Risk assessment of bioaccumulation in the food webs of two marine AMOEBE species: common tern and harbor seal

• Main Authors: Jongbloed RH, Mensink BJWG, Vethaak AD, Luttik R
• Other Authors: Rijksinstituut voor Kust en Zee (RIKZ), ACT, RIKZ
• Format: Report
• Language: English
• Published: Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu RIVM 1995
• Subjects: risk analysis; food chains; bioaccumulation; aquatic ecosystems; mac; cadmium; methyl mercury; lindane; dieldrin pcb-153; birds; seals; tern; environment; criteria; standardization; secondary poisoning; risico analyse; voedselketen; bio-accumulatie; aquatisch ecosysteem; methylkwik; lindaan; dieldrin; pcb-153; vogels; zeehonden; stern; milieu; normstelling; doorvergiftiging; Common tern; harbor seal; harbour seal; Phoca vitulina; Sterna hirundo
• Online Access: http://hdl.handle.net/10029/10420

A model has been developed for calculating Maximum Permissible Concentrations (MPCs) in water for chemicals accumulating in food webs of sea birds and mammals. Calculations are carried out for two marine AMOEBE species: common tern (Sterna hirundo) and harbor seal (Phoca vitulina), and five chemicals: cadmium, methyl mercury, lindane, dieldrin and PCB153. Laboratory data are collected for toxicity for birds and mammals, as well as for bioaccumulation in the most important aquatic food types. NOECs are extrapolated from laboratory to field conditions by correcting for differences in metabolic rate of birds and mammals, and caloric content of food. It is not clear whether sea birds and sea mammals differ in 'internal' sensitivity to the selected chemicals as compared to other birds and mammals. In vitro enzyme tests suggest that the common tern is less sensitive to PCB153 than the domestic chicken. The total bioaccumulation in food webs is calculated by combining uptake from water, food and sediment: processes called bioconcentration, biomagnification and bio-sediment accumulation, respectively. The common tern is exposed to chemicals via a single food chain: water - phytoplankton - zooplankton - planktonivorous fish - common tern. The harbour seal heads an extensive food web, including sediment organisms, bivalves, crustaceans, phytoplankton and zooplankton, planktonivorous fish, piscivorous fish and omnivorous fish. The uncertainty in the exposure assessment of chemicals is higher for harbour seal than for common tern due to the scarcity of biomagnification factors (BMFs) and bio-sediment accumulation factors (BSAFs). Comparison with mesocosm and field data shows the model to predict the bioaccumulation of PCB153 fairly well, whereas it underestimates the bioaccumulation of Cd by some organisms. It can be concluded that the current integrated MPCs for the selected chemicals in the Dutch marine environment have to be adjusted to lower values in order to protect common tern and harbor seal against toxic concentrations in the food (secondary poisoning). The MPCs have to be considered as provisional. For improvement of the reliability of MPCs for sea bird and mammal species, more research is required on BMFs, BSAFs, NOECs and specific species sensitivity. Een model is ontwikkeld voor de berekening van Maximaal Toelaatbare Risiconiveau's (MTR's) in water voor stoffen die accumuleren in voedselketens van zeevogels en zeezoogdieren. Berekeningen zijn uitgevoerd voor twee zoutwater AMOEBE soorten: visdief (Sterna hirundo) en zeehond (Phoca vitulina) en vijf stoffen: cadmium, methylkwik, lindaan, dieldrin en PCB153. Laboratoriumgegevens zijn verzameld met betrekking tot de toxiciteit voor vogels en zoogdieren en de bioaccumulatie in de meest belangrijke aquatische voedseltypen. NOEC's worden ge-extrapoleerd van laboratorium naar veldomstandigheden door correctie voor verschillen in metabolische snelheid van vogels en zoogdieren en calorische waarde van voedsel. Er is zeer weinig informatie beschikbaar om te onderzoeken of de interne gevoeligheid van zeevogels en zeezoogdieren voor de geselecteerde stoffen afwijkt van die van andere vogels en zoogdieren. In vitro enzym testen doen vermoeden dat de visdief minder gevoelig is voor PCB153 dan de kip. De totale bioaccumulatie in voedselwebben is berekend uit de combinatie van opname via water, voedsel en sediment, achtereenvolgens aangeduid als bioconcentratie, biomagnificatie en bio-sediment accumulatie. De visdief wordt voornamelijk blootgesteld via een enkele voedselketen: water - fytoplankton - zooplankton - planktonetende vis - visdief. De zeehond staat aan de top van een uitgebreid voedselweb met sedimentsorganismen, tweekleppigen, kreeftachtigen, fyto- and zooplankton, planktonetende vis, visetende vis en omnivore vis. De onzekerheid in de blootstellingsschatting van stoffen is hoger voor de zeehond dan voor de visdief door het gebrek aan gegevens voor biomagnificatie factoren (BMF's) en bio-sediment accumulatie factoren (BSAF's). Vergelijking met mesocosmos en velddata maakt duidelijk dat het model de bioaccumulatie van PCB153 redelijk voorspelt, terwijl voor sommige organismen de bioaccumulatie van Cd wordt onderschat. Geconcludeerd wordt dat de huidige ge-integreerde zoutwater MTR's in Nederland bijgesteld moeten worden naar lagere waarden om visdief en zeehond te beschermen tegen toxische concentraties in het voedsel (doorvergiftiging). De met het onderhavige model berekende MTR's moeten worden beschouwd als voorlopige MTR's. Voor verbetering van de betrouwbaarheid van deze MTR's voor zeevogels en zeezoogdieren is meer onderzoek nodig voor de bepaling van BMF's, BSAF's, NOEC's and specifieke soortsgevoeligheid.