Validation of laboratory toxicity data on pesticides for the field situation

Abstract

In een literatuurstudie zijn terrestrische ecotoxiciteitsgegevens uit veld- en laboratoriumproeven met elkaar vergeleken. De studie is beperkt tot effekten van bestrijdingsmiddelen, vanwege de beschikbaarheid van relatief veel veldgegevens van deze stoffen. Het doel van deze vergelijking was om de toepasbaarheid te valideren van toxiciteitsgegevens uit laboratoriumexperimenten. Deze worden gebruikt voor ecotoxicologische risicobeoordeling van nieuwe en bestaande stoffen en voor het afleiden van ecologisch gefundeerde kwaliteitsnormen voor de bodem. Bij de validatie werd uitgegaan van de hypothese dat effekten onder veld- en laboratoriumomstandigheden hetzelfde en vergelijkbaar zijn. Er is onderscheid gemaakt tussen absolute en relatieve toxiciteitsgegevens. Absolute toxiciteitsgegevens zijn gedefinieerd als absolute, gekwantificeerde effekten bij een bekende concentratie. Relatieve toxiciteitsgegevens zijn gedefinieerd als rangordes van effekten, d.w.z. rangordes voor de gevoeligheid van verschillende taxonomische groepen voor een enkel bestrijdingsmiddel of rangordes voor de toxiciteit van verschillende bestrijdingsmiddelen voor een enkele taxonomische groep. Voor zowel absolute als relatieve toxiciteitsgegevens werden algemene trends gevonden tussen veld- en laboratoriumresultaten en was er derhalve geen aanleiding om de uitgangshypothese te verwerpen. Aan de andere kant waren de gevonden trends te zwak om een realistische voorspelling te doen van een effekt in het veld, gebaseerd op een laboratorium L(E)C50 of NOEC. Dit werd geweten aan de grote heterogeniteit tussen de veldstudies, die het samenvoegen van resultaten uit verschillende veldstudies verhinderde. Bovendien zijn er weinig veldstudies beschreven waarin meerdere concentraties getest zijn. Hierdoor is een adequate vergelijking van dosis-effekt curves onder laboratorium- en veldomstandigheden feitelijk onmogelijk. De volgende aanbevelingen worden gedaan om de statistische onderbouwing van laboratorium-veld validatie te verbeteren: (1) het verbeteren van de afstemming tussen proefopzetten van laboratorium- en veldexperimenten door gebruik te maken van dezelfde bodemtypes, formuleringen en verdelingen van bestrijdingsmiddelen, concentraties, testsoorten, milieuomstandigheden, blootstellingsduur en blootstellingsroutes; (2) het verbeteren van de blootstellingsanalyse in veld experimenten door de werkelijke deposities en concentraties te analyseren ; (3) vaststellen van dosis-effekt relaties in het veld door veldstudies uit te voeren met meerdere doses.

A literature study has been performed in order to compare field and laboratory terrestrial toxicity data. Pesticides were chosen as group of chemicals under consideration because of the availability of relative many field data. The goal of this comparison was to validate the applicability of laboratory toxicity data. These are used for ecotoxicological risk assessment of new and existing chemicals and for the derivation of ecologically grounded soil quality criteria. Starting point of the validation was the hypothesis that responses under field and laboratory conditions are similar and comparable. Distinction was made between absolute and relative toxicity data. Absolute data were defined as absolute, quantified responses at known doses. Relative data were defined as ranks of responses, i.e. ranks for the sensitivity of multiple taxonomical groups to a single pesticide or ranks for the toxicity of multiple pesticides to a single taxonomical group. For both absolute and relative toxicity data, general trends were found between field and laboratory results. Therefore, it was concluded that the hypothesis should not be rejected. On the other hand, these trends were too weak to allow for a realistic prediction of a field effect based on a laboratory L(E)C50 or NOEC. This was due to a too large heterogeneity between different field studies which did not allow for a pooling of all field data. Moreover, due to a lack of field experiments with multiple field concentrations, it was impossible to compare dose-response curves from field and laboratory experiments adequately. To improve the statistical foundation of the laboratory-field validation, the following recommendations were made: (1) to improve tuning between the test designs of field and laboratory experiments, by studying similar soil types, pesticide formulations and distributions, concentration ranges, test species, environmental conditions, exposure times and routes of exposure ; (2) to improve the exposure analysis in field experiments by analyzing the actual field depositions and concentrations of contaminants ; (3) to determine dose-response relationships in the field by performing field studies with multiple doses.