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Auswirkung auf die Umwelt unter Berücksichtigung des Verhaltens und Verbleibs in der Umwelt

In Annex II 7. und Annex III 9. der RL 91/414/EWG sind die Untersuchungen zum Verbleib und Verhalten in der Umwelt festgelegt. Annex II 8. und Annex III 10. der RL 91/414/EWG listet den Untersuchungsumfang zur ökotoxikologischen Bewertung auf.

Auf Grundlage der eingereichten Unterlagen besteht die Möglichkeit der

Beurteilung der Auswirkungen auf nicht zur Zielgruppe gehörenden Arten (Flora und Fauna),

Bewertung der Kurz- und Langzeitgefährdung der nicht zu den Zielgruppen gehörenden Arten, Populationen, Lebensgemeinschaften,

Entscheidung über die Aufnahme des WS in Anhang I der RL 91/414/EWG,

Beurteilung von Verbleib und Verhalten des WS, relevanten Metaboliten, Abbau- und Reaktionsprodukten in der Umwelt sowie Vorhersage der entsprechenden Zeitabläufe,

begründeten Abschätzung der erwarteten Konzentrationen (Predicted Environmental Concentration – PEC) von WS, relevanten Metaboliten, Abbau- und Reaktionsprodukten im Boden, im Oberflächenwasser, im Grundwasser und in der Luft (Kurzzeit, Langzeit),

Ermittlung von Zielorganismen, die auf Grund der Exposition gefährdet sind,

Festlegung von Maßnahmen, die eine Kontamination der Umwelt und Auswirkungen auf

Nichtzielgruppen gering halten,

Bewertung der Gefahr von Fischsterben und von Todesfällen bei großen Wirbeltieren oder Landräubern, unbeschadet der Auswirkung auf die Population,

eine Abschätzung, ob bestimmte Vorsichtsmaßnahmen zum Schutz der nicht zu den Zielgruppen gehörenden Arten notwendig sind,

Einstufung und Kennzeichnung des Wirkstoffes.

Nachfolgender Untersuchungsumfang ist gemäß den Anhängen der RL 91/414/EWG durchzuführen:

Tab.7 Untersuchungsumfang Ökotoxikologie und Umweltverhalten

Test WS PSM Zweck

Ökotoxikologie

Auswirkungen auf Vögel Akute Toxizität

Kurzzeittoxizität bei Aufnahme durch das Futter (Granu-lat, Köder, Saatgut) durch Vögel

x

Ermittlung der Parameter: tödliche Schwellendosis, ggf. LD50, Ansprech- und Erholungszeiten,Ermittlung NOEL, relevante pathologische Gesamtbefunde

Ermittlung der Parameter: LD50, LLD (Lowest Letal Dose), ggf.

NOEC, Ansprech- und Erholungszeiten, relevante pathologische Gesamtbefunde

Ermittlung subchronische Toxizität und Reproduktionstoxizität Bewertung der Art und des Ausmaßes der Gefährdung unter praktischen Anwendungsbedingungen

Klärung der möglichen Ausnahme von PSM oder damit behandelter Erzeugnisse (Genießbarkeit)

Auswirkung auf Wasserlebewesen Akute Toxizität Fische

Chronische Toxizität Fische Toxizität Jungfische

Toxizität bei Jungstadien von Fischen

Lebenszyklusuntersuchungen bei Fischen

Biokonzentration bei Fischen Akute Toxizität bei wirbellosen Wasserlebewesen

Chronische Toxizität bei wirbellosen Wasserlebewesen

Ermittlung LD50 und der einzelnen Auswirkungen

Auswirkungen auf Wachstum, tödliche und weitere beobachtbare Auswirkungen, NOEC

Auswirkungen auf die Reproduktion der Elterngeneration und die Lebensfähigkeit der Nachkommenschaft

Ermittlung des Biokonzentrationsfaktors, Aufnahme- und Ausscheidungskonstanten und die jeweiligen Konfidenzintervalle Ermittlung EC50 (Effektkonzentration) Immobilisation nach 24h und 48h Exposition und ggf. höchste Konzentration ohne Effekt Ermittlung EC50 für Immobilisation, Reproduktion und NOEC für Endpunkte Immobilisation, Reproduktion

Ermittlung EC50 für Wachstum und Wachstumsrate, NOEC Ermittlung EC50 Überleben und Entwicklung, Berichten der Auswirkungen

bei Herbiziden

Ermittlung wesentlicher Wirkungen von PSM auf Wasserlebe-wesen unter Freilandbedingungen

Klärung des möglichen Auftretens von Rückständen in Fischen Auswirkungen auf Landlebewesen

außer Vögeln (x) Ermittlung der Art und des Ausmaßes der Gefährdung von Landlebewesen außer Vögeln unter praxisnahen

Anwenderbedingungen Auswirkungen auf Arthropoden

Test WS PSM Zweck

relevante Arthropodenarten, die für die Anwendung Bedeutung haben

LD50 für akute orale Exposition und Kontaktexposition Ermittlung Risiken für Bienenlarven

Ermittlung der Gefährdung von Trachtbienen durch Pflanzenschutzmittelrückstände

Ermittlung möglicher Risiken für Bienen in Bezug auf Überleben und Verhalten

Ermittlung möglicher Risiken für Bienenvölker in Bezug auf Überleben, Verhalten und Entwicklung

Ermittlung Auswirkungen von kontaminiertem Honigtau und Blumenpollen auf Bienen

Beurteilung sublethaler Toxizität und Mortalität bei ausgewählten Arthropodenarten

Beurteilung der Toxizität für Arthropoden, die für die Anwendung relevant sind

Ermittlung Gefährdung von Arthropoden unter Freilandbeding-ungen

Ermittlung LD50, höchste Konzentration ohne Mortalität, Konzentration mit 100% Mortalität, Ermittlung morphologische Auswirkungen und Auswirkungen auf das Verhalten

Auswirkungen auf Wachstum, Reproduktion und Verhalten, Ermittlung NOEC

Ermittlung der Auswirkungen von PSM unter Freilandbedingungen

Bewertung von Auswirkungen von PSM auf von

Markroorganismen, die am Abbau abgestorbenen Pflanzenmateri-als und organischen MateriPflanzenmateri-als von Tieren beteiligt sind

Auswirkungen auf die nicht zu den Zielgruppen gehörenden

Bodenmikroorganismen ergänzende Untersuchungen

x (x)

(x)

Ermittlung der Auswirkungen des Wirkstoffes auf die

Bodenorganismen in Bezug auf die Stickstoffumwandlung und Kohlenstoffmineralisierung

Auswirkung auf die mikrobielle Aktivität im Freiland Auswirkung auf die biologische

Abwasseraufbereitung x Ermittlung nachteiliger Auswirkungen auf die biologische Abwasserreinigung

Verbleib und Verhalten in der Umwelt Boden

Abbauweg

aerob, anaerob, Photolyse im Boden

x (x) Ermittlung anteilige Bedeutung der jeweiligen Abbauwege (chemischer und biologischer Abbau), Ermittlung der Bestandteile, die > <(ggf) 10% der Wirkstoffmenge betragen, wenn möglich Festlegung nicht extrahierbarer Rückstände, Ermittlung der Massenbilanz, Bestimmung des Bodenrückstands und Ermittlung der exponierten Organismen

Abbaugeschwindigkeit

Abschätzung der Zeit, in der 50% bzw. 90% des Wirkstoffes, der relevanten Metaboliten und Abbau- und Reaktionsprodukte abgebaut werden, entspricht DT50, DT90

Abschätzung DT50, DT90 unter Feldbedingungen Abschätzung des Rückstandsgehalts zur Ernte oder Folgekultivierung

Beurteilung der möglichen Akkumulation von WS, Metaboliten und Abbau- und Reaktionsprodukten

Adsorption und Desorption x Bestimmung des Adsorptionskoeffizienten des WS, Metaboliten und Abbau- und Reaktionsprodukten

Test WS PSM Zweck

Abschätzung der Mobilität und Versickerungsneigung des WS und ggf. der Metaboliten und Abbau- und Reaktionsprodukten, bei Lysimeteruntersuchungen: Mobilität im Boden, Potential zur Versickerung ins Grundwasser, potentielle Verteilung im Boden Wasser und Luft

Ermittlung Persistenz in Wassersystemen (Bodensediment, Wasser incl. suspendierte Teilchen, Abschätzung Gefährdung des Wassers, Sedimentlebewesen und Luft, Kontaminierungspotential für Oberflächen- und Grundwasser

anteilige Bedeutung der Abbauwege (chemischer und

biologischer Abbau), ggf. Ermittlung einzelner Bestandteile und des relativen Verhältnisses zueinander, Ermittlung der Verteilung in Wasser incl. suspendierter Teilchen und Sediment, Bestimmung des betreffenden Bodenrückstandes, um zu ermitteln, welche Nichtzielgruppen dem Rückstand ausgesetzt sind oder sein könnten

Abbauweg und -geschwindigkeit in

der Luft x (Testleitlinie in Vorbereitung)

Auswirkungen auf die

Wasseraufbereitung (x) Abschätzung der Effektivität und Auswirkungen der Methoden der Wasseraufbereitung

Die ökotoxikologischen Daten werden aus den in RL 91/414/EWG geforderten Studien ermittelt.

Die Studien werden nach Guidelines der OECD Section 2: Effects on Biotic Systems und Section 3:

Degradation and Accumulation, SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemistry) und der EU-Kommission unter GLP-Bedingungen durchgeführt.

Die Bewertungspraxis in der Ökotoxikologie unterscheidet sich von der Bewertungspraxis in der Humantoxikologie stark.

In der ökotoxikologischen Bewertung erfolgt eine gestufte Risikoabschätzung. Ausgehend von den toxikologischen Werten LD50, LC50, EC50, NOEC und der ermittelten oder modellierten Umweltkonzentration, PEC (Predicted Environmental Concentration), im relevanten Kompartiment wird das Verhältnis zwischen Toxizität und Exposition gebildet, der TER (Toxicity Exposure Ratio) bzw. im Bereich der Bienen der HQ (Hazard Quotient). Werden dabei bestimmte kritische Werte überschritten bzw. unterschritten „triggert“ dies die nächsthöheren Studien zur Ausweitung und Absicherung der Datenbasis. Neben den TER und HQ triggern Werte aus den Studien zum Verhalten und Verbleib in der Umwelt ebenfalls die Ausdehnung des Untersuchungsumfanges, dies sind z.B. der Biokonzentrationsfaktor (BCF) und DT50 / DT90-Werte, Eliminierungsraten. Die Teststufe 1 bilden dabei Standard-Labortests die routinemäßig durchgeführt werden, schnell und preiswert sind.

Im Annex III 10. sind TER-und QH-Werte und weitere kritische Werte festgelegt, die standardmäßig ermittelt werden. [60]

für Wasserlebewesen (jeweils eine Art aus den Gruppen Fische, wasserbewohnende Wirbellose,

Algen)

TERa = akuter LC50 -Wert (mg WS/l) / PECSW ungünstigster Fall (mg WS/l) < 100 TERlt= chronischer NOEC (mg WS/l) / Langzeit PECSW-Wert (mg WS/l) < 10 BCF biologisch leicht abbaubare WS >1.000, BFC sonstige WS >100

für Landwirbeltiere außer Vögeln

TERst = subchronischer NOEL-Wert (mg WS/kg Futter) / ETE (mg WS/kg Futter) TERlt = chronischer NOEL-Wert (mg WS/kg Futter) / ETE (mg WS/kg Futter) für Bienen

HQHO = Dosis / LD50-Wert oral (µg WS/Biene) HQ > 50 HQHC = Dosis / LD50-Wert Kontaktexposition (µg WS/Biene) HQ > 50 für Nutzarthropden

> 30% der Versuchsorganismen im Letal- oder Sublethal-Test geschädigt (Labortest) für Regenwürmer

TERa = akuter LC50 -Wert (mg WS/kg/ PECS ungünstigster Fall (mg WS/kg) < 10 TERlt= NOEC (mg WS/kg) / Langzeit PECS-Wert (mg WS/kg) < 5 Bodenmikroorganismen

> 25% Verringerung der N/C-Mineralisierung nach 100 Tagen (Laborversuch) Persistenz im Boden: DT50 > 3 Monate, DT90 > 1 Jahr (Feldversuch)

gebundende Rückstände nach 100 Tagen >70% der ursprünglichen Dosis und Mineralisierungsrate < 5% innerhalb 100 Tagen (Laborversuch)

Grundwasser: 1/10 des ADI, Überschreiten der Höchstkonzentration RL 80/778/EWG oder gemäß Aufnahme WS in Anhang I RL 91/414/EWG

Oberflächenwasser: Nichterreichen Qualitätsanforderungen Oberflächengewässer RL 75/440/EWG (Trinkwassergewinnung)

Luft: AOEL durch Konzentration in der Luft überschritten

Durch die Höhe der zu überschreitenden TER-Werte bzw. zu unterschreitenden HQ-Werte werden Unsicherheiten hinsichtlich der Inter- und Intraspeziesvariablität, Unterschiede der Testdurchfüh-rung innerhalb eines Labors und zwischen Laboren, Extrapolationen von Kurzzeittoxizität zur chro-nischen Toxizität, Extrapolationen von Labortests an einzelnen Arten zur Komplexität von Ökosys-temen abgesichert. Sie stellen Sicherheitsfaktoren dar und sind ein zentrales Element der regulatori-schen Ökotoxikologie.

Stellvertretend soll nun die Bewertung der Auswirkungen von PSM auf aquatische Systeme dargestellt werden. Standardmäßig werden akute Toxizitätstests an Arten aus den Gruppen Fische und wirbellose Wasserlebewesen durchgeführt und die LD50 ermittelt. Als Modellorganismen werden in der Regel die Regenbogenforelle (Oncorhynchus mykiss) und Daphnie (Daphnia magna) verwandt. Zu den Basistests gehört weiterhin ein chronischer Test mit Grünalgen (Lemna sp.). Als Ergebnis des Tests wird der NOEClt ermittelt.

Liegen in den akuten Tests der TERa <100 oder im chronischen Algentest der TERlt <10 so triggert dies die Ausweitung des Untersuchungsumfanges bzw. die Nichtzulassung des PSM. Nachfolgendes Schema zeigt den gestuften Ablauf der Testkaskade und führt die Werte auf, die zur Durchführung höherer Tests veranlassen. Neben den aufgeführten Tests werden bei Bedarf weitere Tests

durchgeführt.

Tab. 8 Testumfang aquatische Toxikologie [23]

Invertebraten Vertebraten Pflanzen

Insekten Daphnien Fische Makrophyten Algen

Akute

Mikro- oder Mesokosmenstudien, abh.

von der spezifischen Fragestellung Verfeinerung der Expositionsabschätzung Risikominimierungsmaßnahmen Risikoabschätzung in einer Fall-zu-Fallentscheidung

Im gestuften Bewertungskonzept der Ökotoxikologie werden bei Erreichen von gefährdenden Ei-genschaften von WS, relevanten Metaboliten oder Abbau- und Reaktionsprodukten spezielle Tests gefordert, die eine Abschätzung des Risikos für Nichtzielorganismen erlauben. So wird z.B. ein chronischer Test an Daphnien verlangt, wenn der DT50 > 2d oder eine mehrmalige Applikation er-folgt, da auf Grund der Parameter DT50 > 2d oder mehrmalige Applikation von einer möglichen chronischen Belastung auszugehen ist und die Auswirkungen auf chronische Belastung zu ermitteln sind. Als auslösende Werte bei deren Erreichen spezifische Tests notwendig werden, fließen im aquatischen Bereich EC50-Werte, NOEC, Verhältnis der EC50-Werte zwischen den Arten, TER-Wer-te, Kategorie des PSM, DT50, Applikationsanzahl, Biokonzentrationsfaktor, Eliminierungsrate ein.

Diese Werte sind Ausdruck der Toxizität, der Selektivität, des Risikos, der Abbaugeschwindigkeit, der möglichen Dauer der Exposition und der Bioakkumulation.

In Annex VI der RL 91/414/EWG sind die Größen genannter Eigenschaften für WS, Metaboliten und Abbau- und Reaktionsprodukten festgelegt, bei deren Erreichen keine Zulassung als PSM erfolgt.

TERa Daphnie, Fisch < 100

TERltAlge < 10

BCF biologisch leicht abbaubare WS >1.000 BCF sonstige WS >100

Die Exposition in aquatischen Systemen kann durch verschiedene Programme modelliert werden.

Ausgangsparameter sind Molekulargewicht, Wasserlöslichkeit, Hydrolysgeschwindigkeit, Dissozia-tionskonstante sowie die in der Sektion Verbleib und Verhalten in der Umwelt ermittelten Werte wie Abbauverhalten- und geschwindigkeit. Auf Grund dieser Daten können dann die Parameter Abdrift, Oberflächenabfluss, Versickerung, Deposition und Drainage modelliert werden.

Im nationalen Zulassungsverfahren wird zur Ermittlung des Eintrages von PSM in Oberflächen- und Grundwasser das Programm EXPOSIT 2.0 herangezogen. Hier wird besonders der Oberflä-chenabfluss berücksichtigt. In dem Guidance Document on Aquatic Ecotoxicology wird die Simula-tion mit einem Modell des FOCUS Step1-4 empfohlen und geht von einem Standardgewässer Gra-ben 50cm breit, 30 cm tief aus. Es werden verschiedene Varianten von „allgemein überschätzt“ bis

„verfeinert“ durchgerechnet. PELMO modelliert die Versickerung von PSM und seiner Metaboliten und wird im Zulassungsverfahren in Deutschland verwandt. [9, 23, 34]

Wenn die o.g. kritischen Werte unterschritten werden, können Verfeinerungen der Expositionsdaten durch eine realitätsnähere Abschätzung der Exposition und Verfeinerung der Wirkungsabschätzung durch Durchführung von Mikro- und Mesokosmosstudien durchgeführt werden. Mikro- und Meso-kosmosstudien sind Tests an Modelllebensgemeinschaften, die die Wirkung von PSM realitätsnäher abbilden. Da die Wirkungen der PSM direkt an den Wirkungen des Systems abgeleitet werden nen, braucht die Exposition hier nicht modelliert zu werden. Neben diesen höherstufigen Tests kön-nen durch Risikominimierungsmaßnahmen wie Mindestabstandsauflagen zu Gewässern, Verringe-rung der Applikationshäufigkeit, ÄndeVerringe-rung der Applikationstechnik die kritischen Werte überschrit-ten werden.[23]

In der terrestrischen Ökotoxikologie bestehen ebenfalls abgestufte Bewertungsverfahren und es wurden Testkaskaden und Entscheidungsschemata entwickelt, die durch kritische Werte getriggert werden. [24, 25]

Um eine gute Bewertungsarbeit zu leisten müssen alle Informationen der verschiedenen Studienbe-reiche genutzt werden. Nur durch die Informationen aus den Untersuchungen zum Verbleib und Verhalten in der Umwelt und Rückstandsstudien können z.B. die Expositionsszenarien entwickelt werden, durch die PEC und TER-Werte abgeleitet werden können. Toxikologische Daten können in der Ökotoxikologie wichtige Hinweise auf mögliche Effekte bei Vertebraten liefern.