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Umweltwissenschaften (Fach) / Kapitel 3 (Lektion)

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• Wie werden Auswirkungen abgeschätzt? Dosis-Wirkungsbeziehungen 1. Wirkkontinuum → Wirkung steigt proportional mit der Dosis. Je höher die Konzentration umso schwerer wird der Schaden. 2. Schwellenwertbeziehung → Mindestkonzentration oder Mindestdosis für einen Schaden notwendig.
• Klassifizierung möglicher Auswirkungen Beeinträchtigung der menschlichen Gesundheit Bakterien und andere pathogene (d.h. potenziell krankmachende) Organismen Pestizide und andere Chemikalien NO3- im Grundwasser   Auswirkungen auf Gewässerökosysteme Wasserknappheit Organische Wasserverschmutzung Pestizide und andere Chemikalien Gewässerversauerung Eutrophierung von Gewässern
• Zusammenhang zwischen Wasser und Krankheiten Water-borne diseases: Verbreitet durch das Wasserversorgungssystem, z.B. Typhus, Cholera, Hepatitis Water-washed diseases: Nicht ausreichendes Wasser für persönliche Hygiene, z.B. Trachoma, Ruhr Water-based diseases (Menschen haben keinen Anschluss an eine Wasserversorgung, sondern benutzen Wasser aus Flüssen/Seen): Übertragung durch Wassertiere, z. B. Schistosomiasis (Bilharziose) Water-related insect vectors: Krankheiten durch Insektenüberträger, die in Wassernähe leben. z. B. Schlafkrankheit, Gelbfieber
• Giftwirkung - Wirkungspfad Direkt aus der aufgenommen Substanz Indirekt aus deren Abbauprodukten (Metaboliten); diese können wesentlich giftiger sein als der Ausgangsstoff
• Giftwirkung - Wirkungsbeispiele 1) Organschäden (akute Exposition) z. B. direkte Wirkung auf die Niere, die Haut, das zentrale Nervensystem 2) Stoffwechselvorgänge (akute Exposition) z.B. schwerflüchtige Organo-Halogen-Verbindungen (u. A. Lindan) veranlassen den Organismus zur beschleunigten Synthese von Enzymen, die eigentlich zur Entgiftung dienen: der natürliche Stoffwechsel wird beschleunigt, Schadstoffe werden schneller metabolisiert (verstoffwechselt) hochtoxische Reaktionsprodukte können nicht mehr abtransportiert werden und reichern sich an 3) Allergische Effekte und Immundefekte (Exposition über längeren  Zeitraum) Mechanismus kaum bekannt. Erkältungsphänomene & Infektionskrankheiten 4) Kanzerogene Wirkung (Exposition über längeren Zeitraum) Entstehung gutartiger oder bösartiger Tumoren
• Nitrat - Risiken Gesundheitsrisiken: z. B. Blausucht Im Magen von Babys wird Nitrat in Nitrit umgewandelt. Nitrit wird rasch vom Blut aufgenommen. Dadurch wird Sauerstoffaufnahme im Blut gehemmt
• Wasserknappheit Reduzierter Abfluss Höhere Sedimentationsrate → Bedeckung der steinigen Flächen, die Lachse und andere Fische zum Laichen benötigen Trockenfallen von Feuchtgebieten → Verschwinden der dort lebenden Tiere und Pflanzen. Reduzierte Verdünnung von Abwassereinleitungen → Höhere Konzentration von Schadstoffen und damit größere Wirkung auf Flora und Fauna der Gewässerökosysteme Fehlende Verdünnung: nicht in Deutschland, aber in vielen Teilen der Welt, die ihre Abwässer nicht klären (reinigen)
• Problematik von Pestiziden (organischen Giftstoffen) Die Pestizide verbinden sich mit Umweltstoffen: sie sind persistent, d.h. schwer abbaubar sie sind gut wasserlösliche, d.h. ein großer Teil der Pestizide löst sich durch den Regen im Oberflächen- und Grundwasser auf
• Auswirkungen eines reduzierten Sauerstoffangebots Sterben von Fischen und wirbellosen Wassertieren. Reduzierung der Biodiversität des Ökosystems.
• Pestizide und andere organische Chemikalien Direkte Wirkung: Eintrag in Gewässer → direkte Vergiftung von Fischen und anderen Wassertieren Indirekte Wirkung „Bioakkumulation“: Chemikalien werden von einfachen Pflanzen und Organismen aufgenommen → Organismen werden von anderen Wassertieren gefressen → Akkumulation der Chemikalien in der Nahrungskette des Ökosystems Fische fressen Wassertiere, die mit toxischen Stoffen belastet sind und werden selbst vergiftet.
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• Trophie-Stufen: Ebenen der „Produktivität“ eines Gewässers Oligotroph (Trophiestufe 1): geringe Konzentration von Nährstoffen (N, P); Gewässer „unterdüngt“; Zahl der Organismen niedrig; die Anzahl der Arten hoch. Mesotroph (Trophiestufe 2): Übergang von Oligotroph zu Eutroph Eutroph (Trophiestufe 3): hohe Konzentration von Nährstoffen; Gewässer „überdüngt“; Organismenzahl sehr hoch; die Artenzahl beschränkt. Hypertroph (Trophiestufe 4): extremer Sauerstoffmangel, instabiles Gewässer mit wenigen Arten (diese aber z.T. in großen Individuenzahlen)  
• Eutrophierung (Definition) Der Begriff Eutrophierung bezeichnet einen Anstieg der Nährstoffzufuhr (Trophierung) meist in Gewässern. Durch diesen Anstieg verändert sich die Trophiestufe des Gewässers (von oligotroph über mesotroph zu eutroph und hypertroph) und damit auch der Aufbau des Ökosystems.
• Eutrophierung - Wirkungskette Starker Eintrag von Nährstoffen insbesondere von Phosphor ins Gewässer (Bestandteil von Waschmitteln und Düngemitteln) Hohe Produktion von flotierenden Algen „Algenteppich“ und Vermehrung der Folgeglieder der Nahrungskette   Zunächst durch Photosynthese vermehrte Sauerstoffproduktion (Sauerstoffüberschuss)   Abgestorbene Algen sinken auf Gewässergrund und werden durch Mikroorganismen zersetzt   Aerober Zersetzungsvorgang → erhöhter Sauerstoffbedarf → Sauerstoffdefizit → anaerobe Bedingungen stellen sich ein (Gewässer „kippt um“)   Anaerobe Abbaubedingungen → Fäulnisbakterien setzen giftige Substanzen frei (Ammoniak, Methan, Schwefelwasserstoff) Sauerstoffarmes und mit Abbaustoffen angereichertes Wasser → Absterben vieler Lebewesen

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