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Risikobewertung für Metalle unter REACH

Die Risikobewertung für Metalle in der Umwelt dient der Abschätzung der Exposition von Organismen gegenüber Metallen und der Beurteilung möglicher toxischer Effekte auf Organismen. Unter REACH wird diese Bewertung entsprechend dem technischen Leitfaden (R.7.13-2) „Environmental risk assessment for metals and metal compounds“ durchgeführt. Dieser Leitfaden basiert auf einem Bewertungskonzept (MERAG – Metal Environmental Risk Assessment Guidance), das von den Metallverbänden (International Council on Mining and Metalls, Eurometaux, EURAS) entwickelt wurde. Das Wesentliche an diesem Konzept ist die Berücksichtigung der Bioverfügbarkeit, die eine realitätsnahe und mit wenigen Unsicherheiten behaftete Risikobewertung von Metallen ermöglichen soll. Es liegt die Annahme zugrunde, dass nur eine Teilfraktion des in einem Umweltmedium (Wasser, Sediment, Boden) vorliegenden Gesamtgehaltes eines Metalls für die Aufnahme in Organismen verfügbar (also bioverfügbar) und somit relevant für toxische Effekte ist. Auf Basis zunehmenden Wissens über Prozesse, die die Bioverfügbarkeit von Metallen steuern, wurden Konzepte bzw. Modelle entwickelt, um wichtige abiotische Einflussgrößen (pH-Wert, Wasserhärte, DOC-Gehalt im Gewässer; Sulfidgehalt im Sediment) bei der Risikobewertung von Metallen zu berücksichtigen. In Abhängigkeit vom Umfang der gemessenen abiotischen Faktoren, empfiehlt der Technische Leitfaden zur REACH-Verordnung einen gestuften Bewertungs-Ansatz, der die Konzepte und Modelle der Bioverfügbarkeit berücksichtigt und damit sehr komplex ist.

Probleme bei der Risikobewertung für Nickel
Ein Beispiel für die Umsetzung des gestuften Bewertungsansatzes in die Praxis ist die Risikobewertung von Nickel. Dabei kam es zu Problemen bei der experimentellen Ermittlung eines NOECs für Nickel im Sediment, weshalb eine EU-Arbeitsgruppe („Technical conclusion i) Group on PNEC sediment derivation for nickel“) gegründet wurde. Nickel ist ein langsam bindendes Metall, d.h. dass sich nach Zugabe von Nickel in ein Testsystem das durch geochemische Prozesse gesteuerte Gleichgewicht zwischen Sediment und Wasserphase nur langsam einstellt. Während dieser Phase der Gleichgewichtseinstellung, kommt es zu einer deutlichen Abnahme der Bioverfügbarkeit. Diese Reduzierung der Metall-Bioverfügbarkeit im Sediment wird standardmäßig durch die Bestimmung der Haupt-Bindungspartner, die säureflüchtigen Sulfide (AVS) und den organischen Kohlenstoff (OC), in der Risikobewertung berücksichtigt. Ein Ergebnis der EU-Arbeitsgruppe ist, dass auch Eisen- und Mangan-(Hydr-)Oxide als Bindungspartner die Bioverfügbarkeit von Nickel im Sediment beeinflussen und darum mit in eine Risikobewertung einfließen sollten. Weiterhin sollte beachtet werden, dass die Abnahme der Bioverfügbarkeit durch abiotische oder biotische Faktoren wieder umkehrbar ist. Eine Normalisierung der Metall-Bioverfügbarkeit in Sedimenten nur über das AVS-Modell (säurelösliche Sulfide) ist nicht ausreichend und birgt Unsicherheit. Diese Unsicherheit reiht sich ein in eine ganze Reihe von Unsicherheiten und Grenzen, die sich bei der Einbeziehung der Bioverfügbarkeit in die Risikobewertung von Metallen ergeben. Das Ziel des entwickelten Konzepts zu Metall-Bewertung, die Unsicherheiten durch die Berücksichtigung der Bioverfügbarkeit zu vermindern, wurde damit nicht erreicht.

Weiterlesen:
Endbericht
Metals in the Environment - Incorporation of Metal Bioavailability into Regulatory Frameworks

Die Schlußfolgerungen aus dem Gutachten:

Bewertung von Nickel – Toxizitätstests mit Sedimenten
Die Durchführung der Toxizitätstests sowie die chemische Analytik der Sedimente muss harmonisiert werden.

Ein niedriger Sicherheitsfaktor für Nickel (z.B. 1), der u.a. von Industrie wegen umfassender Tests und Feldstudien gefordert wird, ist nicht gerechtfertigt, da folgende Unsicherheiten bestehen:
  • Der Expositionsweg Nahrung kann ein Grund für eine chronische Sedimenttoxizität sein.
  • Die Diversität der getesteten Sedimentorganismen steht in keinem Verhältnis zur realen Artenvielfalt wichtiger benthischer Spezies.
  • Die Abnahme der biologischen Verfügbarkeit von Nickel ist in Freilandexperimenten durch abiotische oder biotische Faktoren wieder umkehrbar.

Risikobewertung für Metalle allgemein
Der Technische Leitfaden zur Metallbewertung zum europäischen Chemikalienrecht REACH beschreibt die notwendigen Komponenten einer Risikobewertung. Die hier angestrebte Normalisierung des allgemeinen PNEC zu einem Wert, der die biologische Verfügbarkeit berücksichtigt, ist anspruchsvoll.

Bei der Risikobewertung von Metallen unter REACH fehlen folgende Instrumente:
  • Keine ausreichende Zahl von standardisierten Toxizitätstests in der Risikobewertung für die Kompartimente Wasser und Sediment (zumindest nicht in der Anwendung).
  • Fehlende Harmonisierung auf Europäischer Ebene für die Methoden zur chemischen und biologischen Analyse.
  • Eine Normalisierung der Metallverfügbarkeit in Sedimenten nur über das AVS-Modell ist nicht ausreichend, hier besteht Entwicklungsbedarf.
  • Ein allgemeingültiges Modell zur Modellierung der biologischen Verfügbarkeit in Sedimenten gibt es nicht