Developing novel methods for fate assessments of chemicals of emerging concern: to be or not to be? That is the question

Kjemikalier er avgjørende for vårt moderne liv og mange av funksjonene i samfunnet vårt. Produksjon, bruk og handel med kjemikalier vokser i alle regioner i verden, og den globale kjemiske produksjonen forventes å dobles fra 2018 til 2030. Problemet er at vi mangler informasjon om de fleste kjemikalier. En av de viktigste faktorene for å vurdere miljøhensyn er kjemikaliets evne til å motstå nedbrytning og dermed vedvare (persist) i miljøet. Forurensning fra persistente kjemikalier er vanskelig å reversere, og hvis de også er giftige, er det bare et spørsmål om tid før konsentrasjonen er høy nok til å forårsake skade. En trinnvis teststrategi inkludert ulike typer biologisk nedbrytningstester benyttes for å bestemme hvor persistente et kjemikalie er. Disse testene er kjent for å gi variable data, være tidkrevende, arbeidskrevende og ikke egnet for hurtig screening av mange kjemikalier. Prinsippet bak alle biologisk nedbrytningstester er å utsette et naturlig mikrobielt samfunn for et kjemikalie for å se om de vil fortære det. Det å forstå dynamikken i det mibrobielle samfunnet, både i laboratorietester og det naturlige miljøet, kan derfor bidra til å validere test resultater og gi innsikt i hvordan forbedre og designe nye tester for vurdering av persistente kjemikalier. Så langt i prosjektet er tre forskjellige strategier under utvikling for å forbedre mulighetene for vurdering av nedbrytning versus persistens: 1. En laboratorie metode for screening av lett nedbrytbare kjemikalier i et format som muliggjør analyse av mange samtidige prøver. Prinsippet for metoden er å måle vekst av bakterier som benytter kjemikaliene som næring ved hjelp av flowcytometri. Dette gir også mer kunnskap om hvordan bakteriesamfunnet reagerer i kontakt med kjemikalier, f. eks. om de får mindre vekst av giftige kjemikalier. 2. Laboratorieforsøk for å teste nedbrytning av en type kjemikalier som er biprodukter fra CO2 fangst med aminer: nitraminer. Forsøkene skal også forsøke å belyse hvilke faktorer som fremmer nedbrytning av nitraminene, og hvilke mikroorganismer kan være delaktige. Dette arbeidet er et samarbeid med prosjektet Fremtidige drikkevannsnivåer av nitrosaminer og nitraminer nær CO2- fangstanlegg, FuNitr (NFR prosjektnr 336357). 3. Oppdatering av CLP-forordningen betyr at stoffer som er persistente må merkes med dette dersom de også er mobile eller bioakkumulerende. De nye klassifiseringene er persistent, mobil eller bioakkumulerende, og toksisk (PMT eller PBT) eller svært persistente og svært mobile eller bioakkumulerende (vPvM eller vPvB). For å prøve å forstå hvor mange kjemikalier dette gjelder vil vi ta i bruk et verktøy utviklet i et prosjekt for Miljødirektoratet og videreutvikle det. Dette verktøyet heter PikMe og kombinerer databaser med informasjon om kjemikalier med datamodeller for å forutsi egenskaper som nedbrytbarhet for prioritering av kjemiske forurensninger for miljøovervåking. PikMe vil bli videreutviklet ved å finne flere parametere som kan brukes til å forutsi enten lett nedbrytbare eller persistente kjemikalier basert på både datamodeller og kvalitetssikrede lister over klassifiserte kjemikalier. Informasjonen vil bli kombinert ved å vekte de forskjellige dataene basert på relevans og pålitelighet.

The main objective of the project is to improve the assessment of biodegradation and persistence of chemicals of emerging concern. This will be achieved by improving current standardized laboratory tests, or by developing new tests if required. The focus for improvement is on the microbial inoculum used in these tests. There is a need for a better understanding of microbial community dynamics during biodegradation testing in the laboratory and under different environmental scenarios. The microbial dynamics will be monitored in laboratory tests where different water samples, containing different microbial communities, will be conditioned to laboratory settings and exposed to various chemicals. Flowcytometry will be used for cell counts to monitor growth patterns of bacteria, supplemented with microscopic identification of bacterial predators such as protozoa. A set of reference chemicals spanning from readily biodegradable to inherent biodegradable and persistent will be used for benchmarking optimal conditions for the inoculum. Diversity and variability in microbial communities in the environment, mesocosms (Aquaponics) and laboratory experiments will be analysed using metabarcoding for assessing dynamics in community composition under the different treatments. Finally, the implication for persistence assessments and comparison to current practice for environmental risk assessment will be performed for a set of selected environmental pollutants.