Eine Alternative zu herkömmlichen Pflanzenschutzmitteln (PSM) kann in der Entwicklung von technisch hergestellten Nanopartikeln als „Nanopestizide“ gesehen werden. Diese können die Verkapselung von Wirkstoffen als Nanoträger, eine Nanoformulierung des Wirkstoffs (AI) oder die Entwicklung von nanotechnischen Strukturen, die pestizide Eigenschaften aufweisen, umfassen (Kookana et al., 2019). Der ultimative Effekt des Einsatzes von Nanopestiziden besteht darin, den ökologischen Fußabdruck von PSM-Rückständen zu verringern und gleichzeitig eine ähnliche oder sogar verbesserte pestizide Wirksamkeit im Vergleich zu herkömmlichen PSM zu erzielen. Darüber hinaus können Nanopestizide auch die gezielte Abgabe von PSM an die Pflanzen fördern, wodurch die Haltbarkeit der Böden erhöht und der ungewollte Abfluss von landwirtschaftlichen Betrieben in nahe gelegene Wasserquellen verringert wird. Wie alle technisch hergestellten Nanopartikel weisen auch Nanopestizide eine Größenordnung im Nanobereich auf (nach EU-Definition: 1-100 nm).
Das zunehmende Interesse an der Verwendung von Nanopestiziden wirft die Frage auf, wie das Umweltrisiko dieser Materialien für Regulierungszwecke bewertet werden kann. In der EU können Nanopestizide von Vorschriften betroffen sein, die sich speziell auf „Nanoformen“, „Biozide“ oder “ Pflanzenschutzmittelverordnung” und in jüngster Zeit auf “Verordnungen über Rückstände in Lebens- und Futtermitteln”. Die Definitionen von „Nanoformen“ gemäß REACh und andere sektorspezifische Definitionen (z. B. Biozide) finden Sie in unserer previous blog post.
In Bezug auf die Regulierung von Nanopestiziden gibt es derzeit mehrere Engpässe. In erster Linie gibt es keine bestehende regulatorische Definition für den Begriff „Nanopestizid“. Das Fehlen einer guten Definition führt zu Problemen bei der Beurteilung während der Risikobewertung und kann oft zu Verwirrung bei politischen Entscheidungsträgern und Herstellern führen (Kah, 2015). So können Nanopestizide beispielsweise eine extrem niedrige Konzentration von AI enthalten, die in einem Nanoträger eingekapselt ist. Die Nanoträger fallen per Definition unter die REACH-Verordnung für Nanoformen. Einige Nanopestizid-Träger können jedoch etwas über der Größengrenze von 100 nm (Verteilung) liegen, so dass sie für die auf Nanoformen basierenden Vorschriften undurchlässig sind. Andererseits wird die AI selbst durch die Pflanzenschutzmittelverordnung geregelt. Diese Verordnung berücksichtigt jedoch nicht die Auswirkungen der „Nanoverkapselung“ der AI, sondern nur ihre absolute Konzentration, die extrem niedrig ist und weit unter den zulässigen Grenzwerten liegt, so dass sie von den gesetzlichen Auflagen ausgenommen ist. Forschungsergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass Nanopestizidsysteme wie alle anderen Nanopartikel auch unterschiedliche toxische Wirkungen bei Nichtzielorganismen hervorrufen können und andere physikalisch-chemische Eigenschaften aufweisen als ihre Bulk-Formen (Science for Environmental policy, 2021). Daher sind ein Risikobewertungsprotokoll und ein Rechtsrahmen erforderlich, um Nanopestizide angemessen und ganzheitlich zu berücksichtigen. Der erste Schritt in diese Richtung wäre, eine Definition für den Begriff „Nanopestizid“ vorzuschlagen.
Die Untersuchung des Verbleibs und der Auswirkungen von Nanopestiziden erfordert auch bei der Risikobewertung höchste Aufmerksamkeit. Der Verbleib von Nanopestiziden umfasst mehrere Umweltprozesse und -faktoren, von denen die meisten inzwischen in verschiedenen OECD-Leitlinien und -Leitfäden beschrieben sind. So können beispielsweise verschiedene Aspekte des Verbleibs von Nanopestiziden, wie die Sorption an Bodenpartikeln, der (biotische und abiotische) Abbau und die Auswaschung, mit Hilfe der OECD-Leitlinien 106, 307 bzw. 312 ausreichend behandelt werden. Studien über den Verbleib von Nanoformen, einschließlich der Auflösungsrate und der Dispersionsstabilität in der aquatischen Umwelt, sind ebenfalls in OECD 318 enthalten. Darüber hinaus erfordert der Verbleib von Nanoformen auch eine umfassende Bewertung der Partikelgrößenverteilung, der Form, der Oberflächenladung, der Löslichkeit und in einigen Fällen auch der Staubigkeitseigenschaften. Eine umfassende Nutzung dieser OECD-Leitlinien und -Leitfäden in Verbindung mit den oben genannten physikalisch-chemischen Eigenschaften kann für die angemessene Bewertung des Verbleibs von Nanopestiziden erforderlich sein.
Die EFSA-Leitlinien zu den technischen Anforderungen an geregelte Anwendungen von Lebens- und Futtermitteln zum Nachweis kleiner Partikel, einschließlich Nanopartikeln, sind im Falle von Nanopestiziden zwar nur von untergeordneter Bedeutung, bieten jedoch auch definitive Entscheidungsbaum-Layouts für die Risikobewertung von Nanoformen in Lebens- und Futtermitteln. Bestimmte Aspekte dieses Dokuments können auch bei der Bewertung von Nanopartikeln in Anwendungen in Bereichen, die nicht direkt von der lebens- und futtermittelspezifischen Definition von Nanoformen abgedeckt werden, von Nutzen sein. Dies betrifft Materialien mit Lebensmittelkontakt und AI in PSM. Die im EFSA-Dokument vorgeschlagenen technischen Anforderungen drängen auf eine kombinierte Bewertung der Löslichkeit und Auflösungsrate, der Partikelgrößenverteilung und -quantifizierung sowie der Bewertung von Informationen aus anderen Sicherheitsstudien (Ökotoxikologie für Nichtzielorganismen). Ein bemerkenswertes Merkmal dieses Dokuments besteht darin, dass es sich nicht strikt an einen Größenbereich von Nanoformen hält. Vielmehr wird der Anteil der Partikel berücksichtigt, der kleiner als 500 nm ist. Es wird ein zweistufiger Ansatz zur angemessenen Messung und Bewertung der Auswirkungen der Partikelfraktion unter 500 nm und dann unter 250 nm vorgeschlagen. Dadurch wird sichergestellt, dass auch Nanopestizide bis zu einem gewissen Grad einbezogen werden.
Wir, die nEcoTox GmbH, sind Experten für Nanotechnologie und Analytik. Wir können Ihnen bei der Entwicklung von Studien gemäß den OECD-Richtlinien für bestimmte Nanopestizide und Nanoformulierungen helfen. Wie im obigen Beitrag erwähnt, umfasst die Bestimmung des Verbleibs und der Toxizität von Nanopestiziden in der Umwelt mehrere Facetten von Studien! Kontaktieren Sie uns per E-Mail (menon@necotox.de) oder per Telefon (+496346 9661490)!
Referenzen:
– Kah, M. (2015). Nanopestizide und Nanodünger: neu auftretende Schadstoffe oder Möglichkeiten zur Risikominderung? Frontiers in Chemistry, 3, 64.
– „Wissenschaft für die Umweltpolitik“: European Commission DG Environment News Alert Service, herausgegeben von SCU, The University of the West of England, Bristol. (2021)
Web:
– https://ec.europa.eu/food/plant/pesticides/approval_active_substances/eu_rules_en (accessed: April 2021)
– https://ec.europa.eu/food/plant/pesticides/max_residue_levels_en (accessed: April 2021)
– https://www.efsa.europa.eu/sites/default/files/consultation/consultation/Draft-Nano-Technical-Guidance-For-Public-Consultation.pdf (accessed: April 2021)
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