Weiterentwicklung eines aquatischen Multispeziessystems aus der Weltraumforschung für die prospektive Chemikalienbewertung

Das geschlossene aquatische Labor-Mehrartensystem AquaHab® basiert auf einem System aus der Weltraumforschung. In der vorliegenden Arbeit wurde es auf seine Eignung als System zur prospektiven Chemikalienbewertung (Wirkung und Verbleib) hin überprüft und entsprechend weiterentwickelt. Das System besteht aus einem 8,2 l -fassenden Wassertank, in dem Fische, Pflanzen, Bachflohkrebse und Schnecken untergebracht sind, sowie dazugehörender Mess- und Regeltechnik. Nach Ableitung relevanter Fragestellungen aus den Bereichen a) Expositions- und Wirkungsabschätzung b) Berücksichtigung ökologischer Aspekte sowie c) der Standardisierbarkeit des Testansatzes und Reproduzierbarkeit der Testergebnisse wurden geeignete Endpunkte und Chemikalien zur Überprüfung dieser Aspekte definiert und beschrieben. Diese Fragestellungen wurden im Rahmen von 22 Testansätzen experimentell überprüft durch: unbelastete Kontrollläufe, Lösemittel-kontrollläufe, Testläufe mit Tributylzinn-Applikation und Testläufe mit Irgarol® 1051-Applikation. Nachfolgend wurden kommerzielle Aspekte betrachtet und die nächsten Entwicklungsschritte beschrieben. #Expositionsanalytische Aspekte# sind in der standardisierten Testmatrix AquaHab® studier- und struktur-wirkungsanalytisch ableitbar, bei Erzielung hoch reproduzierbarer Ergebnisse. Im Gegensatz zu Tests in größeren, aufwändigeren und weniger reproduzierbaren Outdoor-Ponds ist die detaillierte Analyse der Chemikalie und seiner Transformationsprodukte in den vier Spezies in AquaHab® somit lohnenswert. Bei subletalen Start-Konzentrationen spezifisch wirkender Chemikalien im Wasser können nachfolgend auch niedrigste Gehalte in Nicht-Ziel-Spezies bei limitierter Probemenge erfasst werden. Eine Bilanzierung der eingebrachten Chemikalie bzw. ihrer Transformationsprodukte ist möglich. #Wirkungsanalytische Aspekte# können anhand von Endpunkten verschiedener Organisationshöhe in Spezies verschiedener trophischer Ebenen studiert werden – mit ähnlichen Ergebnissen wie in Monospeziestests. Die dabei in AquaHab® erzielten Ergebnisse sind im Gegensatz zu denen aus mehreren parallel durchgeführten Monospeziestests vergleichbarer. Das hat eine geringere Unsicherheit bei ihrer Extrapolation auf das Freiland zur Folge. Zudem sind sie aufgrund des Einbeziehens von Transformationsprodukten, welche von Vertretern verschiedener trophischer Stufen im Systemkontext produziert wurden, und der direkten Ableitung von internen Konzentrationen realistischer. Ein weiterer Vorteil des Systems liegt in der Nutzung des Sauerstoffgehaltes des Wassers für die sensitiven Wirk- Endpunkte „Veränderung der Photosynthese- und Atmungsaktivität“. Das AquaHab®-System ist somit zur standardisierten und reproduzierbaren Untersuchung von Prozessen der Chemikalienexposition und multiplen Chemikalienwirkung auf einzelne Organismen und deren Interaktionen in subletalen Konzentrationen geeignet. Untersuchungen von Chemikalien in AquaHab® stellen in Bezug auf die Abbildung der Realität in der Natur, dem instrumentellen und experimentellen Aufwand sowie der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse eine Brücke zwischen Monospeziestests und Outdoor-Ponds dar. Im Vergleich zu anderen Labormehrartensystemen, wie z. B. dem Taub-Mikrokosmos, können keine populationsdynamischen Untersuchungen erfolgen. Die Integration der Fische in das System zeigt jedoch Vorteile bei der freilandnäheren Beobachtung der Wechselwirkung zwischen der Chemikalie und den Aufnahmepfaden bzw. biochemischen Umsetzungen der integrierten Spezies.