Analyse und Bewertung der Maßnahmen zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie in Bezug auf hydromorphologische Herausforderungen

ANALYSE UND BEWERTUNG DER MASSNAHMEN ZUR UMSETZUNG DER WASSERRAHMENRICHTLINIE IN BEZUG AUF HYDROMORPHOLOGISCHE HERAUSFORDERUNGEN Analyse und Bewertung der Maßnahmen zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie in Bezug auf hydromorphologische Herausforderungen / Völker, Jeanette (Rights reserved) ( -

Arzneimittelrückstände in Trinkwasser und Gewässern. Endbericht zum TA-Projekt

Vor dem Hintergrund eines stetig steigenden Verbrauchs von Arzneimitteln gibt der Bericht einen Überblick über den Wissensstand zu Mengen, Qualitäten und Wirkungen der Mikroverunreinigungen auf Mensch und Umwelt. Es werden Vorschläge zur Vermeidung der Verunreinigungen zusammengetragen und Wissenslücken und mögliche Handlungsstrategien zur Verringerung der Risiken durch Arzneimittelrückstände im Wasser aufgezeigt. Geboten wird eine Übersicht dazu, welche Human- und Tierarzneimittel in welchen Quantitäten in Deutschland verwendet werden und nach aktuellem Kenntnisstand ihrer Menge oder ihrer Wirkung nach in human- und ökotoxikologischer Hinsicht relevant sind. Zudem wird der Zielkonflikt zwischen individuellen Ansprüchen auf Heilung durch Medikamente einerseits und den potenziellen Risiken von Arzneimittelrückständen für die allgemeine Gesundheit und Umwelt andererseits analysiert. Weil das Eintreten negativer Effekte unsicher ist, wird diskutiert, welche Anhaltspunkte und Hilfestellung das Vorsorgeprinzip bei der Bewältigung dieser Konflikte leisten kann. Systematisch werden Überlegungen zu technischen Maßnahmen und regulatorischen Strategien zur Verringerung der Risiken von Arzneimittelrückständen in Gewässern vorgestellt, darunter die derzeit intensiv diskutierte vierte Reinigungsstufe von Kläranlagen, die Mikroverunreinigungen zu großen Teilen aus Abwässern entfernen kann. Stärker an der Quelle der Verunreinigung setzen regulatorische Maßnahmen an, z. B. im Zusammenhang mit dem Prozess der Arzneimittelzulassung, oder Informationsmaßnahmen, die bei Verbraucherinnen und Verbrauchern, Ärzteschaft und Apotheken ein Problembewusstsein zu schaffen versuchen. Diskutiert wird, wie die verschiedenen Maßnahmenoptionen sinnvoll miteinander kombiniert und in eine umfassende Strategie eingebettet werden können und welche Rolle bei der Strategiefindung, -entscheidung und -umsetzung den verschiedenen staatlichen und privaten gesellschaftlichen Akteuren zukommt. Inhalt Zusammenfassung 9 1 Einleitung 17 2 Mengenanalyse und Trends von Pharmakarückständen in Gewässern in Deutschland 25 2.1 Verbrauchsmengen von Human- und Tierarzneimitteln 25 2.1.1 Humanarzneimittel 26 2.1.2 Tierarzneimittel 35 2.2 Die Eintragswege der Arzneistoffe in Oberflächengewässer und ins Grundwasser 41 2.2.1 Haupteintragspfade von Arzneimittelrückständen in Gewässer 42 2.2.2 Humanarzneimittel 43 2.2.3 Tierarzneimittel 45 2.3 Nachweise von Arzneimitteln in Trinkwasser und Gewässern 45 2.3.1 Humanarzneimittel 46 2.3.2 Tierarzneimittel 50 2.4 Fazit 51 3 Auswirkungen von Arzneimittelrückständen auf Gesundheit und Umwelt 53 3.1 Methodische Ansätze zur Vorhersage und Bewertung potenziell negativer Auswirkungen 54 3.1.1 Grundbegriffe der Toxikologie 54 3.1.2 Das PEC/PNEC-Risikobewertungskonzept 57 3.1.3 Methoden zur Bewertung von Kombinationswirkungen 60 3.2 Auswirkungen von Arzneimittelrückständen auf die menschliche Gesundheit 63 3.2.1 Akute Gesundheitsgefährdungen durch Trinkwasser 63 3.2.2 Langzeit- und Niedrigdosiswirkungen 65 3.2.3 Antibiotika und Antibiotikaresistenzen 66 3.2.4 Hormonelle Wirkungen 68 3.2.5 Schäden der Erbsubstanz oder von Embryonen durch Zytostatika 70 3.2.6 Neurotoxische Wirkungen 71 3.2.7 Kombinationswirkungen 72 3.3 Auswirkungen von Arzneimittelrückständen auf die Umwelt 73 3.3.1 Akute Wirkungen 74 3.3.2 Langzeit- und Niedrigdosiswirkungen 76 3.3.3 Hormonelle Wirkungen 77 3.3.4 Neurotoxische Wirkungen 78 3.3.5 Umweltwirkungen von Zytostatika 79 3.3.6 Kombinationswirkungen 80 3.4 Fazit 82 4 Das Vorsorgeprinzip: gesellschaftliche Zielkonflikte zwischen Gesundheit, Tierwohl und Umweltschutz 85 4.1 Das Vorsorgeprinzip 86 4.1.1 Handeln unter Unsicherheit und Nichtwissen 86 4.1.2 Vorsorgeprinzip, Nichtwissen und Evidenz 89 4.1.3 Die Verankerung des Vorsorgeprinzips im Recht 90 4.1.4 Schlussfolgerungen für das Problem der Arzneimittelrückstände in Trinkwasser und Gewässern – Strategien zur Beschaffung von Informationen 92 4.2 Relevante Schutzgüter 94 4.2.1 Menschliche Gesundheit 95 4.2.2 Tiergesundheit 95 4.2.3 Umwelt 96 4.2.4 Trinkwasser 97 4.2.5 Konflikte zwischen Schutzgütern 98 4.3 Der rechtliche Rahmen für die Zulassung und das Inverkehrbringen von Medikamenten 99 4.3.1 Bewertung und Berücksichtigung von Umweltrisiken – Humanarzneimittel 99 4.3.2 Bewertung und Berücksichtigung von Umweltrisiken – Tierarzneimittel 102 4.3.3 Regelungen im Gewässer-, Grund- und Trinkwasserschutz 105 4.4 Arzneimittelrückstände im Wasser im medialen Diskurs 107 4.4.1 Entwicklung und Ton der Berichterstattung 109 4.4.2 Inhalte der Berichterstattung 110 4.5 Fazit 114 5 Maßnahmen zur Verringerung der Risiken durch Arzneimittelrückstände im Wasser 117 5.1 Vorgehen bei der Beschreibung und der vergleichenden Bewertung der Maßnahmen 117 5.2 Maßnahmen in der Wasserwirtschaft 120 5.2.1 W1: Verbesserte kommunale Abwasserbehandlung durch eine vierte Reinigungsstufe 121 5.2.2 W2: Dezentrale Behandlung von Abwässern aus Krankenhäusern und anderen Gesundheitseinrichtungen 130 5.2.3 W3: Vermeidung der Einleitung von Rückständen aus der Produktion von Arzneimitteln 133 5.2.4 W4: Regulierungen im Wasserrecht und verstärktes Monitoring von Arzneistoffen in Grundwasser und Gewässern 135 5.3 Maßnahmen im Gesundheitssystem 138 5.3.1 G1: a) Berücksichtigung von Umweltrisiken bei der Zulassung von Humanarzneimitteln und b) Erweiterung des Pharmakovigilanzsystems um ein umfassendes Umweltinformationssystem 138 5.3.2 G2: Green Pharmacy – umweltfreundlichere Arzneimittel 142 5.3.3 G3: Vermeidung von Arzneimittelbedarf durch Gesundheitsförderung und Prävention 144 5.3.4 G4: Sensibilisierung von Ärztinnen und Ärzten sowie Patientinnen und Patienten für die Umweltwirkungen von Arzneimittelrückständen 146 5.3.5 G5: Verschreibung angepasster Verbrauchsmengen 148 5.3.6 G6: Einführung eines Umweltklassifikationssystems für Arzneistoffe und Medikamente 150 5.3.7 G7: Einheitlich geregelte, klar kommunizierte und sichere Entsorgung von Altmedikamenten 153 5.3.8 G8: Sammlung von Röntgenkontrastmitteln in Urinsammelbehältern 155 5.4 Maßnahmen in Landwirtschaft und Tierhaltung 158 5.4.1 L1: Einführung eines Systems zur Bestimmung von Verbrauchsmengen 160 5.4.2 L2: Erweiterung des Pharmakovigilanzsystems für Tierarzneimittel um ein umfassendes Umweltinformationssystem 161 5.4.3 L3: Aus- und Weiterbildungsangebote sowie Informationskampagnen zu Umweltaspekten des Einsatzes von Tierarzneimitteln 162 5.4.4 L4: Weitere Maßnahmen zur Minderung der Einträge von Tierarzneimitteln und zur Entlastung der Umwelt 165 6 Strategien zur Verringerung der Risiken durch Arzneimittelrückstände 169 6.1 Vorsorgeprinzip und Handlungsbedarf – was ist heute schon zu tun? 170 6.2 Der Zusammenhang von Arzneimittelrückständen und weiteren Mikroverunreinigungen 172 6.3 Akteure der Maßnahmenumsetzung 173 6.3.1 Staatliche Akteure 173 6.3.2 Nichtstaatliche Akteure 175 6.4 Maßnahmenkombinationen zur Reduktion und Vorbeugung von Arzneistoffen in Trinkwasser, Grundwasser und Gewässern 175 6.5 Finanzierung einer Strategie gegen Arzneimittelrückstände und andere Mikroverunreinigungen im Wasser 180 6.6 Fazit 185 7 Literatur 187 7.1 In Auftrag gegebene Gutachten 187 7.2 Weitere Literatur 187 8 Anhang 207 8.1 Abbildungen 207 8.2 Tabellen 20

On the creation of risk: Framing of microplastics risks in science and media

The public is concerned about plastic pollution, while clear‐cut scientific evidence for an environmental risk of microplastics is absent. This contrast between incomplete scientific knowledge and public risk perception is an interesting case for investigating how “environmental risk” is transformed in science communication. This study examines how microplastics risks are framed in peer‐reviewed publications and online newspaper articles, respectively. It also analyzes if the contents conveyed by the frames used in science and the media are consistent. The results show that most scientific studies (67%) frame microplastics risks as hypothetical or uncertain, while 24% present them as established. In contrast, most media articles reporting on microplastic impacts (93%) imply that risks of microplastics exist and harmful consequences are highly probable. The creation of simple narratives (journalists) and the emphasis on potentially negative impacts (scientists) contribute to this inconsistency. The transformation of an uncertain risk into an actual risk is further caused by two inconsistent risk conceptions, namely risk being the probability of a negative outcome (environmental scientists) or being the uncertainty of a negative outcome itself (public). Although the latter differs from the risks identified “objectively” by scientific methods, it allows understanding the risk perception of the public and decision‐makers

Nanotechnologie: eine Übersicht : Vorarbeiten zu einer sozial-ökologischen Risikoforschung

Vorarbeiten zu einer sozial-ökologischen RisDie Nanotechnologie gilt als eine der Schlüsseltechnologien der Zukunft: Die Verringerung der Teilchengröße in den nanoskaligen Bereich führt zu neuartigen physikalischen und chemischen Stoffeigenschaften, welche Innovationspotenzial in vielfältigen Anwendungsfeldern versprechen. Besonders in den letzten zwei Jahrzehnten hat die Nanotechnologie wirtschaftlich an Bedeutung gewonnen, da immer mehr nanotechnologische Entwicklungen kommerziell umgesetzt werden. Aufgrund des breiten Anwendungsspektrums und der Vielzahl unterschiedlicher Materialien ist bisher weder eine transparente Darstellung der tatsächlichen wirtschaftlichen Bedeutung noch eine adäquate Bewertung potenzieller Gesundheits- und Umweltrisiken, die aus den neuartigen nanospezifischen Eigenschaften hervorgehen könnten, möglich. Das Papier gibt einen aktuellen Überblick über den Stand des Wissens zum Thema Nanotechnologie, wobei besonderer Fokus auf den Bereich Risiko, Toxikologie und Ökotoxikologie sowie Risikowahrnehmung und -kommunikation gelegt wird. Die Ergebnisse der Literaturstudie sollen künftig dazu dienen, zu prüfen, welchen Beitrag ein sozial-ökologischer Forschungsansatz zur nachhaltigen Entwicklung und Nutzung der Nanotechnologie leisten kann.Nanotechnology is considered as one future key technology: The reduction of particle sizes into the nanoscale leads to novel physical and chemical properties promising innovation potential in numerous fields of applications. Especially in the last two decades, nanotechnology has gained in economic importance as more nanotechnological developments are transferred into marketable products. Due to the broad field of application and the variety of materials used, a transparent description of the actual economic significance and evaluation of possible health and environmental risks which may arise from novel nanospecific properties is not possible so far. This article gives an overview of the state of knowledge concerning nanotechnology with focus on its risks, toxicology and ecotoxicology as well as risk perception and communication. The results of the literature survey may serve to assess how a social-ecological research approach can contribute to a sustainable use and development of nanotechnology

Innovative Wasserinfrastrukturen in der Umsetzung auf Quartiersebene

Innovative Wasserinfrastrukturen, wie sie etwa mit den Neuartigen Sanitärsystemen entwickelt worden sind, versprechen Effizienzgewinne. Ihre Anwendung bedeutet nicht nur, den Einsatz neuer Techniken, sondern auch, dass sich die im konventionellen System erprobten Arbeitsteilungen zwischen verschiedenen Akteuren verändern. Ebenso können sich Beweggründe und Motivationen der beteiligten Akteure wandeln. Die Innovations- und Umsetzungsschritte werden dabei komplexer. Die Konstellationen der verschiedenen (heterogenen) Akteure und ihre Zusammenarbeit haben dabei hohe Relevanz für die Umsetzung innovativer Infrastrukturkonzepte. Das vorliegende Diskussionspapier zeigt – aufbauend auf Ergebnisse aus zwei BMBFForschungsvorhaben – welcher Koordinationsbedarf bei einer Umsetzung auf der Quartiersebene zu erwarten ist. Zudem werden Hinweise gegeben, wie sich die Koordination zwischen den beteiligten Akteuren optimieren lässt.Innovative water infrastructures like the novel sanitary systems that have been developed are promising efficiency gains. Their application does not only mean the use of new technologies but it also means that proven divisions of labor as they were established between various actors within the conventional system are subject to change. Similarly, motives and motivation of the actors involved may shift. Thus, the required steps necessary for innovation and application are becoming more complex. That is why the constellation of the various (heterogeneous) actors and their cooperation are of high relevance for the implementation of innovative infrastructural concepts. Based on the results of two research projects of the Federal Ministry of Education and Research, the discussion paper at hand shows to what extent cooperation needs are to be expected with respect to the implementation on a local level. Furthermore, information is provided as to how the coordination between the actors involved can be optimized

Lebensmittelverpackungen – nachhaltig : Wege zu einer nachhaltigen Gestaltung und Vermeidung von Verpackungen

Plastikmüll ist ein zentrales Umweltproblem des 21. Jahrhunderts. Ein Großteil dieses Mülls stammt aus lediglich kurzzeitig genutzten Einwegverpackungen. Lebensmittelhersteller und Lebensmittelhandel stehen vor der Herausforderung, eine nachhaltige Gestaltung, Nutzung und Reduktion von Kunststoffverpackungen voranzutreiben. Drei Überlegungen sind hier zentral. Erstens muss der Einsatz von kurzlebigen Einwegverpackungen möglichst vermieden und reduziert werden. Zweitens müssen in den Bereichen, in denen Vermeidung nicht möglich oder ökologisch sinnvoll ist, Materialien nach Nachhaltigkeitskriterien (Ökobilanzen, toxikologische Tests) ausgewählt und Verpackungen dementsprechend gestaltet werden. Drittens müssen Unternehmen Ressourcen für betriebliche Innovation bereitstellen und Veränderungsprozesse möglichst transparent und partizipativ gestalten. Neben technischen Innovationen sollten soziale Innovationen und organisatorische Anpassungen im Mittelpunkt stehen. Dieser Policy Brief bietet eine wissenschaftlich fundierte Grundlage insbesondere für Unternehmen und Verbände in der Lebensmittelversorgung, aber auch für politische Entscheidungsträger*innen sowie Mitarbeitende in Behörden, die sich diesen Erfordernissen stellen und damit als Pioniere der Nachhaltigkeit zu einer Lösung des Plastikmüllproblems beitragen wollen

What are the drivers of microplastic toxicity? Comparing the toxicity of plastic chemicals and particles to Daphnia magna

Highlights • PUR, PVC and PLA microplastics affect life-history parameters of Daphnia magna. • Natural kaolin particles are less toxic than microplastics. • Microplastic toxicity is material-specific, e.g. PVC is most toxic on reproduction. • In case of PVC, plastic chemicals are the main driver of microplastic toxicity. • PLA bioplastics are similarly toxic as conventional plastics. Abstract Given the ubiquitous presence of microplastics in aquatic environments, an evaluation of their toxicity is essential. Microplastics are a heterogeneous set of materials that differ not only in particle properties, like size and shape, but also in chemical composition, including polymers, additives and side products. Thus far, it remains unknown whether the plastic chemicals or the particle itself are the driving factor for microplastic toxicity. To address this question, we exposed Daphnia magna for 21 days to irregular polyvinyl chloride (PVC), polyurethane (PUR) and polylactic acid (PLA) microplastics as well as to natural kaolin particles in high concentrations (10, 50, 100, 500 mg/L, ≤ 59 μm) and different exposure scenarios, including microplastics and microplastics without extractable chemicals as well as the extracted and migrating chemicals alone. All three microplastic types negatively affected the life-history of D. magna. However, this toxicity depended on the endpoint and the material. While PVC had the largest effect on reproduction, PLA reduced survival most effectively. The latter indicates that bio-based and biodegradable plastics can be as toxic as their conventional counterparts. The natural particle kaolin was less toxic than microplastics when comparing numerical concentrations. Importantly, the contribution of plastic chemicals to the toxicity was also plastic type-specific. While we can attribute effects of PVC to the chemicals used in the material, effects of PUR and PLA plastics were induced by the mere particle. Our study demonstrates that plastic chemicals can drive microplastic toxicity. This highlights the importance of considering the individual chemical composition of plastics when assessing their environmental risks. Our results suggest that less studied polymer types, like PVC and PUR, as well as bioplastics are of particular toxicological relevance and should get a higher priority in ecotoxicological studies

Benchmarking the in Vitro Toxicity and Chemical Composition of Plastic Consumer Products

Plastics are known sources of chemical exposure and few, prominent plastic-associated chemicals, such as bisphenol A and phthalates, have been thoroughly studied. However, a comprehensive characterization of the complex chemical mixtures present in plastics is missing. In this study, we benchmark plastic consumer products, covering eight major polymer types, according to their toxicological and chemical signatures using in vitro bioassays and nontarget high-resolution mass spectrometry. Most (74%) of the 34 plastic extracts contained chemicals triggering at least one end point, including baseline toxicity (62%), oxidative stress (41%), cytotoxicity (32%), estrogenicity (12%), and antiandrogenicity (27%). In total, we detected 1411 features, tentatively identified 260, including monomers, additives, and nonintentionally added substances, and prioritized 27 chemicals. Extracts of polyvinyl chloride (PVC) and polyurethane (PUR) induced the highest toxicity, whereas polyethylene terephthalate (PET) and high-density polyethylene (HDPE) caused no or low toxicity. High baseline toxicity was detected in all “bioplastics” made of polylactic acid (PLA). The toxicities of low-density polyethylene (LDPE), polystyrene (PS), and polypropylene (PP) varied. Our study demonstrates that consumer plastics contain compounds that are toxic in vitro but remain largely unidentified. Since the risk of unknown compounds cannot be assessed, this poses a challenge to manufacturers, public health authorities, and researchers alike. However, we also demonstrate that products not inducing toxicity are already on the market