RIVM_Logo_Engels

Toxic effects of heavy metals in three worm species exposed in artificially contaminated soil substrates and contaminated field soils

Publiekssamenvatting

De toxiciteit van chemische stoffen wordt vaak bepaald via gestandaardiseerde laboratorium experimenten. OECD-kunstgrond wordt vaak gebruikt om de toxiciteit van stoffen voor bodemorganismen te bepalen. Dit rapport beschrijft een blootstellings- en effectbeoordeling van metalen bij drie wormensoorten (Eisenia andrei, Enchytraeus crypticus en Enchytraeus albidus) bij blootstelling aan metaalverontreinigde veldgrond. De onderzochte wormsoorten verschillen wat betreft metaalgevoeligheid en ecologische niche. Veldgronden werden verzameld in een geometrische reeks van toenemende afstand rond een voormalige zinksmelter, om zodoende een concentratie-responscurve voor de veldgronden te kunnen vaststellen. De gronden werden fysisch-chemisch gekarakteriseerd. De concentraties van zink, koper, lood en cadmium werden gemeten, en de partitie over de vaste en vloeibare fase van de grond werd bepaald met behulp van totaal-, en CaCl2-extraheerbare- en poriewater concentraties. Bodemkarakteristieken verschilden tussen de verschillende monsterlokaties. De beschikbaarheid van metalen in de veldgronden was lager dan in kunstgrond met toegevoegde metaalzouten. De blootstellingsbeoordeling toonde aan dat de lichaamsconcentratie van verschillende metalen minder toenam in de veldgronden dan in kunstgrond bij vergelijkbare metaalconcentraties. Effectbeoordelingen werden uitgevoerd door het vaststellen van concentratie-effect curves voor het dominante metaal zink apart, en voor het metaalmengsel in de veldgronden, bij gelijke pH. Bij beoordeling op basis van totaalconcentraties bleken de toxische effecten in de veldgrond lager dan in kunstgrond voor E. andrei. Voor E. crypticus werd het omgekeerde gevonden. E. albidus reproduceerde onvoldoende om vergelijkingen te kunnen maken. De voorspelbaarheid van effecten in veldgrond op basis van laboratoriumgegevens nam toe indien rekening gehouden werd met de verschillen in fysisch-chemische metaalbeschikbaarheid en gecombineerde inwerking van de in de veldgrond aanwezige metalen. Bij de beoordeling van gecombineerde inwerking is gebruik gemaakt van het concept van relatieve concentratie additie. Aanbevolen wordt om deze factoren te betrekken bij de beoordeling van toxische effecten op verontreinigde veldlocaties en bij het afleiden van ecotoxicologische risicogrenzen op basis van resultaten uit laboratorium-toxiciteitsstudies.

Synopsis

The toxicity of chemicals is often determined in standardised laboratory experiments. OECD artificial soil (artisoil) is often used to determine chemical toxicity for soil organisms. This report presents exposure and effect assessments of metals for three worm species (Eisenia andrei, Enchytraeus crypticus and Enchytraeus albidus) in metal contaminated field soils. The species differ with respect to metal sensitivity and ecological niche. Field soils were sampled at geometrically increasing distances from a former zinc smelter, to mimic a concentration-effect curve. The soils were characterised for various physico-chemical parameters. The concentrations of zinc, copper, lead and cadmium were measured, and metal partitioning over solid and liquid phase was determined using total-, 0.01M-CaCl2-extractable- and pore water concentrations. Soil characteristics differed between sampling sites. Metal extractability tended to be lower in the field soils in comparison with artisoil to which metal salts were added. Exposure assessment showed that body concentrations of various metals increased less in the smelter soils than in artisoil with similar metal concentrations. Effect assessments were made by determining concentration-response curves for the dominant metal zinc alone, and for the mixtures of metals present in the soils, at similar soil pH. When expressed by total soil concentrations, toxic effects in field soils were less than in artisoil for E. andrei. For E. crypticus the opposite was found. E. albidus did not perform well in the soils, and was not used further. The predictability of effects in field soil from laboratory toxicity data improved when differences in metal extractability and joint effects of metals were taken into account. Joint effects were judged by application of the concept of relative concentration addition. It is recommended to take these factors into account when laboratory toxicity data are used to predict effects at contaminated sites or to derive soil quality criteria.

 

Home / Documents and publications / Toxic effects of heavy metals in three worm species exposed in artificially contaminated soil substrates and contaminated field soils

RIVM Committed to health and sustainability
Menu