Designing a strategy based on toxicity evaluation to improve pesticide risk assessment for terrestrial amphibians (TerAmphiTox) : final report / by Manuel E. Ortiz-Santaliestra, Samuel González-López (Instituto de Investigación en Recursos Cinegéticos (IREC) CSIC-UCLM-JCCM, Ciudad Real, Spain), Daniele Marini (Dipartimento di Medicina Veterinaria, Università degli Studi di Perugia, Perugia, Italy), Isabel Lopes (CESAM-Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugal) ; on behalf of the German Environment Agency ; edited by: Section IV 1.3-1 Ecotoxicology and Environmental Risks Plant Protection Products - Gesa Amelung, Christina Mordziol, Silvia Pieper (Fachbegleitung)
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Discovery
1946887196
URN
urn:nbn:de:gbv:3:2-123456789-1170975
DOI
ISBN
ISSN
Beiträger
Körperschaft
Erschienen
Dessau-Roßlau : Umweltbundesamt, 2025
Umfang
1 Online-Ressource (176 Seiten, 11,44 MB) : Illustrationen, Diagramme
Ausgabevermerk
Sprache
eng
Anmerkungen
Report completed in: November 2024
Literaturverzeichnis: Seite 139-148
Sprache der Zusammenfassung: Englisch, Deutsch
Inhaltliche Zusammenfassung
Anthropogenic pollution is recognized as one of the major factors threatening amphibian populations. Plant Protection Products (PPP) are among pollutants of major concern, despite of which environmental risk assessment (ERA) conducted as part of the PPP authorization process does not routinely consider risks to amphibians. Evidence has grown pointing that current ERA protocols do not provide adequate protection to amphibians, in part because of the high susceptibility of amphibians to dermal exposure to PPP. This is related to the high permeability of amphibian tegument to diffusion of chemicals and to the variety of physiological functions played by amphibian skin that could be affected because of direct exposure to PPP. To improve the protectiveness of pesticide ERA to amphibians without requesting for in vivo testing, it is necessary to consider effects of dermal exposures through a strategy supported by current knowledge. This project aimed at increasing the knowledgebase of pesticide toxicity on amphibian terrestrial stages to support the definition of a strategy for characterization of PPP toxicity to amphibians exposed via dermal routes. We reviewed the information on the physico-chemical properties of active substances that influence their toxicity to amphibians when exposure happens through dermal contact. Then, we tested the toxicity on juvenile of an amphibian frog model, Pelophylax perezi, via overspray and/or contact with treated soil of 16 PPP active substances, six formulations and two co-formulants. Significant mortality was caused by three of the active substances (isoxaben, pirimicarb and lambda-cyhalothrin), as well as by formulations containing tebuconazole and alpha-cypermethrin, which resulted more toxic than their active ingredients alone. Histological analysis of skins revealed an epidermal thickening caused by exposure to seven active substances, which in the case of alpha-cypermethrin formulation was dose-dependent, and hyperplasia caused by an azoxystrobin-based formulation. Amphibian sensitivity was compared to that shown by earthworms Eisenia andrei, which were experimentally exposed to the same substances and concentrations as amphibians. A correlation between sensitivity of amphibians and earthworms was found. The analysis of potential coverage provided by current ERA schemes on amphibians was completed with the evaluation of toxicological and physico-chemical properties explaining sensitivity shown by amphibians tested in the present study. Whereas acute toxicity of PPP to terrestrial organisms (mammals and bees) explained better the accumulation of pesticides in frog livers and skins, amphibian toxicological sensitivity was associated with acute effects of PPP on Daphnia. Regarding physico-chemical properties, more lipophilic substances showed higher potential to compromise juvenile frog survival and growth. The results of the present project can support regulatory decisions to prevent PPP impacts on amphibians because of dermal exposures and contribute to the development of a test-free ERA for these animals. In particular, the combined consideration of the results obtained here could serve to identify substances of high concern, on which a special look regarding their risks to amphibians should be placed.
Anthropogene Umweltverschmutzung gilt als einer der Hauptfaktoren, die Amphibienpopulationen bedrohen. Pflanzenschutzmittel (PSM) gelten als besonders besorgniserregende Schadstoffe. Dennoch berücksichtigt die im Rahmen des PSM-Zulassungsprozesses durchgeführte Umweltrisikobewertung (ERA) die Risiken für Amphibien nicht routinemäßig. Es gibt jedoch immer mehr Hinweise darauf, dass die aktuellen Risikobewertungsleitlinien Amphibien nicht ausreichend schützen. was auch an der hohen Anfälligkeit von Amphibien für eine dermale Exposition gegenüber PSM liegt. Die Amphibienhaut weist eine hohe Durchlässigkeit für Chemikalien durch Diffusion auf und hat gleichzeitig verschiedene physiologische Funktionen. Diese können durch eine direkte Exposition gegenüber PPP beeinträchtigt werden. Damit Amphibien durch die Risikobewertung für Pestizide wirksam geschützt werden können, ohne in vivo-Tests zu verlangen, müssen die Auswirkungen dermaler Exposition mithilfe einer von aktuellem Wissen gestützten Strategie berücksichtigt werden können. Ziel dieses Projekts war es, die Wissensbasis zur Toxizität von Pestiziden gegenüber terrestrischen Lebensstadien von Amphibien zu erweitern, um zur Entwicklung einer Strategie zur Charakterisierung der Toxizität von PSM für Amphibien bei Exposition über die Haut beizutragen. Dazu stellten wir Informationen zu physikochemischen Eigenschaften von PSM-Wirkstoffen zusammen, die deren Toxizität für Amphibien bei Hautkontakt beeinflussen können. Anschließend testeten wir die Toxizität von 16 Wirkstoffen, sechs PSM-Formulierungen und zwei Beistoffen an Jungtieren der Modellspezies Pelophylax perezi durch Übersprühen und/oder Kontakt mit behandeltem Erdsubstrat. Drei der Wirkstoffe (Isoxaben, Pirimicarb und Lambda-Cyhalothrin) verursachten eine signifikante Mortalität, ebenso die getesteten Formulierungen mit den Wirkstoffen Tebuconazol und Alpha-Cypermethrin, die toxischer waren als ihre jeweiligen Wirkstoffe allein. Die histologische Untersuchung der Haut zeigte Verdickungen der Epidermis durch die Einwirkung von sieben der Wirkstoffe, die im Fall der Alpha-Cypermethrin-Formulierung dosisabhängig waren, sowie eine Hyperplasie hervorgerufen durch eine Azoxystrobin-haltige Formulierung. Die Empfindlichkeit der Amphibien wurde mit der von Regenwürmern der Art Eisenia andrei verglichen, die experimentell den gleichen Substanzen und Konzentrationen wie Amphibien ausgesetzt wurden. Es wurde eine Korrelation hinsichtlich der Empfindlichkeit zwischen den beiden Taxa festgestellt. Die Analyse der Surrogat-Eignung verschiedener Organismengruppen wurde durch eine Bewertung toxikologischer Eigenschaften ergänzt, die mit der Empfindlichkeit von Amphibien korrelieren können. Während die akute Toxizität von PSM für terrestrische Organismen (Säugetiere und Bienen) die Anreicherung von Pestiziden in Froschlebern und - häuten besser abbildete, korrelierte die toxikologische Empfindlichkeit der Amphibien mit den akuten Auswirkungen von PSM-Wirkstoffen auf Daphnien. Hinsichtlich der physikochemischen Eigenschaften zeigten lipophilere Substanzen ein höheres Potenzial, das Überleben und Wachstum juveniler Frösche zu beeinträchtigen. Die Ergebnisse des vorliegenden Projekts können regulatorische Entscheidungen zur Vermeidung schädlicher Auswirkungen von PSM auf Amphibien durch dermale Exposition unterstützen und zur Entwicklung einer Risikobewertung für diese Tiere ohne zusätzliche Tierversuche beitragen. Insbesondere könnte die Gesamtschau der hier erzielten Ergebnisse dazu dienen, hinsichtlich ihrer Risiken für Amphibien besonders besorgniserregende Stoffe zu identifizieren.
Schriftenreihe
Texte. Umweltbundesamt ; 2025, 124 ppn:505871920
REFOPLAN of the Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation, Nuclear Safety and Consumer Protection
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