Projekt 12659/01

Auswertemethoden und Interpretationshilfen für Toxizitätsdaten aus einer mikroorganismischen Testbatterie

Projektdurchführung

Eurofins Dr. Fintelmann und Dr. Meyer GMP GmbH
Großmoorbogen 25
21079 Hamburg

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Derzeit existiert in Deutschland keine einheitliche Vorgehensweise zur ökotoxikologischen Beurteilung von Böden bzw. von Industriechemikalien in Böden. Um die verstärkte Anwendung von ökotoxikologi-schen Methoden voranzutreiben, müssen existierende Konzepte angepasst und validiert werden. Ein ökotoxikologisches Testset (in erster Linie mikrobielle Testverfahren) wird eingesetzt, um das Verhalten von Chemikalien im Boden, über eine Zeitskala betrachtet, zu beurteilen. Die Ergebnisse werden als Differenzierungsmerkmal angesehen und dienen als Grundlage für eine prospektive und retrospektiven Beurteilung von Chemikalien in Böden. Eine Bewertung der Daten sollte nicht auf der Stufe der Einzelwertbetrachtung oder durch Addition der Ergebnisse erfolgen, sondern interaktiv die gesamte Testbatterie berücksichtigen, so dass Zusammenhänge erkannt werden können. Wegen der Ausprägung einzelner Effekte in den verschiedenen Wirkungstests und den daraus resultierenden diversen Wirkungsprofilen, sind Auswerteverfahren gefordert, die mit analytischen Hilfsmitteln eine vergleichende Bewertung in Form von Klassifikation oder Rangbildung erlauben.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Vorhaben gliedert sich in drei Teilbereiche. Der Schwerpunkt liegt auf dem zweiten Teilbereich.
- Erweiterung der Testbatterie durch einen neuentwickelten sensitiven Biotest (Nitrifikantenkontakttest) und Anwendung der Testbatterie für eine konkrete Fragestellung. Als Modellstoffe sollen Chemikalien, die bei der Abwasserreinigung eingesetzt werden und über Klärschlammausbringung in den Bo-den gelangen, gezielt betrachtet werden.
- Zusammenstellung und Auswertung von Datensätzen mit Hilfe einer Datenbank und einem Auswerteprogramm zur Mustererkennung. Dazu sollen Daten aus eigenen Untersuchungen in einer Datenbank erfasst und anschließend einer Verarbeitung mit Hilfe von komplexen mathematischen Methoden zugeführt werden.
- Darstellung und Diskussion der Ergebnisse in einem Expertengespräch mit geladenen Fachleuten.


Ergebnisse und Diskussion

Die Ergebnisse des eingesetzten Untersuchungssystems eröffnen Möglichkeiten zur Bewertung von Industriechemikalien in Böden. Sowohl für prospektive Aussagen als auch zur Bewertung von kontaminierten Flächen ist das System geeignet.
Es hat sich gezeigt, dass bei einer Standortprüfung mit Hilfe der vorgeschlagenen Testbatterie Aussagen über eine grundsätzliche mikrobiologische Sanierbarkeit getroffen werden können, die als Entscheidungshilfe für die Auswahl von Sanierungsverfahren dienen können. Auf dieser Basis wurde ein Ent-scheidungsdiagramm zur Beurteilung des natürlichen Abbaus entwickelt. Die Untersuchung von Umweltproben mit der Testbatterie liefert viele Einzelinformationen, die erwartungsgemäß in der Höhe der angezeigten Wirkungen nicht immer übereinstimmend sind. Eine Bewertung ist schwierig.
Anhand der Prüfstrategie wurde eine Auswerteeinheit entwickelt. Dabei wurden sowohl die Steuerung der Vorgehensweise als auch die Klassifizierung der Ergebnisse durch Fuzzy-Control unterstützt, ein System, das auf Fuzzy Logic basiert. Gerade zur Bewertung von Ergebnissen aus Testverfahren mit deutlichen Schwankungsbreiten ist Fuzzy-control ein geeignetes Werkzeug, um mit Unschärfen der Messdaten umzugehen und diese bei der Bewertung zu berücksichtigen. Das Kernstück der Fuzzy-gesteuerten Auswerteeinheit bildet das wissensbasierte Regelwerk. Dieses ermöglicht es, die Zusammenhänge der Prüfverfahren, ihre Aussagefähigkeit und Interpretierbarkeit in das System zu integrieren. Bei der prospektiven Chemikalienprüfung im Boden zeigte es sich, dass typische Wirkmuster entstehen, die einer Klassifizierung zugänglich sind. Eine Verknüpfung der Ergebnisse aus Chemikalienprüfungen mit Resultaten der Bodenprüfung zur Bewertung der biologischen Abbaubarkeit und Hazard Assessment unter realen Bedingungen konnte als Ausblick aufgezeigt werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Expertengespräch
Die Vorträge des Expertengespräches und die Auswertung einer Fragebogenaktion sind in der Reihe Initiativen zum Umweltschutz unter dem Titel:
Nachweis von UmweltchemikalienAuswerte- und Interpretationsmethoden für Toxizitätsdaten aus einer ökotoxikologischen Testkombinationveröffentlicht.Veröffentlichung:
· Neumann-Hensel, H., Brüggemann, R., Heise, S., Ahlf, W.(2000): Auswerte- und Interpretationsmethoden für Befunde aus Testkombinationen zur Bodenbewertung. In: Toxikologische Beurteilung von Böden Hrsg. Heiden, Erb, Dott, Eisenträger Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg Berlin
· Neumann-Hensel, H., Ahlf, W., Gerth, J., Förstner, U. (1999): Natürliches Anbaupotential von Mine-ralölprodukten in Böden. Vom Wasser, 93, 185-193.
Vorträge
:· Neumann-Hensel, H.: Bedeutung der ökotoxikologischen Bewertung im Natural Attenuation-Ansatz, Wasser Berlin 2000 23.-27. 10.2000.
· Neumann-Hensel, H.: Grundlegende Ergebnisse für die Erstellung einer Handlungsanleitung zur Bewertung von Sedimentbelastungen. GDCh-Tagung Wasser, Weimar Mai 2000


Fazit

Die neuentwickelte Auswerteeinheit liefert nach Verarbeitung der Daten als Ergebnis konkrete Klassen, die entsprechend der Entscheidungshilfe definiert sind und Aussagen zur Umweltgefährdung, zur Grundwassergefährdung und zum natürlichen Abbau beinhalten.