Application of a trace element fractionation model to cumulate gabbroic xenoliths of Mauna Kea, Hawaii

A trace element fractionation model originally designed to relate plutonic rocks containing a trapped glass component to a complementary volcanic rock suite was applied to olivine and opaque-oxide gabbroic xenoliths from the summit cone of Mauna Kea, Hawaii. The mathematical model which is based on the Rayleigh Fractionation Law was extended to include the various phases present in these two groups of gabbros and was generalized to treat multiple trace elements, in this case four. These results were incorporated in a new FORTRAN program using the interval-bisection method to greatly improve the convergence time in the numerical solutions. Calculated results of the model include the concentrations of four trace elements - Cr, Zr, Ni and Sr - in the glass phase; the weight fractions of all phases in the gabbro; the fraction of the liquid that remained in the magma chamber when some of it was trapped; and the starting compositions for Ni and Sr in the initial liquid before fractional crystallization. The choice of partition coefficients and trace element starting compositions appears to be crucial for the model results, as indicated by sensitivity calculations. To test the model results, the glass phase in the xenoliths was analyzed for trace elements by electron microprobe. A comparison between the analyses and the values calculated by the model suggests two different possibilities for the large amount of Zr and Sr accumulating in the glass phase: Highly evolved glass might not be a true trapped liquid phase but rather was injected from the hawaiitic host during ascent to the surface. However, tiny patches of cognate melt might possibly also lead to an amplification in the amount of incompatible trace elements. A definitive solution could not be obtained by use of the model

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

Are earth sciences lagging behind in data integration methodologies?

This article reflects discussions German and South African Earth scientists, statisticians and risk analysts had on occasion of two bilateral workshops on Data Integration Technologies for Earth System Modelling and Resource Management. The workshops were held in October 2012 at Leipzig, Germany, and April 2013 at Pretoria, South Africa, and were attended by about 70 researchers, practitioners and data managers of both countries. Both events were arranged as part of the South African-German Year of Science 2012/2013. The South African National Research Foundation (NRF, UID 81579) has supported the two workshops as part of the South African--German Year of Science activities 2012/2013 established by the German Federal Ministry of Education and Research and the South African Department of Science and Technology.http://link.springer.com/journal/12665hb201

Woher, wie viel, wie weiter?

Produktion und Konsum von Lebensmitteln wirken auf die Umwelt. Stoffstromanalysen können die Wege einzelner Produkte von der Rohstoffentnahme bis zur Entsorgung aufzeigen und ganzheitlich die Folgen für Umwelt, Kosten und Beschäftigung abschätzen. Es gibt bereits eine ganze Reihe Untersuchungen, die verschiedene Herstellungswege einzelner Lebensmittel sowie ganze Warenkörbe miteinander vergleichen

Sustainable food consumption: an overview of contemporary issues and policies

Contemporary food production and consumption cannot be regarded as sustainable and raises problems with its wide scope involving diverse actors. Moreover, in the face of demographic change and a growing global population, sustainability problems arising from food systems will likely become more serious in the future. For example, agricultural production must deal with the impacts of climate change, increasingly challenging land-use conflicts, and rising health and social costs on both individual and societal levels. The unsustainability of current arrangements arises from the industrialization and globalization of agriculture and food processing, the shift of consumption patterns toward more dietary animal protein, the emergence of modern food styles that entail heavily processed products, the growing gap on a global scale between rich and poor, and the paradoxical lack of food security amid an abundance of food. These factors are attributable to national and international policies and regulations, as well as to prevalent business practices and, in particular, consumers’ values and habits. The most effective ways for affluent societies to reduce the environmental impact of their diets are to reduce consumption of meat and dairy products (especially beef), to favor organic fruits and vegetables, and to avoid goods that have been transported by air on both individual and institutional levels (e.g., public procurement, public catering). In examining the unsustainability of the current food system this article reviews the pertinent literature to derive a working definition of sustainable food consumption, outlines the major issues and impacts of current food-consumption practices, and discusses various policy interventions, including information-based instruments, market-based initiatives, direct regulations, and “nudges.” It concludes with a call for integrative, cross-sectoral, and population-wide policies that address the full range of drivers of unsustainable food production and consumption

Soziale und oekonomische Nachhaltigkeitsindikatoren

Die Studie vermittelt einen Eindruck von Aktivitaeten zur Entwicklung von Nachhaltigkeitszielen und -indikatoren, beschraenkt sich dabei aber auf soziale und oekonomische Ziele bzw. Indikatoren. Dargestellt werden Aktivitaeten auf internationaler Ebene, nationaler Ebene (Deutschland und andere Laender), regionaler und Unternehmens-Ebene sowie von konkreten Projekten. Uebersichten der untersuchten Studien und Projekte sowie der in den vorgestellten Arbeiten entwickelten Ziele und Indikatoren ergaenzen die einzelnen Ausfuehrungen, wobei die Gesamtuebersicht nach Bereichen und Beduerfnisfeldern geordnet ist. Sie zeigt zugleich, dass die Diskussionen um soziale und oekonomische Nachhaltigkeitsziele und -indikatoren nicht in allen Bereichen auf dem gleichen Stand sind. Auch die Aktivitaeten zu deren Entwicklung sind extrem unterschiedlich und orientieren sich noch zu wenig an den internationalen Rahmenbedingungen. Entsprechend ist eine staerkere Vereinheitlichung wuenschenswert. (IAB)SIGLEAvailable from IAB-61425 BI 011 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman