PAH metabolite intercalibration

Just now an international intercalibration of PAH metabolites in fish bile is starting under the lead of my institution. If you are interested please contact me. We’ll send around 5 fish bile samples in early 2010 and need your contribution in analysing at least 1-hydroxypyrene concentrations preferably by HPLC or GC/MS.

It’s free – please join us!

You have only to pay a small fee for the sample transport to your lab.

Startschuss für FLOODSEARCH II

Mit dem Klimawandel steigt die Zahl der extremen Wetterereignisse – Hochwasser gehören dazu. Bei einem Hochwasser werden Sedimente in Bewegung gebracht (erodiert), die bisher ruhig am Grund des Flusses gelegen haben. Dadurch werden Sediment- gebundene Schadstoffe frei und können dem Ökosystem schaden. Über die Prozesse von Sediment-Erosion und Schadstoff-Wirkung während eines Hochwasserereignisses ist wenig bekannt. FLOODSEARCH geht der Frage nach, wie die an das Sediment gebundenen Schadstoffe (PAHs und Schwermetalle) während eines Hochwassers für Fische (Forellen) gefährlich werden könnten. Dabei kombiniert das Projekt in einzigartiger Weise Methoden aus der Wassebautechnik und der Ökotoxikologie indem Hochwasser und Erosion in einem speziellen Tank (Kreisgerinne, siehe Foto) simuliert, und die Wirkung der Schadstoffe auf die Fische im Kreisgerinne mit ökotoxikologischen Methoden untersucht werden.

Im Vorgängerprojekt FLOODSEARCH I wurde mit Kunstsedimenten gearbeitet. In FLOODSEARCH II wird es ab Januar 2010 u.a. um natürlich kontaminierte Sedimente gehen.

FLOODSEARCH ist ein interdisziplinäres Pathfinder Projekt des “Exploratory Research Space (ERS)” der RWTH Aachen. Mehr Informationen zum Projekt gibt es hier.

Jahresrückblick einer Reviewerin

In dem vergangenen Jahr habe ich die respektable Zahl von 13 Zeitschriftenartikeln begutachtet. Das ist eine ganze Menge und zeitweilig hatte ich mehrere gleichzeitig auf dem Schreibtisch. Natürlich möchte ich meine Empfehlungen nach bestem Wissen und Gewissen abgeben, aber ich bin auch nur ein Mensch. Es gibt Themen die mir besser gefallen und Schreibstile die mich mehr ansprechen als andere. Einen Artikel habe ich in diesem Jahr sogar mit einem Kompliment an die Autoren ohne Revision durch gewunken. Dabei hat sicher auch eine Rolle gespielt, dass ich kurz zuvor einen schwachen Text zu begutachten hatte, den ich abgelehnt hab. Ab und zu bekommt man lieblos zusammengestöpselte Manuskripte nach dem Motto „Miss irgendwas und schwafel vier Seiten lang darüber“.  Manche Autoren diskutieren ihre Ergebnisse nicht und hören einfach nach dem Ergebnisteil auf. Dabei ist doch gerade die Diskussion ein wesentlicher Teil der wissenschaftlichen Leistung. Was sage ich zu solchen Artikeln?? Das ist auch deshalb schwierig, weil hier die Wissenschaftskultur im Heimatland der Autoren eine Rolle zu spielen scheint. Europäische oder amerikanische Autoren sind in der Regel viel selbstbewusster und diskutieren ihre Ergebnisse ausführlich.

Auch Reviewer können nicht alles einfach nur „gut“ finden und müssen ein paar Artikel aussortieren. Dabei sind wir gezwungenermaßen subjektiv. Ich hab schon mehrfach beobachtet, dass ein Artikel, den ich gut fand („minor revision“) vom zweiten Gutachter abgelehnt wurde und umgekehrt. Wer Recht hat ist in so einem Fall kaum zu entscheiden und ich beneide den Editor nicht, der das tun muss. Am besten man ärgert sich nicht allzu sehr über eine Ablehnung, arbeitet die Kommentare der Reviewer in das eigene Manuskript ein und schickt es fröhlich zur nächsten Zeitschrift.

In diesem Sinne: Frohe Weihnachten für alle Autoren, Reviewer und Editoren!

Neues Editorial Board des IEAM

 

Das SETAC-Journal “Integrated Environmental Assessment and Management” (IEAM)  stellt im Januar 2010 sein neues Editorial Board vor. Wer auf der Liste steht darf sich aktiv an der Gestaltung des Journals beteiligen und natürlich Reviews für die eingereichten Beiträge anfertigen. Die Zeitschrift hat zum Ziel zwischen Umweltforschung und Politik bzw. Management zu vermitteln und passt damit perfekt zur Ausrichtung der Arbeit in unserem Institut.

Ich freue mich als neues Mitglied des Editorial Boards des IEAM ab dem nächsten Jahr arbeiten zu dürfen. Vielen Dank an das SETAC World Council!

 

 

Die Aalmutter kommt gut an …

… zumindest bei den Teilnehmern der großen internationalen Forschungsprojekte BEAST und BALCOFISH, die mit der Aalmutter und anderen Fischarten den Zustand des Ökosystems Ostsee untersuchen. Die Projekte sind in diesem Jahr unter dem ERA-NET Programm BONUS angelaufen und das vTI beteiligt sich mit der Messung von PAH-Metaboliten und der Erfassung von Fischkrankheiten an der Datenerhebung.

Aber warum gerade die Aalmutter? Das Besondere an dieser verbreiteten Küstenfischart ist ihre Fortpflanzungsstrategie: Die Aalmutter ist lebendgebärend. Das heißt, dass man den Fisch mit den dazugehörigen Jungfischen bzw. Embryonen im Bauch gemeinsam fangen und untersuchen kann. Das interessiert besonders Reproduktionstoxikologen und man kann spekulieren, ob Schadstoffe in der Ostsee vielleicht die Entwicklung der Fischeier stören können. Diese Effekte könnten dann direkt mit den Daten des Muttertiers in Beziehung gesetzt werden.

Aber es gibt noch einen Grund, warum die Aalmutter unsere Aufmerksamkeit verdient: Sie hat grüne Gräten. Wie beim Hornhecht ist in das Skelet der Aalmutter das blau-grüne Mineral Vivianit, ein Eisen (III)Phosphat, eingelagert. Das Mineral ist völlig unbedenklich und das Fleisch der Aalmutter soll ganz lecker schmecken. Ich könnte mir ein schaurig schönes Fischgericht vorstellen, das sicherlich seine Liebhaber finden würde. Schade das Halloween gerade vorbei ist.

SETAC-GLB setzt sich für Forschungsförderung ein

Die deutschsprachige Ökotoxikologie-Szene traf sich vom 5.-7. Oktober  in Freising/Weihenstephan. Mit 250 Teilnehmern war die Tagung gut besucht. Die hohe studentische Beteiligung ist auch den von der SETAC-GLB ausgeschriebenen Nachwuchspreisen zu verdanken:  Die Preisträger 2009,  Dr. Urs Schenker und Jens Otte, hielten zwei souveräne Voträge.  Zahlreiche Beiträge, Diskussionsrunden und über 80 Poster waren für das Gelingen der Veranstaltung genauso wichtig wie der bayrische Abend im “Braustüberl”.

Trotzdem gab es auch kritische Töne: In einer Podiumsdiskussion unter der Leitung von Prof. Henner Hollert (im Bild ganz rechts) wurde die schlechte Fördersituation für Projektanträge mit ökotoxikologischer Fragestellung in Deutschland thematisiert. Die Ökotoxikologie ist zurzeit nicht “sexy” genug, um gegen Modethemen wie Klimaforschung oder Biodiversität zu bestehen. Andere Länder wie England stehen in der Ökotoxikologie besser da, als Deutschland, wenn man die Zahl der Publikationen in diesem Themengebiet zugrunde legt. Ökotoxikologische Fragestellungen werden im Zusammenhang mit der Chemikalienbewertung (REACH) weiter wichtig bleiben. Deutschland sollte nicht durch zurückhaltende Förderpolitik auf gut ausgebildete Experten verzichten. Die SETAC-GLB wird sich für ein Umdenken in der Förderlandschaft  einsetzen.

Wie man Resorufin in Lösung bringt und die Reinheit prüft

Manchmal sind es die vermeintlich einfachen Dinge, die sich als unüberwindliche Hürden entpuppen. Eine Lösung mit definierter Menge Resorufin in Dimethylsulfoxid (DMSO) herzustellen, das kann doch nicht so schwer sein. Oder doch? Wenn man weiss wie es geht, dann ist es ganz einfach.

Resorufin ist der externe Standard für die EROD-Messung. Bei einem Standard ist es besonders wichtig, dass alles stimmt weil er ja die Bezugsgröße für alle Messwerte ist. Hier darf man ruhig ein bisschen mehr Mühe investieren. Der Trick beim Lösen ist, dass man das Resorufin  in DMSO rühren muss und zwar wirklich zwei Tage und zwei Nächte lang. Nach 24 Stunden sieht es aus, als würde sich das Resorufin nie lösen, aber mit Geduld funktioniert es. Und bitte keine restlichen Krümel abfiltrieren sondern weiter rühren. Am Ende hat man zum Beispiel  eine Stammlösung mit der Konzentration 1 mg/ml in DMSO.

Der zweite wichtige Punkt ist die Prüfung der Reinheit. Immer wieder liest man von Problemen mit unreinem Resorufin. Die Reinheit kann man photometrisch über den molaren Extinktionskoeffizienten von Resorufin prüfen. Das ist eine wahre “old school-Methode”, die heute kaum noch jemand kennt. Die Messung erfolgt in wässrigem Phosphatpuffer bei pH 8. Also muss unsere DMSO-Stammlösung intensiv verdünnt werden, damit das DMSO die Photometrie nicht stört.

Danach kann man aus der Stammlösung eine Arbeitslösung mit der gewünschten Konzentration durch Verdünnen mit DMSO herstellen. In meinem Beispiel hat  die Arbeitslösung eine Konzentration von 0,002 mg/ml bzw. 0,0085 µmol/ml Resorufin. Diese Lösung aliquotiere ich und lagere sie im Tiefkühlschrank. Für jede Messung wird ein Vial aufgetaut und die Reste verworfen. Das geht wunderbar.

Alle Schritte mit Rechenbeispiel sind nachzulesen auf den unten verlinkten pdf.

Gift aus PET-Flaschen

Vor kurzem erschien in der Zeitschrift “Environmental Science and Pollution Research” ein wissenschaftlicher Artikel von M. Wagner und M. Oehlmann über hormonell aktive Substanzen, die aus PET-Flaschen in Mineralwasser übergehen. Die Wissenschaftler haben in Wasserflaschen aus dem Supermarkt östrogene Wirksamkeit mithilfe einer speziellen Zellinie festgestellt. Die in PET-Flaschen gezüchtete Schnecken hatten mehr Nachkommen, als solche die in Glasflaschen aufgezogen wurden. Beide Testsysteme zeigen deutlich, dass östrogen wirksame Stoffe in Mineralwasser übergehen können.

Diese neue Erkenntnis ist erstaunlich, da man bei Östrogenen aus Nahrungsmitteln bisher nicht an Wasser gedacht hat. Die absolute Menge an östrogener Wirksamkeit aus PET-Flaschen ist zwar nicht  sehr hoch, aber sie ist messbar, trägt zur Gesamtbelastung bei und sie kommt aus einer unerwarteten Quelle.  Wer weiß, vielleicht erleben wir noch mehr Überraschungen aus dieser Richtung?!

Diese Ergebnisse werden kontrovers diskutiert. Das BfR (Bundesinstitut für Risikobewertung) sieht  »für die Verbraucher keine Notwendigkeit, auf Mineralwasser aus PET-Flaschen zu verzichten«, da es erstens noch offene Fragen in der zitierten Untersuchung gibt und wir zweitens über sehr geringe Konzentrationen von östrogenen reden. In Milch ist zum Beispiel mehr drin.

Kennen Sie PAKs?

Warum soll man die Wurst auf dem Grill nicht verbrennen lassen? Warum ist zu viel Räucherfisch ungesund und woher kommt die Raucherlunge? Was belastet die Natur bei Öltankerunfällen? Was macht Probleme in alten Parkettklebern?
Bei allen diesen Fragen spielen PAKs (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) eine Rolle. PAKs sind keine Erfindung der chemischen Industrie sondern sie sind schon seit es Kohle, Erdöl oder Verbrennungsprozesse unter Sauerstoffabschluss gibt  in der Umwelt zu finden. Außerdem sind diese Substanzen sehr langlebig (persistent). Folglich sind die Meeressedimente und die Flussbetten Europas voll davon. Im Wasser lösen sich diese Substanzen nicht so gut – PAKs lieben das Fett.

Und so warten die PAKs im Sediment geduldig bis eine Wurm oder ein Seestern greifbar ist, damit sie dort im fettähnlichen Gewebe akkumuliert oder verstoffwechselt werden können. Man könnte vermuten, dass sich in der höchsten Gliedern der Nahrungskette auch die höchsten PAK-Gehalte finden – aber das ist nicht so denn PAKs werden im Organismus abgebaut. Niedere Tiere wie Würmer haben noch nicht das notwendige Enzymsystem, aber der Fisch, der den Wurm frisst, baut die PAKs ab. “So what ?” Fragt man sich. Dann ist das Problem doch aus der Welt? Oder doch nicht?!

Leider nicht, denn bei der Metabolisierung entfalten PAKs ihre Giftigkeit: Sie werden zu gefährlichen Epoxiden oxidiert, die mit der DNA reagieren können. Das führt im ungünstigen Fall zu einem Tumor. Daher ist es wichtig die Belastung mit PAK zu untersuchen. In Meeresfischen verwendet man dazu den Gehalt an PAK-Metaboliten in der Galle. Dort sammeln sich einige der vom Fisch verstoffwechselten Substanzen und können leicht analysiert werden. In der Abbildung sind die Gehalte von der Leitsubstanz unter den  PAK-Metaboliten (1-Hydroxypyren in ng/AE380nm) in den Fischarten Kliesche, Flunder und Kabeljau von 1994 bis 2007 zusammengefasst. Rote Gebiete kennzeichnen hohe, gelbe Gebite niedrige Konzentrationen.  Man erkennt Unterschiede in der Belastung zwischen Deutscher Bucht, Nord- und Ostsee. Dieses Bild ist das Produkt von über 2000 gemessenen Fischproben, die auf der hohen See gefangen wurden. Aus diesen Daten kann abgeleitet werden, in wie starkem Maß die Fische giftigen PAKs ausgesetzt sind. Weitere Messungen in der östlichen Ostsee in Kombination mit der Erhebung von Fischkrankheiten sind in Planung.

Das Thema PAK in Meeresfischen und Seehunden wird auf meinem englischen Poster für die SETAC 2009 in Göteburg behandelt. Eine pdf-Version kann durch Klicken auf das kleine Bild heruntergeladen werden.

Küvetten – ein Kessel Buntes

Küvetten gibt es in vielen Spielarten und über die Jahre sammelt sich so einiges in den Schubladen an. Welche Küvette ist jetzt die richtige für meine Messung? Ein wichtiges Kriterium zur Unterscheidung ist das Material der Küvette. Im sichtbaren Bereich (farbige Lösungen) kann man kaum etwas verkehrt machen, aber wer im UV-Bereich messen will braucht eine UV-durchlässiges Material, damit das Licht nicht von der Küvette ausgebremst wird. Das Material ist bei klassischen Küvetten, wie denen auf dem Foto, meist über einen Code direkt an der Küvette angegeben. Man findet die folgenden Kürzel:
G: optisches Glas: 334-2500 nm
SOG: optisches Spezialglas 320-2500 nm
PX: Pyrex 325-2500 nm
Q: Quarzglas für fernes UV 170-2700 nm
I: Quarzglas für nahes Infrarot 220-3800 nm
SX: fernes UV-IR, Quarz wasserfrei 170-3500 nm

Die kleinere Zahl des Wellenlängenbereichs wird als “cut off Wellenlänge” bezeichnet, weil drunter nichts mehr geht und das Spektrum im Scan wie abgeschnitten wirkt.

Einwegküvetten aus Kunststoff (Polystyrol oder Polymethylacrylat) sind in der Regel nicht für UV-Messungen geeignet und funktionieren erst oberhalb von 340 bzw. 300 nm. UV-Küvetten aus Kunststoff sind etwas teurer und können für UV-Messungen ab ca. 200 nm verwendet werden. Optisch kann man diese Küvetten nicht voneinander unterscheiden. Also immer auf den Karton gucken. Wer ein Zweistrahlphotometer besitzt und eine Referenzküvette gleichzeitig mit der Probe misst, sollte darauf achten, dass er Küvetten aus der gleichen Kiste bzw. Pärchen verwendet, die aufeinander eingeschliffen sind.

Eine zweite wichtige Überlegung ist der Strahlengang. Bei der üblichen UV/Vis-Photometrie geht der Lichtstrahl einmal durch den Küvettenquerschnitt; meist mit einem Lichtweg von 10 mm. Daher haben Küvetten für UV/Vis zwei gegenüberliegende polierte, glatte und zwei blinde Seiten. Wie herum man die Küvette in den Halter platzieren muss, sollte klar sein. Will man Fluoreszenz messen, muss man wissen, dass bei dieser Messung der Strahlengang rechtwinklig verläuft. Man braucht also eine Küvette mit zwei polierten Seiten im rechten Winkel zueinander bzw. eine Küvette mit vier polierten Seiten, wie bei Fluoreszenzküvetten üblich.

Der Dritte Punkt dreht sich um das Volumen der Küvette. Man unterscheidet Makro (ca. 2 ml, im Bild 1.u.2.vl), Halbmikro (ca. 1,5 ml, im Bild 3.u.4.vl) und Mikro (ab ca. 500 µl, im Bild 2.u.3.vr). Bei allen Küvetten ist der Strahlengang gleich lang, also 10 mm. Nur gefüllt werden die Küvetten mit unterschiedlichen Volumina. Wie viel Lösung minimal in der Küvette sein muss, hängt von der Lage des Lichtstrahls ab. Mit etwas Geschick kann man mit 500 µl eine Halbmikroküvette ausreichend hoch füllen. Bei der Ultra-Mikroküvette im Bild ganz rechts reichen schon 70 µl für eine Füllung. Allerdings ist die Probe kaum rückgewinnbar und man muss hinterher die kleine Küvette reinigen und trocknen bzw. mit der Lösung spülen. Der Lichtstrahl muss das kleine Fenster im schwarzen Sockel treffen, sonst geht es nicht. Hier ist die Gefahr groß, dass mit einen schlecht fokussierten Strahl Intensität bzw. Empfindlichkeit verloren geht. Man sollte sich immer über den Verlauf des Lichtstrahls informieren, bevor man misst.

Der Star unter den Ultra-Mikroküvetten ist die faseroptische Messzelle. Das Bild rechts zeigt den Kopf einer solchen Messzelle, auf den man nur 5µl Probe pipettieren muss. Mit dem innen verspiegelten Deckel versehen erreicht die Messlösung eine Schichtdicke von 1 mm (es gibt auch andere Deckel). Das entspricht einer virtuellen Verdünnung von 1:10 gegenüber 10 mm Standard-Küvette. Das Licht wird durch Lichtleiter so umgeleitet, dass man die Küvette wie gewohnt in den Strahlengang des UV-Photometers stellen kann. Wer geizig mit seiner Messlösung sein muss ist hier richtig. Eine ideale Lösung für DNA/RNA Reinheitsbestimmungen und den gut gefüllten Geldbeutel.