Evaluation of the different approaches to characterize the environmental risk of contaminated sediments and individual substances for benthic organisms

Abstract

The aim of the study was to conduct a critical examination of the various approaches discussed in the scientific literature for characterizing the environmental risk of contaminated sediments and of individual substances for benthic organisms. It is shown that the specific properties of sediments and benthic organisms justify treating sediments as a specific environmental compartment. Neither the fate of a substance in sediments nor its effects on benthic organisms can be extrapolated from the fate and effect in the aquatic or terrestrial compartment. It is proposed that an 'ecological approach' be used for the risk characterization of contaminated sediments in order to take into account the complexity of the physico-chemical properties of the sediment and the specificity of the benthic fauna. An assessment based solely on chemical-analytical data is deemed scientifically inadequate. The 'PEC/PNEC approach' is considered to be the most favourable for the prospective ERA of substances in sediments. However, the data for this approach must be derived from tests that are representative of the specific conditions in sediments. Hence there is a need to develop compartment-specific standardized tests to determine the fate and effects of substances in sediments, including aspects of degradation and bioaccumulation. For marine sediments, however, and particularly deep-sea sediments, which can be regarded as the terminal sink for substances, the 'PEC/PNEC approach' is not considered the appropriate tool for conducting ERA. (orig.)Das Ziel der vorliegenden Studie war eine vergleichende Darstellung und Wichtung der in der wissenschaftlichen Literatur diskutierten Ansaetze zur Bewertung des Umweltrisikos, das von kontaminierten Sedimenten oder von einzelnen Stoffen fuer benthische Organismen ausgeht. Es wird gezeigt, dass aufgrund der spezifischen Eigenschaften von Sedimenten und der besonderen Lebens- und Ernaehrungsweise benthischer Organismen, eine Betrachtung als separates Umweltkompartiment gerechtfertigt ist. Das Verhalten und die oekotoxikologische Wirkung von Stoffen im Sediment koennen nicht aus dem Verhalten der Stoffe im Wasser oder Boden und ihrer Wirkung auf pelagische oder terrestrische Organismen abgeleitet werden. Zur oekotoxikologischen Bewertung belasteter Sedimente wird ein oekologischer Ansatz vorgeschlagen, um der physikalisch-chemischen Komplexitaet des Systems und den Besonderheiten der benthischen Fauna gerecht zu werden. Eine ausschliesslich auf der Grundlage chemisch-analytischer Daten durchgefuehrte Bewertung wird als nicht ausreichend angesehen. Der PEC/PNEC-Ansatz wird als eine geeignete Grundlage zur prospektiven Bewertung von Stoffen im Sediment betrachtet. Allerdings muessen die sediment- und benthosspezifischen Eigenschaften bei der Abschaetzung der PEC im Sediment und der PNEC fuer benthische Organismen beruecksichtigt werden. Daher ist die Entwicklung und Anwendung von standardisierten Wasser/Sediment-Systemen erforderlich, mit deren Hilfe das physikalisch-chemische Verhalten, die oekotoxikologische Wirkung sowie Aspekte des Abbaus und der Bioakkumulation von Stoffen im Labor untersucht werden koennen. Fuer marine Sedimente, insbesondere Tiefseesedimente, die als letzte Senke fuer Stoffe fungieren, erscheint jedoch der PEC/PNEC-Ansatz fuer eine Risikoabschaetzung unzureichend. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: RN 8422(1998,54) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Bonn (Germany)DEGerman