ENVIRONMENTAL MONITORING M-570 | 2016 Environmental pollutants in the terrestrial and urban environment 2015 COLOPHON Executive institution ISBN-no. / ISSN-no. ISBN: 978-82-425-2858-2 NILU – Norwegian Institute for Air Research ISSN: 2464-3327 Project manager for the contractor Contact person in the Norwegian Environment Agency Dorte Herzke (NILU) Eivind Farmen M-no Year Pages Contract number 570 2016 209 15078045 Publisher The project is funded by NILU - Norwegian Institute for Air Research NILU report 27/2016 Norwegian Environmental Agency NILU project no. O-116040 Author(s) Dorte Herzke (NILU), Torgeir Nygård (NIVA), Eldbjørg S. Heimstad (NILU) Title – Norwegian and English Miljøgifter i terrestrisk og bynært miljø 2015 Environmental pollutants in the terrestrial and urban environment 2015 Summary – sammendrag We analysed biological samples from the terrestrial and urban environment for various inorganic and organic contaminants in the Oslo area. A foodchain approach was used, in order to detect bioaccumulation of the different compounds. The species analysed were earthworms, fieldfare, sparrowhawk, rats, tawny owl and red fox. Soil samples were also included in the study. Biologiske prøver fra det urbane terrestriske miljøet i Oslo-området ble analysert for organiske og uorganiske miljøgifter. En næringskjede bla valgt for å undersøke bioakkumulasjon av de forskjellige stoffene. De utvalgte artene var meitemark, gråtost, spurvehauk, rotte, kattugle og rødrev. Jordprøver ble også analysert. 4 emneord 4 subject words POPs, PFAS, tungmetaller, spurvehauk, POPs, PFAS, heavy metals, sparrowhawk, tawny kattugle, gråtrost, brunrotte, rødrev, owl, fieldfare, brown rat, red fox, earthworms, meitemark, jord, terrestrisk miljø soil, terrestrial environment Front page photo Fieldfare, by Jan Ove Gjershaug, NINA 1 Environmental pollutants in the terrestrial and urban environment 2015 | M-570|2016 Summary On behalf of the Norwegian Environment Agency, the Norwegian Institute for Air Research (NILU) in collaboration with Norwegian Institute for Nature Research (NINA) analysed biological samples from the terrestrial and urban environment for various inorganic and organic contaminants. Stable isotope analysis for nitrogen, carbon and sulphur (δ15N, δ13C and δ34S) was carried out by the Institute for Energy Technology (IFE). Sample collection was carried out by NINA and associates. The purpose of this report is to provide an updated assessment of pollution present within the terrestrial urban environment in Norway in order to evaluate potential environmental hazard, and to provide information to ongoing regulatory work at both national and international level. The project had the following key goals: - Report concentrations of chosen environmental pollutants in several levels of the terrestrial food chain - Evaluate the bioaccumulation potential of pollutants in a terrestrial food chain - Evaluate the combined exposure and mixture risk assessment of pollutants in terrestrial animals - Evaluate how land-living species are exposed to a variety of pollutants The incorporation of soil as an abiotic compartment allowed us for the first time to assess the exposure from soil into the food chain and also the combined risk caused by polluted soil. This improved the understanding of the complex relationship within the ecosystem. The tawny owl was also added as a top predator in the agricultural landscape. Secondly, a much broader cocktail of pollutants, consisting both of persistent organic pollutants, organic phenolic pollutants, biocides, UV compounds and metals was included in this year’s study. This reflects the real exposure of organisms living in a large city to a much better extent, improving the risk estimation and evaluation. Large differences of pollutant contribution were found in soil and earthworms compared to higher trophic organisms as sparrowhawk and tawny owl. Fieldfare acted as an optimal link between lower and higher trophic levels in this study. The data for brown rat and red fox on the other hand were valuable indicators of animals feeding on trash and human offal. Of all the organisms and tissues measured in the study, sparrowhawks had the highest average concentration of the sum of all organic pollutants measured, followed by red fox and tawny owl. When only focusing on the toxic metals mercury, cadmium, lead and arsenic, soil was the highest contaminated compartment followed by earthworm and rats. Rats and foxes were highly contaminated with the rodenticide bromadiolone. Organic phosphorous flame retardants (OPFRs) and perfluorinated alkylic substances (PFAS) were first and foremost found in soil and earthworms, but to a much lesser degree in species higher up the food chain. UV compounds only played a minor role in the overall contamination burden of terrestrial urban animals. An estimation of the trophic magnification was possible for the food chain earthworm - fieldfare - sparrowhawk. In order to assess the bioaccumulation potential, trophic magnification factors (TMF) were calculated. The TMF calculations indicated trophic biomagnification for PCBs, PBDEs, pesticides (without DDTs), the siloxanes D5 and D4, PFTrA and PFOS in decreasing order. The prediction of combined risk was carried out with the use of the concentration addition approach. It revealed a potential risk for soil living organisms, predominately due to the addition of risk ratios (RQ), of the measured effect concentration divided by the predicted no environment concentration in soil (MEC/PNECsoil) >1 of 4-octylphenol, TCP and some metals. 2 Environmental pollutants in the terrestrial and urban environment 2015 | M-570|2016 The prediction of combined risk by using the concentration addition approach revealed potential risk for soil living organisms where the sum was driven mostly by the risk factors of 4-octylphenol, tricresyl phosphate (TCP) and some metals. A potential cumulative risk was predicted for birds/predators preying on earthworm from the sites Slottsparken, Grorud and Voksenkollen, where cadmium and bisphenol A were identified as main risk drivers. Potential risk for predators of fieldfares where only found for the sum of the highest concentrations in fieldfare eggs where PFOS and HCB where shown to be the most important risk drivers. 3 Environmental pollutants in the terrestrial and urban environment 2015 | M-570|2016 Sammendrag På oppdrag fra Miljødirektoratet analyserte Norsk institutt for luftforskning (NILU) og Norsk institutt for naturforskning (NINA) en lang rekke uorganiske og organiske miljøgifter i dyrearter fra bynært og terrestrisk miljø. Institutt for energiteknikk (IFE) analyserte stabile isotoper av nitrogen, karbon og svovel (δ15N, δ13C og δ34S). NINA, med samarbeidspartnere, var ansvarlig for innsamling av prøvene. Formålet med studien var å gi en vurdering av forurensningssituasjonen i det terrestriske miljøet i bynære områder samt å se på samlet effekt av miljøgifter. Resultatene vil også kunne brukes i forbindelse med nasjonale og internasjonale reguleringer av stoffene. Prosjektet hadde følgende delmål: - Rapportere konsentrasjoner av de utvalgte miljøgifter på flere nivå av en terrestrisk næringskjede - Vurdere bioakkumuleringspotensialet av forurensninger i en terrestrisk næringskjede - Vurdere kombinert eksponering og risikovurdering av miljøgiftblandinger - Vurdere hvordan terrestriske arter er utsatt for en rekke miljøgifter Inkludering av jord som prøvetakingsmedium ga oss for første gang mulighet til å vurdere eksponeringen fra jord til næringskjede, samt predikere risiko for jordlevende organismer fra miljøgiftblandinger. Dette bedret forståelsen av det komplekse samspillet i økosystemet. Kattugle ble også lagt til som en topp predator i kulturlandskapet. I tillegg ble en utvidet blanding (cocktail) av miljøgifter, som besto av både organiske miljøgifter, organiske fenoliske miljøgifter, biocider, UV-forbindelser og metaller inkludert i årets undersøkelse. Dette ville reflektere en mer reell miljøgifteksponering fra ulike lokale kilder for organismer som lever i byområder. Jord og meitemark viste større variasjon av type og mønster av detekterte miljøgifter enn høyere trofiske organismer som spurvehauk og kattugle. Gråtrost fungerte som en optimal kobling mellom lavere og høyere trofiske nivåer i denne studien. Dataene for brunrotte og rødrev på den annen side var verdifulle indikatorer på eksponering fra søppel og kadaver. Høyest gjennomsnittlig konsentrasjon av summen av alle organiske miljøgifter ble målt i spurvehauk, etterfulgt av rødrev og kattugle. Summen av metallene kvikksølv, kadmium, bly og arsen viste høyest konsentrasjon i jord etterfulgt av meitemark og rotter. Rotter og rever viste høy konsentrasjon av rottegiften bromadiolon. Organiske fosforflammehemmere ble først og fremst funnet i jord og meitemark, og i mye mindre grad i arter høyere opp i næringskjeden. UV-forbindelser utgjorde kun en liten del av den totale forurensningsbyrden for terrestriske urbane dyr. En vurdering av trofisk magnifisering var mulig for næringskjeden meitemark, gråtrost og spurvehauk. Trofisk magnifiseringsfaktor (TMF) ble beregnet for å vurdere bioakkumuleringspotensialet. TMF-beregningene indikerte trofisk biomagnifisering for PCB, PBDE, plantevernmidler (uten DDT), siloksanene D5 og D4, PFTrA og PFOS i avtagende rekkefølge. Prediksjon av kombinert risiko ved bruk av konsentrasjonsaddisjonstilnærming viste potensiell risiko for jordlevende organismer. Summen av risikofaktorene var hovedsakelig dominert av de enkeltvise