Persistent organic pollutants in fish - improving threshold values for marine risk assessment

Schubert, Sophia

Since 2008, the Marine Strategy Framework Directive (MSFD) has coordinated the monitoring and integrated assessment in European marine waters in order to protect marine ecosystems and simultaneously guarantee the sustainable use of marine goods and services. So far, many progresses have been made to maintain or achieve a ’good environmental status’ by the year 2020. However, many gaps and open questions still exist in regard to the risk assessment of persistent organic pollutants (POPs). The general aim of this thesis was to contribute to the implementation of the MSFD at different levels. Primary focus was set on methodical issues, especially the validation of toxicity tests through the definition of sound dose-response relations, which are the basis for inferring unambiguous threshold values. Additionally, it was tested if microinjection could be a valuable tool for the development of reliable threshold values for biological effect monitoring. Secondly, this thesis also contributed to the discussion whether contaminants in gonads of fish are a valuable indicator for healthy marine wildlife in marine risk assessment. Many contaminants, especially POPs are suspected to impair reproduction and therefore to adversely affect the fitness of a species. Hence, information on POP concentrations in native fish species as well as their potential transfer rates from liver and muscle to gonad tissue during maturation in spawners and from spawners to their offspring is crucial to evaluate the contaminants with regard to potential embryotoxic effects.

Im Jahr 2008 wurde die Meeresstrategie- Rahmenrichtlinie (MSRL) mit dem Ziel ins Leben gerufen, die marinen Ökosysteme der Europäischen Gemeinschaft zu schützen und gleichzeitig eine nachhaltige Nutzung mariner Ressourcen innerhalb dieser Regionen sicher zu stellen. Der ’gute Umweltzustand soll dabei bis zum Jahr 2020 erreicht bzw. erhalten werden. Im Rahmen der Umsetzung der MSRL ist bereits viel erreicht worden, doch existieren weiterhin zahlreiche Lücken und offene Fragen besonders im Hinblick auf die Bewertung der Schadstoffbelastung mariner Ökosysteme. Ziel dieser Arbeit war es, zur Umsetzung der MSRL an verschiedenen Stellen beizutragen. Zunächst stand die Validierung von Toxizitätstests durch die Definition von aussagekräftigen Dosis-Wirkungsbeziehungen durch eine angemessene Versuchsplanung im Mittelpunkt. Eindeutige Dosis-Wirkungsbeziehungen sind zur Ableitung von aussagekräftigen Schwellenwerten unbedingt erforderlich. Weiterhin wurde die Mikroinjektion als Methode zur Ermittlung von Schwellenwerten für das Monitoring biologischer Effekte, im Besonderen für lipophile Substanzen und als Ergänzung für den klassischen FET Test, überprüft. Darüber hinaus beschäftigte sich diese Arbeit mit der Schadstoffbelastung in verschiedenen Gewebetypen heimischer Fischarten. Viele Substanzen, v. a. persistente organische Stoffe, stehen im Verdacht, den Reproduktionserfolg und damit die Fitness einer Population zu verringern. In diesem Zusammenhang standen sowohl die Schadstoffkonzentrationen in den Gonaden selber, als auch die Transferraten zwischen den Gewebetypen im Fokus. Die Kenntnis über den potentiellen Schadstofftransfer von Muskel und Leber zu Gonaden und Eiern in Wildpopulationen ist besonders wertvoll für die Bewertung von Substanzen im Hinblick auf mögliche embryotoxische Effekte im marinen Ökosystem. Im Zusammenhang mit dem Reproduktionserfolg kann darüber hinaus die Schadstoffbelastung in den Gonaden von Fischen als möglicher Indikator für die Gesundheit von marinen Wildpopulationen dienen.

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Schubert, Sophia: Persistent organic pollutants in fish - improving threshold values for marine risk assessment. 2016.

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