Antibiotika Und Antiparasitika Im Grundwasser Unter Standorten Mit Hoher Viehbesatzdichte
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TEXTE 27/2014 Antibiotika und Antiparasitika im Grundwasser unter Standorten mit hoher Viehbesatzdichte TEXTE 27/2014 Umweltforschungsplan des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit Forschungskennzahl 3711 23 225 UBA-FB 001897 Antibiotika und Antiparasitika im Grundwasser unter Standorten mit hoher Viehbesatzdichte von Dr. Stephan Hannappel HYDOR CONSULT GmbH, Berlin Dr. Jost Groeneweg Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich Dr. Sebastian Zühlke Technische Universität Dortmund, Institut für Umweltforschung (INFU), Fakultät für Chemie und Chemische Biologie, Lehrstuhl für Umweltchemie und Analytische Chemie, Dortmund Im Auftrag des Umweltbundesamt Impressum Herausgeber: Umweltbundesamt Wörlitzer Platz 1 06844 Dessau-Roßlau Tel.: 0340/2103-0 Telefax: 0340/2103 2285 [email protected] Internet: www.umweltbundesamt.de http://fuer-mensch-und-umwelt.de/ www.facebook.com/umweltbundesamt.de www.twitter.com/umweltbundesamt Durchführung der Studie: HYDOR CONSULT GmbH, Am Borsigturm 40, 13507 Berlin Forschungszentrum Jülich GmbH Institut für Bio- und Geowissenschaften IBG-3: Agrosphäre, 52425 Jülich Institut für Umweltforschung (INFU), der Fakultät Chemie und Chemische Biologie Technische Universität Dortmund, Otto-Hahn-Str. 6, 44227 Dortmund Abschlussdatum: 2014 Redaktion: Fachgebiet II 2.8 Landwirtschaft Frederike Balzer Publikation als pdf: http://www.umweltbundesamt.de/publikationen/antibiotika-antiparasitika-im- grundwasser-unter ISSN 1862-4804 Dessau-Roßlau, März 2014 Das diesem Bericht zu Grunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit unter dem Förderkennzeichen 3711 23 225 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor. Antibiotika und Antiparasitika im Grundwasser unter Standorten mit hoher Viehbesatzdichte Berichtskennblatt Berichtsnummer UBA-FB Antibiotika und Antiparasitika im Grundwasser unter Standorten mit hoher Viehbesatzdich- Titel des Berichts te Dr. Hannappel, Stephan (HYDOR) Dipl. Ing. Borchert, Diana (HYDOR) Autoren Dr. Groeneweg, Joost (FZ Jülich) Dr. Zühlke, Sebastian (INFU TU Dortmund) HYDOR CONSULT GmbH Am Borsigturm 40 13507 Berlin Forschungszentrum Jülich GmbH Institut für Bio- und Geowissenschaften IBG-3: Agrosphäre Durchführende Institutionen 52425 Jülich Institut für Umweltforschung (INFU), der Fakultät Chemie und Chemische Biologie Technische Universität Dortmund Otto-Hahn-Str. 6 44227 Dortmund Umweltbundesamt Fördernde Institution Postfach 14 06 06813 Dessau-Roßlau Abschlussjahr 2014 Forschungskennzahl (FKZ) 3711 23 225 Seitenzahl des Berichts 156 Zusätzliche Angaben Ein Anhang Antibiotika, Antiparasitika, Grundwasser, Landwirtschaft, Gülle, Viehbesatzdichte, Sicker- Schlagwörter wasser, Verweilzeiten, Sulfonamide, Tetrazykline, Nitrat, Biogasanlagen, Grundwassermessstellen, Niedersachsen, Nordrhein- Westfalen 3 Antibiotika und Antiparasitika im Grundwasser unter Standorten mit hoher Viehbesatzdichte Report Cover Sheet Report No. UBA-FB Antibiotics and antiparasitics in groundwater under locations with high animal stock con- Report Title centration Dr. Hannappel, Stephan (HYDOR) Author(s) Dipl. Ing. Borchert, Diana (HYDOR) (Family Name, First Name) Dr. Groeneweg, Joost (FZ Jülich) Dr. Zühlke, Sebastian (INFU TU Dortmund) HYDOR CONSULT GmbH Am Borsigturm 40 13507 Berlin Forschungszentrum Jülich GmbH Institut für Bio- und Geowissenschaften Performing Organisation IBG-3: Agrosphäre (Name, Address) 52425 Jülich Institut für Umweltforschung (INFU), der Fakultät Chemie und Chemische Biologie Technische Universität Dortmund Otto-Hahn-Str. 6 44221 Dortmund Umweltbundesamt Funding Agency Postfach 14 06 06813 Dessau-Roßlau Report Date (Year) 2014 Project No. (FKZ) 371123225 No. of Pages 156 Supplementary Notes One annex Antibiotics,antiparasitics, groundwater, live stock, agriculture, manure, vadose water, sul- Keywords fonamide, tetracycline, nitrate, groundwater measurement points, fermentation plant Lower Saxony, North Rhine Westphalia 4 Antibiotika und Antiparasitika im Grundwasser unter Standorten mit hoher Viehbesatzdichte Kurzbeschreibung Der Einsatz von Medikamenten ist in der heutigen, intensiv betriebenen landwirtschaftlichen Tierhaltung weit verbreitet. Über den Eintrag der Stoffe sowie ihrer Transformationsprodukte über die Gülle in das oberflächennahe Grundwasser gibt es hingegen bisher wenig Informationen. In vier Bundesländern wurden deshalb zur Untersuchung von Tierarzneimittel-Wirkstoffen im Grundwasser 48 Grundwassermessstellen ausgewählt. Die Auswahl erfolgte als „worst-case“- Ansatz: hohe Viehbesatzdichte, intensive Ausbringung von Wirtschaftsdünger, sorptionsschwache und gut belüftete Böden, hohe Stickstoffgehalte, geringer Flurabstand sowie hohe Neubildungs- raten des Grundwassers, kurze Verweilzeiten des Sickerwassers im Untergrund. Die Auswahl der zu untersuchenden Tierarzneimittel erfolgte auf Basis einer Literaturstudie. Im Ergebnis wurden 23 TAM-Wirkstoffe und Carbamazepin als Tracer für Humanarzneimittel ausgewählt. Den 48 Messstellen wurden 2012 und 2013 mindestens zweimal Proben entnommen. Bei 39 Messstellen wurden keine Wirkstoffe nachgewiesen, bei sieben Messstellen in Niedersachsen und Nordrhein- Westfalen wurden Einzelwirkstoffe aus der Gruppe der Sulfonamide in sehr niedrigen und bei zwei Messstellen in den gleichen Ländern in sehr hohen Konzentrationen nachgewiesen. Eindeutig ist die Befundlage vor dem Hintergrund einer vorab durchgeführten Literaturrecherche zu bisher nachgewiesenen Wirkstoffen. Sulfonamide sind die am häufigsten im Grundwasser ana- lysierten Einzelwirkstoffe weltweit und werden auch in den Zielregionen eingesetzt. Ein Defizit besteht bei präzisen Informationen zu den eingesetzten Wirkstoffen selber, bei Daten zu den Verbrauchsmengen und vor allem in der räumlichen Auflösung. Hier wurde bislang kein relevan- ter Fortschritt durch die in Entstehung befindlichen Datenbanken in Deutschland erreicht. Insgesamt und vor dem Hintergrund des worst-case-Ansatzes kann geschlussfolgert werden, dass der Eintrag von Tierarzneimitteln in das oberflächennahe Grundwasser unter den naturräumli- chen und hydrogeologischen Bedingungen in Deutschland nicht ubiquitär stattfindet. Bei besonders ungünstigen Standortbedingungen hingegen wurden in Einzelfällen Nachweise der Stoffe in teilweise sehr deutlicher Ausprägung festgestellt. Abstract Today the use of medications for intense cattle breading is widely spread. However, there is on- ly little information concerning the input of the drugs in shallow groundwater aquifers. There- fore investigations on active substances of veterinary drugs in groundwater 48 measurement points were chosen in four federal states. The selection was carried out by a “worst case”-ap- proach: high cattle density, intense slurry input, light soils, high groundwater recharge and low groundwater floor distance. The selection of the 23 substances based on a literature research. Two samples were taken from each of these 48 sampling wells in 2012 and 2013. At 39 points there was no occurrence of an active substance. In seven groundwater measurement points in Lower Saxony and North Rine-Westphalia single substances of the group of sulfonamides were detected in very low, and at two points in these federal states in very high concentrations. The findings are in line with a literature research on active substances, since sulfonamides are the most analyzed group of agents all over the world and are also applied in the area of interest. A shortage of information exists on precise information about the adopted substances themselves and on data of consumption amounts. In this case there was no achievement from the currently developed database in Germany. Deficits mainly consist in the spatial resolution. All in all and with the background of the worst-case scenario, we can reason, that the input of veterinary drugs into the near-surface groundwater is by no means ubiquitous for the criteria of natural landscapes and hydrogeological terms. However, for a very unfavorable site condition, this scenario can take place and could happen in a quite distinct manner. 5 Antibiotika und Antiparasitika im Grundwasser unter Standorten mit hoher Viehbesatzdichte Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis ............................................................................................. 6 Anhang .......................................................................................................... 8 Abbildungsverzeichnis ........................................................................................ 9 Tabellenverzeichnis ..........................................................................................12 Abkürzungen ..................................................................................................14 Glossar .........................................................................................................15 1 Zusammenfassung ......................................................................................21 1.1 Hintergrund, Ausgangssituation und Zielstellung .............................................21 1.2 Projektdurchführung ..............................................................................21 1.3 Ergebnisse ..........................................................................................24 1.4 Interpretation der Ergebnisse ...................................................................25 1.5 Schlussfolgerungen und Empfehlungen ........................................................26