egal - ob experimentell oder rechnerisch. Um diese Unstimmigkeiten zu beseitigen, plädieren die Forschenden für einen konsensorientierten Modellierungsansatz, der mehrere log K_OW-Schätzungen durch eine Weight-of-Evidence (WoE)- oder Mittelwertbildungsmethode zusammenfasst. Dieser Ansatz zielt darauf ab, robuste und zuverlässige log K_OW-Werte zu liefern, indem Daten aus verschiedenen Quellen konsolidiert werden, wodurch das Risiko einer Verzerrung durch einzelne fehlerhafte Schätzungen verringert wird. Die daraus resultierenden konsolidierten log K_OW-Werte weisen eine geringere Variabilität auf, die in der Regel innerhalb von 0,2 log-Einheiten liegt, und bieten eine wissenschaftlich fundiertere Grundlage für die Gefahr- und Risikobewertungen von Chemikalien. Insgesamt unterstreicht die Studie den Bedarf an harmonisierten Methoden zur Ableitung von log K_OW-Werten, um deren Zuverlässigkeit für die Umweltrisikobewertung zu erhöhen.