Assessing the leaching behavior of different gunshot materials in natural spring waters

Abstract

Background: Owing to the high environmental risk of lead-based gunshot, especially as the main source of acute lead poisoning in waterfowl, restrictions on its use in European wetlands are being put into place. In order to assess potential risks of alternative gunshot pellets to aquatic systems, we validated a recently published study that compared the leaching behavior of different game shot materials in an artificial solution and their toxicological effects to Daphnia magna. We therefore investigated the altered leaching of shot materials in natural spring waters. Results: The different water conditions (geology/redox conditions) had a strong influence on the leaching behavior of the examined shot types. Spring water originating from siliceous bedrock showed the highest concentrations of nearly all leached metals under aerobic conditions. The results were similar to the former study, which used an artificial standardized medium for daphnids. Conclusions: According to the conducted leaching tests, Cu-and Zn-based as well as Zn-coated gunshot should be avoided by reason of the high risks they pose to the aquatic environment. Furthermore, the use of Pb-based and Nialloyed or-coated game shot also should be hampered owing to their impact on birds or other wildlife. Since some of these shot materials are still on the European market, an effective toxicity screening of alternative gunshot materials is necessary. By conducting standardized leaching tests, in addition to chemical compositional standards and toxicity tests regarding birds, the environmental risks of each game shot would entirely be assessed. The method presented in this study provides a further step for initial ecotoxicological risk assessment of gunshot for aquatic systems, since it additionally assesses minor components, like thin coatings, which also can have a high impact to these ecosystems.

Experimental Study of Steel Shot and Lead Shot Transformation Under the Environmental Factors

“…The processes of lead shot transformation under the atmospheric and soil corrosion factors are well-known (SAAMI, 1996;Lin, 1996;Rooney et al, 1999;Cao et al, 2003;Dermatas et al, 2006;Rauckyte et al, 2009;Lewis et al, 2011;Mera et al, 2015;Okkenhaug et al, 2016;Kelebemang et al, 2017;Lisin et al, 2020). Some studies (Schwarz et al, 2015;Fäth et al, 2018;Fäth and Göttlein, 2019) analyzed the potential risks for aquatic ecosystems in case of the steel ammunition presence. There was studied the interaction between steel shot and water originating from siliceous and calcareous bedrock under aerobic and anaerobic conditions and between steel shot and artificial freshwater for the culture of zooplankton (ADaM).…”

Mogelijke risico’s van vislood in het aquatische milieu

“…Over effectstudies met waterorganismen in een experimenteel systeem met blootstelling aan lood in vaste vorm is slechts zeer zelden gepubliceerd in wetenschappelijke literatuur. Fäth 28 ecosystemen. Voor de oplossing van lood in zoet water wordt een corrosiesnelheid van 13,0 mg/cm 2 /jr aangehouden 12 , en een percentage lood wat wegzakt in anaeroob sediment, waarbij gesteld wordt dat vislood in anaeroob sediment geen emissie via oxidatie meer geeft.…”

“…et al (2018, 2019)28,29 bestudeerde de uitloging van metalen van twee conventionele loodhagel types, en zes lood-alternatieven voor ammunitie (grootte N o 2 of 3, ofwel 0,24 en 0,2 g, resp. ), gemaakt op basis van bismuth, koper, staal, tungsten of zink, en loodhagel met een gegalvaniseerde coating, en voerde aanvullend hierop acute (48 uur) blootstellingsstudies met Daphnia magna.…”

“…Aangezien deze opgeloste loodconcentratie ruim onder de EC50 ligt, werd geen toxiciteit werd waargenomen op D. magna29 . In belucht bronwater met lagere pH van 6,5) werd een hoger loodemissie gemeten, met een verhoogde emissie bij langere blootstelling, tot 10,3 µmol/L, ofwel 2,1 mg/L28 . Zoals besproken in voorgaande paragrafen van Hoofdstuk 2.5 liggen deze emissie concentraties aanmerkelijk hoger dan de acute EC50 van andere waterorganismen, chronische eindpunten, en de chronische HC5 waardes opgesteld in het ECHA Annex XV dossier.…”

“…In de huidige studie was in systemen zonder sediment de opgeloste loodconcentratie veel hoger dan in systemen met sediment. Een andere emissiestudie met schothagel lood toonde aan dat emissie al binnen 1 dag meetbaar is29 , en dat in anaeroob water de emissie tot opgelost lood veel lager ligt, tot vrijwel niet meetbaar28 .Net als de verwaarloosbare emissiemetingen van loodkorrels in anaeroob water28 , geeft deze Deense studie aan dat loodemissie in anaeroob sediment zeer langzaam gaat, en tegelijk dat lood decennialang een bron van achtergrondvervuiling kan blijven. De grootste milieuzorg is dus voor emissie vanuit loodobjecten in contact met zuurstofrijk overliggend water, maar studies naar de invloed van loodobjecten op de kwaliteit van populaties in het sediment levende organismen zou meer aandacht verdienen.De dichtheid van 4 splitloodjes in de potten met 1L water komt neer op 509 splitloodjes/m 2 , berekend met een doorsnede van 10 cm van de 2L weckpot (78 cm 2 ).…”