Ökotox
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Estradiol
Estradiol gelant über das Blut in den Körper und bindet an Estrogen-Rezeptoren, welches als Transkriptionsfaktoren schliesslich zur Expression spezifischer Gene führt.
Ethinylestradiol:Antibabypille
30mg in einer einzigen Tablette
Konzentration hormonaktiver Stoffe in Oberflächengewässer
Treten die auf im Abwasser oder nicht und was sind die Konzentrationen
Generell steigen Belastung und Effekte mit dem Anteil Abwasser . Abwasserinhaltstoffe gelangen über die Klärschlamm-Düngung auch auf Böden. Zudem enthält die Gülle ebenfalls Steroidhormone( Estrogene, Progesteron, Androgene) aus Nutztieren, die in die Gewässer geschwemmt werden können.
bis zu 5 ng/L
gering
andere sind höher
Wirkung:
Aktivitiät: unter Tabelle.
AP ist 25 mal wirksamer als andere.
Antibabypillenhormone:
Ethinylestradiol und Gestagene: Gleiche Wirkung bei Fischen
1 Pille enthält: Drospirenon, 3 mg Ethinylestradiol, 30 Mikrogramm
Risiko Thrombose:
50 pro 100 000 Frauen
Ethinylestradiol
• EE2-Gehalt in Pille: 26-35 μg/Pille
• ca. 8% der Frauen nehmen Pille
• 50% EE2 wird ausgeschieden
• Oberflächenwasser (1652 Messungen)
• Bereich: 0.01-273 ng/L
• 90th Percentil: 1.7 ng/L
PNEC of 0.1 ng/L for EE2
EE2 und E2
EE2 ist etwa zwei Grössen- ordnungen aktiver als das E2 in der neg. Wirkung auf die Reproduktion bei Fischen Daten geben die NOEC von verschiedenen Fischen an Schon bei 0.1 ng/L müssen bei den empfindlichsten Fischen mit negativen Wirkungen auf die Fortpflanzung von Fischen gerechnet werden.
Welche Wirkungen haben synthetische Steroidhormone und hormonaktive Stoffe bei Fischen?
Adulte: - Negative Wirkung auf die Fekundität und Fertilität - Negative Wirkung auf Reproduktion (geringere Anzahl Nachkommen) - Vitellogenin-Induktion bei Männchen und Jungtieren Juvenile: - Negative Beeinflussung der Geschlechtsentwicklung und des Geschlechterverhältnisses - Zwittergonaden: Reduktion von Spermien
Bei Fischen zeigen sich folgende Wirkungen durch estrogenes Abwasser, welche sich alle in Genexpressionsänderung, reduzierter Fertilität und reduzierter Reproduktion auswirken:
- Expositionen während Embryonalentwicklung: Geschlechtsumwandlung,Ovotestis
-Exposition im Adultstadium: Vitellogenin-Induktion, Veränderungen des Hormonspiegels
Bei Juveniltieren und Männchen:
Induktion des Dottervorläufer-Proteins Vitellogenin als Biomarker für estrogene Wirkungen von Chemikalien
Vitellogin
Vitellogin, der Vorläufer des Dotterproteins, welcher in der Leber produziert und ins Plasma abgegeben wird, wo es schliesslich über VTG-Rezeptoren gebunden und in die Oozyten inkorporiert wird. Auch Eischalenproteine werden induziert.
Vitellogenin: _Dottervorläufer-Protein
Marker für die östrogene Wirkung von Umweltschadstoffen
Estrogene Chemikalien wirken wie Estradiol über den Estrogenrezeptor und führen zur Genexpression
Bei der Bindung an den Hormon-Rezeptor laufen auf molekularer Ebene folgende Prozesse ab. Nach Bindung der Chemikalien an den ER und Aktivierung des Estrogen-Rezeptor-Ligand-Komplexes bindet dieser im Zellkern an das Estrogen Response Element (ERE) der DNA in der Promotorregion bestimmer Gene, was zu deren Expression führt.
Wichtigstes Beispiel: Vitellogenen-Gen.: An die Estrogen- und Androgen-Rezeptoren binden strukturell sehr verschiedene Moleküle, diese Rezeptoren sind keineswegs spezifisch nur für die Geschlechtshormone. Als weitere Wirkungen estrogener Chemikalien treten auch Veränderungen in der Anzahl von Estrogen-Rezeptoren oder Einflüsse auf entsprechende Hirnregionen (Hypothalamus, Hypophyse) auf.
Da die Synthese des Dottervorläufer-Proteins Vitellogenin in Leberzellen unter der Kontrolle des weiblichen Geschlechtshormons 17ß-Estradiol steht, wird die Vitellogenin-Induktion als Biomarker für estrogene Wirkung verwendet. Die VTG-Induktion in Männchen korreliert mit der Ausbildung von Intersex-Gonaden oder Reproduktionseffekte on Fischen
EE2
Wirkungsstärke: EE2 ist 20-30x aktiver als das natürliche Estradiol (E2)
Fische unterhalb der ARA zeigen estrogene Wirkungen: VTG und GSI
Induktion von Vitellogenin und Reduktion der relativen Hodengrösse, bei männlichen Regenbogenforellen in einem englischen Fliessgewässer.
Die Fische wurden für 3 Wochen an verschiedenen Stellen oberhalb und unterhalb einer Abwasser-Einleitestelle in Käfigen exponiert. Dieser Fluss ist stark durch Alkylphenole belastet
a: Vitellogeninkonz. nach und vor der Exposition
b) Gonadensomatischer Index.
•Exposition adulter Männchen führt zur VTG-Induktion
•Nonylphenol: Abbauprodukt von Reinigungsmittel
•Bisphenol A: Monomer in Polycarbonat
VTG-Induktion und GSI-Erniedrigung durch estrogene Chemikalien
Nonylphenol haben estrogene Aktivitäten
Die estrogene Aktivität von Nonylphenol ist in diesen Systemen gerinder als jene von Estradiol.
Eine Vitellogenin-Induktion tritt bei Regenogenforellen bereits bei 1 mikrog/L Nonylphenol auf. männliche Fische zeigten nicht nur eine Synthese von Vitellogenin, sondern auch eine Hemmung des Hodenwachstums und eine Veränderung von Bildungszellen von Spermien.
Risikoanalyse von Nonylphenol
Risiko:Es ist ein Risiko.
Der rote Punkt ist die Wirkung.
Wasserkozentration liegen über den Wirkungsbereich
Störung der Geschlechtsentwicklung
Festlegung des Geschlechts in der Embryonalentwicklung durch Hormone (bei gewissen Reptilien durch die Temperatur)
Wenn die hormonelle Balance in der sensiblen Phase durch Umweltchemikalien gestört wird, erfolgt die Geschlechtsentwicklung nicht richtig
Irreversible Folgen sind Zwitter, Geschlechtsumwandlung
Exposition von Fischlarven: Störung der Gonadenentwicklung mit Intersex/Ovotestis
Hoden mit Eizellen:
Ovotestis
Wie kann man Endocrine Disrupters identifizieren?
•Bindung an den Estrogen- und Androgen-Rezeptor
•Recombinante Zellsysteme (Hefe, Zellen)
•Fische: Vitellogenin Induktion (Leber, Blut), Leberzellen
•Fische: Fertilität und Reproduktion
•Fischlarven: Exposition während Geschlechtsdetermination
Wirkung estrogener Umweltstoffe an Fische in vitro
Zeigt, dass für einige Einzelsubstanzen Wirkungskonzentrationen für estrogene Effekte bei Fischen erreicht werden.Von Bedeutung sind insbesondere E2,EE2 und Nonylphenol
Folgen der Exposition mit hormonaktiven Stoffen: Rückgang bei Fischpopulationen
•Abhängig von der Chemikalie:
–Feminisierung von Männchen
–Maskulinisierung von Weibchen
•Veränderung des Geschlechterverhältnisses
•Reduzierte Fertilität: Reduktion von Spermienzahl und Spermienqualität
•Verlust von Fischpopulationen bei Seenexperiment
–Seeforellen im Lake Ontario
–Experimentelle Belastung mit 1-5 ng/L EE2 führt nach 2 Jahren zum Kollaps der Fischpopulation in einem kanadischen See (Kidd et al. 2007 PNAS)
Ökotoxikologie
historisch aus der Umweltchemie und Toxikologie entwickelt. Beschäftigt sich primär mit der Analyse und dem Verständnis der Auswirkung von chemischen Stoffen ( neu auch Nanomaterialien) auf die belebte Natur. Dabei werden alle biologischen Ebenen betrachtet.
Umweltchemie
Umweltchemikalien in Oekosystemen
Toxikologie:
Paracelsus auch für die Umwelt:
Dosis ist wichtig
Oekologie:
Oekologische Prinzipien gelten auch
Für Umweltchemikalien
Umweltprobleme
Klima
Co2 hängt mit der Industrialisierung zusammen
Seit 1860 ist eine weltweite mittlere Erhöhung der Temperatur von 0.6 Grad C nachweisbar
Prognose: globale Erwärmung von 1.5 bis 2.0 Grad C bis 2050.
Die Erwärmung der Atmosphäre erfolgte v.a. durch Anhebung der Minimaltemperaturen und Abschwächung des Tag-und Nachttemperatur-Unterschieds, weil die Nachttemperaturen stark erhöht wurden.
Dabei werden die Landflächen in der kalten Jahreszeit stärker erwärmt. grösste Erwärmung = hohen nördlichen Breiten.
Höhere Minimaltemperaturen, weniger kalte Tage und Frost reduzierte Temperaturdifferenz zwischen Tag und Nacht.
Umweltprobleme
Human population
Überpopulation in der ganzen Welt
Ressourcen müssen dabei aber auch beachtet werden
Umweltprobleme CO2
Die atmosphärische Konzentration von Kohlendioxid ( CO2) und Methan (CH4) steigt kontinuierlich an
Hauptfaktoren der anthropogenen Emissionen von CO2: Verbrennung fossiler Energierohstoffe und Veränderungen in der Landnutzung (Waldrodung),
Treibhauseffekt 64%
Führt zu Ansäuerung der Meere, so sank der ph-Wert bereits um 0,1.
negative Folgen : Probleme bei der Kalkbildung bei Tieren wie Korallen,
Umweltprobleme
Nitrogen
Stickstoffmoibiliserung durch Dünger
Umweltprobleme
Species Extinctions
Elimination von Arten.
Biodiversität,Rückgang
Landwirtschaft hat extreme Folgen darauf.Aber sie ist auch notwendig Arten zu erhalten z.B.in den Bergen
Umweltprobleme
Landcover
Bedarf an Wohnraum hat extrem zugenommen
Umweltverschmutzung
1.Erhöhung von Material-Kreisläufen:
•Metalle, Erdöl, Chemikalien
2.Verschmutzung von Luft, Wasser, Böden, Sedimenten
3.Abfälle in Oekosystemen
4.Bioakkumulation in Organismen und Nahrungsketten
Wir beschleunigen die Metallcyklen sehr schnell.. durch Verbrauch (Handy, Laptop)
Luftschadstoffe in der Schweiz
siehe Bild
Luftschadstoffemissionen nach Hauptverursacher
Ammoniak von den Kühen/viehhaltung verantwortlicht,
Landwirtschaft Stäube
Luftschadstoffe in der Schweiz
Jahresemission
westlichen Industrieländer = Luftschadstoffe = Stickoxide (NOx) und Ozon
schwere Luftverschmutzung in Städten von Schwellen- und Entwicklungsländern,; Stickstoffdioxid und Stickoxide,
Hauptverursacher: motorisierte Strassenverkehr, Haus- und Industriefeuerungen und Kraftwerke.
Ozon
Ozon (O3) Sekundärschadstoff
der bei Sonneneinstrahlung zu 80% aus Stickoxiden und zu 19% aus flüchtigen organischen Verbindungen gebildet wird.
aggressives Reizgas.
Mensch, Tier --> Reizen von Schleimhäuten von Augen, Nase und Atemwege, sowie Bronchien der Lungen angreifen und die Atmung erschweren
Pflanzen--> Blattschädigen (akute Effekte) und Ertragseinbusse (chronische Effekte)
Schwefeldioxid
Schwefeldioxid (SO2)= Reizgas, das beim Verbrennen von schwefelhaltigen Brennstoffen, vor allem Kohle entsteht. Durch entsprechenden Umweltschutzmassnahmen ( schwefelarmes Heizöl, Ersatz von Kohle, Abluftentschwefelung) konnten gesenkt werden
Organische Verbindungen
Flüchtige organische Verbindungen (VOC) stammen vor allem aus Gewerbe und Industrie, verwendet als Lösungsmittel.auch in Strassenverkehr und Haushalte.
Gelangen durch Verdunstung in die Luft oder entstehen beim unvollständigen Verbrennen von Brennstoffen
Wichtige Verbindungen: Alkane, Alkene, Aldehyde und aromatische Kohlenwasserstoffe
Schwebestaub
Schwebestaub (PM10) wird nicht rausgefiltert von der Nase und gelangt in die feinsten Verästelungen der Lunge.
Hauptverursacher: motorisierter Strassenverkehr
Kann Träger von Sulfaten, Nitraten, Schwermetallen und Kohlenwasserstoffen sein
Stickstoff
Stickstoffprobleme; Intensivierung der Landwirtschaft und die Mobilität.
Kunstdünger,
seit 1960 zugenommen
1960-1975 Schweizer Flüsse Heute Problem in China, Indien
Schäume in Bächern vom Waschmittel
Teeranlage,
Wc-DesinfektionsmittelBiocide Pestizide
Stickstoffeinträge=Landwirtschaft
Mineraldünger -> gesteigerte Produktivität-> mehr Futtermittel-> Viehdichte erhöht wird.
-> grösserem Hofdüngeranfall, der Hauptquelle von Ammoniak.
Weitere Folgen: erhöhte Auswaschung von Ammonium und Nitrat aus dem Boden in Oberflächen und Grundwasser.
Stickstoff-Verbindung aus der Atmosphäre durch Deposition in terrestrische und aquatische ökosysteme.
wichtigste toxische Wirkung: Nitrat-Zunahme in Trinkwasser und der damit verbundene Gefahr der Bildung von Methämoglobin, was bei Säuglingen zu Sauerstoffunterversorgung führen kann.
Erhöhtes Krebsrisiko durch Nitrosamine, die im Magen gebildet werden.Erhöhter Blasenkrebs-Rate.
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Cartes-fiches
Ökotoxikologie
historisch aus der Umweltchemie und Toxikologie entwickelt. Beschäftigt sich primär mit der Analyse und dem Verständnis der Auswirkung von chemischen Stoffen ( neu auch Nanomaterialien) auf die belebte Natur. Dabei werden alle biologischen Ebenen betrachtet.
Umweltchemie
Umweltchemikalien in Oekosystemen
Toxikologie:
Paracelsus auch für die Umwelt:
Dosis ist wichtig
Oekologie:
Oekologische Prinzipien gelten auch
Für Umweltchemikalien
Umweltprobleme
Klima
Co2 hängt mit der Industrialisierung zusammen
Seit 1860 ist eine weltweite mittlere Erhöhung der Temperatur von 0.6 Grad C nachweisbar
Prognose: globale Erwärmung von 1.5 bis 2.0 Grad C bis 2050.
Die Erwärmung der Atmosphäre erfolgte v.a. durch Anhebung der Minimaltemperaturen und Abschwächung des Tag-und Nachttemperatur-Unterschieds, weil die Nachttemperaturen stark erhöht wurden.
Dabei werden die Landflächen in der kalten Jahreszeit stärker erwärmt. grösste Erwärmung = hohen nördlichen Breiten.
Höhere Minimaltemperaturen, weniger kalte Tage und Frost reduzierte Temperaturdifferenz zwischen Tag und Nacht.
Umweltprobleme
Human population
Überpopulation in der ganzen Welt
Ressourcen müssen dabei aber auch beachtet werden
Umweltprobleme CO2
Die atmosphärische Konzentration von Kohlendioxid ( CO2) und Methan (CH4) steigt kontinuierlich an
Hauptfaktoren der anthropogenen Emissionen von CO2: Verbrennung fossiler Energierohstoffe und Veränderungen in der Landnutzung (Waldrodung),
Treibhauseffekt 64%
Führt zu Ansäuerung der Meere, so sank der ph-Wert bereits um 0,1.
negative Folgen : Probleme bei der Kalkbildung bei Tieren wie Korallen,
Umweltprobleme
Nitrogen
Stickstoffmoibiliserung durch Dünger
Umweltprobleme
Species Extinctions
Elimination von Arten.
Biodiversität,Rückgang
Landwirtschaft hat extreme Folgen darauf.Aber sie ist auch notwendig Arten zu erhalten z.B.in den Bergen
Umweltprobleme
Landcover
Bedarf an Wohnraum hat extrem zugenommen
Umweltverschmutzung
1.Erhöhung von Material-Kreisläufen:
•Metalle, Erdöl, Chemikalien
2.Verschmutzung von Luft, Wasser, Böden, Sedimenten
3.Abfälle in Oekosystemen
4.Bioakkumulation in Organismen und Nahrungsketten
Wir beschleunigen die Metallcyklen sehr schnell.. durch Verbrauch (Handy, Laptop)
Luftschadstoffe in der Schweiz
siehe Bild
Luftschadstoffemissionen nach Hauptverursacher
Ammoniak von den Kühen/viehhaltung verantwortlicht,
Landwirtschaft Stäube
Luftschadstoffe in der Schweiz
Jahresemission
westlichen Industrieländer = Luftschadstoffe = Stickoxide (NOx) und Ozon
schwere Luftverschmutzung in Städten von Schwellen- und Entwicklungsländern,; Stickstoffdioxid und Stickoxide,
Hauptverursacher: motorisierte Strassenverkehr, Haus- und Industriefeuerungen und Kraftwerke.
Ozon
Ozon (O3) Sekundärschadstoff
der bei Sonneneinstrahlung zu 80% aus Stickoxiden und zu 19% aus flüchtigen organischen Verbindungen gebildet wird.
aggressives Reizgas.
Mensch, Tier --> Reizen von Schleimhäuten von Augen, Nase und Atemwege, sowie Bronchien der Lungen angreifen und die Atmung erschweren
Pflanzen--> Blattschädigen (akute Effekte) und Ertragseinbusse (chronische Effekte)
Schwefeldioxid
Schwefeldioxid (SO2)= Reizgas, das beim Verbrennen von schwefelhaltigen Brennstoffen, vor allem Kohle entsteht. Durch entsprechenden Umweltschutzmassnahmen ( schwefelarmes Heizöl, Ersatz von Kohle, Abluftentschwefelung) konnten gesenkt werden
Organische Verbindungen
Flüchtige organische Verbindungen (VOC) stammen vor allem aus Gewerbe und Industrie, verwendet als Lösungsmittel.auch in Strassenverkehr und Haushalte.
Gelangen durch Verdunstung in die Luft oder entstehen beim unvollständigen Verbrennen von Brennstoffen
Wichtige Verbindungen: Alkane, Alkene, Aldehyde und aromatische Kohlenwasserstoffe
Schwebestaub
Schwebestaub (PM10) wird nicht rausgefiltert von der Nase und gelangt in die feinsten Verästelungen der Lunge.
Hauptverursacher: motorisierter Strassenverkehr
Kann Träger von Sulfaten, Nitraten, Schwermetallen und Kohlenwasserstoffen sein
Stickstoff
Stickstoffprobleme; Intensivierung der Landwirtschaft und die Mobilität.
Kunstdünger,
seit 1960 zugenommen
1960-1975 Schweizer Flüsse Heute Problem in China, Indien
Schäume in Bächern vom Waschmittel
Teeranlage,
Wc-DesinfektionsmittelBiocide Pestizide
Stickstoffeinträge=Landwirtschaft
Mineraldünger -> gesteigerte Produktivität-> mehr Futtermittel-> Viehdichte erhöht wird.
-> grösserem Hofdüngeranfall, der Hauptquelle von Ammoniak.
Weitere Folgen: erhöhte Auswaschung von Ammonium und Nitrat aus dem Boden in Oberflächen und Grundwasser.
Stickstoff-Verbindung aus der Atmosphäre durch Deposition in terrestrische und aquatische ökosysteme.
wichtigste toxische Wirkung: Nitrat-Zunahme in Trinkwasser und der damit verbundene Gefahr der Bildung von Methämoglobin, was bei Säuglingen zu Sauerstoffunterversorgung führen kann.
Erhöhtes Krebsrisiko durch Nitrosamine, die im Magen gebildet werden.Erhöhter Blasenkrebs-Rate.
Abwasserbelastung und Verbauungen: Verlust von Fischpopulationen
Giftig = Ammoniak (NH3) und Nitrit (NO2-)--> Fliessgewässer zu Fischsterben.
Fischtoxizität beruht hauptsächlich auf den Ammoniak, Kiemen und weitere Organe werden geschädigt.
Nitrit führt zu Sauerstoffarmut, infolge der Methämoglobin-Bildung die Sauerstoff-Versorgung reduziert wird.
Abwasser Schweiz
...
Ökotoxikologie befasst sich mit
Umweltchemikalien
Nanopartikeln
Natürliche Toxine (Algentoxine)
Jedoch:
• Eintrag von zu vielen Nährstoffen hat wichtige ökolog. Effekte
• Nährstoffe werden toxisch in hohen Konzentrationen
Harmlose Nährstoffe können ökologisch bedenklich sein
Eutrophierung:
Überdüngung mit Phosphaten (Süsswasser) und
Stickstoffverbindungen (Nitrate) führen zu starken ökolog.
Veränderungen
Erhöhung von Treibhausgasen: Global warming Veränderung des Klimas und der Ökosysteme Die Kombination mit Umweltchemikalien ist noch gravierender
Eutrophierung durch Phosphate (Süsswasser) und Stickstoffverbindungen (Küsten, Meere)
Quellen: Landwirtschaftsdünger, Abwasser
•Erhöhung von Algenbiomasse: Algenblüte
•Absterbende Algen sinken in die Tiefe
•Bakterien, welche diese abbauen verbrauchen den Sauerstoff
•Sauerstoffloses Tiefenbereich
ohne Tiere
•Giftige Faulgase
Phosphor
Phosphor liegt in Gewässer in verschiedener Formen vor, teil gelöst, teils als Partikel, in der Biomasse eingebaut oder an Partikel adsorbiert.
Die gelösten Anteile, hauptsächlich Phosphat (Po4 hoch 3-) werden von partikulären Verbindungen unterschieden.
Die Summe beider Fraktionen ergibt den gesamten Phosphor..
Die Biomassenbildung von Planktons ist abhängig vom Angebot der Elemente von Planktons im Wasser.
Phosphor ist das Element, das im Verhältnis am wenigsten zur Verfügung steht, daher ist es ein wachstumsbegrenzende Faktor.
Er ist als freies Phosphat-Ion im Wasser gelöst.
Im Sommer in den oberen Wasserschichten eines Sees wenig gelöstes Phosphat,
neue Algenbiomasse kann nur gebildet werden, wenn Phosphat aus bereits bestehender Biomasse durch Abbau freigesetzt oder eingetragen wird.
Phosphat= wachstumslimitierenden Nährstoff = entscheidenden Einfluss auf das Gewässerökosystem.
1960-1980 aus Waschmittel stammendes Phosphat.
--> wesentliche Rolle bei der überdüngung ( Eutrophierung) eines Sees.
Phosphor-Zyclus
....
Phosphat im See
Sie sind zum Glück stark zurückgegangen. Phosphatverbindungen in Waschmittel verboten.
Aber es gibt auch aufgrund von der Landwirtschaft, von den Düngungsmittel
langsames Wasseraustausch
Sauerstoff im Pfäffikersee
Es gibt sauerstofflose Seen im unteren Bereich.In der Tiefe.
Algen sterben ab. Werden durch Bakterien "aufgefressen", die brauchen Sauerstoff, deswegen gibt es keine mehr unten im tiefen See
Folgen Sauerstoff
Rote Algen kann zu Fischsterben führen
Stickstoffkreislauf
Intensiver Austausch von N-Verbindungen zwischen Luft, Boden
Erhöhte Ammonium- und Stickstoffeinträge
Bäume haben grosse Wachstumsprobleme, aufgrund der Stickstoffbelastung.
Mangel an Mineralstoffe = zeigt sich an Blattverfärbung
Pilz ermöglicht eine bessere Aufnahmen von Nährstoffen. Stirbt der Pilz aus, haben die Bäume Mangelerscheinung
Führung zu einer Ansäuerung des Regen.
Regen wird sauer, Böden wird auch saurer.
Ansäuerung führt dazu dass die Pilze absterben
Waldsterben “Vitalitätsschwund”
Erhöhte atmosphärische Ammonium-Konzentrationen sind für die Stickstoff-überdüngung und Versauerung von terrestrischen Ökosysteme mitverantwortlich.
nährstoffzeigende Arten wachsen besser und verdrängen jene, die wenig Stickstoff benötigen.
Die neuartigen Waldschäden die durch einen Vitalitätsschwund des Waldes gekennzeichnet sind, stehen vermutlich mit der Luftbelastung und durch die Luft antransportierten Stoffe in Beziehung.
Schadstoffe: Protonen (H+), Schwefeldioxid (SO2), Stickoxide (NOx), Ozon (O3), Ammonium (NH4+) und Kohlenwasserstoffe.
Stickstoff= wachstumsbegrenzende Faktor ( ins. Nadelbäume),
Atmosphärisches Nitrat und Ammonium gelangen mit den Niederschlägen auf den Boden.
verstärkte Baumwachstum-> atmosphärische Stickstoffdüngung-> Folgewirkung--> auf die Nährstoffbilanz.
Neben Nährstoffmangelerscheinungen, führt dies zu einer Reduktion der Mykorrhiza ( symbiontische Pilze im Wurzelbereich) und vorallem zu einer reduzierten Stresstoleranz gegenüber Witterungseinflüsse und Schädlingen.
Durch das angeregt Wachstum müssen Bäume vermehrt Mineralstoffe wie Magnesium und Kalium, sowie Wasser aufnehmen. --> ev. Mangelsituation.
Krankheitssymptome: vergilben, Abwurf von Nadelblättern -- > Indizien für ein Trockenstress,
Waldschäden auf reversible, physiologischen Stressreaktionen und Ernährungsstörungen zurückgeführt werden.
Negative Wirkungen von Nitrat (NO3-)
Effekte beim Menschen
–Nitrat im Trinkwasser: Erhöhters Krebsrisiko. Bei Säuglingen Sauerstoffarmut
–Stickoxide in der Luft und Bidung von Ozon mit Folgen für Lunge,Aus der Verbrennung, Motoren,
•Ökotoxikologische Effekte
–Waldsterben
–Eutrophierung von Küsten/Meeren
Stickstoffbilanz in CH
•Landwirtschaft
–Dünger
–Viehhaltung
–>90% des Ammoniaks von Tieren
•Verbrennungsprozesse
–Autoverkehr: Stickoxide
•CH: Emission jährlich ca. 254‘000 t N
–Landwirtschaft: 47‘000 t NH3 and 20‘000 t NOx
–Verbrennung: 56‘000 t
•Erhöhte Belastung von Gewässern 120‘000 t N/a. 38% Landwirtschaft, 35% Abwasser, 8% Verbrennung
Wirkungen auf Fische
Ammoniak
Fischsterben: Ammoniak am giftigsten (NH3)
Nitrit (N02), Ammonium (NH4+) weniger toxisch
–Schädigung der Kiemen
–Nitrit verursacht Sauerstoffarmut
•Akute Toxizität: LC50 Fische: 0.04 - 4.2 mg/L NH3,
–Forelle: LC50 (96h): 0.25 - 0.41 mg N/L für NH3 0.14 - 12.1 mg N/L für NO2
•Chronische Effekte: 0.01 - 0.1 mg/L NH3: Wachstumsverzügerungen, Kiemenschäden etc.
0.002-0.25 mg/L: Kiemenschäden
• NOEC: 0.005 - 0.014 mg/L
Schweizerhalle 1986
Cyanide aus Stausee in Goldbergwerk, Rumänien, 2002: Alles tierische Leben vernichtet, Fischsterben über 200 km. Langfristiges Problem sind Schwermetalle im Sediment
Lagerhalle =Brand = Pestizide gelagert. Löschwasser ist in den Rhein gelangt, der Rhein wurde vergiftet, Aale wurden ausgeschwemmt.
in Rumänien gibt es Goldabbau, da braucht es Cyanide. (Gold herauszulösen)
Wie wirken Cyanide?
Cyanid wird sehr schnell aufgenommen und kann bei geringen Konzentrationen entgiftet werden.
•Cyanide sind hochtoxische Atemgifte
•Toxisch ist CN-
•Atemgift: Hemmt die Zellatmung (oxidative Phorphorylierung) in den Mitochondrien
•Hemmt selektiv die Cytochromoxidase in der oxidativen Phosphorylierung in der inneren Mitochondrienmembran
•Energie-benötigende Nervenzellen gehen zuerst zugrunde
Dammbruch führt am 4. Oktober 2010 zur grössten Umweltkatastrophe in Ungarn
ätzender Schlamm (pH 13) aus Natronlauge, kontaminiert mit giftigen Schwermetallen, verbreitet sich wie eine Flutwelle über ein Gebiet von 40 Quadratkilometern
•Grösstes ökologisches Desaster in Ungarns Geschichte
Allein in Europa nach Aznalcóllar bei Sevilla, Spanien (1998), und Baia Mare, Rumänien (2000), schon 3. derartige Katastrophe
10 cm hoch steht die braunrote Masse (Bauxitschlamm) in den Strassen einiger Dörfer rund 165 km westlich von Budapest. Am 4.10.2010 platzte das Rückhaltebecken mit Schlamm einer Aluminiumfabrik in Ajka. 1,1 Millionen Kubikmeter sind ausgelaufen.
•2 Flüsse tot, Donau pH-Wert 9
Dammbruch führt am 4. Oktober 2010 zur grössten Umweltkatastrophe in Ungarn
Was ist daran gefährlich?
7 Todesopfer, 140 Verletzte
•pH-Wert des Schlamms 13!
•Al-Gewinnung mit Natronlauge
•kann nur durch 100‘000-1 Mio-fache Verdünnung mit Wasser neutralisiert werden. Bei 1 Mio. m3 ausgelaufenen Schlamm ist das unmöglich.
•Hoher Gehalt an Chrom,Vanadium Quecksilber und Arsen
•Quecksilber: Neurotoxin
•Arsen: mobil, gelangt ins Grundwasser. Giftig und kanzerogen
•Vergiftung von Böden und Fliessgewässer
•Kurzfristig: Lauge toxisch
•Langfristig: Schwermetalle
•Staub in Luft: Schädigung Mensch
Ölverschmutzung der Flüsse Lambro und Po, Februar 2010
•Willentliche Oeffnung von Ventilen in stillgelegter Raffinerie
•600 000 Liter Öl in den Lambro > Po
•Starke Verschmutzung bis nach Mündung des Po in die Adria: Absaugen des Oels an Oberfläche
•Vogelsterben: Hunderte von Kormoranen und Stockenten verendet
•Fischsterben unspektakulär
