Abschlussbericht des Graduiertenkollegs (pdf) - Zentrum für ...

Ein BCF von 32 wurde für den Acetylcholinesterase-Hemmer Methylparathion ermittelt. Oxidation, Dearylierung
und Nitroreduktion sind die wichtigsten metabolischen Reaktionen. Der prozentuale Anteil des
Metaboliten Methylparaoxon war im Vergleich zu 4-Nitrophenol und p-Aminophenol wesentlich geringer.
Die Unterschiede in der Lipophilie zwischen Methylparathion und den gebildeten Metaboliten wirkten sich
entscheidend auf die Verteilung in den Fischen aus. Während im Filet über 80 % der Gesamtmenge als
Ursubstanz vorlagen, betrug der Anteil im Verdauungstrakt nur noch etwa 10 %. Methylparathion und die
gebildeten Metabolite wurden von den Fischen sehr schnell ausgeschieden (t 1/2 = 1.4 h).
Die toxikokinetischen Parameter der untersuchten Testsubstanzen zeigten Unterschiede in der Aufnahme,
Anreicherung, Verteilung, Metabolisierung und Elimination. Nach subletaler Applikation resultierten daraus
unterschiedliche interne konzentrationen. Unter Berücksichtigung der kinetischen Prozesse wurden
letale Körperdosen kalkuliert. Für 3,4-Dichloranilin und Methylparathion lagen die Werte bei 380 und 450
µmol/kg. Die kalkulierten Letaldosen von Methylparaoxon, dem eigentlichen Hemmer der AChE und von
dem Entkoppler 2,4-Dinitrophenol lagen um den Faktor 30 unter den Dosen von 3,4-Dichloranilin und Methylparathion,
die als unspezifisch wirkende polare Narkotika eingestuft werden können. Die Kalkulation
letaler Körperdosen unter Berücksichtigung der Toxikokinetik liefert Hinweise auf das Vorliegen spezifischer
Wirkmechanismen und stellt ein gutes Maß für die Abschätzung der akuten Toxizität dar, die in der
Reihenfolge Methylparaoxon < 2,4-Dinitrophenol < 3,4-Dichloranilin < Methylparathion abnimmt.
8.3.3 Bioakkumulation und Verteilung von 3,4-Dichloranilin und α-Endosulfan im aquatischen
Laborsystem: ein Vergleich zwischen Einzelspezies- und Mikrokosmos-Experimenten.
Bearbeiter: Dipl.-Biol. Achim Schmitz
Hauptbetreuer: Univ.-Prof. Dr. R. Nagel
Für die Bewertung der Anreicherung von Umweltchemikalien in aquatischen Organismen werden zur Zeit
überwiegend Ergebnisse aus Untersuchungen mit Fischen herangezogen. Diese Vorgehensweise wirft die
Frage nach der Übertragbarkeit der Daten auf andere Wasserorganismen, sowie auf komplexere Bedingungen
im Freiland auf. Vor diesem Hintergrund wurden Einzelspezies- und Mikrokosmos-Experimente mit
den Modellsubstanzen 3,4-Dichloranilin und α-Endosulfan durchgeführt. Die Verwendung der Tracertechnik
machte Untersuchungen zum Metabolismus mittels Hochleistungsflüssigkeitschomatographie (HPLC)
notwendig. Hierzu mußten Extraktionsmethoden und Trennsysteme für den Nachweis der Metabolite in
Organismen und Haltungswasser entwickelt werden.
Die toxikokinetischen Parameter zur Aufnahme, Metabolisierung, Anreicherung und Elimination von 3,4-
Dichloranilin wurden an den aquatischen Invertebraten Daphnia magna, Asellus aquaticus, Planorbarius
corneus, Tubifex tubifex, Limnodrilus hoffmeisteri und Lumbricus variegatus, sowie bei den submersen
Makrophyten Ceratophyllum demersum und Elodea canadensis in Einzelspezies-Tests untersucht.
Die Biokonzentrationsfaktoren (BCF) auf Basis der 14 C-Aktivität betrugen 113 (Ceratophyllum demersum),
79 (E. canadensis), 29 (D. magna), 28 (A. aquaticus), 15 (P. corneus), 35 (T. tubifex), 30 (L. hoffmeisteri)
und 800 (L. variegatus). Die, auf die Ursubstanz bezogenen BCF lagen erwartungsgemäß niedriger, als die
auf die Gesamtradioaktivität basierenden Werte. Die Untersuchungen zur Elimination in fremdstofffreiem
Wasser ergaben z.T. hohe Restradioaktivitäten in den Organismen. So konnten bei Versuchsende (264
h) noch 72 % der zu Beginn der Elimination enthaltenen 14 C-Aktivität im Oliogochaeten L. variegatus
nachgewiesen werden.
Zur Untersuchung der Bioakkumulation unter komplexen, naturnahen Bedingungen wurde ein Aquarienmikrokosmos
mit einem Gesamtvolumen von 40 Litern etabliert. Die Überprüfung der Stabilität in vier Parallelansätzen
über einen Zeitraum von mehr als fünf Monaten ergab eine hohe Übereinstimmung bezüglich
der wasserchemischen Parameter, sowie der qualitativen Zusammensetzung der Lebensgemeinschaften.
Die aus der Literatur bekannten BCF von 3,4-DCA und α-Endosulfan bei Fischen unterscheiden sich zum
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