Das Forschungsvorhaben “Entwicklung eines Stoffflussmodells und Leitfadens zur Emis-sionsminderung von Mikroschadstoffen im Hinblick auf die Wasserqualität“ (MikroModell) wurde im Zeitraum von Oktober 2015 bis Juni 2020 von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt, dem Sächsischen Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (heute Sächsisches Staatsministerium für Energie, Klimaschutz, Umwelt und Landwirtschaft) sowie der Gelsenwasser AG gefördert. An dem interdisziplinären Projektkonsortium waren ne-ben den Betreibern der Abwassersysteme und -anlagen in Dresden, Chemnitz und Plauen Wissenschaftler:innen aus den Bereichen der Siedlungswasserwirtschaft, Hydrobiologie, Ökotoxikologie, Wasserchemie, Umweltökonomie, Pharmakologie an der Technischen Universität Dresden sowie des Wirtschafts- und Regulierungsrechts an der Technischen Univer-sität Bergakademie Freiberg beteiligt. In MikroModell wurde anhand unterschiedlich dicht besiedelter sächsischer Regionen untersucht, welche Verbesserungen der Gewässerqualität durch technologische Maßnahmen im Abwassersystem, durch Reduktionsmaßnahmen an der Quelle und in der Anwendung, durch rechtliche Steuerungsmaßnahmen auf EU-, Bundes- und Landesebene sowie durch Aktivitäten im Rahmen einer regional fokussierten Öffentlichkeitsarbeit erzielt werden können, um so eine effiziente und nachhaltige Entwicklung zu befördern. Dazu wurden sowohl Substanzen der Liste prioritärer Stoffe als auch weitere Spurenstoffe an Hand verfügbarer Umweltqualitätsnormen (UQN) bewertet. Der Bericht ist in zwei Teilen organisiert. Teil A beinhaltet den Handlungsleitfaden und richtet sich an Entscheidungsträger und Betreiberorganisationen, beschreibt also die praxisrelevanten Folgerungen aus den Untersuchungen. In Teil B werden die wissenschaftlichen Grundlagen und die Untersuchungsmethoden detailliert erläutert sowie ausgewählte Ergebnisse diskutiert. In Teil A wird eine systematische Vorgehensweise zur Bewertung der Relevanz von ab-wasserbürtigen Mikroschadstoffen und zur Entscheidungsfindung bzgl. Optionen zur Reduktion der Gewässerbelastung mit Mikroschadstoffen vorgestellt (Kapitel A-2). Die Durchführungsempfehlung ist in einem Prozessschema zusammengefasst, das die Maß-nahmenfindung als gemeinsamen Weg von Aufgabenträgern und Behörden beschreibt. Grundlage für die Bewertung der aktuellen Situation bildet die Auswertung der Gewäs-sergütedaten des LfULG (2009 – 2018) und zweier 21-Tage Monitoringkampagnen an den Kläranlagen-Standorten Dresden, Chemnitz und Plauen. IX Die Auswirkungen von Maßnahmen im technologischen Bereich und an der Quelle werden mittels Stoffflussmodellierung aufgezeigt. In Teil A werden dazu Simulationsergebnisse für Dresden, Chemnitz und Plauen herangezogen, die zeigen, dass sich für unter-schiedliche Einzugsgebiete und Stoffe unterschiedliche Maßnahmen als effektiv erweisen (Kapitel A-3). Darüber hinaus erweist sich auch die Definition der Zielgrößen als maßge-bend für die Priorisierung von Maßnahmen. Es gilt den Diskurs dazu anzustoßen. Neben konkreten technologischen Handlungsoptionen und Bewirtschaftungsansätzen an der Quelle werden auch rechtliche Handlungsoptionen in die Betrachtung miteinbezogen (Kapitel A-4). Um die Verwendungen und den Eintrag von Mikroschadstoffen aus Pflan-zenschutzmitteln, Arzneimitteln sowie Industrie- und Haushaltschemikalien mittel- und langfristig zu vermindern, wurden konkrete Empfehlungen zur Anwendung bzw. zu Anpassungen in den Bereichen des Wasser-, Arzneimittel- (Human- & Tierarzneimittelrecht), Chemikalien-, Düngemittel-, Pflanzenschutz- und Biozidrechts herausgearbeitet. Schließlich werden flankierende Aktivitäten zur Information ausgewählter Multiplikatoren und zur Aufklärung der Öffentlichkeit als unerlässlich erkannt und beschrieben (Kapitel A-5). Neben Maßnahmen zur Sensibilisierung der Bürger wurden insbesondere Kommunikationsveranstaltungen mit Ärzten und Apothekern durchgeführt. Dabei wurde zielgerichtet ein Verständnis für den nachhaltigen Einsatz und die gesicherte Entsorgung von Arzneimitteln vermittelt und allgemein das Bewusstsein geschärft, dass verschriebene Wirksubstanzen als solche oder metabolisiert/transformiert im Abwasser und ggf. im Gewässer wiederzufinden sind. Die Zusammenarbeit mit der Ärzteschaft erscheint nicht nur als zentraler Baustein zukunftsgerichteten Handelns wichtig, sondern wird auch als erfolgsversprechend angesehen. Der in Teil A vorgestellte Handlungsleitfaden vermittelt letztlich keine absolute Priorisierung von Handlungsoptionen, da sich für unterschiedliche Zielsetzungen und unter-schiedliche Bedingungen eine veränderte Priorisierung ergibt. Es wird aber der Weg hin zur Identifikation der unter den gegebenen Bedingungen besten Handlungsoption bzw. einer erfolgsversprechenden Kombination von Handlungsoptionen aufgezeigt. Dieses systematische Vorgehen wurde zwar am Beispiel von drei Pilotgebieten durchgespielt und für Sachsen flächendeckend aufbereitet, ist aber letztlich übertragbar auf andere Gebiete Deutschlands oder Europas. In Teil B werden die wissenschaftlichen Grundlagen sowie ausgewählte Ergebnisse des Projektes erläutert – sofern sie nicht schon in Teil A, den Handlungsleitfaden, eingeflossen sind (siehe den rechtlichen Handlungsrahmen sowie die Empfehlungen für die Öffentlich-keitsarbeit). Teil B ist in drei Kapitel unterteilt: Monitoring und Untersuchungen vor Ort (Kapitel B-1), Reduktionsmaßnahmen im Umgang mit Mikroschadstoffen (Kapitel B-2), Er-stellung und Kalibrierung des Stoffflussmodells sowie die Entwicklungsszenarien zur exemplarischen Anwendung des Modells (Kapitel B-3). X Kapitel B-1 umfasst das methodische Vorgehen zur Auswahl der Substanzen mit erhöhter Priorität an allen drei Standorten sowie eine Bewertung der Entwicklungstrends der Verschreibungsmengen für verschiedene Arzneistoffgruppen. Die Ergebnisse der vier Moni-toringkampagnen, die mit kombinierten chemischen und ökotoxikologischen Analysen verbunden waren, werden zusammengefasst und ergänzende Untersuchungen zur Bewertung der Mischwasserentlastungen erläutert. Die in Kapitel B-2 beschriebenen Untersuchungen zu Reduktionsmaßnahmen im Umgang mit Mikroschadstoffen beinhalten neben einer Übersicht zu den Kosten einer 4. Reinigungs-stufe die Bewertung verschiedener Verfahren zur Elimination von Spurenstoffen (Pulverak-tivkohle, Ozonierung und Sandfiltration) auf Grundlage von Laborversuchen. Zudem werden die Einträge industrieller und gewerblicher Einleiter in die Kanalnetze der Modellre-gionen und schließlich die Möglichkeiten von Reduktions- und Vermeidungsmaßnahmen auf Grundlage einer Literaturrecherche sowie von Experteninterviews mit verschiedenen Akteuren und Multiplikatoren bewertet. In Kapitel B-3 werden die Methoden zur Verschneidung der verschiedensten verfügbaren Informationen zur Stoffflussmodellierung beschrieben. Die verfügbaren, auf 186 vierstellige Postleitzahlbereiche bezogenen Daten zur Medikamentenverschreibung werden mit den 429 Gemeinden verschnitten, die Bevölkerung wird den Kläranlagen zugeordnet, die Kläranlagenabläufe müssen an den Fließgewässern verortet werden und sämtliche vom Land verfügbaren Informationen von Abfluss- und Qualitätsmessstellen müssen derart prozessiert werden, dass sie mit den modellierten Kläranlagenablaufwerten sinnvoll kombiniert werden können. Schließlich erfolgt die Kalibrierung und Validierung sowie die Anwendung des Stoffflussmodells zur Untersuchung von Entwicklungsszenarien und Handlungsoptionen. Die methodischen Grundlagen sind damit für eine erweiterte Anwendung und eine Übertragung auf andere Gebiete gegeben.:Inhaltsverzeichnis Teil A 1. Einführung 1.1 Motivation und Problemstellung 1.2 Zielstellung 1.3 Untersuchungsstandorte und –regionen 1.4 Betrachtete Substanzgruppen und Substanzen 1.5 Struktur des Projektes und des Schlussberichtes 2. Durchführungsempfehlung zur Bewertung von Mikroschadstoffen und Maßnahmen zur Reduktion 2.1 Einführung 2.2 Methode und Zielgruppen 2.3 Übersicht des Prozessschemas 2.4 Erläuterungen zur Vorgehensweise und Anwendung 2.4.1 Erarbeitung der Entscheidungsgrundlagen 2.4.1.1Politik/Gesetzgebung 2.4.1.2 Beschreibung des Ist-Zustandes des Umfelds 2.4.1.3 Methoden und Werkzeuge zur Entscheidungsfindung 2.4.2 Prüfungen zur Entscheidungsfindung 2.4.2.1 Voraussetzungen für die Bedarfsprüfung 2.4.2.2 Bedarfsprüfung (Defizitanalyse) 2.4.2.3 Ursachenfindung 2.4.2.4 Prozessabschluss 2.4.3 Umsetzung 2.4.3.1 Maßnahmenprüfung 2.4.3.2 Bewertung der Planungsgrundlage 2.4.3.3 Maßnahmenplanung und –umsetzung 2.4.4 Detailschema zur Umsetzung – Auswahl von Maßnahmen 2.5 Anpassungen und Ausblick 2.5.1 Überarbeitungen des Leitfadens 2.5.2 Offene Fragestellungen und Forschungsbedarf 2.6 Zusammenfassende Empfehlungen 2.7 Anwendung des Prozessschemas auf die drei Untersuchungsgebiete 2.7.1 Einführende Erläuterungen 2.7.2 Lage der ausgewerteten Chemikalien-Messdaten 2.7.3 Ist-Zustand als Entscheidungsgrundlage (Datenauswertung) 2.7.3.1 Auswertungen der UQN-Überschreitungen von LfULG-Daten 2.7.3.2 Fazit aus den Daten des LfULG 2.7.3.3 Auswertungen der UQN-Überschreitungen aus dem 3. und 4. Monitoring 2.7.3.4 Fazit aus der Auswertung der Daten aus dem Projekt MikroModell 2.7.3.5 Verwendung der ökotoxikologischen Informationen 2.7.4 Weitere Abarbeitung des Schemas 2.7.5 Ergebnis der Bearbeitung 3 Bewertung von Maßnahmen zur Belastungsminderung mit dem Stoffflussmodell für Sachsen 3.1 Einleitung 3.2 Methode und Zielgruppen 3.3 Ergebnisse 3.3.1 Dresden 3.3.2 Chemnitz 3.3.3 Plauen 3.4 Schlussfolgerungen und Ausblick 4 Rechtliche Handlungsrahmen und -empfehlungen 4.1 Methode und Zielgruppen 4.2 Wasserrecht 4.3 Arzneimittelrecht 4.3.1 Humanarzneimittelrecht 4.3.1.1 Derzeitiges Recht 4.3.1.2 Veränderungsvorschläge 4.3.2 Tierarzneimittelrecht 4.4 Chemikalienrecht 4.5 Düngemittelrecht 4.6 Pflanzenschutzrecht 4.7 Biozidrecht 5 Öffentlichkeitsarbeit 5.1 Einführung 5.2 Methode und Zielgruppen 5.2.1 Allgemeine Öffentlichkeit 5.2.2 Bürger im Einzugsgebiet der Betreiber 5.2.3 Kommunalpolitiker und lokale Entsorgungsunternehmen 5.2.4 Institutionen im Gesundheitsbereich wie Krankenhäuser, Pflegeeinrichtungen sowie die Anwendergruppen Ärzte und Apotheker 5.2.5 Landwirte, Tierärzte 5.2.6 Schulen und Kindereinrichtungen, Lehrer 5.3 Zusammenfassung und Empfehlungen 6 Literatur – Teil A 7 Anhang – Teil A Inhaltsverzeichnis Teil B 8 Monitoring und Untersuchungen vor Ort 8.1 Bewertung von Entwicklungstrends der Verschreibungsmengen für verschiedene Arzneistoffgruppen 8.1.1 Trendanalyse 8.1.2 Regionale Analyse 8.1.3 Zeitliche und räumliche Muster der Verschreibungsmengen 8.1.3.1 Carbamazepin und Gabapentin 8.1.3.2 Ciprofloxacin und Sulfamethoxazol 8.1.3.3 Erythromycin und Clarithromycin 8.2 Auswahl der Substanzen mit erhöhter Priorität an den drei Standorten 8.3 Zusammenfassung und Bewertung der Monitoringergebnisse einschließlich Charakterisierung der drei Modellanlagen bzw. Kläranlagenabläufe 8.3.1 Methode der Probenahmekampagnen 8.3.2 Einordnung der Kläranlagen und ihrer Gewässer 8.3.3 Durchführung und Auswertung der chemischen und biologischen Analysen 8.3.4 Einordnung der Spurenstoffelimination der Kläranlagen 8.3.5 Bewertung hinsichtlich der Einhaltung der Umweltqualitätsnormen 8.3.6 Ökotoxikologische Bewertung: effektbasiertes Monitoring der Kläranlagen 8.4 Ergänzende Untersuchung und Bewertung von Mischwasserentlastungen 8.4.1 Hintergrund und Zielstellung 8.4.2 Charakterisierung der Einzugsgebiete und Untersuchungsobjekte 8.4.3 Durchgeführte Untersuchungen 8.4.4 Ausgewählte Ergebnisse der Mischwasserbeprobungen 8.4.4.1 Hydraulische Ereigniskennwerte 8.4.4.2 Stoffliche Ereigniskennwerte (Spurenstoffe) 8.4.4.3 Ökotoxikologische Ereigniskennwerte 8.4.5 Einordnung der erzielten Ergebnisse 9 Reduktionsmaßnahmen 9.1 Literaturrecherche und Umfrage zu Kosten einer 4. Reinigungsstufe 9.1.1 Einführung und Zielstellung 9.1.2 Methodisches Vorgehen 9.1.3 Inhalte der Literatur 9.2 Interviews zu Erfahrungen kommunaler Kläranlagen mit einer vierten Reinigungsstufe 9.2.1 Methode der Datenerhebung und Ergebnisse der Befragungen 9.2.2 Erfahrungen/Hemmnisse bei Planung, Bau Betrieb einer 4. Reinigungsstufe 9.2.3 Kosten einer 4. Reinigungsstufe 9.2.3.1 Gebührenveränderung als Folge des Baus einer 4. Reinigungsstufe in Kläranlagen 9.2.3.2 Zahlungsbereitschaft der Bevölkerung 9.2.4 Fazit 9.3 Laborversuche zur 4. Reinigungsstufe 9.3.1 Einführung 9.3.2 Versuchsaufbau und Durchführung 9.3.2.1 Pulveraktivkohleversuche 9.3.2.2 Versuche zur Ozonbehandlung und Sandfiltration 9.3.3 Angewendete analytische Verfahren 9.3.3.1 Summenparameter – DOC und CSB 9.3.3.2 Spurenstoffanalytik 9.3.3.3 Ökotoxikologische Analyse 9.3.4 Übersicht des durchgeführten Versuchsprogrammes 9.3.5 Ergebnisse der Versuche 9.3.5.1 Eliminationsleistung hinsichtlich der organischen Belastung 9.3.5.2 Eliminationsleistung der verschiedenen Verfahren bezüglich der untersuchten Mikroschadstoffe 9.3.6 Ergebnisse der ökotoxikologischen Biotests (effektbasierte Methoden) nach den verschiedenen Abwasserbehandlungen 9.3.6.1 Ökotoxikologische Untersuchung der nativen Abwasserproben 9.3.6.2 Ökotoxikologische Untersuchung der angereicherten Abwasserproben (Extrakte) 9.3.7 Einordnung und Bewertung der Ergebnisse 9.3.7.1 Betriebsparameter (Summenparameter der organischen Belastung) 9.3.7.2 Spurenstoffelimination 9.3.7.3 Ökotoxikologische Untersuchungen . 9.3.8 „Scale-up“ für die betrachteten Standorte (Dimensionierung) 9.3.9 Dimensionierung 9.3.10 Einordung der angesetzten hydraulischen Verweilzeit und Bewertung der zu behandelnden Wassermenge 9.4 Eintragspfade der betrachteten Substanzen in die Kanalnetze der Modellregionen 9.4.1 Einführung 9.4.2 Bewertung von industriellen und gewerblichen Einleitungen anhand des Indirekteinleiterkatasters 9.4.2.1 Datengrundlage 9.4.2.2 Auswertung 9.4.2.3 Fazit 9.4.3 Bewertung von industriellen Indirekteinleitungen durch Messkampagnen 9.4.3.1 Veranlassung und orientierende Untersuchungen 9.4.3.2 Messkampagne 9.4.3.3 Fazit der Messkampagne . 9.4.4 Minderungsstrategien für Medikamentenwirkstoffe – Zusammenfassung des Projektes SAUBER+ 9.4.5 Zusammenfassung 9.5 Bewertung von Reduktions- und Vermeidungsmaßnahmen 9.5.1 Einführung 9.5.2 Datengrundlage – Literaturrecherche, Identifikation relevanter Akteure und Experteninterviews 9.5.3 Ergebnisse der empirischen Datenerhebung 9.5.4 Ausblick 10 Stoffflussmodellierung 10.1 Erstellung und Kalibrierung des Stoffflussmodells 10.1.1 Herangehensweise 10.1.2 Untersuchungsgebiet 10.1.3 Geodaten 10.1.4Durchflussdaten 10.1.5 Wasserqualitätsdaten und Mikroschadstoffauswahl zum Aufbau des Stoffflussmodells 10.1.6 Charakterisierung der ausgewählten Arzneistoffe 10.1.7 Bevölkerung und Verschreibungsmengen 10.1.8 Kläranlagen 10.1.8.1 Kläranlagen-spezifische Arzneistofffrachten 10.1.8.2 Arzneimittelfrachten aus Konzentrationsmessungen als Randbedingungen 10.1.9 Modellansatz 10.1.10 Datenaufbereitung bezüglich des Gewässernetzes 10.1.11 Interpolation von Durchflussprofilen 10.1.12 Stoffflussmodell 10.1.13 Kalibrierung und Validierung 10.1.13.1 Durchfluss Q . 10.1.13.2 Arzneistofffrachten – Stoffflussmodell 10.1.14 Plausibilisierung von Durchflusswerten 10.1.14.1 Frachtkalibrierung und -validierung des Stoffflussmodells 10.1.15 Ciprofloxacin als zusätzliches Arzneimittel 10.1.16 Ausblick 10.2 Erstellung von Entwicklungsszenarien zur exemplarischen Anwendung des Stoffflussmodells 10.2.1 Gebietsbeschreibung 10.2.2 Datengrundlage und weitere Datenaufbereitung 10.2.2.1 MNQ-Durchflussdaten 10.2.2.2 Eintragsverminderung bei Arzneistoffen 10.2.3 Bewertung des Gewässerzustands und der Entwicklungsszenarien 10.2.3.1 Ergebnisse für den Ist-Zustand 10.2.3.2 Szenarienanalyse 10.2.4 Ausblick 11 Literatur – Teil B 12 Anhang – Teil B

Diese Dissertation analysiert eine Vielzahl von Aspekten, die sich auf Patente und Patentrennen beziehen. Im einleitenden Kapitel wird die betriebs- und volkswirtschaftliche sowie die gesellschaftliche und ethische Bedeutung von Patenten hervorgehoben. Es werden sowohl Stärken als auch Nachteile von Patenten vorgestellt. Kapitel 2 beschreibt Instrumente, die von Entscheidungsträgern benutzt werden können, um Patentschutz zu regulieren: Patentbreite, -höhe und -länge. Das Kapitel zeigt weiterhin, warum ein optimales Regulierungsniveau nicht erreicht werden kann. Kapitel 3 behandelt den dramatischen Anstieg von Patenttätigkeiten in Europa als auch weltweit. Erklärende Faktoren für dieses Phänomen sowie Effekte und mögliche Lösungen werden diskutiert. Im vierten Kapitel wird gezeigt, dass Patente zu einem großen Gewinnzuwachs in der Pharmaindustrie beigetragen haben, während die Innovationsfähigkeit dieser Industrie gesunken ist. Patentrennen für Pharmaka und die Entwicklung von Generika werden auch in diesem Kapitel analysiert. Kapitel 5 gibt einen umfangreichen Überblick der Literatur zum Patentrennen und zeigt, dass diese Literatur extrem komplex, widersprüchlich, instabil bei experimenteller Überprüfung und allgemein uneindeutig ist. Kapitel 6 stellt eine experimentelle Studie eines Patentrennens vor. Es beginnt mit einem intuitiven Modell eines Segelwettbewerbs; danach wird ein spieltheoretisches Modell eines asymmetrischen F&E-Wettbewerbs zwischen zwei Firmen entwickelt; später werden Gleichgewichtsvoraussagen formuliert und mit den Handlungen realer Entscheidungsträger in einem experimentellen Labor verglichen. Eine ökonometrische Untersuchung zeigt ein hohes Maß an Übereinstimmung zwischen den theoretischen Vorhersagen und den experimentellen Ergebnissen. Das letzte Kapitel fasst die Schlussfolgerungen der Dissertationen zusammen und bietet Empfehlungen. / This dissertation analyzes a plethora of aspects related to patents and patent races. In the introductory chapter the importance of patents to business, economics, society and ethics is emphasized. On one side, the traditional argument in favor of patent protection as well as further strengths of patents are presented, while on the other side situations in which patents bring significant drawbacks and disadvantages are identified. Chapter 2 describes the instruments that can be used by policymakers to regulate patent protection: patent breadth, height and length. The chapter further shows why an optimal level of regulation cannot be achieved. Chapter 3 deals with the dramatic increase in patenting activities in Europe and around the world. Determinants of this phenomenon as well as its effects and potential solutions are provided. In the fourth chapter patents are shown to have contributed to a large rise of profits in the pharmaceutical industry, while the industry’s innovativeness seems to have declined. Patent races for pharmaceuticals and the evolution of generic medicine are also analyzed in this chapter. Chapter 5 gives an extensive overview of the patent race literature and shows that this literature is extremely complex, filled with contradictions, not robust to experimental testing and overall inconclusive. Chapter 6 sets out an experimental study of a patent race. It starts from an intuitive model of a sailing race, develops a game-theoretic model of an asymmetric R&D competition between two firms who want to attain a patent, formulates equilibrium predictions and compares them with the actions of real decision makers in an experimental laboratory. An econometric analysis proves a high degree of consistency between theoretical predictions and experimental results. The last chapter wraps up the main conclusions of the dissertation and proposes some recommendations.

Pharmaka werden nach ihrer Einnahme bzw. Verabreichung über verschiedene Pfade in die Umwelt eingetragen. Obwohl Arzneimittel zu den toxikologisch best-untersuchten und -charakterisierten Stoffen gehören, ist ihre Wirkung auf die Umwelt und die darin lebenden Organismen weit weniger gut untersucht. Wenn in der Literatur Daten zur Ökotoxizität vorhanden sind, so beziehen sich diese meist nur auf die Wirkung von Einzelstoffen. In der Umwelt sind die Organismen jedoch gegenüber Mischungen exponiert. Aufgrund der geschilderten Problematik wurden eine Reihe von Arzneimitteln unterschiedlicher Indikationsgruppen einzeln und in Kombination mit dem Embryotest mit dem Zebrabärbling (Danio rerio, DarT) untersucht. Dieses Testsystem wurde durch Schulte & Nagel (1994) als Alternativmethode zum akuten Fischtest nach OECD 203 entwickelt und bietet den Vorteil neben letalen auch eine Reihe von subletalen Endpunkten erfassen zu können. Es handelt sich zudem nach dem deutschen Tierschutzgesetz nicht um einen Tierversuch. Die generelle Vergleichbarkeit der ermittelten Werte mit Daten aus akuten Fischtests nach OECD 203 sowie die Anwendbarkeit für verschiedenste Fragestellungen konnten in einer Reihe von Studien gezeigt werden (Nagel, 2002). Für die hier vorgestellten Untersuchungen wurden zunächst 32 Pharmaka und drei Pflanzenschutzmittel als Einzelstoffe mit dem DarT untersucht. Basierend auf den Ergebnissen der Einzelstofftests wurden Mischungen sowohl aus Substanzen mit ähnlichen als auch unähnlichen Wirkmechanismen getestet. Es zeigte sich, dass unabhängig vom Wirkmechanismus die Mischungstoxizität durch das Konzept der Konzentrationsadditivität gut vorhergesagt wurde, während das Konzept der Unabhängigen Wirkung die Mischungstoxizität unterschätzte. Ebenfalls konnte gezeigt werden, dass die Kombination der Stoffe auf Basis der NOEC, die im DarT anhand der Herzschlagfrequenz nach 48 Stunden ermittelt wird, zu deutlichen Mischungseffekten führt.

Pharmaka werden nach ihrer Einnahme bzw. Verabreichung über verschiedene Pfade in die Umwelt eingetragen. Obwohl Arzneimittel zu den toxikologisch best-untersuchten und -charakterisierten Stoffen gehören, ist ihre Wirkung auf die Umwelt und die darin lebenden Organismen weit weniger gut untersucht. Wenn in der Literatur Daten zur Ökotoxizität vorhanden sind, so beziehen sich diese meist nur auf die Wirkung von Einzelstoffen. In der Umwelt sind die Organismen jedoch gegenüber Mischungen exponiert. Aufgrund der geschilderten Problematik wurden eine Reihe von Arzneimitteln unterschiedlicher Indikationsgruppen einzeln und in Kombination mit dem Embryotest mit dem Zebrabärbling (Danio rerio, DarT) untersucht. Dieses Testsystem wurde durch Schulte & Nagel (1994) als Alternativmethode zum akuten Fischtest nach OECD 203 entwickelt und bietet den Vorteil neben letalen auch eine Reihe von subletalen Endpunkten erfassen zu können. Es handelt sich zudem nach dem deutschen Tierschutzgesetz nicht um einen Tierversuch. Die generelle Vergleichbarkeit der ermittelten Werte mit Daten aus akuten Fischtests nach OECD 203 sowie die Anwendbarkeit für verschiedenste Fragestellungen konnten in einer Reihe von Studien gezeigt werden (Nagel, 2002). Für die hier vorgestellten Untersuchungen wurden zunächst 32 Pharmaka und drei Pflanzenschutzmittel als Einzelstoffe mit dem DarT untersucht. Basierend auf den Ergebnissen der Einzelstofftests wurden Mischungen sowohl aus Substanzen mit ähnlichen als auch unähnlichen Wirkmechanismen getestet. Es zeigte sich, dass unabhängig vom Wirkmechanismus die Mischungstoxizität durch das Konzept der Konzentrationsadditivität gut vorhergesagt wurde, während das Konzept der Unabhängigen Wirkung die Mischungstoxizität unterschätzte. Ebenfalls konnte gezeigt werden, dass die Kombination der Stoffe auf Basis der NOEC, die im DarT anhand der Herzschlagfrequenz nach 48 Stunden ermittelt wird, zu deutlichen Mischungseffekten führt.

Biologische und chemische Monitoringdaten wurden im Hinblick auf insektizid wirkende Stoffe ausgewertet. Im Zeitraum 2009 bis 2017 wurden 28 Wirkstoffe nachgewiesen. Die 44 am stärksten belasteten Wasserkörper-Messstellen wurden identifiziert und tabellarisch dargestellt. Die Auswertung unterstützt den Nationalen Aktionsplan zur nachhaltigen Anwendung von Pflanzenschutzmitteln. Redaktionsschluss: 30.11.2018