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  • Beitragsserien: Persistente Organische Schadstoffe
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Aufnahmepfade von POPs in Biota

Biomagnification of hexachlorobenzene: Influence of uptake routes in a laboratory test

Biomagnifikation von Hexachlorbenzol im Labortest

Umweltwissenschaften und Schadstoff-Forschung volume 13, pages 284–290 (2001)Cite this article

Zusammenfassung

POPs (persistente organische Schadstoffe), die an aquatischen Sedimenten binden, können zurück in Nahrungsnetze gelangen und so zu einem Risiko für aquatische Organismen werden. Dabei kann die Bioakkumulation solcher Substanzen in endobenthischen, sedimentfressenden Invertebraten (z.B. aquatische Oligochaeten) eine große Rolle spielen. Diese Würmer dienen vielen benthivoren Fischen als Nahrung. Letztere nehmen über diesen Weg sedimentgebundene Chemikalien auf und können hierbei deutlich höhere Körperkonzentrationen (body residues) erreichen als durch die Anreicherung aus der Wasserphase. Die angereicherten Rückstände können im weiteren Verlauf der Nahrungskette an Glieder höherer trophischer Ebenen weitergegeben werden.

Zur standardisierten Bestimmung der Bioakkumulation und — magnifikation wurde eine einfache, zwei trophische Stufen umfassende Labornahrungskette etabliert. Diese bestand aus dem endobenthischen Oligochaeten Tubifex tubifex und dem Dreistachligen Stichling (Gasterosteus aculeatus) als Prädator. Die Experimente wurden mit 14C-markiertem Hexachlorbenzol in dotiertem künstlichem Sediment und rekonstituiertem Wasser durchgeführt. Um den Einfluss benthischer Beuteorganismen zu quantifizieren, wurden die Fische gegenüber dotiertem Wasser bzw. Sediment (Biokonzentration), vorexponierten Würmern (Biomagnifikation) und Kombinationen dieser Aufnahmepfade exponiert.

HCB wurde entlang der Labornahrungskette deutlich angereichert. Es konnte gezeigt werden, dass die Exposition gegenüber der Kombination sämtlicher Aufnahmepfade zu deutlich höherer Anreicherung in den Fischen führte als im Falle einzelner Expositionspfade. Der Vergleich der Einzelergebnisse ließ den Schluss zu, dass neben dem freien Wasserkörper die kontaminierte Nahrung der Hauptaufnahmeweg für den Fisch war. Bei der Bewertung von POPs wie HCB hinsichtlich Biomagnifikation und ‘secondary poisoning’ sollten daher Nahrung und Sediment als Expositionspfade unter Verwendung von Nahrungsketten-modellen und/oder Labortests stärker berücksichtigt werden.

Abstract

POPs (persistent organic pollutants) associated with aquatic sediments can pose a risk to aquatic food chains, since they can be re-introduced to the food web. One major pathway is the bioaccumulation of POPs by endobenthic, sedimentingesting invertebrates (especially tubificid oligochaetes). These worms serve as food for benthivorous fish, which thereby ingest the sediment-borne chemicals and may accumulate contaminant concentrations far higher than from water exposure alone, and consequently transfer them to organisms of higher trophic levels.

In order to evaluate such a potential biomagnification, a laboratory test was developed. It consisted of a two-step food chain including the sediment dwelling freshwater oligochaete Tubifex tubifex (Müller) and the three-spined stickleback (Gasterosteus aculeatus, Linné), a small teleost fish which often feeds primarily on benthic invertebrates. Artificial sediment and reconstituted water were used. To examine the influence of benthic prey on the bioaccumulation of a POP in the predator, fish were exposed to 14C-labelled hexachlorobenzene via spiked water, spiked sediment, pre-contaminated prey organisms, and to combinations of these exposure routes.

Summarising the results of these experiments, it could be shown that the exposure to HCB via different routes resulted in a significantly higher accumulation in fish than an exposure to single pathways. It was concluded that the major uptake routes for fish were the overlying water and the food, whereas the contribution of spiked sediment itself was relatively small. HCB was biomagnified in the rested laboratory food chain. Therefore, concerning secondary poisoning, the environmental risk assessment of POPs like HCB should not be based on existing bioaccumulation tests alone, since they focus only on exposure via the water pathway. Instead, the influence of food and sediment as exposure routes should be considered as well, using comprehensive food chain modelling and/or laboratory studies.

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Authors and Affiliations

  1. ECT Oekotoxikologie GmbH, Böttgerstraße 2-14, D-65439, Flörsheim/Main

    Philipp Egeler, Michael Meller, Jörg Mömbke & Peter Spörlein

Authors
  1. Philipp Egeler
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  2. Michael Meller
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  3. Jörg Mömbke
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  4. Peter Spörlein
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Corresponding author

Correspondence to Philipp Egeler.

Additional information

OnlinerFirst: 31. 08. 2001

Philipp Egeler studierte Biologie (Diplom) an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und promovierte 1997 über die Bioakumulation sedimentgebundener Schadstoffe in benthischen Oligochaeten. Seit 1996 ist Philipp Egeler bei der ECT Oekotoxikologie GmbH als Wissenschaftlicher Angestellter tätig. Neben der Leitung und Betreuung wissenschaftlicher Forschungsprojekte sowie der Entwicklung und Durchführung ökotoxikologischer Testvertahren zur Abschätzung der Umweitrisiken vons Chemikalien gilt sein besonderes interesse der Bioakkumulation und der Sedimenttoxizität von Umweltchemikalien und Pestiziden.

Michael Meller studierte Biologie (Diplom) an der Johann Wolfgang v. Goethe-Universität Frankfurt/Main. Nach einem halbjährigen Forschungsaufenthalt in Brasillien im Anschluss an seine Diplomarbeit beschätit er sich seit 1997 bei der ECT Oekotoxikologie GmbH mit dem Verhalten und der Wirkung von Chemikalien in aquatischen Systemen. Hierbei stellen kontaminierte Sedimente einen wichtigen Schwerpunkt seiner Arbeit dar. Im Rahmen der hier vorgestellten Studie gestaltete und betreute er die verschiedenen experimentellen Ansätze.

Jörg Römbke studierte ebenfalls Biologie (Dipiom) an der Johann Wolfgang v. Goethe-Universität Frankfurt/Main und promovierte auf dem Gebiet der terrestrischen Ökotoxikologie. Seit 1994 ist er einer der drei Geschäftsführer der ECT Oekotoxikologie GmbH. Jörg Römbke ist vor allem auf den Gebieten ‘Entwicklung und Validierung ökotoxikologischer Testverfaren’ sowie ‘Environmental Risk Assessment’ von Chemikalien tätig.

Reter Sprörlein war bis Januar 2000 als Ingenieur für Umweltverfahrenstechnik bei der ECT Oekotoxikologie GmbH beschäftigt und für die HPLC-analytische Aufarbeitung der experimentellen Proben verantwortlich.

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Egeler, P., Meller, M., Mömbke, J. et al. Aufnahmepfade von POPs in Biota. UWSF - Z Umweltchem Ökotox 13, 284–290 (2001). https://doi.org/10.1065/uwsf2001.08.065

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