Bioavailability and biological effects of chemicals - Novel tools in risk assessment of mixtures in agricultural and contaminated soils

Prosjektet har siste år jobbet på flere fronter: Transkriptom-analyser for meitemark eksponert for ulik miljøgifter og blandinger, med sikte på å beskrive giftighetsmekanismer. Bioinformatikk-arbeidet er ennå ikke ferdigstilt og utarbeides som del av sama rbeidet med Universitetet i Cardiff. Parallelt med transkriptom-studiene har det blitt foretatt analyser av apoptosefrekvens (frekvens av programmert celledød) i meitemark eksponert for de samme stoffer og mengder, for å ha et fysiologisk endepunkt so m kan relateres til genregulering av stress og toksisitet. Disse er analysert og viser at EC50 for flere stoffer sammenfaller med sterkt forhøyet frekvens av apoptose i ulike vev. Det gjøres derfor spesifike søk på opp- og nedregulering av apptoserelatert e gener som kan indikere årsakssammenhenger og likheter/ulikheter mellom virkningen av de ulike pesticidene og forurensingsstoffene. En rekke organiske miljøgifter og pesticider kan ha hormonhermende effekter som med fare for alvorlig miljømessige kon sekvenser uten at man kan dokumentere giftighet i tradisjonell forstand. Prosjektet har derfor gjenopptatt studier av nonyl-/oktylfenoler og andre (mistenkte) endokrine disruptorer og gjennomført studier med effekter på reproduksjon som følge av eksponeri ng i ulike livsfaser hos meitemark, samt flergenerasjonsforsøk som kan ha resultere i økt sensitivitet ved gjentatt eksponering. Tidlige forsøk innen prosjektet avskrev f.eks nonylfenol som et problemstoff pga rask nedbryting i jord, uten at verken bioakk umulering og effekter av kort eksponering var undersøkt. Resultatene fra disse forsøkene er fortsatt ikke klare, men vil inngå i sluttrapporten. Effekter av klorerte miljøgifter (DDT, PCB) og deres nedbryting ved remediering med nanojern har også blitt studert og testet vha et spekter relevante organismer fra meitemark, via kollemboler til planter og krepsdyr. Nanojern har vist en kortvarig giftvirkning ved høye konsentrasjoner, men en tilsvarende rask nedgang i både DDT og PCB som gir nettogevinster v ed remediering. Resultatene er publisert i artikler og en dr. gradsavhandling, og ytterligere to manuskripter er submitted (1)/in prep (1). Flerartsforsøk i mesokosmos med effekter av pesticider og blandinger på organismer med ulike trofiske nivåer (me itemark, collemboler, rovmidd) har også blitt gjennomført og vist at stoffblandinger endrer følsomheten og responsen ulikt i en næringskjede sammenliknet med tester der kun en art/ett trofisk nivå inngår. Dette arbeidet har skjedd i nær samarbeid med Univ ersitetet i Århus og er under pubsliering (vil også inngå i en doktorgrad som avlegges i mai 2014).

The proposed strategic institute program focuses on emerging issues within terrestrial ecotoxicology that represent cutting edge research at the interface between environmental chemistry, toxicology and ecology. Pollutants released from industry and housh olds, as well as chemicals that are applied on agricultural sites to combat pests enter the soil as mixtures and represent an often unknown number of the 30,000 to 70,000 chemicals that are in daily use in Europe. However, authorities often use a chemical -by-chemical approach, focusing on a single media, a single source, and a single toxic endpoint to assess environmental risks. This program will therefore contribute in the development of methods for assessing the cumulative risks from combined exposures to multiple chemical stressors. What is more the program seeks to elucidate the the relationship between concentrations in soil, bioavailability for and effects on different kinds of soil living organisms. Insight in this relationship is considered as a prerequisite for understanding and modelling of the combined effect of mixtures is soil. Novel methods will be developed and evaluated that measure actual exposure of chemicals to soil organisms. By including bioavailability in exposure and effect assessm ent uncertainty in risk assessment will be reduced. An important subject of the institute program is the implementation of molecular techniques within the field of genomics in ecotoxicological research to investigate effects on diversity of soil fungi. Mo lecular techniques will also be used to unravel the mode of action of agricultural and industrial chemicals for relevant soil organisms.