English Abstract 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.
Rapport in het kort
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.
