Integrative test strategy for the environmental assessment of nanomaterials / by Dr. Kerstin Hund-Rinke, Dr. Monika Herrchen, Dr. Karsten Schlich (Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME, Schmallenberg/Germany) ; on behalf of the Federal Environment Agency (Germany) ; study performed by: Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME ; edited by: Section IV 2.2 Pharmaceuticals, Washing and Cleaning Agents Dr. Doris Völker

Abstract

Main aim of the project was the development of a test strategy on the fate and ecotoxicological effects of synthetic nanomaterials (ENM) in the environment. Furthermore, a tiered risk assessment approach was suggested. For the test strategy development both, conventional and alternative endpoints were considered, and fate and effects were considered separately. First, the literature was reviewed and suitable test methods were identified. Recommendations for the fate and effects testing were provided. The recommendations consider various levels of test complexity as they are to be used in a tiered risk assessment scheme. Furthermore, the proposed test strategy on effects comprises of three sub-steps: Step 1: decision on ENM to be tested; Step 2: testing; Step 3: use of test results.Exemplarily one aspect of the test strategy for the assessment of effects was investigated comprehensively. For the risk assessment (RA) approach, a tiered scheme such as are commonly used in the context of precautionary environmental risk assessment was suggested including the use of mathematical models and trigger values to either stop the procedure or proceed to the next tier. Besides risk assessment related aspects, the IME-approach also takes into account the basic idea of life-cycle assessment (LCA).

Hauptziel des Projektes war die Entwicklung einer Strategie zur Testung von Verbleib und Wirkung von synthetischen Nanomaterialien (ENM) in der Umwelt. Weiterhin wurde ein gestuftes Verfahren zur Abschätzung des Umweltrisikos von ENM vorgeschlagen. Zur Teststrategie-Entwicklung sollten neben den konventionellen Endpunkten auch alternative Ansätze in Betracht gezogen werden. Die Aspekte "Verbleib" und "Wirkung" wurden getrennt behandelt. Zunächst wurden jeweils anhand einer Literaturrecherche Testmethoden eruiert und Empfehlungen hinsichtlich ihrer Eignung formuliert. Dabei wurde bereits soweit wie möglich berücksichtigt, dass bei einem gestuften Verfahren zur Risikoabschätzung unterschiedlich komplexe Testmethoden eingesetzt werden sollten. Darüber hinaus besteht die vorgeschlagene Effekt-Teststrategie aus drei Unterschritten: Schritt 1: Entscheidung über die Testung von ENM; Schritt 2: Testung; Schritt 3: Anwendung der Ergebnisse. Ein Aspekt der Strategie zur Ökotoxikologie wurde exemplarisch näher experimentell betrachtet. Beim vorgeschlagenen Verfahren zur Risikoabschätzung handelt es sich um ein gestuftes Verfahren, wie es im vorsorgenden Umweltschutz üblicherweise eingesetzt wird. Das Verfahren enthält des Weiteren mathematische Simulationsmodelle sowie Werte, die entweder ein "STOP" der Prozedur oder ein Beschreiten der nächst-höheren Stufe triggern. Neben den Aspekten der Risikoabschätzung werden auch einige grundlegende Ideen der Lebensweg-Betrachtung (life-cycle assessment, LCA) eingebracht.