Substitution af overflade aktive stoffer i kosmetiske produkter

5 Miljødokumentation af alternativer

På baggrund af miljøscreeningen af anvendte råvarer og udpegningen af mulige substitutionsstoffer blev en række stoffer valgt til nærmere undersøgelse af anaerob bionedbrydelighed og potentielle langtidseffekter (tabel 3.1).

5.1 Anaerob bionedbrydelighed af overfladeaktive stoffer

Der blev gennemført test af anaerob bionedbrydelighed på i alt 24 stoffer. De anaerobe test blev udført i overensstemmelse med ISO standard 11734 [11] til evaluering af den anaerobe bionedbrydelighed af organiske stoffer i udrådnet slam. Denne metode bestemmer den ultimative anaerobe bionedbrydelighed ved måling af gasproduktionen (kuldioxid og methan) i lukkede flasker, som indeholder testproduktet i en vandig suspension af slam. ISO 11734 er en screeningstest for anaerob bionedbrydelighed og anvendes som referencetest i både de nordiske miljømærkekriterier samt de europæiske miljømærkekriterier for de produkttyper, hvori der stilles krav til anaerob bionedbrydelighed. ISO 11734 er nært beslægtet med ECETOC-28 samt OECD Draft Test Guideline 311, der ligeledes er screeningstest for anaerob bionedbrydelighed. ISO 11734 har ikke defineret et formelt kriterium for anaerob bionedbrydelighed. Generelt betragtes et stof som værende ultimativt anaerobt bionedbrydeligt, hvis der opnås en bionedbrydelighed på 60% eller derover i løbet af 60 dage, hvilket harmonerer med miljømærkekriterierne for anaerob bionedbrydelighed.

Flere års erfaringer med denne test har dog vist, at et referencestof som Sodium Benzoate ikke altid passerer 60% nedbrydning inden for de første 60 dage. Da Sodium Benzoate nedbrydes let af anaerobe bakterier, bør resultater, der opnås ved en forlængelse af testperioden udover 60 dage, accepteres, når formålet er en screening af potentialet for ultimativ anaerob bionedbrydelighed.

Screeningstesten forløber under favorable forhold, hvad angår mikrobiel biomasse og temperatur. En ulempe ved testen er dog, at der kræves en relativt høj testkoncentration (20-100 mg C/l), hvilket kan medføre en hæmning af de anaerobe bakterier. I de anaerobe bionedbrydelighedstest blev der anvendt udrådnet slam fra Hillerød renseanlæg som inokulum. Slammet blev vasket for at reducere indholdet af uorganisk kulstof og fortyndet til en endelig koncentration på ca. 2 g tørstof/l. Teststoffet blev tilsat slam og anaerobt mineral medium og blev inkuberet ved 35°C i lukkede serumflasker. Mineralmediet blev fremstillet som beskrevet i ISO 11734 med den undtagelse, at Sodium Sulfide Nonahydrate blev erstattet med Titanium(III)Citrate (med en endelig koncentration på 0.9 mM i testmediet) [12]. Titanium(III)Citrate er et effektivt reducerende middel og har samtidig en lav giftighed. Som kontrol af at anaerobe forhold blev opretholdt i testflaskerne, blev der tilsat en redox-indikator (Rezasurin), som ved tilstedeværelse af ilt udløser en markant pinkfarvning af mediet.

Der blev foretaget målinger af gasproduktionen (kuldioxid og methan) en gang ugentligt. Trykket blev udlignet efter hver måling. I løbet af testen vil noget kuldioxid blive opløst i vandfasen og omdannet til carbonat og bicarbonat. Ved testens afslutning blev pH-værdien i testglassene sænket til pH <1 ved tilsætning af koncentreret svovlsyre, hvorved uorganisk kulstof opløst i vandfasen frigøres som kuldioxid. Herefter blev trykket målt en sidste gang. Bionedbrydeligheden blev beregnet ud fra netto gasproduktionen (NGP) samt det uorganiske kulstof i vandfasen (IC). Bionedbrydeligheden blev beregnet som den totale produktion af uorganisk kulstof i procent af det teoretiske maksimum, der opnås ved fuldstændig mineralisering af teststoffet (ThIC):

formel

Det teoretiske maksimum beregnes udfra teststoffets kulstofindhold. Teststoffernes kulstofindhold blev bestemt ved NVOC (Non Volatile Organic Carbon) analyse. Dog blev kulstofindholdet af Hydrogenated Vegetable Oil (Cegesoft PS-6) beregnet ud fra de indgående komponenters molekylære struktur.

For de vandopløselige teststoffer blev der valgt en testkoncentration på 20 mg C/l. Mange overfladeaktive stoffer har en høj iboende giftighed over for de nedbrydende bakterier, hvorfor testkoncentrationen blev holdt så lav som muligt. Indledningsvist blev der lavet NVOC-analyser på vandige opløsninger af stofferne for at fastlægge den endelige koncentration i stamopløsningerne. NVOC-indholdet i de anvendte stamopløsninger blev herefter analyseret for at verificere testkoncentrationerne. NVOC-analyserne blev foretaget på mindre delprøver af stamopløsningerne. Idet de overfladeaktive stoffer generelt er vanskelige at håndtere og analysere i vandig opløsning, varierede de endelige testkoncentrationer typisk mellem 10-35 mg C/l.

For de stoffer, der er uopløselige i vand og dermed vanskeligere at håndtere, blev der valgt en koncentration på 100 mg C/l. Sodium Lauroyl Glutamate, som er opløselig i vand, blev dog ligeledes testet i en koncentration på 100 mg C/l. For de ikke vandopløselige stoffer samt Sodium Lauroyl Glutamate blev NVOC-analyserne udført på ufortyndet teststof. De af stofferne, der var opløselige i en solvent, blev tilsat testflaskerne i stamopløsninger af enten acetone eller ethanol. Stamopløsningen blev dryppet på tørt, fint sand. Solventen blev herefter afdampet fra sandet inden tilsætning af de øvrige testopløsninger (medium, slam). De stoffer, der var helt uopløselige, blev knust i en morter og afvejet direkte i flaskerne.

Testperioden var 56 dage. For enkelte af de vanskeligt håndterbare stoffer var nedbrydeligheden begrænset af stoffernes ringe opløselighed, og et plateau var således ikke opnået efter 56 dage. For disse stoffer blev testperioden forlænget til 112 dage. Dette er i overensstemmelse med ISO 11734, som foreskriver, at testperioden bør forlænges indtil et plateau er opnået.

I tabel 5.1 ses resultaterne af de anaerobe nedbrydelighedstest. Rådata samt nedbrydningskurver fremgår af bilag C.

Tabel 5.1
Anaerob bionedbrydelighed

Stof Konc. (mg C/l) Opløst i Nedbrydelighed i %
(56-60 dage)
Opfyldelse af
miljømærkekriterierne
(60% inden for 60 dage)
Kationiske tensider
Behenyl PG-Trimonium 15.7 Vand 65 Ja
Anioniske tensider
Disodium Laureth Sulfosuccinate 5.3 Vand -45 Nej
MIPA Lauryl Sulfate 9.9 Vand 50 Nej
TEA Lauryl Sulfate 10.4 Vand -12 Nej
Disodium Capriloyl Glutamate 17.1 Vand 72 Ja
Sodium Cocoyl Glutamate 14.2 Vand 128* Ja
Sodium Lauroyl Glutamate 100.0 Vand 35 46% nedbrudt efter 112 dage
Nonioniske tensider
Cocamide DEA 29.0 Vand -63 Nej
Amfotere tensider
Disodium Cocoamphodiacetate 9.5 Vand 78 Ja
Emulgatorer
Glycereth 2 Cocoate 35.0 Vand 48 Nej**
Glyceryl Ricinoleate 29.8 Vand 62 Ja
PEG 4 Rapeseedamide 28.9 Vand 35 Nej**
Sorbitan Stearate 100.2 Uopl. 76 Ja
Polyglyceryl-3 Methylglucose 99.7 Uopl. 49 61% nedbrudt efter 112 dage
Overfedtningsmidler
Sucrose Cocoate 18.9 Vand 104 Ja
Sodium Lauryl Sarcosinate 17.3 Vand 82 Ja
Hydrogenated Vegetable Oil 100.0 Acetone 69 Ja
Ethylhexyl Stearate 100.0 Acetone 100 Ja
C12-15 Alkyl Benzoate 100.0 Ethanol 34 76% nedbrudt efter 112 dage
Caprylic/Capric Triglyceride 100.0 Ethanol 93 Ja
Isopropylpalmitate 100.0 Ethanol 94 Ja
Behenyl Alcohol 99.8 Uopl. 9 40% nedbrudt efter 112 dage
Ethylenglycol Monostearate 100.1 Uopl. 51 84% nedbrudt efter 112 dage
Glyceryl Stearate 100.4 Uopl. 70 Ja

* Den beregnede nedbrydelighed overstiger det teoretiske maksimum på 100%. Dette skyldes formodentlig en usikkerhed på NVOC-bestemmelsen af stoffet. Resultatet vidner dog om en hurtig nedbrydning af stoffet under anaerobe forhold.

** Anden dokumentation for anaerob bionedbrydelighed foreligger [13, 14]

Ultimativt nedbrydelige stoffer

Det ses, at næsten alle de testede stoffer nedbrydes i større eller mindre grad under anaerobe forhold. Af de 24 testede stoffer opnåede 13 af stofferne (tabel 5.1) en nedbrydelighed på 60% eller derover i løbet af 60 dage, og opfylder umiddelbart Svanemærkets og Blomstens nuværende kriterier for anaerob bionedbrydelighed.

Flere af de svært opløselige stoffer nåede ikke kriteriet for anaerob bionedbrydelighed i løbet af 60 dage. Den ringe eller langsomme nedbrydelighed af disse stoffer skyldtes ikke hæmmende effekter på biogasproduktionen. Derimod syntes nedbrydningen at være begrænset af den ringe vandopløselighed, som nedsætter stoffernes biotilgængelighed. Dette kan ses af de langsomme, næsten lineære forløb af nedbrydningskurverne for stofferne Sodium Lauroyl Glutamate, Behenyl Alcohol, Ethylenglycol Monostearate og Polyglyceryl-3 Methylglucose Distearate (bilag C). Da et plateau ikke var opnået efter 60 dage for disse stoffer, blev testen forlænget til i alt 112 dage. De tre stoffer Ethylenglycol Monostearate, Polyglyceryl-3 Methylglucose Distearate og C12-15 Alkyl Benzoate opnåede mere end 60% bionedbrydelighed i den forlængede testperiode og bør betragtes som værende let bionedbrydelige under anaerobe forhold.

Delvist nedbrydelige stoffer

Fem af de testede stoffer var delvist nedbrydelige under anaerobe forhold. På trods af at kriteriet for anaerob bionedbrydelighed ikke blev opnået sås en relativt høj grad af nedbrydelighed for disse stoffer (35-50%). MIPA Lauryl Sulfate, Glycereth 2 Cocoate og PEG 4 Rapeseedamide opnåede henholdsvis 50%, 48% og 35% nedbrydning efter 56 dage mens Sodium Lauroyl Glutamate og Behenyl Alcohol opnåede henholdsvis 46% og 40% nedbrydning efter 112 dage. Opnås der i en screeningstest en nedbrydning større end 30-40%, må det forventes, at størstedelen af teststoffet er blevet omdannet til andre nedbrydningsprodukter.

MIPA Lauryl Sulfate havde initielt en kraftig hæmmende effekt på gasproduktionen. Hæmningen var reversibel og efter 8-10 dage sås en positiv netto gasproduktion. Ligeledes havde Glycereth 2 Cocoate om end i mindre grad, en initielt hæmmende effekt på gasproduktionen. Det fremgår af nedbrydningskurverne for Sodium Lauroyl Glutamate og Behenyl Alcohol, at et plateau ikke blev opnået efter 112 dage. Generelt er det ikke hensigtsmæssigt at forlænge inkubationsperioden for mikrobiologiske test meget mere end ca. 100 dage, såfremt der ikke tilsættes nyt inokulum (slam) og mineralmedium. Testen blev derfor afsluttet efter 112 dage. Nedbrydningskurvernes forløb indikerer dog, at en høj grad af nedbrydelighed kan forventes opnået efter en længere inkubationsperiode. Da Behenyl Alcohol er uopløselig i vand vil biotilgængeligheden i praksis være meget lav, hvorfor stoffet ikke forventes at medføre langtidseffekter i miljøet.

Sodium Lauroyl Glutamate havde en markant lavere nedbrydelighed efter 60 dage (35% nedbrydning) i forhold til de to beslægtede stoffer Disodium Capriloyl Glutamate (72% nedbrydning) og Sodium Cocoyl Glutamate (>100% nedbrydning). Dette skyldes sandsynligvis at testkoncentrationen af Sodium Lauroyl Glutamate (100 mg C/l) var ca. 5 gange højere end for Disodium Capriloyl Glutamate (17 mg C/l) og Sodium Cocoyl Glutamate (14 mg C/l). Det fremgår af nedbrydningskurven for Sodium Lauroyl Glutamate, at stoffet havde en hæmmende effekt på biogasproduktionen i de første ca. 35 dage af testforløbet. Derimod sås ingen hæmmende effekter af Disodium Capriloyl Glutamate og Sodium Cocoyl Glutamate. Det formodes, at Sodium Lauroyl Glutamate har et nedbrydningspotentiale, der svarer til de to beslægtede stoffer, såfremt der anvendes en lavere, ikke toksisk koncentration af stoffet i den anaerobe bionedbrydelighedstest.

Idet der efterfølgende er fremkommet leverandørdata, der påviser anaerob bionedbrydelighed over 60% for PEG 4 Rapeseedamide og Glycereth 2 Cocoate [13, 14], er nedbrydeligheden lavere end forventet for disse to stoffer. Det vurderes dog ikke at være testkoncentrationerne, der er årsag til den lavere nedbrydning af PEG 4 Rapeseedamide og Glycereth 2 Cocoate i dette projekt. En initiel hæmning af den mikrobielle aktivitet ses i de nævnte tilfælde at være overkommet inden for få dage, og eksempelvis nedbrydes Sucrose Cocoate fuldstændigt trods en initiel hæmmende effekt. Ifølge de ovennævnte data [13, 14] er PEG 4 Rapeseedamide testet efter "EPA-Guideline CG-2050", hvor der blev opnået 81% nedbrydning efter 56 dage med en testkoncentration på 50 mg C/l. Glycereth 2 Cocoate er testet efter ISO 11734 og opnåede 60-70% nedbrydning i løbet af 57 dage med en testkoncentration på 100 mg C/l. Mulige faktorer, der kan forklare de forskellige testresultater, kan være slammets beskaffenhed, stoffernes biotilgængelighed, bakteriernes grad af adaptation til kemiske stoffer samt mindre forskelle i de to testguidelines. For eksempel blev testflaskerne omrørt dagligt ved hjælp af magnetomrøring i undersøgelsen, der blev udført af leverandøren. Dette kan have forøget teststoffernes biotilgængelighed.

Toksiske eller svært nedbrydelige stoffer

Tre af teststofferne, TEA Lauryl Sulfate, Disodium Laureth Sulfosuccinate samt Cocamide DEA havde igennem hele testforløbet en hæmmende effekt på biogasproduktionen i de testede koncentrationer. Dette resultat betyder ikke nødvendigvis, at stofferne ikke kan nedbrydes under anaerobe forhold, men afspejler at stofferne i de testede koncentrationer havde en toksisk effekt på mikroorganismerne.

Det ses i tabel 5.1, at de stoffer, der i højest grad hæmmer de anaerobe bakterier i ISO 11734 testen, er stoffer, hvori der indgår en amidgruppe og/eller sulfatgruppe (Cocamide DEA, MIPA Lauryl Sulfate, TEA Lauryl Sulfate) eller en sulfogruppe (Disodium Laureth Sulfosuccinate). Den hæmmende effekt kan imidlertid også skyldes et muligt indhold af fri amin i de tekniske råvarer. Tidligere studier har vist, at Cocamide MEA i en koncentration på 20 mg C/l kan nedbrydes fuldstændigt under anaerobe forhold trods en initiel hæmning af gasproduktionen [1], hvorfor det kunne forventes, at også Cocamide DEA ville være anaerobt bionedbrydelig. Det kan dog være den lidt højere testkoncentration på 29 mg C/l, der resulterer i Cocamide DEA's hæmmende effekt på bakterierne i hele testforløbet eller en forskel i amiderne (Cocamide DEA er en sekundær, og Cocamide MEA er en primær amid). Sulfat gruppen er i sig selv ingen hindring for anaerob bionedbrydelighed, da eksempelvis alkylsulfater og alkylethersulfater kan nedbrydes under anaerobe forhold [1]. Det formodes at være testkoncentrationerne eller fri amin, der er udslagsgivende for den hæmmende effekt af MIPA Lauryl Sulfate Og TEA Lauryl Sulfate.

Hvad angår Disodium Sulfosuccinate, er det almindelig kendt, at tensider med en sulfonatgruppe ikke er let nedbrydelige under anaerobe forhold. Dette gør sig f.eks. gældende for LAS (Linear Alkylbenzene Sulfonate), som er en af de mest velundersøgte tensidtyper, samt sekundære alkansulfonater og olefinsulfonater [1].

I relation til kravet om anaerob nedbrydelighed af tensider i miljømærkede produkter kan manglende dokumentation for anaerob nedbrydelighed i nogle tilfælde opvejes af andre parametre. I Svanemærkekriterierne for tekstilvaskemidler kan der eksempelvis ses bort fra kravet om anaerob bionedbrydelighed, såfremt et af følgende tre kriterier er opfyldt:

  1. Let nedbrydelighed og lav adsorption (<25%)
  2. Let nedbrydelighed og høj desorption (D>75%)
  3. Let nedbrydelighed og ikke bioakkumulerbart

Dokumentation for stoffets adsorption/desorption skal foreligge i henhold til OECD Guideline 106 Adsorption/Desorption using Batch Equilibrium Method eller ISO 18749 Water Quality – Adsorption of substances on activated sludge – Batch test using specific analytical methods.

Reference test

De anaerobe test blev udført i tre separate testserier, og den anaerobe bionedbrydelighed af referencestoffet natriumbenzoat var hhv. 56, 47 og 52 % efter 56-60 dage i tre testserier. Ifølge validitetskriteriet for ISO 11734 skal referencestoffet opnå et plateau på mindst 60% bionedbrydelighed efter 60 dage. Det ses dog ofte, at Sodium Benzoate opnår mindre end 60% bionedbrydelighed på trods af, at stoffet betragtes som fuldstændigt anaerobt bionedbrydeligt. Idet en lang række af teststofferne passerer kriteriet for anaerob bionedbrydelighed i de gennemførte test, vurderes inokulummets aktivitet at have været tilfredsstillende i alle tre testserier.

ISO 11734 og toksiske stoffer

DHI har i 2003 iværksat forskellige forsøg på at modificere ISO 11734 testmetoden for at kunne håndtere toksiske stoffer. Disse forsøg har DHI udført som del af en selvfinansieret F&U-indsats, men det er relevant at beskrive de generelle erfaringer her med dette projekts fokus på anaerob bionedbrydelighed. En svaghed ved ISO 11734 er, at målemetoden nødvendiggør, at testen gennemføres med relativt høje koncentrationer af teststoffet. Stoffer, der har en høj iboende toksicitet, vil derfor hæmme de anaerobe bakterier og dermed også nedbrydningsforløbet. Da usikkerheden på resultaterne bliver for stor ved at benytte meget lave koncentrationer < 10-20 mg C/l, må man regulere på andre parametre i testen for at mindske toksiske effekter. Forsøg med at øge koncentrationen af suspenderet slam har vist sig at kunne mindske den hæmmede effekt af toksiske teststoffer. Dette formodes at skyldes dels den øgede adsorption af teststoffet til slam og dermed en nedsat biotilgængelighed, og dels den øgede bakterie biomasse, der tilføres med slammet. Andre forsøg med en sekventiel tilsætning af teststoffet i mindre doser ad gangen har også givet positive resultater. Ved denne metode adapteres slambakterierne gradvist til teststoffet, og en testkoncentration på ca. 20 mg C/l kan ofte opnås uden toksiske effekter på de anerobe bakterier.

5.2 Undersøgelse af langtidseffekter

De stoffer ,der blev udvalgt til undersøgelse af sammenhængen mellem kort- og langtidseffekter af overfladeaktive stoffer og overfedtningsmidler, fremgår af tabel 5.2. Nonionerne Laureth 9 og Laureth 2 blev primært valgt som modelstoffer, idet deres generelle struktur er ens, men et forskelligt antal ethoxylatgrupper giver de to stoffer forskellig log Kow.

Tabel 5.2
Stoffer udvalgt til undersøgelse af sammenhængen mellem kort- og langtidseffekter

Navn Egenskab Log Kow
Laureth 9 Nonion 2,0
Laureth 2 Nonion 4,2
Cetrimonium Chloride Kation 3,2
Behenoyl PG-Trimonium Chloride Kation 5,3
Glycereth-2 Cocoate Emulgator 3,4
Glyceryl Ricinoleate Emulgator 4,9

Stofferne er udvalgt parvis, således at det er muligt inden for stofgrupperne nonioner, kationer og overfedtningsmidler at sammenligne stoffer med henholdsvis høj og lav vand-oktanol fordelingskoefficient (Kow-værdi). Medmindre stofferne hurtigt metaboliseres, forventes stoffer med høj Kow-værdi, som tidligere nævnt, at udvise en signifikant større toksicitet i langtidsforsøg end toksiciteten bestemt i korttidsforsøg, mens toksiciteten for stoffer med lav Kow-værdi ikke forventes at være signifikant forskellige i henholdsvis kort- og langtidsforsøg.

Korttidstest

Stoffernes akutte effekt blev undersøgt ved en 96 timers test efter OECD guideline No. 202 'Fish acute toxicity test'. Til undersøgelsen blev zebrafisk (Danio rerio) anvendt. Testen blev gennemført som en semistatisk test, hvor testopløsningerne blev skiftet hver 24. time. Forsøgsdyrenes dødelighed blev registreret hver 24. time i 96 timer, og ved hver registrering blev der samtidig bestemt pH, ilt og temperatur. De koncentrationer, der forårsagede henholdsvis 10, 50 og 90% dødelighed (LC10, LC50 og LC90), blev bestemt ved probit analyse [15], såfremt testdata tillod det. Testene blev udført i polyethylenkar, der 24 timer forud for teststart var mættet med de respektive testopløsninger. Ved testens start blev 10 fisk tilsat 10 l testopløsning. De anvendte testkoncentrationer for de enkelte stoffer fremgår af tabel 5.3.

Tabel 5.3
Anvendte testkoncentrationer for de enkelte stoffer i korttidstestene

Navn Anvendte test koncentrationer
(mg/l)
Laureth 9 0; 0,75; 1,5; 3; 6 og 12
Laureth 2 0; 0,2; 0,5; 1; 2 og 5
Cetrimonium Chloride 0; 0,1; 0,3; 1; 3 og 10
Behenoyl PG-Trimonium Chloride 0; 0,1; 0,3; 1; 3 og 10
Glycereth-2 Cocoate 0; 10; 25; 50; 100 og 200
Glycereth Ricinoleate 0; 10; 25; 50; 100 og 200

Testene blev gennemført ved 23 ± 2°C og en lys/mørke cyklus på 14/10 timer.

Langtidstest

Langtidseffekten af stofferne blev deruden undersøgt i en 30 dages tidlig livsstadietest efter OECD guideline No. 210. 'Fish, early-life stage toxicity test'. Også denne test blev gennemført som en semistatisk test, men med vandskift 3 gange pr. uge. Testene blev startet med nyligt befrugtede æg indsamlet fra flere gydekar med voksne zebrafisk. Ved testens start blev 60 æg randomiseret fordelt til testkarrene (pyrexskåle), der indeholdt 1 l testopløsning. Testene blev gennemført med 2 replikater pr. testkoncentration, der hver indeholdt 30 æg. De anvendte testkoncentrationer for de enkelte stoffer fremgår af tabel 5.4.

Tabel 5.4
Anvendte testkoncentrationer for de enkelte stoffer i langtidstestene

Stof navn Anvendte test koncentrationer
(mg/l)
Laureth 9 0; 0,375; 0,75; 1,5; 3 og 6
Laureth 2 0; 0,1; 0,2; 0,5; 1 og 2
Cetrimonium Chloride 0; 0,05; 0,1; 0,25; 0,5 og 1
Behenoyl PG-Trimonium Chloride 0; 0,3; 1; 3 og 10 og 20
Glycereth-2 Cocoate 0; 5, 10; 25; 50 og 100
Glycereth Ricinoleate 0; 1; 2,5; 5; 10 og 25

Umiddelbart efter at æggene klækkede, ca. 72 timer efter teststart, påbegyndtes fodring med nyligt klækkede Artemia nauplii. Ca. 14 dage efter teststart blev fodringen suppleret med Tetra Min tørfoder. For at sikre en tilstrækkelig vækst blev fiskene fodret min 2 gange/dag, dog kun én gang pr. dag i weekenderne. Eventuelt overskud af foder og fækalierester blev forsigtigt fjernet dagligt. Testene blev gennemført ved 27 ± 2°C og en lys/mørke cyklus på 14/10 timer. Temperatur, ilt og pH blev bestemt ved begyndelsen og ved slutningen af forsøgene samt umiddelbart forud for hvert vandskift. I løbet af testene blev fiskene tilset dagligt (i weekenderne dog kun én gang) og embryoudvikling, klækningsrate, adfærdsændringer og eksterne anormaliteter blev registreret. Ligeledes blev eventuel dødelighed registreret, og døde larver/fisk blev fjernet. Ved afslutningen af forsøgene blev fiskene bedøvet med MS222, og vægt (vådvægt) og længde blev bestemt. Såfremt testdata tillod det, blev de koncentrationer, der forårsagede henholdsvis 10, 50 og 90% dødelighed (LC10, LC50 og LC90), bestemt ved en probit analyse [15]. Desuden blev væksten bestemt på baggrund af ovenstående målinger af længde og vægt. Potentielle effekter på væksten blev bestemt ved hjælp af Dunnett's procedure [16].

De opnåede resultater i henholdsvis kort- og langtidstestene fremgår af tabel 5.5. For langtidstestene er koncentrationen, hvor der ikke blev observeret nogen effekt på dødeligheden (NOEC), udover LC50-værdien angivet. Rådata samt effektkurver fremgår af bilag D og E.

Table 5.5
Sammenligning af toksiciteten opnået i henholdsvis kort- og langtidstest. For langtidstestene er NOEC-værdierne ligeledes angivet.

Stofnavn Egenskab Log Kow LC50
(mg/l)
Effekt på klækningsrate/ vækst Varighed af test (dage)
Laureth 9 Nonion 2,0 3-6 - 4
Laureth 9 Nonion 2,0 1,2
NOEC: 0,375
Ingen effekt 30
Laureth 2 Nonion 4,2 1-2 - 4
Laureth 2 Nonion 4,2 1-2
NOEC: 0,5
LOEC: 1 mg/l
NOEC: 0,5 mg/l
30
Cetrimonium Chloride Kation 3,2 0,3-1 - 4
Cetrimonium Chloride Kation 3,2 0,25-0,5
NOEC: 0,25
Ingen effekt 30
Behenoyl PG-Trimonium Chloride Kation 5,3 >10 - 4
Behenoyl PG-Trimonium Chloride Kation 5,3 3,84 (1,45-7,04)
NOEC: 3
Ingen effekt 30
Glycereth-2 Cocoate Overfedtnings-middel 3,4 50-100 - 4
Glycereth-2 Cocoate Overfedtnings-middel 3,4 28,9
(41,5-80,0)
NOEC: 10
LOEC: 50 mg/l
NOEC: 25 mg/l
30
Glycereth Ricinoleate Overfedtnings-middel 4,9 10-25 - 4
Glycereth Ricinoleate Overfedtnings-middel 4,9 7,1
NOEC: 5
Ingen effekt 30

Hvor testdata tillod det, blev 95% konfidensintervallet for LC50-værdien beregnet. Disse er angivet i parentes.

Nonioner

Den akutte toksicitet af nonionerne Laureth 9 (log Kow: 2,0) og Laureth 2 (log Kow: 4,2) synes ikke at være forskellig. Ligeledes var den kroniske toksicitet stort set ens for de to stoffer. Forskellen i akut og kronisk toksicitet var for både Laureth 9 og Laureth 2 ca. en faktor 3. Begge stoffer synes således betydeligt mere toksiske over for tidlige livsstadier af zebrafisk. Eftersom den samme toksicitet blev observeret for begge stoffer, synes toksiciteten ikke at være relateret til log Kow. NOEC-værdien blev for begge stoffer bestemt til < 1 mg/l.

Kationer

For Cetrimonium Chloride (log Kow: 3,2) var toksiciteten ens i henholdsvis kort- og langtidstesten, den maksimale toksicitet blev således som forventet opnået inden for 96 timer. Der blev i korttidstesten med Behenoyl PG Trimonium Chloride (log Kow: 5,3) ikke observeret nogen effekt i koncentrationer ≤ 10 mg/l, mens en LC50 på 3,84 mg/l blev bestemt i langtidstesten. Den maksimale toksicitet af stoffet blev således ikke opnået inden for 4 dage. Behenoyl PG Trimonium Chloride er dog, på trods af en relativt høj log Kow-værdi, ikke specielt toksisk, idet NOEC kunne bestemmes til 3 mg/l, altså > 1 mg/l.

Overfedtningsmidler

For både Glycereth-2 Cocoate (log Kow: 3,4) og Glycereth Ricinoleate (log Kow: 4,9) blev den akutte effekt bestemt til at ligge i intervallet 10-100 mg/l. Forskellen i akut og kronisk toksicitet var for både Glycereth-2 Cocoate og for Glycereth Ricinoleate ca. en faktor 2. For begge stoffer blev NOEC-værdien bestemt til > 1 mg/l, henholdsvis 10 og 5 mg/l. Den høje log Kow-værdi for Glycereth Ricinoleate vurderes således ikke at forårsage signifikant større toksicitet i langtidsforsøg.

Sammenligningen af toksicitetsværdier opnået i henholdsvis kort- og langtidsforsøg er tidligere undersøgt for lineære alkoholethoxylater i forsøg med fiskearten Pimephales promelas. Resultaterne fra disse test er angivet i tabel 5.6.

Tabel 5.6
Toksicitet af lineære alkoholethoxylater [17]

Stof Log Kow LC50
(mg/l)
Varighed af test
(dage)
C9-11EO6 2,6 2,7 10
C9-11EO6 2,6 4,87 (4,47-5,26) 28
C12-13EO 6,5 3,1-3,6 1,3 (0,72-2,7) 4
C12-13EO 6,5 3,1-3,6 2,39 (2,26-2,52) 28
C14-15EO7 3,8-4,3 0,63-1,65 4
C14-15EO7 3,8-4,3 1,02 (0,94-1,11) 28

På baggrund af de opnåede resultater i undersøgelsen af Lizotte et al. [17] synes den maksimale toksicitet af samtlige undersøgte stoffer at være opnået inden for 4 dage, idet der for ingen af stofferne opnås en større toksicitet ved, at organismerne eksponeres over længere tid (28 dage). Det skal dog bemærkes, at de undersøgte stoffer ligger i 'den lave ende' med hensyn til potentiel bioakkumulerbarhed (jf. log Kow-værdier, tabel 5.6). I nærværende projekt blev kort- og langtidseffekten undersøgt for stoffer med log Kow-værdier helt op til 5,5 (Behenoyl PG-Trimonium Chloride).

For noninerne Laureth-9 og Laureth-2 var NOEC-værdierne < 1 mg/l. Effekten af disse stoffer synes ikke at være relateret til log Kow-værdien, men nærmere til stoffernes specifikke virkningsmekanisme (ødelægger cellemembranerne). Dette bekræftes af, at begge stoffer stort set udviser præcist samme toksicitet i både kort- og langtidstestene. For de undersøgte kationer og overfedtningsmidler lå forholdet mellem akut og kronisk effekt på en faktor 1-3. For ingen af disse stoffer blev der bestemt NOEC-værdier, der lå under 1 mg/l.

Resultaterne fra nærværende undersøgelse viste for alle de undersøgte stoffer at langtidseffekten ikke var signifikant forskellig fra korttidseffekten. Samme resultat blev opnået i undersøgelsen af Lizotte et al. [17].

Sammenfattende indikerer de opnåede resultater, at for let bionedbrydelige og let metaboliserbare stoffer, er en høj Kow-værdi (>3) ikke af betydning for stoffets farlighed. I henhold til EU's klassificeringskriterier skal stoffer med LC/EC50-værdi på 1-10 mg/l mærkes med N; R51-53, hvis stoffet samtidig har en log Kow-værdi ≥ 3. I henhold til de globale klassificeringskriterier betyder en NOEC værdi > 1 mg/l, som i denne undersøgelse er vist for Behenyl PG-Trimonium Chlorid, imidlertid, at stoffet ikke er klassificeringspligtigt. Med hensyn til substitution anbefales netop, at Behenyl PG-Trimonium Chlorid substituerer Cetrimonium Chloride, idet langtidseffekterne, på trods af stoffets høje log Kow-værdi, vurderes at være minimale.

5.3 Sammenfatning af de gennemførte laboratorieundersøgelser

Den anaerobe bionedbrydelighed og kroniske effekt er blevet undersøgt på udvalget stoffer. For visse af disse stoffer har de gennemførte undersøgelser været medvirkende til, at stofferne nu opfylder kriterierne for miljømærkning (f.eks. Behenyl PG-Trimonium Chloride). En sammenfatning af de opnåede resultater fremgår af nedenstående tabel.

5.7 Resultat af miljøvurderingen af udpegede 'kandidatstoffer'

Stofnavn Årsag til udvælgelse Resultat af miljøvurdering
Kationiske tensider
Cetrimonium Chloride Giftighed < 1mg/l; Svag dokumentation for bionedbrydelighed. Manglende dokumentation for kronisk effekt. NOEC < 1 mg/l. Stoffet søges substitueret med mindre miljøfarlige stoffer (Behenyl PG-Trimonium)
Behenyl PG-Trimonium Chloride Potentiel bioakkumulerbar
(log Kow: 5,32). Manglende dokumentation for kronisk effekt og anaerob bionedbrydelighed
NOEC > 1 mg/l. Stoffet er anaerobt bionedbrydeligt og opfylder kriterierne for miljømærkning i hnhold til både Svanemærket og 'Bra Miljöval'
Quaternium-18 Hectorite Giftighed < 1mg/l; Svag dokumentation for bionedbrydeligehed. Miljøscore: 5 Stoffet søges udfaset, alternativ endnu ikke fundet
Anioniske tensider
Disodium Laureth Sulfosuccinate Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Ikke anaerobt bionedbrydeligt. Stoffet søges substitueret med mindre miljøfarlige stoffer. Følgende er i forslag: Sodium Cocoyl Glutamate, Sodium Lauryl Sarcocinate og Cocoamphoacetaterne
Sodium Lauryl Sarcosinate Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Stoffet er anaerobt bionedbrydeligt
MIPA Lauryl Sulfate Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Delvist anaerobt bionedbrydeligt
TEA Lauryl Sulfate Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Ikke anaerobt bionedbrydeligt
Disodium Capriloyl Glutamate Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Stoffet er anaerobt bionedbrydeligt
Sodium Lauroyl Glutamate Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Delvist anaerobt bionedbrydeligt
Nonioniske tensider
Laureth 2 Manglende dokumentation for kronisk effekt. Udvalgt som modelstof til langtidsstest. NOEC < 1 mg/l
Laureth 9 Manglende dokumentation for kronisk effekt. Udvalgt som modelstof til langtidsstest. NOEC < 1 mg/l
Cocamide DEA Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Ikke anaerobt bionedbrydeligt. Stoffet søges substitueret med mindre miljøfarlige stoffer.
Amfotere tensider
Disodium Cocoamphodiacetate Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelig Stoffet er anaerobt bionedbrydeligt
Emulgatorer
Glycereth 2 Cocoate Svagt bioakkumulerbar (log Kow: 3,4). Manglende dokumentation for kronisk effekt og anaerob bionedbrydelighed. Delvist anaerobt bionedbrydeligt. NOEC > 1 mg/l.
Glycerol Ricinoleate Potentiel bioakkumulerbar (log Kow: 4,86). Manglende dokumentation for kronisk effekt og anaerob bionedbrydelighed. Stoffet er anaerobt bionedbrydeligt. NOEC > 1 mg/l.
PEG 4 Rapeseedamide Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Delvist anaerobt bionedbrydeligt
Sorbitan Stearate Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Stoffet er anaerobt bionedbrydeligt
Polyglyceryl-3 Methylglucose Distearate Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Stoffet er anaerobt bionedbrydeligt
Overfedtningsmidler
Ethylhexyl Stearate Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Stoffet er anaerobt bionedbrydeligt
Glyceryl Stearate Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Stoffet er anaerobt bionedbrydeligt
Ethylenglycol Monostearate Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Stoffet er anaerobt bionedbrydeligt
Isopropyl Palmitate Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Stoffet er anaerobt bionedbrydeligt
C12-15 Alkyl Benzoate Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Stoffet er anaerobt bionedbrydeligt
Capric/Caprylic Triglyceride Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Stoffet er anaerobt bionedbrydeligt
Hydrogenated Vegetable Oil Mangler data for anaerob bionedbrydelighed Stoffet er anaerobt bionedbrydeligt
Behenyl Alcohol Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Svært anerobt bionedbrydeligt
Sucrose Cocoate Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Stoffet er anaerobt bionedbrydeligt
Sodium Cocoyl Glutamate Manglende dokumentation for anaerob bionedbrydelighed Stoffet er anaerobt bionedbrydeligt
Andre
Konserveringsmidler Generelt meget giftige (LC50<1) Mindre giftige erstatninger er dokumenterede
Parabener, som er de mest anvendte konserveringsmidler, mistænkes for hormonforstyrrende effekter. Mulige erstatninger for parabener er dokumenterede

 



Version 1.0 September 2004, © Miljøstyrelsen.