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Um wirksam zu sein, müssen PSM biologisch aktiv sein. Von wenigen Ausnahmefällen abgesehen wirken PSM-Wirkstoffe nicht nur auf die zu bekämpfenden Schadorganismen. Sie können auch Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit oder die Umwelt haben, beispielsweise auf Nichtzielorganismen wie Bienen oder Insekten, die in oder um die behandelte Parzelle vorkommen, auf Bodenorganismen, Vögel, Fische und andere Wasserlebewesen in umliegenden Gewässern.
Das Risiko darf nicht mit der Toxizität verwechselt werden. Ein Produkt kann für ein Organismus toxisch sein, stellt aber kein Risiko für diesen Organismus dar, wenn dieser mit dem Produkt nicht in Kontakt kommt. Das Risiko umfasst dann die Toxizität des Wirkstoffes und die Exposition des Menschen bzw. der Nichtzielorganismen.
Die Toxizität kann zwischen verschiedenen Gruppen von PSM-Wirkstoffen stark variieren. Um diese Toxizität zu bestimmen, werden spezifische Versuche an verschiedenen Organismen im Labor durchgeführt. Ausserdem werden diese Organismen im Labor unterschiedlichen Dosen von PSM ausgesetzt und die Wirkung gemessen. Anhand der Resultate können Dosis- Wirkungskurven erstellt und die akute sowie chronische Toxizität der Wirkstoffe bestimmt werden. Für die untersuchten Organismen können so die toxikologisch annehmbaren Dosen bestimmt werden und anhand wissenschaftlicher Methoden auch die toxikologisch annehmbaren Dosen für andere Organismen und für den Menschen abgeleitet werden.
Eine Exposition des Menschen ist unter anderem bei der Anwendung von PSM, bei der Arbeit in behandelten Kulturen, beim Aufenthalt neben behandelten Kulturen, beim Konsum von Lebensmitteln aus behandelten Kulturen oder von Wasser mit Rückständen möglich. Auch bei der Lagerung, dem Transport, der Herstellung oder der Entsorgung kann der Mensch mit PSM in Kontakt kommen.
Die Exposition von Nichtzielorganismen kann entsprechend ebenfalls variieren. Ein für Bienen toxisches PSM stellt beispielsweise nur dann ein Risiko dar, wenn die Bienen mit ihm überhaupt in Kontakt kommen; ist dies nicht der Fall, so ist das Risiko bei einer Anwendung gering. Kommen die Bienen mit dem PSM in Kontakt, zum Beispiel bei einer Applikation während der Blüte einer für die Bienen attraktiven Kultur, ist das Risiko hingegen erheblich.
Wasserlebewesen können auf verschiedene Arten exponiert sein. So kann ein PSM bei der Anwendung über die Luft teilweise in umliegende Gewässer abdriften. Auf diese Art werden auch Nichtziel-Landlebewesen, die ausserhalb der behandelten Parzellen vorkommen, exponiert. Bei Niederschlägen nach der Ausbringung kann je nach Situation ein Teil des PSM-Wirkstoffes durch Ausschwemmung aus den behandelten Flächen oder über Drainageleitungen in die Gewässer gelangen. Bei nicht vorschriftsgemässem Befüllen und Reinigen der Ausbringgeräte oder bei Anwendungen auf undurchlässigen Flächen wie Strassen oder Bedachungen können PSM zudem via Kanalisation in die Gewässer gelangen.
Bei einer Behandlung können auch Nichtzielorganismen, die in und um der behandelten Parzelle leben, exponiert sein.
Das Abbauverhalten von PSM in den verschiedenen Umweltbereichen ist eine wichtige Komponente des Risikos. Ein PSM-Wirkstoff, der leicht löslich ist und vom Boden kaum zurückgehalten wird, kann in das Grundwasser ausgewaschen werden. Ein PSM-Wirkstoff mit starker Fixierung, der sich nur langsam abbaut, kann sich im Boden ansammeln und für die Bodenorganismen ein Risiko darstellen.
Spezielle Risiken bestehen beim Einsatz von PSM, die aus Organismen bestehen oder solche enthalten. Zum Beispiel können gebietsfremde Organismen invasiv werden und heimische Arten verdrängen oder sich mit heimischen Arten hybridisieren.
Aufgrund des hohen Risikopotenzials der PSM bestehen zahlreiche gesetzliche Vorschriften zum Umgang mit PSM. Weil PSM bioaktive Stoffe sind und direkt und gezielt in die Umwelt ausgebracht werden, sind PSM bezüglich ihrer toxikologischen Eigenschaften und Umweltwirkungen besser erforscht, als andere Chemikalien und die Risiken können daher in der Regel gut eingeschätzt werden.