Menschengemachte Substanzen umgeben uns im Alltag. Nach dem Verständnis des Konzepts der „Planetaren Grenzen“ gilt die Belastbarkeitsgrenze für „neuartige Substanzen“, zu denen Chemikalien, Mikroplastik oder Nanomaterialien zählen, als überschritten. Ein Zielwert von „Null“ wurde für ihre Freisetzung in die Umwelt angesetzt. Diese Nullgrenze sei unerreichbar und nicht sinnvoll, urteilt ein internationales Expertenteam unter Federführung des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ). In einer Studie im Fachmagazin Environmental Science & Technology schlagen sie Zielwerte vor, unterstützt durch eine globale Erfassung von Umweltbelastungen.
Ob in Haushaltswaren, Elektrogeräten, Textilien, Kosmetika, Medikamenten oder Nahrungsmitteln – menschengemachte Chemikalien und Substanzen sind allgegenwärtig. Sie leisten unverzichtbare Dienste in Industrie, Landwirtschaft, Transport-, Energie- oder Gesundheitswesen. Weltweit werden rund 350.000 chemische Substanzen genutzt. Doch Chemikalien, ihre Mischungen und andere menschengemachte Substanzen können sich auch negativ auf unsere Gesundheit und die Umwelt auswirken.
Sie gelangen in alle Sphären des Erdsystems, können sich dort anreichern und zu unvorhersehbaren Wirkungen führen. Im Konzept der „Planetaren Grenzen“ werden Chemikalien gemeinsam mit Mikroplastik, Nanomaterialien sowie mobilisierten radioaktiven Materialien in der Kategorie „Neuartige Substanzen“ zusammengefasst. Die Belastbarkeitsgrenze für neuartige Substanzen gilt bereits als überschritten, und für ihre Freisetzung in die Umwelt wurde ein streng vorsorglicher Zielwert von „Null“ angesetzt.
„Mit dieser Nullgrenze wird empfohlen, weltweit keine neuartigen Substanzen in Umlauf zu bringen, die nicht umfassend charakterisiert sind“, sagt die UFZ-Umweltchemikerin Prof. Annika Jahnke, Erstautorin der Studie.
„Diese Empfehlung geht jedoch an der Realität vorbei, da sie Nutzen und Dienste, die viele neuartige Substanzen erbringen, nicht ausreichend berücksichtigt. Und sie führt auch nicht zu einem besseren Schutz für Mensch und Umwelt. Da die Nullgrenze rechtlich nicht bindend ist und auch praktisch nicht erreicht werden kann, werden weltweit nach wie vor neuartige Substanzen entwickelt, hergestellt und genutzt.“ Sie ergänzt:
„Je nach Land oder Region werden bestimmte Substanzen mehr oder weniger stark reguliert. Dort, wo weniger strenge Regularien gelten, können Substanzen mit kritischen Eigenschaften in Produkten verarbeitet sein, die mitunter auch in Länder exportiert werden, in denen ein Verbot für die Herstellung und Verarbeitung der Inhaltsstoffe gilt.“
Die Autoren erkennen die derzeitige Bewertung der Belastungsgrenze für neuartige Substanzen an, sprechen sich jedoch für einen neuen, praktikablen Handlungsrahmen aus, der wissenschaftliche Erkenntnisse in wirksames Umweltmanagement umsetzt.
Spezifisch angepasste Zielwerte statt Nullgrenze
Die aktuelle Studie fasst die Ergebnisse zusammen, die internationale Experten in einem Workshop am UFZ Ende 2025 gemeinsam erarbeitet haben. Die Studie schlägt einen globalen Handlungsrahmen für neuartige Substanzen vor, der eine weltweite Nutzung in einem sicheren Rahmen ermöglicht, bei gleichzeitigem Schutz von Mensch und Umwelt. Ein wichtiger Punkt: Die Einschätzung und Bewertung von Gefährdungspotenzialen.
„Entscheidend ist, den gesamten Lebenszyklus einer neuartigen Substanz oder Stoffgruppe zu betrachten – von der Rohstoffgewinnung über Herstellung und Nutzung bis hin zur Entsorgung“, betont Dr. Levke Caesar vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK).
„Ebenso wichtig ist es zu verstehen, wie sich diese Stoffe in der Umwelt verhalten: ob sie langlebig sind, sich anreichern oder problematische Abbauprodukte bilden. Je besser wir diese Eigenschaften kennen und bewerten können, desto gezielter lassen sich wissenschaftlich fundierte Zielwerte festlegen, die Mensch und Umwelt wirksam schützen.“ Das Ziel: Die bisherige Nullgrenze durch spezifische, an das Gefährdungspotenzial angepasste Zielwerte zu ersetzen.
Dreistufiger Kontrollprozess für neuartige Substanzen
Für die Bewertung möglicher Gefährdungen haben die Forschenden einen dreistufigen Kontrollprozess entworfen. In der ersten Stufe „Produktion“ geht es beispielsweise um solche Fragen: Wie und in welchen Mengen werden neuartige Substanzen produziert oder freigesetzt? Welche problematischen Eigenschaften haben sie? Wie gelangen sie in die Umwelt und damit auch in Lebewesen wie den Menschen? Mit der zweiten Kontrollstufe „Status“ soll das Umweltverhalten neuartiger Substanzen eingeschätzt werden. Dafür schlagen die Autor:innen vor, globale Programme zum Umweltmonitoring zu etablieren. So soll herausgefunden werden, wo auf der Erde sich welche Mengen einer Substanz besonders stark anreichern.
„Sinnvoll wäre es, wenn künftig eine globale Institution Planung, Koordination und Durchführung solcher Programme übernehmen und vergleichbare Daten erheben würde“, sagt Prof. Matthew MacLeod von der Universität Stockholm. „Innerhalb der Europäischen Union und in anderen Regionen der Erde gibt es bereits gute, erfolgreiche Monitoringprogramme für bestimmte Substanzen wie zum Beispiel für gewisse persistente organische Schadstoffe nach der Stockholm Konvention des UN-Umweltprogramms und das Arktische Monitoring- und Bewertungsprogramm. Diese auszuweiten und für alle neuartigen Substanzen anzuwenden, ist unser Ziel.“ In der dritten Stufe „Auswirkungen“ sollen mithilfe von Laboransätzen, Datenbanken und Computermodellierungen die Auswirkungen neuartiger Substanzen unter anderem auf die Umwelt und den Menschen ermittelt werden. „Je mehr wir über eine Substanz oder eine Substanzgruppe und ihre Wirkungen wissen, desto besser kann eine angepasste Regulierung oder Beschränkung erfolgen“, erklärt Annika Jahnke.
„Wir können Chemikalien und andere Substanzen nicht per se verbieten, denn viele sind innerhalb der Grenzen einer sicheren Verwendung für menschliche Gesellschaften wichtig und nützlich. Mit unseren Handlungsempfehlungen möchten wir mehr Wissen generieren, auf dessen Basis sinnvolle Entscheidungen getroffen werden können.“
Die Forschenden haben in ihrer Studie Beispiele für erfolgreiche Chemikalienregulierung und Umweltmonitoring zusammengetragen, etwa die Stockholm Konvention oder die EU-Chemikaliengesetzgebung. Ausgehend von solchen Beispielen werden sie in einem weiteren Workshop am UFZ im September herausarbeiten, wie diese zusammengeführt, erweitert und auf globaler Ebene umgesetzt werden könnten. An dem internationalen Workshop werden unter anderem Wissenschaftlern verschiedener Disziplinen, nationale und regionale Entscheidungsträgern sowie Vertretern von Regulierungsbehörden, internationalen Organisationen und Nichtregierungsorganisationen zusammenkommen. Annika Jahnke:
„Gemeinsam wollen wir Lösungswege und Ideen für globale Regelungen entwickeln – damit neuartige Substanzen in einem sicheren Rahmen genutzt werden und die Menschen und unser Planet bestmöglich geschützt sind.“