Denkmalswunsch

Setze mir ein Denkmal, cher, ganz aus Zucker, tief im Meer.

Ein Süßwassersee, zwar kurz, werd ich dann nach meinem Sturz;

doch so lang, daß Fische, hundert,nehmen einen Schluck verwundert.-

Diese ißt in Hamburg undBremen dann des Menschen Mund.-

Wiederum in eure Kreise komm ich so auf diese Weise,

während, werd ich Stein und Erznur ein Vogel seinen Sterz

oder gar ein Mensch von Wertseinen Witz auf mich entleert.

Christian Morgenstern

Zusammenfassung des ArtikelsZusammenfassung des Artikels

"A system dynamic model for the assessment of "A system dynamic model for the assessment of different exposure routes in aquatic ecosystems“different exposure routes in aquatic ecosystems“

von G. Carbonell, C. Ramos, M. V. Pablos, J. A. Ortiz, J. V. Tarazonavon G. Carbonell, C. Ramos, M. V. Pablos, J. A. Ortiz, J. V. Tarazona (Grupo de Laboratorio de Ecotoxicología / Medio Ambiente) (Grupo de Laboratorio de Ecotoxicología / Medio Ambiente)

CHAIN: Der Produzent steht per BCF mit dem ihm umgebenden Medium im Austausch. Die Konsumenten der Nahrungskette erhalten den Schadstoff durch ihre jeweilige Beute - dabei waren sie von der Umwelt völlig losgelöst.

(sie hätten auch in einem Restaurant speisen können)

In den gegenwärtigen europäischen Richtlinien zur Abschätzung des ökologischen Risikos wird bislang nur die wassergebundene Exposition berücksichtigt.

1. eine 1. eine vereinfachtevereinfachte und und 2. die 2. die komplettekomplette Version gibt. Version gibt.

Dieses Papier stellt nun ein in Excel Dieses Papier stellt nun ein in Excel implementiertes Modell vor, von dem esimplementiertes Modell vor, von dem es

Die vereinfachte Version stellt ein Worst-Case-Szenario dar, da bei der wassergebundenen Exposition sofortiges thermodynamisches Gleichgewicht angenommen wird. Es hat den Vorteil, mit weniger Parametern auszukommen und kann bei pessimistischem Ausgang Auslöser für die Verwendung der kompletten Version sein.In der kompletten Version stellt der Beitrag zur Konzentration im Organismus infolge der wassergebundenen Exposition ein zielsuchendes Wachstum dar.

Diese aquatische Nahrungskette liegt dem Modell zugrunde:

1.einzellige Alge

2. Cladoceran,z.B. Daphnia

3. Fisch

4. Raubfischhier Hecht mit Forelle im Maul

Der große Unterschied zu CHAIN ist nun, 1. daß sich die Konsumenten tatsächlich im Wasser tummeln (und nicht im Restaurant) und2. der Produzent als Partikel angesehen wird, dem wie in der Atmosphäre Schadstoffe anhaften können.Ferner gibt es das optionale Kompartiment Sediment (siehe Flunder als Filtrierer).

Wie beim ALARM-Modell: ein einziger Eintrag einer lipophilen Substanz, die sich für Bioakkumulation eignet (geringe Wasserlöslichkeit und hoher Kow), ein exponentieller Abbau ist möglich: Cw = Cw0 * e - (ln2/

Halbwertszeit)*t

Für Sediment und Wasser kann auch dieser Verlauf angenommen werden: CSediment = CSediment 0 * (1 - e - (ln2/

Halbwertszeit)t) (ln2/ Halbwertszeit)*t

gelöst

an Partikel gebunden

im Sediment

aquatische Nahrungskette

Sediment-Nahrungskette

Räuber Substanzeintrag ins Wasser

Abbau

Somit ist die Konzentration in jedem Glied der Nahrungskette die Summe aus wassergebundener Exposition (über Haut) und Schadstoffaufnahme über Beute und ggf. aus dem Sediment: Corg = Cw * BCF + CBeute * BFAF + CSediment * BSAF

wobei BFAF und BSAF der Biota-Food- und der Biota-Sediment-Accumulation-Faktor

sind

Im kompletten Modell nähern sich Cw, CBeute und Csediment

asymptotisch den tatsächlichen Konzentrationen (aus der Perspektive des Organismus, um nicht sofort ins thermodynamische Gleichgewicht zu geraten). CAufnahme für Organismus = (k1/k2) * Ctatsächlich * (1 - e - k2 * t) mit k1 der Aufnahmerate bei CBeute Produkt aus Assimilationseffizienz und Freßrate und k2 der Abbaurate

In den gegenwärtigen europäischen Richtlinien zur Abschätzung des ökologischen Risikos wurde bislang nur die wassergebundene Exposition berücksichtigt (falls es sich nicht gerade um eine hochpersistente Substanz handelt) und so das tatsächliche Risiko unterschätzt. Die Autoren meinen, daß ihr Modell diese Lücke schließt.

Nun wurden 4 Szenarien für einen Teich durchgeführt, Nun wurden 4 Szenarien für einen Teich durchgeführt, die sich in Persistenz und Metabolisierbarkeit die sich in Persistenz und Metabolisierbarkeit

unterscheiden:unterscheiden:

1. mittlere Persistenz im Wasser; 30 % 1. mittlere Persistenz im Wasser; 30 % Assimilation; leicht metabolisierbar, besonders Assimilation; leicht metabolisierbar, besonders durch Fischdurch Fisch

2. wie 1., durch Fisch aber nicht 2. wie 1., durch Fisch aber nicht metabolisierbarmetabolisierbar

3. höhere Persistenz im Wasser und weniger 3. höhere Persistenz im Wasser und weniger metabolisierbar durch Wirbellosemetabolisierbar durch Wirbellose

4. wie 1., aber sehr hohe Persistenz4. wie 1., aber sehr hohe Persistenz

Beurteilung der Szenarien 1 und 4: Bioakkumulation hauptsächlich beim 1. Konsumenten (wegen hohem Metabolismus bei Fisch); Gefährdungspotential für beide Wege etwa gleich stark wenn Metabolismus gross

Bei geringem Metabolismus (hier: bei Fisch) ist die Gefährdung über die Nahrungskette grösser

Beurteilung der Szenarien 2 und 3:Eindeutige Biomagnifikation: Akkumulation via Nahrungskette höher als via Wasserweg

Wasser < 1. Prod. < 1.Kons. < 2. Kons. <3. Kons. Grund: geringer Metabolismus

Ergebnisse und DiskussionErgebnisse und Diskussion

Allgemeines:Allgemeines:– Getrennte Betrachtung der AustragungswegeGetrennte Betrachtung der Austragungswege– Simulation aller 4 SzenarienSimulation aller 4 Szenarien– Benutzung des Benutzung des vereinfachtenvereinfachten und des und des vollständigenvollständigen

ModellsModells– Teilergebnisse siehe Tab.1Teilergebnisse siehe Tab.1

Probleme:Probleme:– Mangel an Daten über die ÜbertragungswegeMangel an Daten über die Übertragungswege

Absorbtions- und Abbauraten unbekanntAbsorbtions- und Abbauraten unbekannt BFAF/BSAF sind noch über phys./chem. Eigenschaften BFAF/BSAF sind noch über phys./chem. Eigenschaften

und den Kow abschätzbarund den Kow abschätzbar

• Diskussion:- Nach europäischen Richtlinien zur Beurteilung/ Erfassung

von Pestizidkonzentrationen berechnet sich die Konzentration eines Schadstoffes eines aquatischen, in oberster Trophiestufe stehenden Organismusses (Seevögel u.ä) nach:

Cmax = PEC *BCF

Dieser Wert stimmt nicht mit den Simulationsergebnissen überein:

• Zu klein für den direkten Wasserweg wegen Dissipation und allmählicher Einstellung des FGG

• Zu gross für die Nahrungsketten wegen Bioakkumulation

- Nicht im Modell berücksichtigt aber für zukünftige Modellentwicklungen unentbehrlich:

• Ausser gelöstem Anteil eines Pestizides auch jener an Partikel (auch Phytoplankton) absorbierte Anteil für die Verbreitung über die Nahrungskette essentiell (insbesondere lipophile Substanzen)

• Das Sediment sowie damit verwobene Nahrungsketten spielen eine Rolle (Konzentrationen berechenbar, z. B. über die zu erwartende Wasserkonzentration, Kow, Koc)

• Keine Untersuchungen über Toxizität (bel. Konzentrationen im Organismus möglich)

• Nur Abbau 1. Ordnung: 2. Oder 3. Ordnung möglich, wenn Austausch- und Abbauraten bekannt (exp.)

• Validierung mangels Messdaten nicht möglich• Aufnahmefähigkeit (Assimilation) je nach Substanz

extrem unterschiedlich, im Modell ist leider nur ein einheitlicher Prozentsatz benutzt worden

Schlussfolgerungen:Schlussfolgerungen:– Die Verbreitung via Nahrungkette ist neben Die Verbreitung via Nahrungkette ist neben

lipophilen Substanzen auch für bioakkumulierbare, lipophilen Substanzen auch für bioakkumulierbare, mit hoher Dissipation gekennzeichnete Substanzen mit hoher Dissipation gekennzeichnete Substanzen relevant (denn keine wirkliche Dissipation)relevant (denn keine wirkliche Dissipation)

– Ebenso für jene, die gut an Partikel absorbierenEbenso für jene, die gut an Partikel absorbieren– Das Das vereinfachtevereinfachte Modell eignet sich gut für das Modell eignet sich gut für das

Studium der maximalen ReaktionsgeschwindigkeitenStudium der maximalen Reaktionsgeschwindigkeiten– Die Verbreitung via Nahrungkette ist unterschätzt Die Verbreitung via Nahrungkette ist unterschätzt

bzgl. bestimmter Substanzenbzgl. bestimmter Substanzen– Das komplette Modell verlangt Abbau- und Das komplette Modell verlangt Abbau- und

Aufnahmeraten (evtl. experimentell zu bestimmen)Aufnahmeraten (evtl. experimentell zu bestimmen)

Kritik (nicht inhaltlich sondern formal)Kritik (nicht inhaltlich sondern formal)

Reihenfolge der Grafiken wurde vertauschtReihenfolge der Grafiken wurde vertauscht Formeln sind fehlerhaft angegeben (Setzung der Formeln sind fehlerhaft angegeben (Setzung der

Klammern)Klammern) Bezeichnungen sind nicht konsistent (einmal Bezeichnungen sind nicht konsistent (einmal

"conditions 1 and 4", dann "case a, b, c, d" - viele "conditions 1 and 4", dann "case a, b, c, d" - viele Autoren verderben den Text)Autoren verderben den Text)

ein Eintrag in der Tabelle widerspricht der Aussage, daß ein Eintrag in der Tabelle widerspricht der Aussage, daß das das vereinfachtevereinfachte Modell ein worst-case-scenario Modell ein worst-case-scenario darstellt (der Modelldurchlauf im darstellt (der Modelldurchlauf im komplettenkompletten Modell Modell ergibt eine höhere Konzentration)ergibt eine höhere Konzentration)