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ERA NET SIINN Project
Fate and effect of wastewater‐borne manufactured nanomaterials inaquatic ecosystems
Verbleib und Auswirkungen von synthetischen Nanomaterialien aus Kläranlagenausflüssen auf aquatische
Ökosysteme
Josef WanzenböckForschungsinstitut für Limnologie Mondsee, Universität Innsbruck
http://www.fenomeno‐nano.de/
ERA‐NET ‐ Initiative zur Integration europäischer Forschungssysteme
Mehr als 80% der Forschungsarbeit im öffentlichen Sektor wird in Europa auf nationaler Ebene geleistet und erfolgt hauptsächlich über nationale und regionale Forschungsprogramme. Um die Erschaffung eines vitalen Europäischen Forschungsraums (European Research Area ‐ ERA), eines der großen strategischen Ziele Europas, zu verwirklichen, müssen nationale und regionale Forschungsprogramme stärker koordiniert und aufeinander abgestimmt werden.Diesem Grundgedanken folgend wurde das ERA‐NET Schema als Teil des 6. und 7. EU‐Rahmenprogramms entwickelt und im aktuellen Horizont 2020 Programm weiter verstärkt, um weiterhin grenzüberschreitende Forschungs‐ und Technologiezusammenarbeit zu ermöglichen.
FP7 ERA‐NET on NanosafetySafe Implementation of Innovative Nanoscience and Nanotechnology
Abb. 1. Schema der Verbreitung von MNMs in einer typischen aquatische Nahrungskette und anvisierte Risikoabschätzung.
Der zentrale Schlüsselfaktor von FENOMENO ist die Analyse des Verbleibs von MNMs in der Nahrungskette und der chronischen Toxizität von MNMs, sowohl unter Laborbedingungen unter Einsatz von Ausflüssen aus Modellkläranlagen, als auch in dazu parallelen Feldstudien mit dem einzigartigen Fokus auf realen MNMs
PartnerNumber Country Organisatio
nPrincipal
Investigator Other personnel
1
Project Consortium Coordinator
Germany University of Siegen (USiegen)
Prof. Dr.Holger Schönherr
Prof. Dr. Klaudia Witte, Jun.‐Prof. Dr. Carsten Engelhard, Dr. Dr. h.c. Carl Friedrich Gethmann, Prof. Dr. Klaus‐Dieter Kuhnert,
2 Germany FraunhoferIME
Prof. Dr.Christian Schlechtriem
Dr. Kerstin Hund‐Rinke; Dr. Karsten Schlich
3 Austria University of Innsbruck (UIBK)
Univ. Doz. Dr.Josef Wanzenböck
Dr. Dunja Lamatsch
4 Portugal University Aveiro(UAVR)
Dr. Isabel Lopes
Dr. Susana Loureiro, Prof.Dr. Amadeu Soares
WP 1: Isolation und Charakterisierung von künstlichen Nanomaterialien in WasserprobenProf. Dr. Holger Schönherr Department Chemie – Biologie, Physikalische Chemie I
Tasks ‐ Aufgaben
TiO2
AgNPs
Modell‐Kläranlagen (OECD TG 303)
Ausfluss
1.1. Abwasser von Modell‐Kläranlagen
1.2. Entwicklung analytischer Methoden zur MNM Detektion und Charakterisierung in Abwasser von Modellkläranlagen
1.3. Analytische Methoden zu MNM Detektion und Charakterisierung in Umweltproben
Task 1.2Entwicklung analytischer Methoden zur MNM Detektion und Charakterisierung in Abwasser von Modellkläranlagen
FENOMENO
• Es werden verbesserte, ultrasensitive Methoden für die Elementanalyse, den Partikelnachweis und die Partikel‐Charakterisierung benötigt:
Inductively coupled plasma – mass spectrometry (ICP‐MS) Optical dark field microscopy Scanning electron microscopy (SEM & EDX) Transmission electron microscopy (TEM) Atomic force microscopy (AFM) X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS)
Task 1.3 Entwicklung analytischer Methoden zur MNMDetektion und Charakterisierung in Umweltproben
FENOMENO
• Die unter Task 1.2. erwähnten Methoden werdenverfeinert und auf Wasserproben aus dem Mondseeangewandt.
• State-of-the-art ICP-MS• iCap Q, Thermo Fisher Scientific
WP 2 Biologische AuswirkungenProf. Dr. Klaudia WitteDepartment Chemie – Biologie,FG Ökologie und Verhaltensbiologie
Task 2.1‐2.4Kurz‐ und langfristige Auswirkungen von MNMs auf unterschiedliche ökotoxikologische Endpunkte bei Algen, Daphien und Fischen. Entwicklung von Sensorsystemen durch computergesteuerte Bildverarbeitung.
FENOMENO
Algen – Zooplankton (Daphnia*)– Fisch *Testorganismen: Daphnien aus Kulturen sowie aus dem Mondsee
WP 3 Bioakkumulation von künstlichenNanomaterialien in der aquatischen NahrungsketteProf. Dr. Christian SchlechtriemFraunhofer Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie
TiO2
AgNPs
Modellkläranlage
(OECD TG 303)
Ausfluss
Biokonzentration und
Bioakkumulation
Algen
Daphnia
Juvenile Fische
Task 3.1/3.2 Biokonzentration und Bioakkumulation von MNMs in Algen, Daphnien und Fischen
Probenanalyse(Task 3.3)
WP4: Räumlich‐ zeitliche Verteilung von MNMs in SeenUniv. Doz. Dr. Josef Wanzenböck, Dr. Dunja LamatschForschungsinstitut für Limnologie Mondsee, Universität Innsbruck
Die Arbeiten werden durch Feldstudien (WP4) komplementiert, in denen die zeitliche und räumliche Verteilung von MNMs in natürlichen Seen und deren Nahrungsketten untersucht werden soll. Dabei ist der Mondsee in Österreich besonders gut für diese bislang beispiellose Studie geeignet, da er den seltenen Fall eines Sees darstellt, der das gereinigte Wasser aus einer kommunalen Kläranlage direkt empfängt. Als Referenz‐See wird ein unbelasteter See ohne Klärwerkseinleitung untersucht.
WP4: Räumlich‐ zeitliche Verteilung von MNMs in Seen
Wasserproben und Schlüsselorganismen der Gewässer Nahrungskette (Algen, Daphnia, Fisch: Felchen, Hecht) sowie Wasserpflanzen und Muscheln werden viermal pro Jahr gesammelt und die räumliche Verteilung von NPs an vier verschiedenen Stellen entlang von Transekten von der Kläranlage im nordwestlichen Teil des Sees in Richtung des südöstlichen Abstroms des Sees analysiert.
WP4: Räumlich‐ zeitliche Verteilung von MNMs in Seen
WP5: Biochemische BiomarkerWP6: RisikoanalyseDr. Isabel LopesCentre for Environmental and Marine Studies
WP2
Task 5.1/ 5.2: In MNM haltigen biologischen Proben (Algen, Daphniaund Fisch) aus WP2 ‐ WP4 werden die Auswirkungen der MNMs aufbiochemische Biomarker für oxidativen Stress, neurologischeReaktionen, Störungen im Hormonsystem, Zytotoxizität und DNA‐Schäden untersucht und beurteilt.
Task 5.1 Analyse vonbiochemischen Biomarkernin Modellorganismen
Task 5.2 Analyse vonbiochemischen Biomarkern inOrganismenn aus dem Freiland.
WP4
WP6: Risikoanalyse
Die Ergebnisse aus den ökotoxikologischen Labortests (bezüglich unterschiedlicherEndpunkte), im Zusammenspiel mit zusätzlichen Literaturdaten, ermöglichen es PNEC ‐Werte (Predicted No Effect Concentrations) abzuleiten.Die gemessenen Umweltkonzentrationen (Measured environmental concentrations ‐MEC)bilden die Basis für die Berechnung von Risikoquotienten (RQ) für den Mondsee.
Task 6.1: Risikoabschätzung von MNMs im Mondsee (case sudy).
Task 6.2: Integration von Daten aus Feldstudie, Bioakkumulation und Biomarkeranalysefür eine umfassende Risikoanalyse.
http://www.fenomeno‐nano.de/
Project start: 1.4.2015, Duration: 36 months, Total funding: 1.112.194 €
Projektkoordinator: Prof. Dr. Holger Schönherr: [email protected]‐siegen.deProjektleiter Österreich:Univ. Doz. Dr. Josef Wanzenböck: [email protected]