Ero sivun ”Nisäkkäiden ja lintujen altistuminen metalleille” versioiden välillä

Versio 21. helmikuuta 2013 kello 08.46

----#(number):: . Kannattaa noudattaa tavanomaista otsikkorakennetta: Kysymys; Vastaus; Perustelut. (Tai vaihtoehtoisesti: Rajaus; Tulos; Perustelut.) --Jtuomist 13:48, 10 May 2011 (UTC) (type: truth; paradigms: science: comment)

Nisäkkäiden ja lintujen altistumisen kuvaus ympäristön metalliyhdisteille

Nisäkkäät ja linnut voivat altistua haitta-aineille ruoansulatuksen, ihon ja hengityksen kautta (Suter 2007)^[1]:

nauttimalla pilaantunutta pintavettä
saamalla haitta-ainetta ravinnosta tai satunnaisesti niellystä maasta tai sedimentistä
hengittämällä saastunutta ilmaa
altistumalla ihokosketuksen kautta

Eläinten kokonaisaltistuminen (E_total) on näiden eri altistumisreittien annosten summa:

E_total = E_oral + E_dermal + E_inhal

E_oral; keskimääräinen päivittäinen suun kautta pilaantuneesta vedestä, ravinnosta ja maasta saatu haitta-ainepitoisuus (mg/kg/d)
E_dermal; keskimääräinen päivittäinen ihon läpi imeytynyt haitta-ainepitoisuus (mg/kg/d)
E_inhal; keskimääräinen päivittäinen hengityksen kautta saatu haitta-aine- tai pienhiukkaspitoisuus (mg/kg/d)

Käytännössä eläinten pääasiallisen altistumisreitin katsotaan olevan ruoansulatuksen kautta saatu pilaantunut ravinto (kasvit, saaliseläimet), vesi tai maa-aines. Nisäkkäiden karvat ja lintujen höyhenet rajoittavat ihoaltistumisen hyvin vähäiseksi. Ihon kautta altistumisen arviointi voi olla tarpeen orgaanisille yhdisteille ja torjunta-aineille, tai jos kohde-eliöinä ovat esimerkiksi maahan kaivautuvat eläimet tai pilaantuneessa vedessä uivat sammakkoeläimet. Hengityksen kautta altistumisen katsotaan olevan lähes merkityksetöntä.

Yleensä altistumismalli typistyy muotoon (Suter 2007):

E_total ≈ E_oral

Miten haitta-aineiden päivittäinen saanti arvioidaan nisäkkäille ja linnuille?

Ravinnon kautta altistuminen voidaan arvioida ravintoverkkomallien (food-web modeling) avulla. Nisäkkäiden ja lintujen päivittäinen kokonaisaltistuminen ravinnon kautta koostuu nautitusta pilaantuneesta ravinnosta (E_food) (kasvit ja saaliseläimet), pintavedestä (E_water), satunnaisesti niellystä maasta (E_soil) tai suoraan haitta-aineen nielemisestä (E_direct):

E_oral = E_food + E_water + E_soil + E_direct

Altistuminen annetaan keskimääräisenä päivittäisenä annoksena elopainokiloa kohti (mg/kg/d), jotta saatua arvoa voidaan verrata kirjallisuuden toksisuustietoihin.
Altistumisen peruskaava nisäkkäille ja linnuille on seuraava (Sample & Suter 1994 ^[2]; Lu & Tyson 2003 ^[3]):

E_j = kokonaisaltistuminen haitta-aineelle j (mg/kg/d)
m = altistumislähteiden (esim. ravinto, vesi, maa) i lukumäärä
IR_i = altistumislähteiden i päivittäinen kulutus (kg/d tai L/d tai m³/d )
C_ij = haitta-aineen j pitoisuus altistumislähteessä i (mg/kg tai mg/L tai mg/m³)
BW = kehon paino (kg)
θi = elinpiiritekijä (pilaantuneen alueen (ha) suhteellinen osuus (1≥ θ > 0) eliön elinpiiristä (ha). Jos reseptorin elinpiiri on pienempi tai yhtä suuri kuin pilaantunut alue, θ = 1.)
ψi = kausitekijä (reseptorin viettämä suhteellinen aika (d) alueella vuodesta (y)(esim. muuttolinnut) (1≥ ψ > 0). Ympäri vuoden alueella oleville talvehtimattomille lajeille ψ = 1 (= 365 d/y)

Miten nisäkkäiden ja lintujen ravinnon- ja vedenkulutus sekä hengitystiheys (IR) arvioidaan?

Keskimääräinen ravinnon- ja vedenkulutus tai hengitystiheys (IR, ingestion rate, inhalation rate) arvioidaan lajikohtaisesti. Jos lajikohtaisia tietoja ei ole saatavilla, ravinnonkulutusta voidaan arvioida käyttämällä olemassa olevia eri eläinryhmien aineenvaihduntaan perustuvia allometrisia regressiomalleja (USEPA 1993 ^[4]). Alla on esitetty lintujen ja nisäkkäiden ravinnonkulutuksen, vedenkulutuksen ja hengitystiheyden allometrisia yhtälöitä:

Ravinnonkulutuksen arviointi (g kuiva-ainetta per vuorokausi, g dw/ day ; BW = elopaino (g)) (Nagy 1987)^[5] :

Laji	IR_food	Yksikkö
Istukkanisäkkäät	0.235BW^0.822	g dw/d
Jyrsijät	0.621BW^0.564	g dw/d
Herbivorit	0.577BW^0.727	g dw/d
Kaikki linnut	0.648BW^0.651	g dw/d
Varpuslinnut	0.398BW^0.850	g dw/d

Veden kulutuksen arviointi (L vettä per vuorokausi; L water/day; BW = elopaino (kg)) (USEPA 1993):

Laji	IR_water	Yksikkö
Kaikki nisäkkäät	0.099BW^0.90	L/d
Kaikki linnut	0.059BW^0.67	L/d

Hengitystiheyden arviointi (m³ ilmaa per vuorokausi; m³ air/day; BW= elopaino (kg)) (USEPA 1993):

Laji	IR_air	Yksikkö
Nisäkkäät	0.5458BW^0.80	m³ /d
Linnut^*	0.4089BW^0.77	m³ /d

^*)Ylläolevaa lintujen hengitystiheyden laskentamallia voidaan soveltaa muille lintulajeille paitsi varpuslinnuille, joilla on yleensä korkeampi aineenvaihdunta muihin lintuihin verrattuna (USEPA 1993).

Arvioidut IR-arvot kottaraiselle ja päästäiselle

Laji		BW	IRfood	IRfood	IRwater
		g	g dw/d	g fw/d	L/d
Kottarainen	Sturnus vulgaris	82,3	16,9	106	0,011
Päästäinen	Sorex araneus	7,7	1,96	12,25	0,62

Regressiomalleilla arvioitu eläinten ravinnon kulutus perustuu ravinnon kuivapainoon (IRfood g dw/d) (Nagy 1987). Ravinnon kulutus tuorepainona (IRfood g fw/d)saadaan suhteuttamalla kulutus ravinnon vesipitoisuuteen. Kottaraisen ja päästäisen ravinnon kulutus tuorepainona on laskettu molempien lajien ruokavalioon kuuluvien lierojen keskimääräisen vesipitoisuuden (84%) mukaan (DeForest ym. 2012 ^[6]).

Kausi (θ) ja alueenkäyttö (ψ) tekijät

Ravintoverkko malli huomioi altistumisen arvioinnissa päivittäisen annoksen lisäksi eläimen alueellisen (θ) ja ajallisen (ψ) käyttäytymisen pilaantuneella alueella. Eläinten elinpiirin laajuus ja ydinalueet vaihtelevat lajeittain ja kausittain, jolloin ruokailu tai laiduntaminen pilaantuneella alueella voi olla satunnaista.

Kohdekohtaisissa riskinarvioinneissa olisi huomioitava mikä osuus pilaantuneesta alueesta on sopivaa eläimen elinympäristöksi. Malli olettaa haitta-aineiden joko jakaantuneen alueelle tasaisesti tai eläimien oleilevan tai laiduntavan alueella satunnaisesti. Näin ollen eläimet altistuvat mallin mukaan alueen keskimääräiselle haitta-ainepitoisuudelle (Lu & Tyson 2003, Suter 2007).

Liitetiedostot

↑ Suter II, G. W. 2007. Ecological risk assessment. 2nd ed Boca Raton (FL) CRC.
↑ Sample BE, Suter GW 1994. Estimating exposure of terrestrial wildlife to contaminants. ES/ER/TM-125. Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN.
↑ Lu H, Axe L, Tyson TA. 2003. Development and application of computer simulation tools for eco-logical risk assessment. Environmental Modeling and Assessment 8: 311-322.
↑ [USEPA] US Environmental Protection Agency. 1993. Wildlife exposure factors handbook. Volume 1 of 2. EPA/600/R-93/187a. Washington (DC): USEPA, Office of Research and Development.
↑ Nagy K. 1987. Field metabolic rate and food requirement scaling in mammals and birds. Ecological Monographs 57 (2): 111-128
↑ DeForest DK, Schlekat CE, Brix KV, Fairbrother A. 2012. Secondary poisoning risk assessment of terrestrial birds and mammals exposed to nickel. Integrated Environmental Assessment and Management 8, 107–119.

[1] Suter II, G. W. 2007. Ecological risk assessment. 2nd ed Boca Raton (FL) CRC.

[2] Sample BE, Suter GW 1994. Estimating exposure of terrestrial wildlife to contaminants. ES/ER/TM-125. Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN.

[3] Lu H, Axe L, Tyson TA. 2003. Development and application of computer simulation tools for eco-logical risk assessment. Environmental Modeling and Assessment 8: 311-322.

[4] [USEPA] US Environmental Protection Agency. 1993. Wildlife exposure factors handbook. Volume 1 of 2. EPA/600/R-93/187a. Washington (DC): USEPA, Office of Research and Development.

[5] Nagy K. 1987. Field metabolic rate and food requirement scaling in mammals and birds. Ecological Monographs 57 (2): 111-128

[6] DeForest DK, Schlekat CE, Brix KV, Fairbrother A. 2012. Secondary poisoning risk assessment of terrestrial birds and mammals exposed to nickel. Integrated Environmental Assessment and Management 8, 107–119.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]