Techn. Universiẗat, Diss., 2002--Dresden.

Techn. Universiẗat, Diss., 2003--Dresden.

Dresden, Techn. Univ., Diss., 2002.

Im Rahmen dieser Arbeit sollte geprüft werden, welchen Einfluss die Aufnahmewege Wasser und Nahrung auf die Toxikokinetik der 14C-markierten Testsubstanzen Terbutryn und Benzo[a]pyren bei den aquatischen Invertebraten Gammarus fossarum, Asellus aquaticus und Lumbriculus variegatus haben. Es wurden die toxikokinetischen Parameter zur Aufnahme und Elimination von 14C-Terbutryn und 14C-Benzo[a]pyren in Biokonzentrations- und Biomagnifikationsexperimenten untersucht. Die Verwendung der Tracertechnik ermöglichte Untersuchungen zum Metabolismus mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC). Hierzu wurden Extraktionsmethoden und Trennsysteme für den Nachweis der Metabolite in den Organismen, in Blattscheiben und im Hälterungswasser entwickelt. Für 14C-Terbutryn und 14C-B[a]P konnte das Wasser als Hauptaufnahmeweg für die untersuchten Invertebraten identifiziert werden. Die beiden Testsubstanzen wurden bei den untersuchten Invertebraten über die Nahrung aufgenommen. Es fand jedoch keine Anreicherung über die Nahrung statt. Die Aufnahme von 14C-Terbutryn und 14C-B[a]P erfolgte bei den untersuchten Invertebraten über das Wasser schneller als über die Nahrung. Die Elimination von 14C-Terbutryn nach Aufnahme über die Nahrung erfolgte mit Ausnahme von A. aquaticus bei den untersuchten Organismen langsamer als nach Aufnahme über das Wasser. 14C-B[a]P wurde durch die untersuchten Organismen mit Ausnahme von G. fossarum nicht wieder eliminiert. Für die untersuchten aquatischen Invertebraten wurden Korrelationen zwischen dem log Kow und dem log BCF durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass es eine lineare Beziehung zwischen log Kow und log BCF gibt. Jedoch bestehen in Abhängigkeit von der Spezies und der Substanz Unterschiede in den Eigenschaften der Regressionsgeraden sowie in der Güte der Anpassung.

Im Rahmen dieser Arbeit sollte geprüft werden, welchen Einfluss die Aufnahmewege Wasser und Nahrung auf die Toxikokinetik der 14C-markierten Testsubstanzen Terbutryn und Benzo[a]pyren bei den aquatischen Invertebraten Gammarus fossarum, Asellus aquaticus und Lumbriculus variegatus haben. Es wurden die toxikokinetischen Parameter zur Aufnahme und Elimination von 14C-Terbutryn und 14C-Benzo[a]pyren in Biokonzentrations- und Biomagnifikationsexperimenten untersucht. Die Verwendung der Tracertechnik ermöglichte Untersuchungen zum Metabolismus mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC). Hierzu wurden Extraktionsmethoden und Trennsysteme für den Nachweis der Metabolite in den Organismen, in Blattscheiben und im Hälterungswasser entwickelt. Für 14C-Terbutryn und 14C-B[a]P konnte das Wasser als Hauptaufnahmeweg für die untersuchten Invertebraten identifiziert werden. Die beiden Testsubstanzen wurden bei den untersuchten Invertebraten über die Nahrung aufgenommen. Es fand jedoch keine Anreicherung über die Nahrung statt. Die Aufnahme von 14C-Terbutryn und 14C-B[a]P erfolgte bei den untersuchten Invertebraten über das Wasser schneller als über die Nahrung. Die Elimination von 14C-Terbutryn nach Aufnahme über die Nahrung erfolgte mit Ausnahme von A. aquaticus bei den untersuchten Organismen langsamer als nach Aufnahme über das Wasser. 14C-B[a]P wurde durch die untersuchten Organismen mit Ausnahme von G. fossarum nicht wieder eliminiert. Für die untersuchten aquatischen Invertebraten wurden Korrelationen zwischen dem log Kow und dem log BCF durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass es eine lineare Beziehung zwischen log Kow und log BCF gibt. Jedoch bestehen in Abhängigkeit von der Spezies und der Substanz Unterschiede in den Eigenschaften der Regressionsgeraden sowie in der Güte der Anpassung.

Das Schutzziel in der Ökotoxikologie ist die Population. Un­ter­suchungen zur Wirkung von subletalen Konzentrationen einer Umweltchemikalie auf Populationsebene, zum Beispiel mit künst­lichen Fließgewässersystemen (Mikrokosmen) können aussagekräftigere Beiträge zur ökotoxikologischen Bewertung einer Umweltchemikalie liefern. Außerdem können bei solchen Untersuchungen mögliche indirekte Effekte erfaßt werden. Über die Reaktion von Fließgewässer-Biozönosen gegenüber Um­welt­chemikalien ist relativ wenig bekannt. Die überwiegende Zahl der Untersuchungen zur Abschätzung des Ge­fähr­dungs­po­tentials von Umweltchemikalien wurde mit Testsystemen für Lebensgemeinschaften in stehenden Gewässern untersucht. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse dieser Tests auf Fließgewässer-Lebensgemeinschaften ist meist nicht gegeben. Daher ist es notwendig Testsysteme zu etablieren, mit denen die Wirkung von Umweltchemikalien auf Fließgewässer-Le­bens­ge­mein­schaf­ten untersucht werden kann. In einem Gewächshaus wurden fünf Fließrinnen etabliert, mit denen die physikalisch-chemischen Bedingungen in einem Bach simuliert werden können. Im Ge­gensatz zu Untersuchungen einer komplexen Le­bens­ge­mein­schaft mit hoher Variabilität, wie sie sich beispielsweise durch das Einbringen von na­tür­lich­em Sediment aus Fließgewässern einstellt, wurde in diesen Experimenten die Wirkung von Che­mikalien auf eine einfache Lebensgemeinschaft untersucht. Die Le­bens­ge­mein­schaft in den Fließrinnen bestand deshalb aus wenigen, aus­ge­wählten Arten. Untersucht wurden die Kon­zen­tra­tionen 0,6, 6, 60 und 600 µg/l (Terbutryn) und 0,05, 0,5, 5 und 50 µg/l (Fenoxycarb). Gegenstand der vorliegenden Arbeit waren die Untersuchungen mit Gammarus fossarum. In einem akuten Toxizitätstest wurde die LC50 von Terbutryn für adulte und juvenile Gammariden ermittelt. In den Fließ­rin­nen­ex­perimenten mit Terbutryn und Fenoxycarb wurden po­pu­la­tions­relevante Pa­ra­meter der Gammaridenpopulationen untersucht. Ob und in welchem Um­fang sich Effekte, die mit den Stan­dard­tests gemessen wurden, auf bestimmte öko­toxi­ko­lo­gi­sche End­punkte der Population auswirken, kann nicht immer unmittelbar abgeleitet werden. Eine Möglichkeit wäre die aufwendige Durchführung von Po­pu­la­tionsexperimenten mit einfachen oder komplexeren Mo­dell­öko­systemen über eine lange Zeit. Eine andere Möglichkeit ist die Nutzung mathematischer Modelle zur Beschreibung der Populationsdynamik. Das begleitend zu den Untersuchungen entwickelte individuenbasierte Re­pro­duk­tions­modell GamMod bildet die Populationsdynamik einer ab­ge­schlos­senen Population von Gammarus fossarum in künstlichen Fließgewässersystemen ab. Es wird die Struktur und Dy­na­mik des realen Systems (Populationsdynamik) unter Ein­beziehung der Kenntnisse des Reproduktionszyklus modelliert. Mo­dell­szenarien sollen Aus­sagen über den Einfluß der Än­der­ung einer Variablen bezüglich der Populationsdynamik liefern.

Das Schutzziel in der Ökotoxikologie ist die Population. Un­ter­suchungen zur Wirkung von subletalen Konzentrationen einer Umweltchemikalie auf Populationsebene, zum Beispiel mit künst­lichen Fließgewässersystemen (Mikrokosmen) können aussagekräftigere Beiträge zur ökotoxikologischen Bewertung einer Umweltchemikalie liefern. Außerdem können bei solchen Untersuchungen mögliche indirekte Effekte erfaßt werden. Über die Reaktion von Fließgewässer-Biozönosen gegenüber Um­welt­chemikalien ist relativ wenig bekannt. Die überwiegende Zahl der Untersuchungen zur Abschätzung des Ge­fähr­dungs­po­tentials von Umweltchemikalien wurde mit Testsystemen für Lebensgemeinschaften in stehenden Gewässern untersucht. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse dieser Tests auf Fließgewässer-Lebensgemeinschaften ist meist nicht gegeben. Daher ist es notwendig Testsysteme zu etablieren, mit denen die Wirkung von Umweltchemikalien auf Fließgewässer-Le­bens­ge­mein­schaf­ten untersucht werden kann. In einem Gewächshaus wurden fünf Fließrinnen etabliert, mit denen die physikalisch-chemischen Bedingungen in einem Bach simuliert werden können. Im Ge­gensatz zu Untersuchungen einer komplexen Le­bens­ge­mein­schaft mit hoher Variabilität, wie sie sich beispielsweise durch das Einbringen von na­tür­lich­em Sediment aus Fließgewässern einstellt, wurde in diesen Experimenten die Wirkung von Che­mikalien auf eine einfache Lebensgemeinschaft untersucht. Die Le­bens­ge­mein­schaft in den Fließrinnen bestand deshalb aus wenigen, aus­ge­wählten Arten. Untersucht wurden die Kon­zen­tra­tionen 0,6, 6, 60 und 600 µg/l (Terbutryn) und 0,05, 0,5, 5 und 50 µg/l (Fenoxycarb). Gegenstand der vorliegenden Arbeit waren die Untersuchungen mit Gammarus fossarum. In einem akuten Toxizitätstest wurde die LC50 von Terbutryn für adulte und juvenile Gammariden ermittelt. In den Fließ­rin­nen­ex­perimenten mit Terbutryn und Fenoxycarb wurden po­pu­la­tions­relevante Pa­ra­meter der Gammaridenpopulationen untersucht. Ob und in welchem Um­fang sich Effekte, die mit den Stan­dard­tests gemessen wurden, auf bestimmte öko­toxi­ko­lo­gi­sche End­punkte der Population auswirken, kann nicht immer unmittelbar abgeleitet werden. Eine Möglichkeit wäre die aufwendige Durchführung von Po­pu­la­tionsexperimenten mit einfachen oder komplexeren Mo­dell­öko­systemen über eine lange Zeit. Eine andere Möglichkeit ist die Nutzung mathematischer Modelle zur Beschreibung der Populationsdynamik. Das begleitend zu den Untersuchungen entwickelte individuenbasierte Re­pro­duk­tions­modell GamMod bildet die Populationsdynamik einer ab­ge­schlos­senen Population von Gammarus fossarum in künstlichen Fließgewässersystemen ab. Es wird die Struktur und Dy­na­mik des realen Systems (Populationsdynamik) unter Ein­beziehung der Kenntnisse des Reproduktionszyklus modelliert. Mo­dell­szenarien sollen Aus­sagen über den Einfluß der Än­der­ung einer Variablen bezüglich der Populationsdynamik liefern.

Ionisable pesticides can be partially ionised within the range of natural soil pH and this strongly influences their reactivity in soils. This group includes important, worldwide contaminants of groundwater and surface waters. It is essential that their specific behaviour is recognised within risk assessment procedures. Experiments were carried out with ten pesticides (six acids and four bases) and nine arable soils (range in pH, texture and organic matter content) to advance the understanding and prediction of the behaviour of ionisable pesticides in soils. The main conclusions can be summarised as follows:<br />• Adsorption of ionisable pesticides tends to be stronger in soils with lower pH and containing more organic carbon. A regression equation including Log D (lipophilicity corrected for pH), the soil organic carbon content and a pesticide descriptor was selected to predict the adsorption of acids. The behaviour of bases was more complex and approaches specific to each compound seem to be required.<br />• There were some marked differences between the soils in their ability to degrade the different ionisable pesticides. The lack of consistent behaviour renders a global approach to prediction of degradation unrealistic. Distinct types of behaviour could however be distinguished according to the main route of degradation.<br />• Significant correlations between sorption and degradation were only observed for three pesticides out of ten, with faster degradation in soils with stronger sorption.<br />• A centrifugation technique was used to measure adsorption at realistic soil moisture contents and provides a robust characterisation of the fraction of pesticide available for leaching. Time-dependent adsorption was also assessed.<br />The increase in adsorption between one and seven days was not directly related to the level of adsorption although it was more important in soils containing more organic carbon.<br />Although specific interactions between pesticides and soils are still not fully understood, these results provide the basis for a more robust analysis of the behaviour of ionisable pesticides in the environment.