The report summarizes the current knowledge on antibiotic contaminations in soils. The study raises concerns regarding the contamination of manure, anaerobic digestate and sewage sludge with antibiotic mixtures and discusses their ecotoxicological effects and spread of antimicrobial resistance in soils. Overall aims were mainly to identify antibiotic mixtures typically applied in veterinary and human medicine, to evaluate reports on mixtures and contamination levels occurring in soils and in organic waste materials applied to soil as fertilizer, to summarize mixture effects for soil(micro)organisms, and to identify major knowledge gaps to propose further steps for research and regulation.
Abstract Background Spreading of manure on agricultural soils represents an important pathway by which veterinary medicinal and biocidal products enter the environment. To assess their environmental impact in the context of authorization processes, experimental testing of transformation of these compounds in manure is considered in regulatory guidance documents. However, there is no standardized experimental test method available so far. To fill this gap, an experimental test method was developed to examine transformation in liquid cattle and pig manure.
Results To account for manure specifics and for a possible influence of manure parameters on transformation rates, a comprehensive data acquisition and statistical analysis were performed. To address the variability of liquid manure of different type and origin, 30 manures were sampled and characterized. Thereof, three cattle and three pig manures were selected to perform anaerobic transformation studies with two radiolabeled veterinary medicinal active substances (14C-salicylic acid and 14C-paracetamol) and a confidential radiolabeled "14C-biocide B" serving as test compounds. Spatial and seasonal variability of manure parameters was quantified, and a sampling technique to obtain homogenous manure samples was developed. Transformation studies with six replicates per sampling point were conducted to examine the influence of test setup, of manure storage conditions, and of parameter variations between manure of the same species and of different species on half-lives, formation of extractable and non-extractable residues and mineralization rates. Finally, a test design was established that yields reproducible results for transformation studies in liquid cattle and pig manure under anaerobic conditions.
Conclusions Results give a reliable basis for an experimental test method to perform anaerobic transformation studies in liquid cattle and pig manure. The developed test method comprises detailed guidance on selection of sampling date and site, collection from manure tank, storage duration and temperature in the laboratory, duration of manure acclimation period, and the incubation system design. It proved to give reproducible results in a validation ring test performed in a follow-up project and is planned to be submitted as draft test guideline for approval by the OECD.
Ein Haupteintragspfad von Tierarzneimitteln in die Umwelt ist die Ausbringung von Gülle behandelter Tiere auf landwirtschaftliche Nutzflächen. Dieser Eintragspfad spielt daher auch in der Umweltbewertung von Tierarzneimitteln im Rahmen des Zulassungsverfahrens eine Rolle. Biozide, die zur Stalldesinfektion genutzt werden, gelangen ebenfalls über diesen Weg in die Umwelt. Für die Transformation von Stoffen in Gülle gibt es jedoch bisher keine experimentelle Anleitung zur Durchführung von Studien im Rahmen einer Bewertung von Risiken und Gefahren für die Umwelt. Ein Leitfaden der Europäischen Arzneimittelagentur (EMA), die "Guideline on determining the fate of veterinary medicinal products in manure" (EMA/CVMP/ERA/ 430327/2009 (revised in 2011)) gibt Hinweise zur regulatorischen Auswertung der Studien und einigen Rahmenbedingungen, eine experimentelle Anleitung, wie sie z.B. für Böden oder Wasser-Sedimentsysteme im Rahmen der OECD Prüfrichtlinien existieren, fehlt jedoch für Studien zur Transformation in Gülle. Dieses Vorhaben hatte zum Ziel, eine Methodik zur Erfassung der Transformation von Stoffen in Gülle zu entwickeln. Dabei wurde in einem ersten Schritt die Heterogenität der Gülle verschiedener Herkunft untersucht und die Möglichkeit homogene Proben aus einem Gülletank zu entnehmen. Eine repräsentative Probennahme in Gülletanks erwies sich als möglich, wenn in den Tanks oder auf den Höfen verfügbare Mischeinrichtungen zur Homogenisierung vor Probenahme genutzt wurden. Um einen Überblick über die Variabilität möglichst unterschiedlicher Güllen (Schweine-/Rindergülle, Winter-/Sommergülle, unterschiedliche Herkunftsregionen und Tierhaltungsbedingungen) zu bekommen, wurden 30 verschiedene Güllen beprobt und einer Matrixcharakterisierung unterzogen. Es wurde ebenfalls eine Temperaturmessung in den Gülletanks vorgenommen um die Wahl einer möglichst realitätsnahen Testtemperatur abzusichern. Sechs verschiedene Güllen wurden ausgewählt, um mit drei verschiedenen Testsubstanzen (Salizylsäure und Paracetamol als Tierarzneimittelwirkstoffe sowie ein Biozidwirkstoff) vergleichende Transformationsstudien durchzuführen. Die entwickelte Methode wurde einem ersten Interlaborvergleich unterzogen, an dem fünf Labore teilnahmen. Die Erfahrungen der Teilnehmer wurden auf einem Workshop vorgestellt und diskutiert und die entwickelte, detaillierte Testanleitung anschließend anhand der Vorschläge angepasst.
