Significance and application of microbial toxicity tests in assessing ecotoxicological risks of contaminants in soil and sediment

Abstract

Micro-organisms are vital for soil fertility and for the degradation of organic matter and pollutants in soils and sediments. Due to their function and ubiquitous presence the microflora can act as an environmentally very relevant indicator of pollution. Microbial tests should be used discriminatory for the establishment of soil and sediment quality guidelines. This review gives an evaluation of microbial toxicity tests and a novel method to derive quality guidelines. The replacement of sensitive micro-organisms by different resistant species can have serious ecological consequences. Some species become extinct while others appear in bulging numbers. Adaptation of a community to a pollutant must be considered as the very process which disturbs a polluted ecosystem. The resistant micro-organisms often fail to perform specific ecological functions. The occurrence of resistant species can be used as a sensitive and ecologically relevant indicator for deterioration from environmental pollution. Persistent toxic effects on the microflora can be caused by zinc, cadmium and copper at concentration levels lower than the current European Community limits. After the evaluation of the tests, a novel method is described to derive soil and sediment quality guidelines using microbial toxicity tests. Microbial toxicity tests can be used for risk assessment because micro-organisms are among the most sensitive organisms for the effects of pollutants.

Micro-organismen zijn belangrijk voor de bodemvruchtbaarheid en voor de afbraak van organisch materiaal en vervuilingen in bodems en sedimenten. Door hun functie en alomtegenwoordige aanwezigheid kan de microflora dienen als een zeer milieurelevante indicator voor milieuverontreiniging. Microbiele testen moeten selectief gebruikt worden voor het vaststellen van kwaliteitsrichtlijnen voor bodem en sediment. Dit literatuuroverzicht geeft een evaluatie van microbiele toxiciteitstesten en een nieuwe methode om kwaliteitsrichtlijnen af te leiden. Het vervangen van gevoelige micro-organismen door andere resistente soorten kan ernstige ecologische gevolgen hebben. Dit gaat gepaard met het uitsterven van gewenste soorten en het woekeren van ongewenste soorten. De aanpassing van een levensgemeenschap aan een vervuiling moet dan ook gezien worden als het proces dat een vervuild ecosysteem verstoort. De resistente micro-organismen kunnen vaak specifieke ecologische functies niet vervullen. Het voorkomen van resistente soorten kan gebruikt worden als een gevoelige en ecologisch relevante indicator voor de achteruitgang door milieuvervuiling. Persistente toxische effecten op de microflora kunnen door zink, cadmium en koper worden veroorzaakt bij gehalten die lager liggen dan de huidige normwaarden van de Europese Gemeenschap. Na de evaluatie van de testen, wordt een nieuwe methode beschreven om bodem en sediment kwaliteitsrichtlijnen af te leiden uit microbiele testen. Microbiele toxiteitstesten kunnen gebruikt worden voor risico-evaluatie omdat micro-organismen tot de gevoeligste organismen voor effecten van verontreingingen behoren.