Een model voor risicoschatting en normstelling gebaseerd op biomagnificatie. Toppredatoren in terrestrische ecosystemen

Soil contaminants accumulating through food chains may exert toxic effects on birds and mammals (secondary poisoning). In the current procedure for setting soil quality objectives, the maximum permissable concentration for a chemical in the soil (MPC) for secondary poisoning is based solely on the food chain soil --> worm --> bird/mammal, and calculated with MPC(soil) = NOEC(bird or mammal) / BAF(worm), in which: BAF is the bioaccumulation factor and NOEC is the no-observed effect concentration. In the present study the above-mentioned algorithm is extended by: 1. including the major terrestrial food chains, 2. applying correction factors for NOECs to account for differences between laboratory and field conditions, 3. generating probability distributions for MPCs by treating BCFs, BAFs and NOECs as stochastic variables. Food webs are constructed for eight bird of prey species and two beast of prey species with different food choice. Six compounds are selected based on the availability of bioaccumulation and toxicity data: DDT, dieldrin, lindane, pentachlorophenol (PCP), cadmium and methyl mercury. Model calculations are made with average values for food choice and correction factors. The model can be adjusted to specific locations, seasons and life-stages by varying these input parameters. Literature data reveal that it is appropriate to correct for caloric content and assimilation efficiency of food types, as well as for metabolic rate of birds and mammals. The scarce information about pollutant assimilation efficiency and species sensitivity does not indicate the necessity to correct for these factors. Species feeding on birds (Sparrowhawk, Goshawk) and small carnivorous mammals (Buzzard, Barn Owl) are exposed to a much higher extent to the contaminants than species feeding on small herbivorous mammals (Kestrel, Long-eared Owl). The following recommendations can be made for procedures for derivation of environmental quality objectives based on the risk of secondary poisoning. The food chain soil --> worm --> bird/mammal can be used for terrestrial ecosystems. In case of persistent and highly lipophilic compounds, attention should be paid to top predators, especially birds, exposed through the pathways soil --> worm and insect --> birds --> top predator. It should be realized that for most chemicals, the risk-analysis for top predators is seriously hampered by a lack of QSARs and experimental data on bioaccumulation in invertebrate and vertebrate species. Corrections should be applied for differences between laboratory and field conditions concerning metabolic rate, caloric content and assimilation efficiency of food types. The correction for assimilation efficiency is quantitatively much less important as compared to corrections for metabolic rate and caloric content. NOECs, BCFs and BAFs should be used as stochastic variables when possible, providing valuable information about the variation in the calculated MPCs.Bodemverontreinigende stoffen kunnen via accumulatie in voedselketens toxische effecten hebben op vogels en zoogdieren (doorvergiftiging). In de huidige procedure voor doorvergiftiging in de normstelling wordt de maximaal toelaatbare concentratie (MTR) van een stof in de bodem alleen gebaseerd op de voedselketen: bodem --> worm --> vogel/zoogdier en berekend met MTR(bodem) = NOEC(vogel of zoogdier) / BAF(voedsel), waarbij BAF de bioaccumulatiefactor is, en NOEC is de hoogste concentratie in het voedsel waarbij nog geen effect optreedt. In het onderhavige onderzoek is het bovengenoemde algoritme uitgebreid met: 1. de belangrijkste terrestrische voedselketens, 2. correctiefactoren voor de NOECs met betrekking tot verschillen tussen laboratorium en veld omstandigheden, 3. het genereren van een kansverdeling voor de MTR uit stochastische, in plaats van constante, BCFs, BAFs en NOECs. Voedselwebben zijn gemodelleerd voor acht soorten roofvogels en twee soorten roofdieren met onderling verschillende voedselkeuze. Zes stoffen zijn geselecteerd op basis van de beschikbaarheid van gegevens voor bioaccumulatie en toxiciteit: DDT, dieldrin, lindaan, pentachlorofenol (PCP), cadmium en (methyl)kwik. Modelberekeningen zijn uitgevoerd met gemiddelde waarden voor voedselkeuze en correctiefactoren. Het model kan aangepast worden aan specifieke locaties, seizoenen en levensstadia door deze inputparameters te varieren. Uit literatuurgegevens kan afgeleid worden dat er gecorrigeerd moet worden voor calorische waarde en assimilatie-efficientie van voedseltypen, en bovendien voor metabolische snelheid (energieverbruik) van vogels en zoogdieren. Van de assimilatie-efficientie van stoffen en van soortsgevoeligheid is erg weinig bekend. De beschikbare informatie geeft geen aanleiding om te corrigeren voor deze beide factoren. Soorten die zich voor een belangrijk deel voeden met vogels (sperwer, havik) en kleine carnivore zoogdieren (buizerd, kerkuil) worden in grotere mate blootgesteld dan de soorten die zich bijna uitsluitend voeden met kleine herbivore zoogdieren (torenvalk, ransuil). De volgende aanbevelingen kunnen worden gedaan met betrekking tot de huidige procedure voor afleiding van normen op basis van het risico van doorvergiftiging. De voedselketen bodem --> worm --> vogel/zoogdier kan worden gebruikt voor de risicoschatting van doorvergiftiging. Daarnaast moet bij persistente en sterk lipofiele stoffen aandacht worden gegeven aan toppredatoren, vooral vogels, blootgesteld via de routes bodem --> worm en insekt --> vogel --> toppredator. De risico-analyse voor toppredatoren wordt voor de meeste stoffen echter bemoeilijkt door een gebrek aan QSARs en experimentele gegevens voor bioaccumulatie in zowel ongewervelde als gewervelde dieren. Correcties moeten worden aangebracht voor verschillen tussen laboratorium- en veldomstandigheden met betrekking tot metabolische snelheid, calorische waarde en assimilatie-efficientie van voedseltypen. De correctie voor assimilatie-efficientie is kwantitatief veel minder belangrijk dan de correcties voor metabolische snelheid en calorische waarde. NOECs, BCFs, BAFs moeten wanneer mogelijk als stochastische variabelen worden gebruikt, hetgeen waardevolle informatie over de variatie in de MTR oplevert