Food web on ice - investigation of the bioaccumulation of chemicals in an exemplary food chain

KOSFELD, Verena, Christian SCHLECHTRIEM und Heinz RÜDEL, 2022. Food web on ice - investigation of the bioaccumulation of chemicals in an exemplary food chain [online]. Dessau-Roßlau: Umweltbundesamt. Texte, 137/2022. Verfügbar unter: https://openumwelt.de/handle/123456789/2229

Zusammenfassung deutsch

Um das Akkumulationsverhalten umweltrelevanter Chemikalien unter realen Bedingungen zu untersuchen, wurden in vielen verschiedenen aquatischen Ökosystemen weltweit trophische Magnifikationsfaktoren (TMFs) abgeleitet. Der TMF ist definiert als eine Metrik, die die durch schnittliche trophische Anreicherung einer Chemikalie durch das analysierte Nahrungsnetz unter realistischen Umweltbedingungen beschreibt. TMFs sind nicht nur für Fragen der Risiko bewertung von Chemikalien interessant, sondern auch für bestimmte Aspekte der Überwachung von Stoffen im Kontext der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL). Diese Untersuchung ist die erste TMF-Studie, die in einem deutschen Süßwasser-Ökosystem - dem Templiner See bei Potsdam - durchgeführt wurde. Ziel der Studie war es, die Nahrungsnetzanreicherung von Stoffen zu unter suchen und zuverlässige TMFs abzuleiten, die für regulatorische Zwecke verwendet werden können. Es wurde ein Satz von Nahrungsnetzproben gewonnen, der 15 Biota-Proben aus etwa drei trophischen Ebenen umfasst. Die Proben wurden nach standardisierten Protokollen der Umweltprobenbank des Bundes (UPB) aufgearbeitet und tiefgekühlt gelagert. Die erhaltenen Nahrungsnetzproben bilden somit ein "Nahrungsnetz auf Eis" und sind nun für eine Vielzahl von Analysen einsetzbar. In einem ersten Schritt wurde eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt. Als Vergleichsmaßstab dienen persistente organische Schadstoffe (POPs), von denen bekannt ist, dass sie sich in Nahrungsnetzen anreichern und zudem nicht leicht metabolisiert werden. Von den hier analysierten POPs zeigen die meisten Stoffe TMFs signifikant über 1. In wenigen Fällen ist zwar auch eine Anreicherung zu erkennen, die jedoch statistisch nicht signifikant ist. Da nicht nur POPs mit lipophilen Akkumulationseigenschaften analysiert wurden, kann der Schluss gezogen werden, dass die archivierten Proben des "Nahrungsnetzes auf Eis" aus dem Templiner See zur Charakterisierung des trophischen Magnifikationspotentials weiterer in den Proben vorhandener Substanzen mit weniger untersuchten Bioakkumulationseigenschaften verwendet werden können. Zu diesem Zweck wurden mehrere PFAS, Arzneimittelwirkstoffe, Pestizide und Methylsiloxane in den Proben analysiert, um für diese TMFs abzuleiten. Quelle: Forschungsbericht

Zusammenfassung englisch

Trophic magnification factors (TMFs) have been derived in a variety of different aquatic eco systems worldwide to investigate accumulation patterns of environmentally relevant chemicals. The TMF is defined as a metric that describes the average trophic magnification of a chemical through the analyzed food web under realistic environmental conditions. Not only is the TMF interesting for chemicals' risk assessment related questions, but also for monitoring aspects under the European Water Framework Directive (WFD). This study is the first TMF study con ducted in a German freshwater ecosystem, that is, Lake Templin near Potsdam. Aim of the study was to investigate the food web magnification following existing guidance to derive reliable TMFs that could be used for regulatory purposes. A sampling campaign yielded 15 biota samples covering about three trophic levels, which have been processed and cryo-preserved following standardized protocols of the German Environmental Specimen Bank (ESB). The samples remain available for future analysis and, thus, form a "food web on ice". These large-scale food web samples are ready-to-use for a broad variety of analyses. In a first step, a plausibility check was performed. Different persistent organic pollutants (POPs), which are known to magnify in food webs and are not readily metabolized, serve as benchmarks. It could be shown that for nearly all of the POPs analyzed, the TMFs are significantly above 1. In a few cases, an enrichment is also seen, but not statistically relevant. Since not only POPs with lipophilic accumulation properties were analyzed, it could be concluded that the food web on ice samples from Lake Templin can be used to characterize the trophic magnification potential of further substances with less investi gated bioaccumulation properties present in the samples. To this end, several PFAS, pharmaceu ticals, pesticides and methyl siloxanes were investigated in the samples to derive their TMFs. Quelle: Forschungsbericht

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