Assessment of phenolic herbicide toxicity and mode of action by different assays

A phytotoxicity assay based on seed germination/root elongation has been optimized and used to evaluate the toxic effects of some phenolic herbicides. The method has been improved by investigating the influence of experimental conditions. Lepidium sativum was chosen as the most suitable species, showing high germinability, good repeatability of root length measurements, and low sensitivity to seed pretreatment. DMSO was the most appropriate solvent carrier for less water-soluble compounds. Three dinitrophenols and three hydroxybenzonitriles were tested: dinoterb, DNOC, 2,4-dinitrophenol, chloroxynil, bromoxynil, and ioxynil. Toxicity was also determined using the Vibrio fischeri MicrotoxA (R) test, and a highly significant correlation was found between EC50 values obtained by the two assays. Dinoterb was the most toxic compound. The toxicity of hydroxybenzonitriles followed the order: ioxynil > bromoxynil > chloroxynil; L. sativum exhibited a slightly higher sensitivity than V. fischeri to these compounds. A QSAR analysis highlighted the importance of hydrophobic, electronic, and hydrogen-bonding interactions, in accordance with a mechanism of toxic action based on protonophoric uncoupling of oxidative phosphorylation. The results suggest that the seed germination/root elongation assay with L. sativum is a valid tool for the assessment of xenobiotic toxicity and can be recommended as part of a test battery

Toxicity tests on nematodes. A review

Als een eerste stap in de ontwikkeling van een toxiciteitstoets met nematoden werd een literatuurstudie uitgevoerd. Doelstelling was: 1) welke toxiciteitstoetsen zijn reeds beschreven in de literatuur, 2) met welke ecotoxicologische parameters kan de toxiciteit van een stof het best bepaald worden en 3) welke nematodensoorten gevoelig zijn voor een groot aantal toxische stoffen. In acute toetsen wordt het effect van de stof bepaald op overleving en mobiliteit. Mobiliteit is een gevoeliger parameter dan sterfte. Het effect van een stof op groei, reproduktie en populatie-ontwikkeling wordt gemeten in zogenoemde chronische toetsen. De effecten van stoffen op de levenscyclus zijn van essentieel belang voor de voorspelling van de populatieontwikkeling. Groei en reproduktie zijn gevoelige parameters. De verschillen tussen LC50- en EC50-waarden bedragen soms meer dan een factor 100. Extrapolatie van laboratoriumgegevens naar het veld is nauwelijks mogelijk met de beschreven toxiciteits-onderzoeken, in agar of andere kunstmatige kweekmedia. Toxiciteitsonderzoeken in grond zijn dringend gewenst. Soorten gevoelig voor toxische stoffen behoren vaak tot de Dorylaimidae. Een aantal mogelijk kweekbare soorten worden in dit rapport genoemd.Abstract not availableDGM/DWB-B /Robberse JG DGM/SR /Leeuwen CJ va

[De opname van stoffen uit de lucht door planten.]

In order to assess the lifetime hazard of ingestion exposure of man to new substances a steady state model has been constructed called Uniform system for the Evaluation of Substances. In this risk assessment system emission concentration of organic substances in water and soil are linked to exposure concentration for humans and predators. In this prototype model the route of the compound from the air into the plant has not been included. In this report several models describing deposition on and uptake of aerosols and gaseous substances into plants have been described. In most models described here deposition and uptake are combined. In USES the deposition part has already been described and for implementation in the USES model the deposition part of these models can be left out. For implementation in USES (1992) the aerosol model of McKone and Ryan (1989) seems most appropriate. This model estimates a partition coefficient for all aerosols with a particle size < 5 mum. For gaseous substances the model of Riederer (1990) seems most appropriate, which combines physical-chemical properties of the substance and the fugacity principles of Mackay and coworkers

Toxicity of 45 priority organic substances for higher plants and algae. A literature review.

Abstract niet beschikbaarThis report describes the results of a literature research belonging to the RUVM-part of a research on the phytotoxicity for 80 priority substances, which was carried out by TNO and RIVM. In the RIVM-part of this research effects of 45 organic substances were determined on germination, growth and mortality of lettuce (Lactuca sativa). Most of the substances belong the the chlorophenols, chlorobenzenes, chloroanilines, alcohols and amines. Often EC50-values determined in Fytotox 2 were lower than EC50-values found in literature, espcially for chlorophenols and alcohols. In Fytotox 2 EC50-values were mainly lower, because plants were exposed for a longer period in this test. EC50-values for algae were generally in agreement with EC50-values for higher plants. Root length of intact plants seemed to be the most sensitive parameter to measure effects on the growth of plants. Differences in sensitivity between plant species within one test method were usually small (< factor 3).DGM/SR / Leeuwen Dr. CJ va

Initiele beoordeling van de gevaren en risico&apos;s van nieuwe stoffen voor mens en milieu

Dit rapport is het derde in een serie die de initiele risicobeoordeling van nieuwe stoffen op het RIVM beschrijft. Deze beoordeling betreft zowel de mens als het milieu en wordt uitgevoerd in het kader van Europese Commissie (EC) Richtlijn 67/548/EEG over de evaluatie en controle van nieuwe stoffen, de hierop gebaseerde Wet Milieugevaarlijke Stoffen en de recent aangenomen EC Richtlijn 93/67/EEG over de risicobeoordeling van nieuwe stoffen. Deze laatste Richtlijn wordt ondersteund door een Technische Leidraad die de beoordeling van blootstelling en effecten en de risicokarakterisering beschrijft voor zowel mens als milieu. Dit derde rapport, Deel III, bespreekt opnieuw een aantal problemen in de beoordeling van effecten evenals een aantal teststrategieen, met name in relatie tot hetgeen hierover in de EC Technische Leidraad is geschreven. Dit rapport zal tevens ingaan op nog niet eerder besproken onderwerpen ook weer rekening houdend met de EC Technische Leidraad. Dit rapport staat niet op zichzelf en kan alleen samen met Deel I en II in deze serie gebruikt worden. Als zodanig zijn deze rapporten op de eerste plaats geschreven als een gids voor hen die op het RIVM betrokken zijn bij de beoordeling van stoffen, maar ook voor beleidsmedewerkers die belast zijn met de regulering en de algehele evaluatie van dossiers van nieuwe stoffen en voor overige geinteresseerden, bijvoorbeeld bij de industrie, particuliere organisaties en het algemene publiek. Een index van de voornaamste onderwerpen die in de drie rapporten besproken worden is toegevoegd om de toegankelijkheid te verhogen.This report is the third in a series describing the initial hazard and risk assessment process for new substances at the National Institute of Public Health and Environmental Protection (RIVM) in The Netherlands. This assessment pertains to both man and the environment and is performed within the framework of the European Commission Directive 67/548/EEC on the evaluation and control of new substances, the ensuing Dutch Chemical Substances Act, and the recently adopted European Commission Directive 93/67/EEC on the risk assessment of new substances. The latter Directive is supported by a Technical Guidance Document which describes exposure assessment, effects assessment and risk characterization for human health and the aquatic environment. This third report, Part III, is meant to revisit several hazard identification issues and testing strategies which already have been discussed in Part I and Part II, particularly in relation to this Technical Guidance Document. Secondly it will discuss subjects which were not taken up in Part I and Part II, again using the results of the Technical Guidance Document. This report cannot stand on its own and should be used together with the previous reports in this series. Altogether these reports have primarily been written as a reference guide for those involved in the hazard and risk assessment process at RIVM, but also for risk managers responsible for the regulation and the overall dossier evaluation of new substances, and for others interested in this subject, e.g. industry, non-governmental organizations and the public at large. To enhance the accessibility of this report and Parts I and II, an index to the major subjects discussed is included.DGM/SV

[Validatie van modellen voor de opname van organische stoffen door wortels van planten.]

The fate of a substance is governed by the distribution of the substance between soil, water, air, and biota, and the concentration of the substance and its altered forms existing over time in these media. As vegetable food forms a major part of the diet of human beings, and also of cattle, the contamination of plants will have a large influence on the total daily intake of a substance. In this report the application of soil-plant transfer factors is investigated. The main goal was to find sufficient experimental data in the available literature, if possible adjusted for differences in experimental design, which could be used to evaluate the currently applied method in the Uniform System for the Evaluation of Substances (USES). In this method, concentrations in root and stem of the plant are estimated on the basis of an empirical relationship with the octanol-water partitioning coefficient. It was concluded that the root concentration factor as applied in USES is an appropriate instrument for the estimation of residues in roots, whereas the application of the stem concentration factor is insufficient for the purpose set in USES. Consequently for above-ground plant parts other approaches need to be explored which can be applied in the general risk assessment of substances

Bioconcentratie van gasvormige organische stoffen in bladeren van planten: vergelijking van experimententele gegevens met modelvoorspellingen

Chemical substances are distributed in the environment between compartments such as soil, water, air, and biota. Chemicals may be concentrated by plants from soil and air, and therefore plants may contribute substantially to the total daily intake of humans. This study was performed to support the implementation of two models in USES 1.0 and in the European version EUSES, which will become available in May this year. The Uniform System for the Evaluation of Substances, USES 1.0, was developed to assess the lifetime risk of indirect exposure of man and top predators. One of the exposure pathways of plants included in USES 1.0 is the transfer of gaseous substances from air to plant leaves by means of the model of Riederer. A model similar to that of Riederer but having a more refined approach is carried out by Trapp and Matthies. The model of Trapp and Matthies takes the dynamics of the uptake processes into account, and will be implemented in the new European version EUSES. Purpose of this literature study is to evaluate the models of Riederer and Trapp and Matthies by comparing their results with experimental data on leaf-air partition coefficients (K l/a) found in the literature. The data set was limited and therefore conclusions can only be drawn with reservations. For herbaceous plants both models give good estimations for the leaf-air partition coefficient up to 1.0 E+7, with deviations for most substances within a factor 5. For substances for which Riederer predicts a leaf-air partition coefficient above 1.0 E+7, the approach of Trapp and Matthies may be more adequate.Stoffen zijn in het milieu verdeeld over de compartimenten bodem, lucht, water en biota. Planten kunnen stoffen accumuleren na opname uit de bodem en de lucht. Planten vormen een belangrijk onderdeel van het dieet van zowel mensen als van vee en kunnen een substantiele bijdrage leveren aan de totale dagelijkse inname van een stof door de mens. Deze studie is uitgevoerd ter onderbouwing van de implementatie van twee modellen in USES 1.0 en de Europese versie EUSES, die in 1997 beschikbaar wordt. Het Uniform Beoordelingssysteem Stoffen, USES 1.0 is ontwikkeld om het levenslang risico te schatten van indirecte blootstelling van de mens en van toppredatoren. Een van de in USES 1.0 ingebouwde blootstellingsroutes van planten is de overdracht van gasvormige stoffen uit de lucht aan bladeren van planten. Daartoe is het model van Riederer geimplementeerd. De meer uitgewerkte benadering van Trapp en Matthies houdt rekening met de dynamiek van opnameprocessen, en zal in de nieuwe Europese versie EUSES, worden opgenomen. In deze literatuurstudie zijn de modellen van Riederer en Trapp en Matthies geevalueerd door hun uitkomsten te vergelijken met experimenteel bepaalde blad-lucht partitiecoefficienten (K l/a) die in de literatuur gevonden zijn. De gevonden experimentele gegevensset is beperkt, zodat conclusies alleen met de nodige voorzichtigheid getrokken mogen worden. Voor kruidachtige planten geven beide modellen goede schattingen van de blad-lucht partitiecoefficienten tot een niveau van 1.0 E+7, met afwijkingen voor de meeste stoffen tot een factor 5. Voor stoffen waarvoor Riederer een K l/a hoger dan 1.0 E+7 voorspelt, geeft de methode van Trapp en Matthies wellicht een realistischer schatting

Bioconcentratie van gasvormige organische stoffen in bladeren van planten: vergelijking van experimententele gegevens met modelvoorspellingen

Betreft een herziene versie van editie maart 1996 (welke is vervallen)&lt;br&gt;Revised edition&lt;br&gt;Stoffen zijn in het milieu verdeeld over de compartimenten bodem, lucht, water en biota. Planten kunnen stoffen accumuleren na opname uit de bodem en de lucht. Planten vormen een belangrijk onderdeel van het dieet van zowel mensen als van vee en kunnen een substantiele bijdrage leveren aan de totale dagelijkse inname van een stof door de mens. Deze studie is uitgevoerd ter onderbouwing van de implementatie van twee modellen in USES 1.0 en de Europese versie EUSES, die in 1997 beschikbaar wordt. Het Uniform Beoordelingssysteem Stoffen, USES 1.0 is ontwikkeld om het levenslang risico te schatten van indirecte blootstelling van de mens en van toppredatoren. Een van de in USES 1.0 ingebouwde blootstellingsroutes van planten is de overdracht van gasvormige stoffen uit de lucht aan bladeren van planten. Daartoe is het model van Riederer geimplementeerd. De meer uitgewerkte benadering van Trapp en Matthies houdt rekening met de dynamiek van opnameprocessen, en zal in de nieuwe Europese versie EUSES, worden opgenomen. In deze literatuurstudie zijn de modellen van Riederer en Trapp en Matthies geevalueerd door hun uitkomsten te vergelijken met experimenteel bepaalde blad-lucht partitiecoefficienten (K l/a) die in de literatuur gevonden zijn. De gevonden experimentele gegevensset is beperkt, zodat conclusies alleen met de nodige voorzichtigheid getrokken mogen worden. Voor kruidachtige planten geven beide modellen goede schattingen van de blad-lucht partitiecoefficienten tot een niveau van 1.0 E+7, met afwijkingen voor de meeste stoffen tot een factor 5. Voor stoffen waarvoor Riederer een K l/a hoger dan 1.0 E+7 voorspelt, geeft de methode van Trapp en Matthies wellicht een realistischer schatting.Chemical substances are distributed in the environment between compartments such as soil, water, air, and biota. Chemicals may be concentrated by plants from soil and air, and therefore plants may contribute substantially to the total daily intake of humans. This study was performed to support the implementation of two models in USES 1.0 and in the European version EUSES, which will become available in May this year. The Uniform System for the Evaluation of Substances, USES 1.0, was developed to assess the lifetime risk of indirect exposure of man and top predators. One of the exposure pathways of plants included in USES 1.0 is the transfer of gaseous substances from air to plant leaves by means of the model of Riederer. A model similar to that of Riederer but having a more refined approach is carried out by Trapp and Matthies. The model of Trapp and Matthies takes the dynamics of the uptake processes into account, and will be implemented in the new European version EUSES. Purpose of this literature study is to evaluate the models of Riederer and Trapp and Matthies by comparing their results with experimental data on leaf-air partition coefficients (K l/a) found in the literature. The data set was limited and therefore conclusions can only be drawn with reservations. For herbaceous plants both models give good estimations for the leaf-air partition coefficient up to 1.0 E+7, with deviations for most substances within a factor 5. For substances for which Riederer predicts a leaf-air partition coefficient above 1.0 E+7, the approach of Trapp and Matthies may be more adequate.DGM/SV

Toxicity of a number of priority pollutants for lettuce

In het kader van de Wet Milieugevaarlijke Stoffen is een onderzoeksprogramma opgesteld genaamd Fytotox. Hierin worden de ecotoxicologische effecten van prioritaire stoffen op planten onderzocht. Het onderzoek wordt uitgevoerd door TNO en RIVM ; elk instituut test 40 stoffen. In dit rapport worden de effecten op de groei van sla beschreven voor de eerste 11 door het RIVM geteste stoffen. De toetsen zijn uitgevoerd in grond en in voedingsoplossing. De toetsmethode wordt bediscussieerd en er wordt een voorstel gedaan voor de klassering van de fytotoxiciteit van stoffen in grond en in voedingsoplossing. Op grond van deze klassering, gebaseerd op optimale groei, zijn in voedingsoplossing pentachloorfenol en de geteste dichloorfenolen zeer giftig; 3-monochloorfenol en rhodamine zijn giftig ; 2-monochloorfenol en 2,4-dichlooraniline zijn matig giftig. Op basis van deze classificatie valt de toxiciteit in grond lager uit dan in voedingsoplossing ; pentachloorfenol is giftig ; de mono- di- en tri-chloorfenolen, rhodamine, 2,4-dichlooraniline en aceetanilide zijn matig giftig ; beta-naftol is weinig giftig.Abstract not availableDGM/S

Kan chemische structuur reproductie toxiciteit voorspellen?

Structure-Activity Relationships (SARs), including Quantitative SARs, are applied to the hazard assessment of chemicals. This need is all the more urgent considering the proposed new EU policy on chemicals in REACH, which stresses the need for non-animal testing. DEREKfW and the TSCA Chemical Category List of the New Chemicals Program of the US-EPA were chosen to predict reproductive toxicity for REACH purposes. DEREKfW is a software program predicting the toxicological properties using the literature and expert-derived structural alerts, while the TSCA Chemical Category List is a document and is based on expert judgment and a category approach. We screened the performance of both models on recognizing substances that are classified for reproductive toxicity in the EU (based on experimental animal tests). As we limited our research to only reproductive positive examples the rate of false positives could not be assessed. DEREKfW partially fulfils the OECD principles for good (Q)SARs. DEREKfW and TSCA Chemical Category List did not recognize 90 and 77% of the substances classified for 'impaired fertility', and 81 and 82% of the substances classified for 'harm to the unborn child', respectively. Besides one mutual 'alert/category' DEREKfW and TSCA contain 7 'alerts' and 10 categories, respectively. As the alerts in DEREKfW (comprehensible and transparent tool) and categories in the TSCA Chemical Category List are highlighted in this research, they both can be used as additional expert judgment when assessing chemicals for reproductive toxicity. However, we conclude that these models cannot be the only method for screening chemicals for reproductive toxicity in the framework of REACH. Other models or testing strategies have to be used to assess reproductive toxicity of chemicals.Structuur-activiteitsrelaties (SARs), inclusief kwantitatieve SARs worden gebruikt in de risicobeoordeling van stoffen. Deze noodzaak is des te meer urgent gezien het voorgestelde EU beleid voor stoffen, REACH, die de vermindering van dierproeven benadrukt. DERKfW en TSCA Chemische Categorieen Lijst zijn gekozen om reproductie toxiciteit voor REACH doeleinden te voorspellen. DEREKfW is een software programma dat toxicologische eigenschappen voorspelt gebruik makend van op literatuur en 'expert judgement' gebaseerde 'structural alerts', terwijl de TSCA Nieuwe Stoffen Programma Lijst van de US-EPA is gebaseerd op expert judgement en chemische categorieen. We hebben de twee modellen gescreened op het herkennen van stoffen die geclassificeerd zijn voor reprotoxiciteit in de EU (gebaseerd op experimentele dierstudies). De mate van vals positieven kon hierdoor niet bepaald worden. DEREKfW en de TSCA Chemische Categorieen Lijst herkenden 90 en 77% van de stoffen niet met een 'verminderde fertiliteit classificatie en 81 and 82% van de stoffen niet met een 'schade aan het ongeboren kind' classificatie, respectievelijk. Afgezien van iin gezamenlijke 'alert' hebben DEREKfW (een helder model) and de TSCA chemische Categorieen Lijst nog 7 'alerts' en 10 categorieen, respectievelijk. Doordat de alerts in DEREKfW and TSCA Categorieen Lijst in dit onderzoek naar voren komen, kunnen deze gebruikt worden als additionele 'expert judgement'. We concluderen echter dat deze modellen niet de enige methode kunnen zijn voor het screenen van stoffen voor reproductie toxiciteit in het kader van REACH. Andere modellen en teststrategieen zijn nodig om reproductie toxiciteit van stoffen te beoordelen