key: cord-0078569-f2xsxuvs authors: Uhl, Maria; Hartmann, Christina; Hornek-Gausterer, Romana; Kratz, Karin; Scharf, Sigrid title: Eine Geschichte der Emerging Substances in Österreich date: 2022-05-24 journal: Österr Wasser- und Abfallw DOI: 10.1007/s00506-022-00864-7 sha: 49f14fec83e161cbb3fd673cfcca031c80ca362f doc_id: 78569 cord_uid: f2xsxuvs Over time, many different groups of substances became the focus of interest, so their occurrence, behaviour and effects were studied. While in the 1990s, it was detergents and the formation of foam in water, later the causes of discolouration around tanneries were researched, as well as the presence of chemicals and pollutants near industrial plants. Organochlorine pesticides, brominated flame retardants, perfluoroalkyl substances or PFAS, organotin compounds are some examples of such Emerging substances. After pesticides and industrial chemicals, active pharmaceutical ingredients, cosmetics and personal care products have also become “Emerging substances”. Ultimately, however, it is the effect of the substances—whether persistent, bioaccumulative, mobile, toxic or even endocrine disruption—that attracts attention and triggers legal regulations. As the substances and the methods for their detection changed, so did the corresponding legislation. This in turn led to the use of new or slightly modified substances and substance groups. Innovative methods such as non-targeted analytics and biological effect tests or bioassays are now being utilised to address the variety and combined effects of the existing substances. In order to ensure comprehensive groundwater and water protection, the investigation and assessment methods must be developed. Furthermore, the existing and newly acquired knowledge need to be translated into regulatory consequences more quickly. Beyond that, a comprehensive societal transformation with regard to the sustainable use of natural water resources is essential for environmentally sound and healthy development. This must therefore be implemented on many different levels; with knowledge transfer and awareness-raising also having a significant role to play. müssen die Untersuchungs-und Bewertungsmethoden weiterentwickelt werden. Die bereits vorhandenen und neu gewonnenen Kenntnisse müssen schneller in regulatorische Konsequenzen umgesetzt werden. Essenziell für eine umwelt-und gesundheitsverträgliche Entwicklung ist eine umfassende Transformation der Gesellschaft im Hinblick auf eine nachhaltige Nutzung natürlicher Wasserressourcen. Dies ist auf vielen unterschiedlichen Ebenen umzusetzen, auch die Weitergabe von Wissen und Bewusstseinsbildung spielen hier eine bedeutende Rolle. Schlüsselwörter Öffentliche Aufmerksamkeit · Monitoring · Wirkungen · Methoden · Regulatorik · Nachhaltigkeit · Emerging substances The history of emerging substances in Austria Abstract Over time, many different groups of substances became the focus of interest, so their occurrence, behaviour and effects were studied. While in the 1990s, it was detergents and the formation of foam in water, later the causes of discolouration around tanneries were researched, as well as the presence of chemicals and pollutants near industrial plants. Organochlorine pesticides, brominated flame retardants, perfluoroalkyl substances or PFAS, organotin compounds are some examples of such Emerging substances. After pesticides and industrial chemicals, active pharmaceutical ingredients, cosmetics and personal care products have also become "Emerging substances". Ultimately, however, it is the effect of the substances-whether persistent, bioaccumulative, mobile, toxic or even endocrine disruption-that attracts attention and triggers legal regulations. As the substances and the methods for their detection changed, so did the corresponding legislation. This in turn led to the use of new or slightly modified substances and substance groups. Innovative methods such as non-targeted analytics and biological effect tests or bioassays are now being utilised to address the variety and combined effects of the existing substances. In order to ensure comprehensive groundwater and water protection, the investigation and assessment methods must be developed. Furthermore, the existing and newly acquired knowledge need to be translated into regulatory consequences more quickly. Beyond that, a comprehensive societal transformation with regard to the sustainable use of natural water resources is essential for environmentally sound and healthy development. This must therefore be implemented on many different levels; with knowledge transfer and awareness-raising also having a significant role to play. Keywords Public attention · Monitoring · Impacts · Methods · Regulation · Sustainability · Emerging substances Emerging Substances, in der Literatur auch "chemicals/contaminants of Emerging concern" (CECs) oder "neu auftretende Umweltstoffe" genannt, ist ein Überbegriff für Schadstoffe, die oft schon seit Jahren oder sogar Jahrzehnten vorhanden sind, deren Bedeutung aber erst zu einem späteren Zeitpunkt wahrgenommen wird. (Scharf et al. 1995a (Scharf et al. , 1996a . Lineare Alkylbenzylsulfonate (LAS) sind die mengenmäßig wichtigsten anionisch aktiven Tenside mit hoher Waschkraft. Bereits Mitte der 90er-Jahre lag die Weltproduktion bei ca. 1,5 t/ Jahr (Scharf et al. 1995b) . Mit der Umweltbundesamt-Studie "LAS in der Umwelt" rückten weitere Inhaltsstoffe von Waschmitteln in den Fokus. Erstmals war man den Tensiden auf der Spur, die u. a. in Wasch-und Reinigungsmitteln für den Haushalt eingesetzt werden, da sie die Ablösung von Schmutz erleichtern. Neben Stoffen, die mengenmäßig von Relevanz waren, wurde ein weiteres Augenmerk auf sichtbare Beeinträchtigungen der Umwelt und eine erste Ursachenforschung gelegt. Die Beobachtung von blau-grünen Verfärbungen im Abstrombereich von Textilverarbeitungsbetrieben führte zum Beispiel zu weitergehenden Untersuchungen von Immission und Emission. Dabei standen organische Summenparameter wie flüchtige aromatische Kohlenwasserstoffe (BTX) sowie schwerflüchtige lipophile Stoffe im Vordergrund (Scharf et al. 1995c) . Die Ergebnisse wurden auch mit der damals gültigen Immissionsrichtlinie aus dem Jahr 1987 und einem Entwurf zu einer Immissions-Verordnung (1993) gegenübergestellt, in der organische Einzelstoffe wie beispielsweise EDTA, NTA, Organozinnverbindungen und Organochlorpestizide bereits gelistet waren. Für nicht alle dieser Stoffe gab es bereits Analysemethoden. Erstmals wurden die Emissionsproben im Umweltbundesamt-Labor auch einem qualitativen Screening mittels GC-MSD und GC-IRD auf unbekannte, halbflüchtige organische Stoffe unterworfen. Diesen Methoden kommt heute besondere Bedeutung zu, siehe auch den Beitrag von Worgull et al. (2022, in diesem Heft) . Nachgewiesen wurden u. a. chlorierte Benzole, Phosphorsäurealkylester und Nonylphenol, eine Substanz, die Jahre später mehr Interesse erweckte. Auch die Beeinflussung des Grundwassers im Bereich von Industriestand-orten rückte in den Fokus (Scharf et al. 1995d) . Das Analysespektrum zu chlororganischen Stoffen wurde kontinuierlich erweitert; neben den chlorierten leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen wurden auch Chlorphenole sowie Diund Trichloressigsäure untersucht, um die spezifische Immissionssituation bei Zellstoffherstellern, die noch die Chlorbleiche anwandten, besser erfassen zu können (Scharf et al. 1996b) . Die Untersuchung von Klärschlamm und auch Überlegungen zur Klärschlammverwertung waren ebenfalls Themen, die bis zum heutigen Tag nicht an Aktualität verloren haben. Für Dioxine und polychlorierte Biphenyle (PCBs) waren Grenzwerte festgelegt, doch die Frage, welche weiteren Stoffe zu finden sind, adressierte das Umweltbundesamt-Labor mit der Studie "Zur Situation der Verwertung und Entsorgung des kommunalen Klärschlammes in Österreich". Hier wurden erstmals unter anderem LAS und Nonylphenole in österreichischen Klärschlämmen untersucht; damit wurde die Gruppe der chlororganischen Verbindungen erweitert (Gans et al. 2002a; Scharf et al. 2003 ). Eine Geschichte der Emerging Substances in Österreich Die Erkenntnisse dieser Studien lieferten qualitativ hochwertige, valide Daten und zugleich auch neue Forschungsfragen, die in weiteren Projekten adressiert wurden. Das Thema endokrine Disruptoren ist nach wie vor von höchster umweltpolitischer Relevanz. So soll derzeit im Rahmen einer Revision der EU-CLP-Verordnung 1 eine eigene Gefahrenklasse für hormonell schädigende Stoffe eingeführt, und damit eine Verbesserung des Risikomanagements erreicht werden. Neben Industriechemikalien wurden zunehmend auch Arzneimittel-und Kosmetikinhaltsstoffe als Kontaminanten in Kläranlagen und in weiterer Folge in Gewässern identifiziert (Hohenblum et al. 2001; Gans et al. 2002b ). Nach ersten Pilotstudien folgten österreichweite Untersuchungen (Scharf und Pichler 1998; Sattelberger und Scharf 1998; Gans et al. 1999; Scharf und Sattelberger 1999a, b; Fürhacker et al. 2000; Gangl et al. 2001a, b) . Neben der stetigen Entwicklung und Erweiterung des methodischen Spektrums waren das Verhalten der Stoffe in der Umwelt, die Verlagerung in andere Umweltkompartimente und vergleichende Betrachtungen Gegenstand der Forschungsprojekte, die das Umweltbundesamt in Zusammenarbeit mit Wissenschaft und Landesbehörden durchführte. 1999 wurde erstmals eine Studie zur Problematik von Arzneimittelrückständen in der Umwelt und zu den Verbrauchsdaten einer Vielzahl in Österreich eingesetzter Humanarzneimittel veröffentlicht (Sattelberger 1999 2016). In den folgenden Jahren wurden weitere Untersuchungen durchgeführt (Clara et al. 2019; Lindinger et al. 2020) . Die Liste der Substanzen, die ins Interesse rückten, wurde größer. Organozinnverbindungen, perfluorierte Tenside und bromierte Flammschutzmittel wurden erstmalig in Österreich untersucht (Sattelberger et al. 2002; Moche und Thanner 2004; Uhl et al. 2005) . Organozinnverbindungen, zum Antifouling eingesetzt, bewirken schon in geringsten Konzentrationen eine Vermännlichung weiblicher Schnecken. Sie wurden daher bald durch andere Wirkstoffe ersetzt. Perfluorierte Tenside oder per-und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) wurden erstmalig 2003 im Abwasser österreichischer Kläranlagen untersucht González-Barreiro et al. 2006; Clara et al. 2009 (Uhl et al. 2005; Martínez-Carballo et al. 2007a, b; Clara et al. 2010b Clara et al. , 2011 . Quaternäre Ammoniumverbindungen werden vielseitig eingesetzt, eine Reihe von Anwendungen besteht auf ihrer bioziden Wirkung bei niedrigen Konzentrationen. Dadurch stellen auch sie ein potenzielles Risiko für die aquatische Umwelt dar (Uhl et al. 2005; Grillitsch et al. 2006) . Auch die Belastungen von Oberflächengewässern sowie von Grundund Trinkwasser mit Pestiziden wurde zum Thema. Dies betraf nicht nur bereits verbotene Organochlorpestizide, sondern insbesondere auch den zunehmenden Einsatz zahlreicher "neuer" Pestizide. Es galt die Modellierungen, die bei den Zulassungsverfahren herangezogen werden, zu prüfen und auch eine mögliche Beeinflussung des Grundwassers zu untersuchen. Mit spezifischen Projekten und den ersten Sondermessprogrammen wurde eine Datenlage und Grundlagen für das Risikomanagement geschaffen (Martínez-Carballo et al. 2007c; Loishandl et al. 2011; BMNT 2018; BMLFUW 2010 BMLFUW , 2015 . Nach Pestiziden und deren Metaboliten wurden zunehmend auch Biozide zum Thema, z. B. mit den Studien "Antifouling-Wirkstoffe in österreichischen Marinas" oder "Rodentizide in der Umwelt" (Hauzenberger et al. 2015 (Hauzenberger et al. , 2020 . Clara et al. 2022) . In Zusammenarbeit mit dem deutschen Fraunhofer-Institut erhob das Umweltbundesamt Daten zum Eintrag gefährlicher Stoffe in Oberflächengewässer. Diese waren Grundlage für die Qualitätszielverordnung zur Beschreibung des guten ökologischen Zustands hinsichtlich chemischer Parameter (QZV Chemie) (Hohenblum et al. 2005) . Neben organischen Schadstoffen waren und sind auch anorganische Stoffe wie Uran oder Quecksilber Thema (Wemhöner et al. 2015; Uhl et al. 2021) . Auf europäischer Ebene wurde an der Ableitung von Umweltqualitätsnormen für den Wasserbereich gearbeitet. Diese wurden auf der Basis human-und ökotoxikologischer Daten abgeleitet. Dabei wurde auch die Sekundärvergiftung von Organismen an der Spitze der Nahrungskette berücksichtigt. Seit der Novelle der GZÜV 2010 ist daher auch eine Trendermittlung als Teil der überblicksweisen Überwachung vorgesehen, die erstmals 2010 in Biota (Fischen) (Uhl et al. 2012; Deutsch und Krämer 2012) und nachfolgend 2013 (Clara et al. 2015) in verschiedenen österreichischen Gewässern (GZÜV-Messstellen) durchgeführt wurde. Im Anhang zum Nationalen Gewässerschutzplan sind grundlegende Informationen zu Vorkommen, (Öko-)Toxizität und Regelungen zu einzelnen Schadstoffen und Schadstoffgruppen zusammengefasst (BMLRT 2019). Im länderübergreifenden Projekt PureAlps 2016-2020 wurden zahlreiche Schadstoffe, darunter Pestizide und Flammschutzmittelwirkstoffe medienübergreifend untersucht (Freier et al. 2020 ). 2 https://www.umweltbundesamt.at/daslabor/analytik/analysen. Eintragspfade von Spurenstoffen in die Umwelt wurden in Forschungsprojekten untersucht (Clara et al. 2014 (Clara et al. , 2016 Amann et al. 2019) . Im Projekt TEMPEST lag der Fokus auf der Identifikation der Schadstoffquellen durch die Analyse unterschiedlicher Kanalisationssysteme, darunter auch jene aus Niederschlägen. Diese werden im Detail im Beitrag von Lenz und Gabriel (2022) beschrieben. Auch Mikroplastik stand im Fokus. Dabei wurde der Eintrag von Kunststoffpartikeln aus der Siedlungsentwässerung betrachtet (Clara et al. 2020) . Plastik und Mikroplastik wurden bereits 2015 in der Donau untersucht (Hohenblum et al. 2015) . Seither ist das Umweltbundesamt tätig, um harmonisierte Mess-und Bewertungsmethoden für Mikroplastik in der Umwelt zu entwickeln. Dies ist im Detail im Beitrag von Worgull et al. (2022, in diesem Heft) beschrieben. Die Untersuchung einzelner Schadstoffe oder Schadstoffgruppen steht grundsätzlich immer auch vor dem Problem der Kosten-und Arbeitsintensität der Analyse sowie der Langwierigkeit der Prozesse. Das betrifft nicht nur den klassischen Ansatz der Risikobewertung einzelner Chemikalien, sondern auch die gemäß Wasserrahmen-Richtlinie (WRRL) geforderten Strategien gegen die Verschmutzung von Wasser. Zusätzlich können die Effekte von Substanzgemischen nicht durch chemische Einzelanalytik erfasst werden. Vor diesem Hintergrund wurde in den letzten Jahren nicht nur eine ganzheitliche Betrachtung der Belastungen von Gewässern mit Chemikalien, sondern auch der Einsatz von biologischen Wirktests oder auch Bioassays forciert (Braun et al. 2020) , wie auch im Detail im Beitrag von Fürhacker et al. (2022, in diesem Heft) ausgeführt. Auch aktuelle Tagesthemen wie die Covid-19-Pandemie rücken mögliche Problematiken in den Fokus. So wurde vom Umweltbundesamt-Labor 2019 in einer Pilotstudie mittels Non-Target-Analytik in kommunalen Abwasserproben untersucht, ob der erste Lockdown in Österreich im Frühjahr 2020 einen Einfluss auf die stoffliche Zusammensetzung im Zulauf hatte. Tatsächlich konnten Unterschiede identifiziert werden. Am deutlichsten waren diese für Arzneimittelwirkstoffe und ihre Metaboliten sowie für Drogen und ihre Meta-boliten. Zudem konnte gezeigt werden, dass sich die Non-Target-Analytik als Screening-Tool bewährt. Diese neuen Methoden sind im Beitrag von Worgull et al. (2022, in diesem Heft) beschrieben. Weltweit werden derzeit PFAS-Kontaminationen in der Umwelt identifiziert. In Österreich wurde mit dem Projekt POPMON eine medienübergreifende Betrachtung eines Hotspots durchgeführt und erste Risikominimierungsmaßnahmen vorgeschlagen (Rauscher-Gabernig et al. 2021 Derzeit ist auf EU-Ebene ein Konzept für gesellschaftlich unverzichtbare Verwendungen ("essential use") in Diskussion. Es sollen die "schädlichsten Chemikalien" ("most harmful chemi-cals") nur dann zugelassen werden, wenn ihre Verwendung für die Gesundheit und Sicherheit oder für die Funktion unserer Gesellschaft von Bedeutung ist und es keine Alternativen gibt, die für die Umwelt und die menschliche Gesundheit akzeptabel wären. Eine geplante generelle Beschränkung zu PFAS zielt etwa darauf ab, die entbehrlichen "non-essential" Verwendungen zu beschränken. Darüber hinaus soll es im Rahmen der Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien (CLP-Revision) zukünftig möglich sein, langlebige Stoffe mit PBT-/vPvB 4 -und PMT-/vPvM 5 -Eigenschaften zu kennzeichnen. Letztere gel-4 persistent, bioakkumulierend, toxisch; sehr persistent, sehr bioakkumulierend. Literatur ten als besonders besorgniserregend, da diese Substanzen sehr lange im Wasserkreislauf verbleiben und damit auch in das Trinkwasser gelangen und dieses kontaminieren können (Arp and Hale 2019). Durch die Einstufung und Kennzeichnung werden die Einsatzmöglichkeiten eingeschränkt und das Risikomanagement verbessert. Der Wunsch nach der Entwicklung von "sicheren" Chemikalien rückt immer stärker in den Vordergrund. Computerbasierte Methoden sollen dazu beitragen, Stoffe so zu gestalten, dass diese eine geringere Gefährdung für die Umwelt darstellen (van Dijk et al. 2022) . Stoffe könnten auch so erzeugt oder designt werden, dass sie im Abwasser schnell und komplett mineralisieren ("benign by design"). Einen Ausblick auf Entwicklungen im Bereich der Chemikalienpolitik bietet der Beitrag von Jakl und Perthen-Palmisano (2022, in diesem Heft). Nimmt die Produktion und Verbreitung neuartiger Chemikalien und Materialien in der Umwelt weiterhin in dem Maße zu wie bisher, kommt es unweigerlich zu einem Überschreiten der planetaren Belastungsgrenzen (Persson et al. 2022) . Es gilt nun, die Warnungen der Wissenschaft ernst zu nehmen und die Ansätze der nachhaltigen Entwicklung sowie neue Konzepte -wie etwa die der grünen Chemie, Safe by Design und Essential Use -voranzutreiben und umzusetzen. Schadstoffe im Grundwasser -Vorgangsweise zur Identifizierung und Priorisierung von neu auftretenden Spurenstoffen. Österr Wasser-und Abfallw Perfluorinated alkylated substances in the aquatic environment: An Austrian case study Occurrence of polycyclic musks in wastewater and receiving water bodies and fate during wastewater treatment TEMPEST -Erfassung von Emissionen ausgewählter Spurenstoffe aus Kanalsystemen, Handlungsoptionen zu deren Minderung und Optimierung einer alternativen Nachweismethode für Kunststoffpartikel in Wasserproben Occurrence of phthalates in surface runoff, untreated and treated wastewater and fate during wastewater treatment Priorisierung und Regulierung von Spurenstoffen. Österr. Wasser-und Abfallw Safe and sustainable by design: A computer-based approach to redesign chemicals for reduced environmental hazards Pure Alps 2016-2020 Monitoring von persistenten organischen Schadstoffen und Quecksilber im Alpenraum (Immission, Deposition und Biota). Umweltbundesamt GmbH, Wien Fürhacker M Biologische Wirktests -Grundlagen und erste Ergebnisse in der aquatischen Umwelt für Österreich. Österr. Wasser-und Abfallw Vorkommen von Nonylphenolmonoethoxylat, Nonylphenoldiethoxylat und 4-Nonylphenol in österreichischen Klärschlämmen Monitoring auf Steroidhormone und ausgewählte Xenoöstrogene in Österreich im Rahmen des Ausgewählte Arzneimittelwirkstoffe in Zu-und Abläufen kommunaler Kläranlagen Method optimization for determination of selected perfluorinated alkylated substances in water samples Environmental risk assessment for quaternary ammonium compounds: a case study from Austria Arzneimittelrückstände in der Umwelt Untersuchung von Abwasser vor und während der CoVid-19-Pandemie. Non-Target-Analytik als mögliche Methode zur Untersuchung der Auswirkungen der Pandemiemaßnahmen auf die aquatische Umwelt Rodentizide Wirkstoffe in der Umwelt Plastik in der Donau. Untersuchung zum Vorkommen von Kunststoffen in der Donau in Österreich Untersuchung von Abwässern und Grundwasserkörpern auf ausgewählte Wasch-und Körperpflegemittelinhaltsstoffe in Ostösterreich Eintrag gefährlicher Stoffe in die Oberflächengewässer Österreichs. Bundesministerium für Land-und Forstwirtschaft Fraunhofer-Institut für Systemund Innovationsforschung -ISI Stoffradarauf Neues gefasst sein in der Chemikalienpolitik A path to clean water Spurenstoffe in Oberflächengewässern und Emissionen. Spurenstoffe in Oberflächengewässern und Emissionen. Österr. Wasser-und Abfallw Arzneimittelwirkstoffe im Grundwasser -Anwendung einer LC-MS-Multimethode. GZÜV-Sondermessprogramm 2018. Bundesministerium für Landwirtschaft Determination of Selected Quaternary Ammonium Compounds by Liquid Chromatography with Mass Spectrometry. Part II. Application to Sediment and Sludge Samples in Austria Determination of selected organophosphate esters in the aquatic environment of Austria Levels of PBDE in Effluents and Sludge from Sewage Treatment Plants in Austria POPMON II Risikokommunikation und risikobasiertes Monitoring von persistenten organischen Schadstoffen in verschiedenen Umweltmatrices, Futter-und Lebensmitteln an potenziell belasteten Standorten in Österreich. Bundesministerium für Soziales, Gesundheit, Pflege und Konsumentenschutz/Bundesministerium für Klimaschutz A review of what is an emerging contaminant Nonylphenole in der Umwelt -Übersicht und erste Analysenergebnisse. Bericht Bd Hormonell wirksame Substanzen in Fließgewässer. Bericht Bd Endokrine Substanzen -Kläranlagen. Bericht Bd. 151, Umweltbundesamt LAS in der Umwelt. Literaturstudie und Untersuchung zu Waschmittelinhaltsstoffen. Report Bd. 105, Umweltbundesamt Wasserbelastung durch Textilveredelungsbetriebe. Monographie Bd. 68, Umweltbundesamt Grundwasseruntersuchungen im Mürztal an Industriealtstandorten. Report Bd Zur Situation der Verwertung und Entsorgung des kommunalen Klärschlammes in Österreich. Monographie Bd Erythromycin für Elritzen. Experten im österreichischen Umweltbundesamt haben Gewässer auf Rückstände von Arzneimittelwirkstoffen untersucht. GDCh -Nachrichten aus der Chemie Carbamazepine, diclofenac, ibuprofen and bezafibrate-investigations on the behaviour of selected pharmaceuticals during wastewater treatment Umsetzung des Minamata-Übereinkommens über Quecksilber in Österreich. Datengrundlagen/Monitoring/ Status 2020.Wien, 2021, Reports Monitoring von Schadstoffen in Biota. Pilotstudie Uran in Grundwässern Österreichs Anforderungen an die moderne Umweltanalytik. Österr. Wasser-und Abfallw Hartmann C, Hornek-Gausterer R, Lenz K, Clara M, Deutsch K (2019): Nationaler Gewässerbewirtschaftungsplan Stoffdatenblätter. Wien, BMLRT Hinweis des Verlags Der Verlag bleibt in Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutsadressen neutral.