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Arzneimittelrückstände in der Umwelt - Identifizierung prioritärer Stoffe für die Beurteilung von Umwelt- und Gesundheitswirkungen

Pharmaceutical residues in the environment - Identification of priority substances for the assessment of environmental and health effects

  • Das ubiquitäre Vorkommen von Arzneimittelrückständen ist eng mit möglichen Risiken für Mensch und Umwelt verbunden. Das übergeordnete Ziel dieser Forschungsarbeit ist die Weiterentwicklung methodischer Ansätze für die Identifizierung prioritärer Arzneimittelrückstände vor dem Hintergrund bestehender Wissens- und Regulierungslücken. Unter diesem Gesichtspunkt wurden drei aktuelle Problemfelder aus dem Themenkomplex ´Arzneimittel in der Umwelt´ ausgewählt und anhand konkreter Fallbeispiele betrachtet. Tierarzneimittel werden häufig mit der Ausbringung von Wirtschaftsdünger in landwirtschaftlich genutzte Böden eingetragen. Gegenstand der ersten Publikation ist die Frage, inwiefern Anwendungsschemata aus der Nutztierhaltung für die retrospektive Identifizierung prioritärer Tierarzneimittelrückstände genutzt werden können. Hierzu wurde eine spezielle Herangehensweise entwickelt und am Beispiel von Antibiotika erprobt. Die durchgeführte Eintragsabschätzung ermöglichte erstmalig eine umfassende Einschätzung der potenziellen Antibiotikabelastung in Wirtschaftsdünger und landwirtschaftlich genutzten Böden im nordwestdeutschen Raum. Die Ergebnisse deuten auf erhebliche Umwelteinträge hin, die eine Neubewertung bestehender Wirkstoffzulassungen notwendig erscheinen lassen. Die vorgestellte Methodik zur Eintragsabschätzung kann ein effizientes Werkzeug für die Auswahl prioritärer Wirkstoffe im Hinblick auf eine solche Neubewertung darstellen. Das kommunale Abwasser beinhaltet komplexe Mischungen von Arzneistoffen, die mikrobielle Lebensgemeinschaften in Kläranlagen und in der aquatischen Umwelt auf vielfältige Weise beeinträchtigen können. In der zweiten Publikation wurden am Beispiel einer Mischung aus 18 Arzneistoffen verschiedene Bewertungsansätze verfolgt, um das Risiko einer kombinierten antimikrobiellen Wirkung genauer zu charakterisieren und prioritäre Mischungsbestandteile zu identifizieren. Das Risiko einer antimikrobiellen Wirkung wurde sowohl durch eine experimentelle Prüfung der Mischung als auch durch einen komponentenbasierten Berechnungsansatz bestätigt. Der komponentenbasierte Ansatz verdeutlichte zudem die besondere Relevanz der in der Mischung enthaltenen Fluorchinolon-Antibiotika. Die notwendige Grundlage für eine belastbare Abschätzung von Kombinationseffekten sind jedoch harmonisierte Einzelstoffdaten, die bisher nicht im benötigten Umfang zur Verfügung stehen. Deshalb sollte speziell für Antibiotika eine systematische Prüfung der Wirkung auf Umweltmikroorganismen durchgeführt werden. Dieser Lösungsansatz zur Beurteilung von Kombinationseffekten kann mit hoher Wahrscheinlichkeit auch auf andere problematische Wirkstoffgruppen übertragen werden, was generell für eine stärkere Berücksichtigung des pharmakologischen Wirkmechanismus in der ökotoxikologischen Prüfung von Arzneimittelwirkstoffen spricht. Arzneistoffe können entlang ihres Lebenszyklus verschiedene biotische und abiotische Transformationsprozesse durchlaufen, die oft zur Bildung von unvollständig charakterisierten Transformationsprodukten (TPs) führen. Die Publikationen 3-7 leisten einen allgemeinen Beitrag zur Einschätzung des möglichen Gefahrenpotenzials von pharmazeutischen TPs im Wasserkreislauf und generieren neue methodische Erkenntnisse vor dem Hintergrund einer vorausschauenden Identifizierung von prioritären Abbauprodukten. Die durchgeführten Fallstudien bestätigten, dass photochemische Transformationsprozesse nicht nur zur Abschwächung bereits vorhandener, sondern im Gegenteil auch zur Entstehung gänzlich neuer Gefahrenpotenziale beitragen können. Es ist somit stark in Frage zu stellen, ob die alleinige Fokussierung auf bekannte Aktivitäten der Muttersubstanz für eine sichere Bewertung von TPs ausreicht. Die aktuell größten Herausforderungen auf diesem Gebiet sind das Etablieren einheitlicher Standards und die strategische Ausrichtung zukünftiger Forschungsaktivitäten. Langfristig sollte das gesammelte Wissen in die Weiterentwicklung von geeigneten in silico Methoden einfließen, um die Identifizierung prioritärer TPs vergleichbarer und effizienter zu gestalten.
  • The ubiquitous occurrence of pharmaceutical residues is closely linked to possible risks for humans and the environment. The overall objective of this research work was the further development of methodological approaches for the prioritization of pharmaceutical residues with regard to possible gaps in knowledge and legislation. With this in mind, three current problems related to

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Metadaten
Author:Jakob Menz
URN:urn:nbn:de:gbv:luen4-opus-144820
URL: https://pub-data.leuphana.de/frontdoor/index/index/docId/845
Advisor:Klaus Kümmerer (Prof. Dr.)
Referee:Carolin Floeter (Prof. Dr.)GND, Gerd Hamscher (Prof. Dr.)GND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:Multiple languages
Year of Completion:2017
Date of Publication (online):2018/03/06
Publishing Institution:Leuphana Universität Lüneburg, Universitätsbibliothek der Leuphana Universität Lüneburg
Granting Institution:Leuphana Universität Lüneburg
Date of final exam:2018/02/20
Release Date:2018/03/06
Tag:Veterinary medicinal products; environmental discharge; mixture toxicity; transformation products; veterinary medicinal products for human use
GND Keyword:Tierarzneimittel; Umweltbelastung; Transformation; Toxizität; Gemisch
Institutes:Fakultät Nachhaltigkeit / Institut für Nachhaltige Chemie und Umweltchemie (INUC)
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 54 Chemie / 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht