Zusammenfassung
Zielstellung
Im Landesumweltamt Brandenburg wurde auf der Grundlage einer für das Jahr 1999 durchgeführten landesspezifischen Verbrauchsmengenerhebung ein Bewertungsansatz für das Gefährdungspotenzial von Arzneimittelrückständen im aquatischen Ökosystem mit der Zielstellung entwickelt, eine mögliche Umweltrelevanz wichtiger Wirkstoffe festzustellen oder auszuschließen sowie prioritäre Analyten für künftige Monitoringprogramme zu definieren.
Methode
Dieses an 60 Arzneimittelwirkstoffen erprobte Bewertungskonzept basiert auf einer Expositionsabschätzung unter Berücksichtigung des Haupteintragspfades Mensch-Abwasser-Kläranlage-Oberflächengewässer, auf einer stoffspezifischen Wirkungsanalyse sowie auf einer Analyse bekannter Umweltverhaltensmuster wie Kompartimentverteilungstendenzen, Bioakkumulationsvermögen und Persistenz.
Ergebnisse
Während in Brandenburger Oberflächengewässern für acht der betrachteten Wirkstoffe von Wirkstoffkonzentrationen oberhalb von 1 μg/l auszugehen ist, liegt für mindestens 13 der untersuchten Wirkstoffe die PNEC im aquatischen Ökosystem unter 1 μg/l.
Für die Antibiotika Ciprofloxacin-HCl und Clarithromycin, die Desinfektionsmittelwirkstoffe Benzalkoniumchlorid, Cocospropylendiaminguaniacetat, Glucoprotamin, Laurylpropylendiamin und Polyvidon-Iod, das Sexualhormon Ethinylestradiol, das Antidiabetikum Metformin-HCl, das Antiepileptikum Carbamazepin sowie für den Lipidsenkermetaboliten Clofibrinsäure lässt sich anhand des Vergleiches von Expositionskonzentrationen und ökotoxischen Wirkungen ein Umweltgefährdungspotential für Brandenburger Oberflächengewässer ableiten, da die entsprechenden PEC:PNEC-Verhältnisse um 1 oder darüber liegen. Für weitere 19 Wirkstoffe muss aufgrund ihrer Verhaltensmuster in der Umwelt ebenfalls von einer Umweltrelevanz ausgegangen werden, ohne dass diese derzeit wegen des Fehlens von ökotoxikologischen Wirkungsdaten wirkungsseitig belegt werden kann.
Schlussfolgerung
Diese erste Risikoabschätzung zeigt trotz einer unvollständigen Basis valider Daten, dass Schadwirkungen in der aquatischen Umwelt durch einige Arzneimittelwirkstoffe nicht auszuschließen sind. Es ist uns jedoch bewusst, das diese Bewertung zunächst orientierenden Charakter hat und im Zuge zu erwartender und zu fordernder neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse fort-und möglicherweise auch umgeschrieben werden muss.
Abstract
Goal
In the Brandenburg State Office for the Environment an approach to assess the potential risk of drug residues in aquatic ecosystems has been developed based on an investigation of the consumption amounts in 1999 to identify or to exclude a potential environmental risk of important human drugs and further to define priority substances for monitoring programs in Brandenburg in the future.
Method
This assessment approach tested with 60 drug agents is based on an exposure estimation considering the main path for the entry human—waste water—sewage plant—surface water, on a substance specific analysis of effects and on an analysis of the environmental fate as compartment distribution, bioaccumulation and persistence.
Results
In Brandenburg surface waters the drug agent concentration for eight of the considered substances is supposed to be greater than 1 μg/l and for at least 13 of the considered substanoes the PNEC in aquatic ecosystems is assumed to be lower than 1 μg/l. A potential risk for the environment can be seen for the antibiotics Ciprofloxacin-HCl and Clarithromycin, the disinfectants Benzalkonium Chloride, Cocospropylendiaminguaniacetat, Glucoprotamine, Laurylpropylenediamine and Polyvidone-iodine, the sexual hormon Ethinylestradiol, the antidiabetic Metformin-HCl, the antiepileptic Carbamazepine and the lipid regulator Clofibrinic acid on the basis of effects because their PEC:PNEC-relation is about 1 or higher. For further 19 drug agents an environmental risk is to be assumed because of their environmental behaviour without support by ecotoxicological data at present.
Conclusion
Although there is only a small base of valid ecotoxicological data, this risk assessment shows that adverse effects in the aquatic environment by some drug agents cannot be excluded. However, it should be noted that this first assessment gives only a crude orientation. Appropriate test data are necessary to refine the assessment in future.
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Literatur
Ternes Th, Hirsch R, Stumpf M, Eggert T, Schuppert B, Haberer K (1999): Nachweis und Screening von Arzneimittelrückständen, Diagnostika und Antiseptika in der aquatischen Umwelt. Abschlussbericht des ESWE-Institutes für Wasserforschung und Wassertechnologie GmbH zum Forschungsvorhaben 02WU9567/3 des BMBF 234 S.
Heberer Th, Stan HJ (1997): Determination of clofibric acid and N-(phenylsulfonyl)-sarcosine in sewage, river and drinking water. Inter J Environ Anal Chem 67, 113–124.
Heberer Th, Schmidt-Bäumler K, Stan HJ (1998): Occurrence and Distribution of Organic Contaminants in the Aquatic System in Berlin. Part I. Drug Residues and other Polar Contaminants in Berlin Surface and Groundwater. Acta hydrochim hydrobiol 26 (5) 272–278
Kratz W, Abbas B, Linke I (2000): Arzneimittelwirkstoffe in der Umwelt. UWSF—Z Umweltchem Ökotox 12 (6) 343–349
Abbas B, Kratz W (2000): Humanarzneimittel in der Umwelt. Erhebung von Humanarzneimittelmengen im Land Brandenburg 1999. Studien und Tagungsberichte Band 25. Hrsg.: Landesumweltamt Brandenburg
Abbas B, Linke I, Kratz W (2001): Erhebung des Verbrauchs von Arzneimitteln im Land Brandenburg. UWSF—Z Umweltchem Ökotox 13 (4) 197–203
www.rote-liste.de
BLAC (2001): Hrsg.: Bund-Länderausschuss für Chemikaliensicherheit. Untersuchungsprogramm Arzneimittel in der Umwelt. unveröffentlicht. 170 S.
Fuhrmann B (1999): Vergleichende Untersuchung von Oberflächenwässern in Athen und Berlin auf Arzneimittelrückstände aus kommunalen Kläranlagen. Diplomarbeit. Institut für Lebensmittelchemie der TU Berlin, 77 S.
EMEA (2001): The European Agency for the Evaluation of Medicinical Products, Discussion Paper on Environmental Risk Assessment of non-genetically modified Organism (non-GMO) containing Medicinical Products for Human Use. London. 13 pp
Breitkopf C, Kühne R, Schüürmann G (2000): Dependence of Multimedia Level-III Partitioning and Residence Times of Compounds on Physicochemical Properties and System Parameters of Water-Rich and Water-Poor Environments. Environ Toxicol Chem 19, 1430–1440
Schüürmann G (2001): Stoffeigenschaften zu 57 Arzneimittel-Inhaltsstoffen. Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle GmbH, Sektion Chemische Ökotoxikologie. Schriftliche Mitteilungen vom 18.09.2001 und 12.12.2001, unveröffentlicht
Schüürmann G, Marsmann M (1991): QSAR-Modelle—Interpretation und Prognose der Biokonzentration und aquatischen Toxizität. UWSF—Z Umweltchem Ökotox 3 (1) 42–47
http://www.chem.unep.ch/pops/newlayout/negotriatons.htm
Gartiser S, Stiene G, Hartmann A, Zipperle J (1999): Umweltverträgliche Desinfektionsmittel in Krankenhausabwässern. Hydrotox GmbH Freiburg im Auftrag des Umweltbundesamtes. FKZ 29727526, 106 S.
Möhle E, Kempter C, Kern A, Metzger JW (1999): Untersuchungen zum Abbau von Pharmaka in kommunalen Kläranlagen mit HPLC-Electrospray-Massenspektrometrie. Acta hydrochim hydrobiol 27 (6) 430–436
Merck KgaA Darmstadt (2000): Sicherheitsdatenblatt Acetylsalicylsäure
Bayer AG (2001): Sicherheitsdatenblatt Ciprofloxacin-Hydrochlorid
Lonza AG Basel (1997): Sicherheitsdatenblatt Lonzabac 12.100
Dr. Theodor Schuchardt & Co. (1999): Sicherheitsdatenblatt Glutardialdehyd (25%-ige Lösung zur Synthese)
Halling-Sørgensen B, Nielsen Nors S, Lansky PF, Ingerselv F, Holten Lützhøft HC, Jørgensen SE (1997): Occurrence, Fate and Effects of Pharmaceutical Substances in the Environment—A Review. Hrsg: The Royal Danish School of Pharmacy 357–391
Nycomed Amersham Buchler GmbH & Co. KG (2001): Umweltdatenblatt Visipaque® Iodixanol
Stuer-Lauridsen F, Birkved M, Hansen LP, Holten Lützhøft HC, Halling-Sørensen B (2000): Environmental risk assessment of human pharmaceuticals in Denmark after normal therapeutic use. Chemosphere 40, 783–793
Bayer AG (1999): Sicherheitsdatenblatt Acarbose 050192/09, 1999
ASTA Medica AG (2001): Sicherheitsdatenblatt Cyclophosphamid
BIOCHEMIE Ges.m.b.H., Kundl (1999): Sicherheitsdatenblatt Diclofenac-Natrium
Kümmerer K (Hrsg.) (2001): Pharmaceuticals in the Environment —Fate, Effects and Risks. Springer Verlag Berlin, 265 pp
Schecker J, Al-Ahmad A, Bauer M, Zellmann H, Kümmerer K (1998): Elimination des Zytostatikums Ifosfamid während der simulierten Zersetzung von Hausmüll im Labormaßstab. UWSF—Z Umweltchem Ökotox 10 (6) 339–344
Astra Zeneca GmbH (2000): Sicherheitsdatenblatt Lidocaine Hydrochloride
Bayer AG (2001): Sicherheitsdatenblatt Baypen p.i./Mezlocillin
Rippen G (Hrsg.) (1990): Handbuch Umweltchemikalien. Stoffdaten-Prüfverfahren-Vorschriften. ecomed verlag Landsberg—Loseblatt-Ausgabe, 3. Auflage 1990, Bd. 4–8
Astra Zeneca GmbH (2000): Sicherheitsdatenblatt Prilocaine Hydrocloride
Knoll GmbH Ludwigshafen (1997): Sicherheitsdatenblatt Verapamil-HCl
Hanisch B, Abbas B, Kratz W (2002): Ökotoxikologische Bewertung von Humanarzneimitteln in aquatischen Ökosystemen. Studien und Tagungsberichte Band 39. Hrsg.: Landesumweltamt Brandenburg
Hoechst Marion Roussel Deutschland GmbH (1999): Sicherheitsdatenblatt Furosemid
Clariant GmbH Frankfurt/M. (2000): Sicherheitsdatenblatt Genamin LAP 100 D
Höchst Marion Roussel (1999): Sicherheitsdatenblatt Metamizol-Na Monohydrat
Merck Lipha (1997): Material Safety Data Sheet Metforminhydrochlorid
Schering AG Berlin (2000): Sicherheitsdatenblatt Norethisteron
Aventis Pharma (2000): Sicherheitsdatenblatt Pentoxyfyllin
BASF AG (2001): Sicherheitsdatenblatt PVP-Iod
Hoechst Marion Roussel (1999): Sicherheitsdatenblatt Propyphenazon. Version 1.1, 1999
Alexy R, Kümpel T, Kümmerer K (2001): Effekte von Antibiotika auf das Bakterienwachstum in der Umwelt. (SETAC-Tagung Berlin 10.09.2001), Abstractband
Dr. Schuhmacher GmbH (1995): Sicherheitsdatenblatt Cocospropylen-1,5-bis-guanidiniumacetat
Merck Lipha s.a. France (1997): Safety Data Sheet, Naftidrofuryl Oxalate, Edition Nr. 2
Kraemer & Martin Pharma Handels GmbH (1998): Sicherheitsdatenblatt Phenazon
Hoechst Marion Roussel (1999): Roxithromycin. Safety Data Sheet
Allner B, Bergholz A, Möller M, Stahlschmidt-Allner P, Wegener G (1998): Wirkungen umweltrelevanter synthetischer Östrogene auf Fische. Fachtagung ‘Arzneimittel in Gewässern—Risiko für Mensch, Tier und Umwelt?’ 04. Juni 1998 Wiesbaden. Hessische Landesanstalt für Umwelt
Braunbeck Th, Islinger M, Koerr S, Pawlowski S, Bieberstein U, Hollert H, Siebert I, Uhde Th, Wetterauer B (2001): Endocrine disrupters in fish and fish cells—in vitro versus in vivo testing strategies. Universität Heidelberg. Second Status Seminar endocrine disrupters. 02.–04.04.2001 Berlin. Proceedings 89–92
Schäfers Ch, Wenzel A, Schmitz A, Böhmer W (2001): Effects of xenoestrogens on the life cycle of fish. Fraunhofer-Institut für Umweltchemie und Ökotoxikologie IUCT. Second Status Seminar endocrine disrupters. 02.–04.04.2001 Berlin. Proceedings, 97–98
Derksen JGM, van Eijnatten GM, Lahr J, van der Linde P, Kroon AGM (2002): Environmental effects of human pharmaceuticals— The presence and risks, Publishers: Association of River Waterworks RIWA, Institute for Inland Water Management and Waste Water Treatment-RIZA, RIZA report 2001.051
Länge R, Hutchinson ThH, Croudace ChP, Siegmund F, Schweinfurth H, Hampe P, Panter GH, Sumpter JP (2001): Effects of the synthetic estrogen 17α-Ethinylestradiol on the life-cycle of the fathead minnow (Pimephales promelas). Environ Toxicol Chem (20) 6, 1216–1227
Webb SF (2001): A data-based Perspective on the Environmental Risk Assessment of Human Pharmaceuticals I-Collation of Available Ecotoxicity Data, enthalten in: Kümmerer K (Hrsg.) (2001): Pharmaceuticals in the Environment—Fate, Effects and Risks. Springer Verlag Berlin, 265 pp
Römbke J, Knacker T, Teichmann H (2001): Ecotoxicological Evaluation of Pharmaceuticals, enthalten in: Kümmerer K (Hrsg) (2001): Pharmaceuticals in the Environment—Fate, Effects and Risks. Springer Verlag Berlin, 265 pp
EMEA (2003): The European Agency for the Evaluation of Medicinical Products, Note for Guidance on Environmental Risk Assessment of non—genetically modified Organism (non-GMO) containing Medicinical Products for Human Use. London. CPMP/SWP/4447/00 11 June 2003, 19 pp
Ferrari B, Paxeus N, Lo Giudice R, Pollio A, Garrii J (2003): Ecotoxicological impact of Pharmaceuticals found in treated waste waters: study of carbamazepine, clofibric acid and diclofenac. Ecotox Environ Saf 55, 359–370
Cleuvers M (2002): Aquatische Ökotoxikologie ausgewählter Arzneimittel. UWSF—Z Umweltchem Ökotox 14 (2) 85–89
IMS/UBA (2002): IMS Health chemical country profile 2002/UBA Forschungsvorhaben FKZ 200 67 401
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OnlineFirst: 09. Februar 2004
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Hanisch, B., Abbas, B., Kratz, W. et al. Humanarzneimittel im aquatischen Ökosystem. UWSF - Z Umweltchem Ökotox 16, 223–238 (2004). https://doi.org/10.1065/uwsf2004.02.076
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- Aquatisches Ökosystem
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