Cumulative hazard and risk assessment of complex mixtures and multiple stressors (MixRisk)

Organismer i vannmiljøet er utsatt for blandinger av miljøgifter, naturlige stressfaktorer og stressfaktorer som følge av globale klimaendringer. Til tross for inngående kunnskap om biologiske effekter av enkeltforurensing og stressfaktorer, er den kombinerte effekten av eksponering for komplekse blandinger og flere stressfaktorer sjelden kjent, og enda sjeldnere karakterisert. MixRisk prosjektet tar sikte på å gjennomføre og evaluere kumulativ fare og risiko av komplekse blandinger av forurensende stoffer (miljøgifter) og andre stressfaktorer under norske miljøforhold. Prosjektet har til hensikt å karakterisere ulike eksponeringsscenarier, identifisere risikodrivere og kritisk utforske ulike fare- og risikovurderingstilnærminger. Et viktig mål for prosjektet vil være å gi anbefalinger om hvordan man best utfører kumulativ fare- og risikovurdering for komplekse eksponeringssituasjoner av miljøgifter, UV og radioaktiv stråling. Med bidrag fra 7 samarbeidspartnere fra Norge, Storbritannia og USA har disse komplekse problemstillinger blitt belyst i marine organismer under typiske norske eksponeringsscenarier langs kysten fra Oslo i øst (urban eksponering), Lillesand i sør (rural eksponering), Sørfjorden i vest (industriell eksponering) og Svalbard i nord (arktisk eksponering). Faglig utvikling har vært fokusert på forbedring av eksisterende biologiske og kjemiske metoder, innsamling og kvalitetssikring av data fra ulike norske eksponeringssituasjoner (scenarior) og videreutvikling av en database (NIVA RAdb, www.niva.no/radb) for å gjennomføre eksponering, effektvurdering og risikovurdering. Risikovurdering av 3 eksponeringssituasjoner er gjennomført, verktøy for å predikere sannsynligheten av eksponering er avsluttet, evaluering av modellprediksjoner for definerte økologisk-relevante kjemikalieblandinger og bidrag fra andre faktorer som UVB er vurdert eksperimentelt i en krepsdyrmodell. Data fra studiene avdekker at bruk av prediksjonsverktøy basert på additivitet (konsentrasjon-addisjon) er fornuftig i innledende faser av slike vurderinger, men mangel på effektdata for marine organismer og organismegrupper hindrer bred og nøyaktig prediksjon av samlet risiko for typiske norske eksponeringsscenarier. Økt tilgjengelighet av konkrete effektdata for marine organismer relevant for norske eksponeringssituasjoner forventes å styrke samlet risikoprediksjon samt redusere usikkerheten av slike risikoestimater. Produksjon av mer effektdata gjennom konkret eksperimentelle studier og/eller utvikling av effektprediksjonsmodeller basert på ekstrapolering fra ferskvann til marine organismer forventes å positivt bidra til videreutvikling av slike risikoprediksjonsmodeller. På tilsvarende måte antas det at kunnskap om kombinasjonseffekter mellom miljøgifter og endring av andre abiotiske miljøparametere som stråling og klimaendringer vil kunne bidra til å estimere den samlede effekten av multiple stressor. Prosjektet har vært vertskap for 3 PhD'er og en post doc, hvorav 1 PhD er ferdigutdannet og de andre er i avsluttende deler av sine studier. Nøkkelforskere i prosjektet har presentert konsepter og tilnærminger på flere vitenskapelige møter og flere av arbeidene er publisert i vitenskapelige artikler.

Virkninger: Prosjektet har muliggjort storskala bruk av eksponeringsdata fra overvåkingsstudier i prediksjon av kumulativ (samlet risiko) for ulike miljøstressorer. Arbeidet har i stor grad vært fokusert på miljøgifter (eks. metaller og organiske stoffer), men har også vurdert bidrag fra stråling (radioaktiv stråling og UV-stråling). Prosjektarbeidet har medført videreutvikling av metodikk og verktøy, sikret en samarbeidsplattform for yngre forskere i rekrutteringsfasen (1 norsk phD fullfinansiert av Prosjektet, 2 engelske phD studenter samfinansiert av prosjektet og en post doc fullfinansiert av prosjektet) og videreutviklet et nasjonalt og internasjonalt forskernettverk innen området. Effekter: prosjektet har sikret videreutvikling av verktøy for vurdering av samvirkeffekter som i større grad inngår i prosjektpartnernes prosjekt, og som bidrar som en av flere verktøy i HEU prosjektet PARC-European Partnership for Risk Assessment of Chemicals (https://www.anses.fr/en/content/european-partnership-assessment-risks-chemicals-parc). Verktøyene og kompetansen utviklet benyttes også i dag i risikovurdering av plantevernmidler som del av Program for Jord- og vannovervåking i landbruket, JOVA (https://www.nibio.no/tema/miljo/jord-og-vannovervaking-i-landbruket). Forskningsresultatene antyder at tilsvarende metoder kan ha anvendelse i samlet miljøpåvirkning i andre forvaltningsorienterte overvåkingsprosjekt der kjemikalier og andre miljøstressorer måles.

Organisms in the aquatic environment are exposed to mixtures of pollutants,natural stressors and stressors arising from global climate changes. Despite in-depth knowledge of biological effects of single pollutants and stressors,the combined effect of exposures to complex mixtures and multiple stressors are often not known, and even more rarely characterised. Advancement of predictive modelling approaches currently allow assessment of combined toxicity of defined mixtures under controlled laboratory conditions, but have only to a limited degree been implemented in cumulative risk assessment of mixtures and multiple stressors under ecologically relevant exposure scenarios. The project aims to implement and evaluate cumulative hazard and risk assessment of complex mixtures of aquatic pollutants and multiple stressors under Norwegian environmental conditions. It will pinpoint critical exposure scenarios, identify risk drivers and critically explore different hazard and risk assessment approaches. A major goal of the project will be to provide recommendations for how to best perform cumulative hazard and risk assessment. These objectives will be achieved by 1) identifying relevant Norwegian exposure scenarios representing a risk to aquatic organisms, 2)experimentally assess combined toxicity of relevant stressors in a multi-trophic suite of regulatory relevant toxicity tests, 3) assess whether these experimental and theoretical approaches can be applied to multiple stressors, and 4) critically evaluate current experimental and predictive practices to propose Best Practice approaches that can be routinely used in research and regulatory frameworks. The project will host 3 post doc, 1 PhD and 4-5 Msc. students, assemble multiple national and international experts in combined toxicity assessment,and contribute to development of hazard/risk assessment through targeted communication, meetings, workshops, and peer-reviewed publications