Role of source matrix in the bioavailability of polycyclic aromatic hydrocarbons to deposit‐feeding benthic invertebrates

Rust, Aaron J.; Burgess, Robert M.; McElroy, Anne E.; Cantwell, Mark G.; Brownawell, Bruce J.

doi:10.1897/03-353

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“…Higher Z S values for this sediment relative to Lake Conjola are consistent with this sediment having a greater sorptive affinity (Table 1). Sediments rich in black carbon are likely to have a smaller pool from which organisms can accumulate hydrophobic contaminants, and several studies have identified that soils and sediments rich in this material can be less toxic than similar, although diagenetic carbon‐rich, geosorbents [28,29].…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Characterization of polycyclic aromatic hydrocarbon bioavailability in estuarine sediments using thin‐film extraction

Golding

Gobas

Birch

2007

Enviro Toxic and Chemistry

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It is well documented that the bioavailability of hydrophobic organic chemicals (HOCs) can vary substantially among sediments. This makes risk assessments based on total sediment concentrations problematic. The present study investigates the application of thin-film solid-phase extraction to measure bioavailable concentrations of phenanthrene in estuarine sediment by comparing concentrations of phenanthrene in the amphipod Corophium colo and in thin ethylene/vinyl acetate films at different concentrations in three geochemically different sediments. For all sediment types, concentrations of phenanthrene in sediments and thin films followed linear relationships, indicating first-order exchange kinetics. Organism/thin-film concentration ratios did not vary systematically among sediment types but dropped significantly with increasing phenanthrene concentration in the sediments. While at low phenanthrene concentrations in the sediment fugacities of phenanthrene in the amphipods approached the fugacities in the thin films, they were significantly lower than those in the sediments at higher concentrations. While phenanthrene concentrations in the three sediment types were identical, biota sediment accumulation factors and concentrations in amphipods and thin films were consistently lower in sediments enriched with black carbon than in sediments with sedimentary organic matter bearing a more diagenetic organic signature. It is concluded that, for the range of concentrations tested, thin-film solid-phase extraction can be a useful tool in the characterization of differences in bioavailability of HOCs among sediment types.

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Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Characterization of polycyclic aromatic hydrocarbon bioavailability in estuarine sediments using thin‐film extraction

Golding

Gobas

Birch

2007

Enviro Toxic and Chemistry

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“…Higher BSAF values are considered indicative of biomagnification for very hydrophobic chemicals, substantial intake of food or sediment particles, or both (Thomann 1989). BSAF values for chemicals in sediments containing black carbon also may be depressed due to bioavailability constraints (Cornelissen et al 2005; Koelmans et al 2006), and other source matrices can influence bioavailability (Rust et al 2004). For both aspects, model parameterizations are available that can be applied to help interpret BSAF data in depth (Moermond et al 2005; Moermond, Traas, et al 2007).…”

Section: Screening Assessmentmentioning

confidence: 99%

Evaluation of Bioaccumulation Using In Vivo Laboratory and Field Studies

Weisbrod

Woodburn

Koelmans

et al. 2009

Integr Envir Assess & Manag

Self Cite

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A primary consideration in the evaluation of chemicals is the potential for substances to be absorbed and retained in an organism's tissues (i.e., bioaccumulated) at concentrations sufficient to pose health concerns. Substances that exhibit properties that enable biomagnification in the food chain (i.e., amplification of tissue concentrations at successive trophic levels) are of particular concern due to the elevated long‐term exposures these substances pose to higher trophic organisms, including humans. Historically, biomarkers of in vivo chemical exposure (e.g., eggshell thinning, bill deformities) retrospectively led to the identification of such compounds, which were later categorized as persistent organic pollutants. Today, multiple bioaccumulation metrics are available to quantitatively assess the bioaccumulation potential of new and existing chemicals and identify substances that, upon or before environmental release, may be characterized as persistent organic pollutants. This paper reviews the various in vivo measurement approaches that can be used to assess the bioaccumulation of chemicals in aquatic or terrestrial species using laboratory‐exposed, field‐deployed, or collected organisms. Important issues associated with laboratory measurements of bioaccumulation include appropriate test species selection, test chemical dosing methods, exposure duration, and chemical and statistical analyses. Measuring bioaccumulation at a particular field site requires consideration of which test species to use and whether to examine natural populations or to use field‐deployed populations. Both laboratory and field methods also require reliable determination of chemical concentrations in exposure media of interest (i.e., water, sediment, food or prey, etc.), accumulated body residues, or both. The advantages and disadvantages of various laboratory and field bioaccumulation metrics for assessing biomagnification potential in aquatic or terrestrial food chains are discussed. Guidance is provided on how to consider the uncertainty in these metrics and develop a weight‐of‐evidence evaluation that supports technically sound and consistent persistent organic pollutant and persistent, bioaccumulative, and toxic chemical identification. Based on the bioaccumulation information shared in 8 draft risk profiles submitted for review under the United Nations Stockholm Convention, recommendations are given for the information that is most critical to aid transparency and consistency in decision making.

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“…La mayoría de los contaminantes orgánicos (HAPs, plaguicidas, PCBs), debido a su naturaleza hidrofóbica, se asocian fuertemente a las partículas del sedimento y a la materia orgánica (Kukkonen & Landrum, 1996), por lo tanto las propiedades de la superficie de las partículas y la proporción de materia orgánica se relacionan con la biodisponibilidad de los mismos (Davies et al, 1999;Haitzer et al, 1999;Verrengia Guerrero et al, 2003;Kukkonen et al, 2003;Rust et al, 2004;Sormunen, 2008).…”

Section: Figura I1: Esquema General De Las Fuentes De Contaminación unclassified

Evaluación de efectos biológicos y biodisponibilidad de contaminantes en sedimentos del Río de la Plata y afluentes

Peluso¹

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Durante las últimas tres décadas se han utilizado numerosas estrategias orientadas a la evaluación, manejo y remediación de los sedimentos contaminados. La calidad de los mismos es un problema relevante y complejo cuando se deben introducir estrategias de protección de los sistemas acuáticos, o proyectar obras de dragado y disposición del refulado para mantener canales de navegación. Estas evaluaciones son complejas debido a la variabilidad que presentan los sedimentos en cuanto a sus características físicas, químicas, geoquímicas y biológicas. El presente trabajo de tesis presenta los resultados obtenidos a partir de la evaluación de la calidad de sedimentos utilizando una estrategia integrada, química-ecotoxicológica, estudiando efectos letales y subletales sobre un anfípodo representativo de las comunidades zoobentónicas en América del Sur, Hyalella curvispina por medio de bioensayos de toxicidad en condiciones controladas de laboratorio. Se describen los experimentos realizados para obtener información sobre las tasas de crecimiento y reproducción de H. curvispina en laboratorio. La especie se adaptó fácilmente a las condiciones de cultivo y se determinaron las tasas de crecimiento y reproducción de dicha especie, que se utilizan como variables de respuestas subletales para la evaluación de efectos en bioensayos de toxicidad. A su vez, se describen de forma detallada las condiciones para mantener cultivos en laboratorio de manera continua mediante una técnica que permite disponer de individuos para su utilización como organismo prueba. Se estudió la variabilidad en las respuestas biológicas de H. curvispina por exposición a tóxicos puros, adoptando una metodología estandarizada para H. azteca en bioensayos de toxicidad agudos en matriz acuosa. Los juveniles de H. curvispina resultaron sensibles a los metales pesados Cu, Cr, Hg y Zn, y al herbicida Glifosato, con una sensibilidad comparable a la de otras especies de invertebrados utilizados como organismos prueba. Para garantizar la reproducibilidad de la metodología utilizada, se efectuó un ejercicio interlaboratorios entre dos grupos participantes, realizando ensayos de toxicidad con seis muestras ciegas de tóxicos de referencia. La variabilidad encontrada inter-laboratorio se consideró aceptable y los resultados obtenidos son de importancia como base para el estudio de la sensibilidad de la especie. Se seleccionó al mercurio para el estudio de su toxicidad y biodisponibilidad en sedimentos formulados artificialmente y naturales adicionados con dicho metal, sobre H. curvispina en relación al contenido de materia orgánica y los niveles guías disponibles para dicho elemento. Los LOECs (menor concentración donde se observa efecto) calculados para el mercurio en este estudio fueron mayores a los niveles guía disponibles, tanto para la supervivencia como para el crecimiento como puntos finales en exposición crónica al sedimento adicionado. Por otro lado, los efectos tóxicos del mercurio sobre la supervivencia de H. curvispina en bioensayos con sedimentos adicionados con dicho elemento, en ausencia de materia orgánica en la matriz, son muy superiores a los registrados en presencia de materia orgánica. Estos resultados mostraron que la materia orgánica en el sedimento es un factor determinante sobre el efecto tóxico del mercurio. Se realizó una primera evaluación de la toxicidad de sedimentos en sitios correspondientes a ríos y arroyos afluentes del Río de la Plata con diferentes grados de deterioro ambiental utilizando bioensayos de toxicidad en laboratorio con sedimento completo con H. curvispina como organismo prueba, además de la caracterización fisicoquímica de las muestras evaluadas. Los resultados de las evaluaciones indicaron severos efectos letales asociados a la contaminación química en las muestras obtenidas en el Riachuelo, el Canal Oeste, el Aº Larena (Parque Industrial Pilar) y en algunos sectores del río Luján. A su vez, la herramienta bioanalítica utilizada también permitió detectar niveles de contaminación intermedia en algunos sitios como la desembocadura del Río Luján y el Arroyo del Gato. Los resultados del análisis exploratorio de los datos utilizando metodologías estadísticas de análisis multivariado indican que existen correlaciones entre los contaminantes, principalmente los metales Cu, Cr y Zn y la toxicidad que se evidenció en la especie prueba en las exposiciones de 10 días a las muestras de sedimento evaluadas. Los datos de la caracterización química de las muestras de sedimentos, junto a la evaluación simultánea de efectos biológicos en los ambientes estudiados, fueron utilizados para desarrollar un Índice original ecotoxicológico de categorización de peligrosidad (IEPS). Su aplicación a las muestras ambientales estudiadas mostró muy buena correspondencia entre la contaminación química detectada y los efectos registrados en los bioensayos de toxicidad. Dicho índice permitió categorizar sitios de alta peligrosidad en arroyos, ríos y canales, que atraviesan sectores urbanos o industriales, advirtiendo sobre la urgente necesidad de introducir estrategias para su remediación y control. La prueba de toxicidad con H. curvispina es propuesta como una herramienta estratégica para la generación de información ecotoxicológica de base para el diseño de criterios y modelos de protección, en forma complementaria a los análisis químicos de las muestras.

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Role of source matrix in the bioavailability of polycyclic aromatic hydrocarbons to deposit‐feeding benthic invertebrates

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Characterization of polycyclic aromatic hydrocarbon bioavailability in estuarine sediments using thin‐film extraction

Characterization of polycyclic aromatic hydrocarbon bioavailability in estuarine sediments using thin‐film extraction

Evaluation of Bioaccumulation Using In Vivo Laboratory and Field Studies

Evaluación de efectos biológicos y biodisponibilidad de contaminantes en sedimentos del Río de la Plata y afluentes

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