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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:luen4-opus-145070
URL: http://opus.uni-lueneburg.de/opus/volltexte/2018/14507/


Biozide Wirkstoffe im Haushalt : Anwendungsmuster und Einträge in das Abwasser

Biocidal active substances in households : use patterns and emissions to wastewater

Wieck, Stefanie

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SWD-Schlagwörter: Körperpflege , Haushaltschemikalie , Schädlingsbekämpfungsmittel , Abwasser , Abwasserbelastung
Freie Schlagwörter (Deutsch): Biocide , Haushalt, Fragebogen , Abwassseranalytik, LC-MS/MS , SPE
Freie Schlagwörter (Englisch): Biocides, household, questionnaire, barcode, wastewater analysis, LC-MS/MS, SPE
Institut: Institut für Nachhaltige Chemie und Umweltchemie
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Kümmerer, Klaus (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 31.07.2018
Erstellungsjahr: 2018
Publikationsdatum: 28.08.2018
Kurzfassung auf Deutsch: Biozide Wirkstoffe sind Chemikalien, die zum Schutz der menschlichen oder tierischen Gesundheit oder zum Schutz von Materialien vor Schädlingen eingesetzt werden. Da diese Stoffe eine beabsichtigte Wirkung auf Organismen haben, besteht das Risiko, dass auch ungewollte Auswirkungen auf Nicht-Zielorganismen auftreten. Monitoringergebnisse lassen vermuten, dass diese Wirkstoffe auch häufig im Innenraum von Haushalten eingesetzt werden und von dort vor allem über Abwasserleitungen und Kläranlagen in die Umwelt gelangen, wenn sie in Kläranlagen nicht eliminiert werden. Die Produkte, aus denen die Wirkstoffe aus Haushalten in das Abwasser gelangen, sind bislang jedoch nicht identifiziert worden. Aus diesem Grund konnten die daraus resultierenden Umweltbelastungen nicht eingeschätzt und keine entsprechenden Emissionsminderungsmaßnahmen umgesetzt werden. In dieser Arbeit wurde deshalb untersucht, in welchen Haushaltsprodukten biozide Wirkstoffe eingesetzt werden und in das Abwasser gelangen. Zudem sollte erforscht werden, was die Haushaltsmitglieder über Biozidprodukte wissen und wie sie mit ihnen umgehen. Ziel war es, die Anwendungen von bioziden Wirkstoffen in Haushalten zu identifizieren, von denen die höchsten Umweltbelastungen zu erwarten sind, und geeignete Emissionsminderungsmaßnahmen abzuleiten.
Um die Anwendung biozider Wirkstoffe in Haushalten zu untersuchen, wurde zunächst durch eine Befragung in Haushalten eines dörflichen Wohngebietes ermittelt, was die Haushaltsmitglieder über Biozidprodukte wissen und wie sie die damit verbundenen Risiken im Vergleich zu anderen Haushaltsprodukten einschätzen. Zudem wurde für jeden der teilnehmenden Haushalte ein Inventar der vorhandenen Produkte erstellt. Dabei wurden neben den Biozidprodukten auch Wasch- und Reinigungsmittel und Körperpflegeprodukte untersucht. Ähnliche Erhebungen fanden zusätzlich in Haushalten in urbanen Gebieten statt. Die aufgrund der inventarisierten Produkte zu erwartenden Stoffe wurden im Laufe eines Jahres durch ein speziell abgestimmtes Monitoringprogramm im Abwasser des dörflichen Wohngebietes in Tages- und Stundenmischproben untersucht. Alle Proben wurden nach der Probenahme aufgearbeitet und mittels Flüssigchromatographie gekoppelt mit einem Triple-Quad-Massenspektrometer analysiert. Dabei wurden die Konzentrationen von 14 Wirkstoffen gemessen: 1,2-Benzisothiazol-3(2H)-on (BIT), C12-Benzalkoniumchlorid, Carbendazim, 5-Chlor-2-methyl-2H-isothiazol-3-on (CMIT), Dichloroctylisothiazolinon (DCOIT), N,NDiethyl-meta-toluamid (DEET), Diuron, Icaridin, 2-Octyl-2H-isothiazol-3-on (OIT), Piperonylbutoxid (PBO), Triclosan, Tebuconazol, Terbutryn und Tetramethrin.
Vielen Befragten war nicht bewusst, dass sie Biozidprodukte nutzen. Der Begriff ´Biozid´ war oft nicht bekannt und wurde inhaltlich häufig falsch verstanden. Oft brachten die Befragten damit ´ökologische Schädlingsbekämpfung´ in Verbindung oder sie hatten keine Vorstellung, was der Begriff bedeuten könnte. Die Auswertungen der inventarisierten Produkte und der darin enthaltenen bioziden Wirkstoffe zeigten, dass ein Großteil der Wirkstoffe nicht aus Biozidprodukten in das Abwasser gelangt, sondern aus Körperpflegeprodukten und Wasch- und Reinigungsmitteln. Insgesamt 64 % der Anwendungen von bioziden Wirkstoffen in den inventarisierten Produkten wurden nicht unter der Umweltrisikobewertung der Verordnung (EU) 528/2012 über die Bereitstellung auf dem Markt und die Verwendung von Biozidprodukten berücksichtigt, was zu einer erheblichen Unterschätzung der Umweltrisiken führt.
Die Ergebnisse der Abwasseruntersuchungen deuten ebenfalls darauf hin, dass biozide Wirkstoffe aus Wasch- und Reinigungsmitteln, Körperpflegeprodukten und Biozidprodukten gleichermaßen in das Abwasser eingetragen werden. Die Messergebnisse können gut mit den Produktinventaren in Verbindung gebracht werden. Einige Wirkstoffe, wie die Repellentien gegen Mücken, DEET und Icaridin, oder das Desinfektionsmittel C12-Benzalkoniumchlorid scheinen maßgeblich durch Biozidprodukte eingetragen zu werden. Auch Konservierungsmittel, wie beispielsweise Isothiazolinone, die vor allem in Wasch- und Reinigungsmitteln eingesetzt werden, wurden regelmäßig nachgewiesen. Für Triclosan hingegen ist gemäß den Inventaren Zahnpasta vermutlich die Produktgruppe, die in dem untersuchten Wohngebiet maßgeblich für den Eintrag ins Abwasser verantwortlich ist.
Diese Arbeit zeigt zum ersten Mal, welche Produkte im Haushalt eine wichtige Quelle für biozide Wirkstoffe im Abwasser sind. Sie müssen mit einbezogen werden, wenn Emissionen an der Quelle reduziert werden sollen. Die daraus resultierenden komplexen Eintragspfade und -quellen sind für die Haushaltsmitglieder schwer zu durchschauen. Die Anwendungen in Haushaltsprodukten fallen oft nicht unter die Umweltrisikobewertung der Verordnung (EU) 528/2012 über die Bereitstellung auf dem Markt und die Verwendung von Biozidprodukten. Dies kann zu einer Unterschätzung des Risikos im Rahmen der Umweltrisikobewertung führen. Aus diesem Grund sollten Maßnahmen ergriffen werden, die über die Produktzulassung von Biozidprodukten hinausgehen, um die Emissionen so gering wie möglich zu halten. Diese Maßnahmen sollten sich nicht darauf beschränken, die Bevölkerung über Biozidprodukte aufzuklären und zu sensibilisieren, da dies aufgrund der hier vorgelegten Ergebnisse nicht immer erfolgsversprechend scheint. Stattdessen sollten Maßnahmen früher in der Wertschöpfungskette ansetzen, wie zum Beispiel beim Design der Wirkstoffe oder der Formulierung der Produkte, um so Einträge biozider Wirkstoffe in die Umwelt zu verringern.
Kurzfassung auf Englisch: Chemicals used to protect human or animal health or materials against harmful organisms are called biocidal active substances. As these substances are supposed to have an effect on organisms, it is possible that they affect non-target organisms as well. Monitoring results indicate that these substances are frequently used within households. From there, the substances are emitted into wastewater and enter the environment via sewage treatment plants if they are not eliminated there. The products used in households that are associated with these emissions have, however, yet to be identified. For this reason, the resulting environmental pollution cannot be assessed, and related measures to minimise the emissions cannot be implemented.
To address this problem, this thesis evaluated which household products contain biocidal active substances and which substances are emitted into municipal wastewater. It also assessed what consumers know about biocidal products and how those are used in households. It aimed to identify the applications in households responsible for the highest emissions and to propose appropriate measures to minimise these emissions.
To understand the use of biocidal active substances in households, the study focussed on a rural neighbourhood and analysed inhabitants´ knowledge and risk perception of biocidal products compared to other household products. In addition, product inventories for all participating households were compiled. Besides biocidal products, washing and cleaning agents and personal care products were included in the inventories. Similar surveys took place in households in urban neighbourhoods. Based on the biocidal active substances contained in the products inventoried, a matching wastewater sampling campaign was conducted in the rural neighbourhood. Daily and hourly composite samples were analysed during the course of the year. The concentrations of 14 active substances were measured by liquid chromatography coupled with a triple quad-mass spectrometer: 1,2-benzisothiazol-3(2H)-one (BIT), C12-benzalkonium chloride, carbendazim, 5-chloro-2-methyl-2h-isothiazol-3-one (CMIT), dichlorooctylisothiazolinone (DCOIT), N,N-diethylmeta-toluamide (DEET), diuron, icaridine, 2-octyl-2H-isothiazol-3-one (OIT), piperonyl butoxide (PBO), triclosan, tebuconazole, terbutryn and tetramethrin.
The results of interviews conducted with household members demonstrated that many interviewees were not aware of using biocidal products. The term ´biocide´ was often unfamiliar to them or misunderstood. In many cases, interviewees related organic pest control with this term or were not able to figure out its meaning at all. The evaluation of the products inventoried and the biocidal active substances contained in those products showed that the majority of the uses is not in biocidal products but in personal care products and washing and cleaning agents. Of those uses, 64 % do not fall under the Regulation (EU) 528/2012 concerning the making available on the market and use of biocidal products, which seems to underestimate the environmental risk of biocidal active substances.
The measured concentrations of the substances also showed that biocidal active substances are evenly emitted to wastewater by washing and cleaning agents, personal care products and biocidal products. The results matched the product inventories. Some active substances such as the mosquito repellents DEET and icaridine or the disinfectant C12-benzalkonium chloride were primarily emitted by biocidal products. Preservatives, such as isothiazolinones, which are used primarily in washing and cleaning agents, were detected frequently. For triclosan, a disinfectant, inventories showed that toothpaste probably was the product group mainly responsible for its emission into wastewater.
This thesis shows that household products are an important source for biocidal active substances in wastewater. They should not be neglected if emissions are to be reduced at the source. The resulting complex emission pathways and sources are hard to understand for consumers. The uses often do not fall under the environmental risk assessment of Regulation (EU) 528/2012 concerning the making available on the market and use of biocidal products. As a consequence, the environmental risk assessment under this regulation may underestimate the risk posed by biocidal active substances. For this reason, measures that minimise emissions to the minimum possible and that go beyond current product authorisation should be adopted. These measures should not be limited to information and awareness raising campaigns, as this does not seem promising due to the limited knowledge of consumers regarding biocidal products. Instead, measures should focus on stages early in the value chain, for example the design of the active substances or the formulation of the product, and thus minimise emissions of biocidal active substance into the environment.


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Letzte Änderung: 10.11.16