Derivation of soil screening values for metals in Portuguese natural soil

Abstract

The increasing human activity has been responsible by profound changes and a constinuos degradation of the soil compartment in all the European territory. Some European policies are appearing focusing soil’s protection and the management of contaminated sites, in order to recover land for other uses. To regulate the risk assessment and the management of contaminated soils, many European member states adopted soil guideline values, as for example soil screnning values (SSV).These values are particularly useful for the the first tier of the Ecological Risk Assessment (ERA) processes of contaminated sites,especially for a first screening of sites requiring a more site-specific evaluation. Hence, the approriate definition of regional SSVs will have relevant economic impacts in the management of contaminated sites. Portugal is one of European Member States that still lack these soil guideline values. In this context, this study gaves a remarkable contribution in the generation of ecotoxicological data for soil microbiological parameters, terrestrial plants and invertebrates for the derivation of SSVs for uranium (U), cadmium (Cd) and copper (Cu), using a Portuguese natural soil, representative of a dominant type of soil in the Portuguese territory. SSVs were derived based on two methods proposed by the the Technical Guidance Document for Risk Assessment of the European Commission; namely the assessment factor method (AF) and the species sensitivity distribution (SSD) method (with some adaptations). The outputs of both methods were compared and discussed. Further, this study laid the foundation for a deeper reflection about the cut-off (hazard concentration for a given percentage of species - HCps) to be estimated from the SSDs, and to be selected for the derivation of SSVs, with the adequate level of protection. It was proven that this selection may vary for different contaminants, however a clear justification should be given, in each case. The SSvs proposed in this study were for: U (151.4 mg U kg-1dw), Cd (5.6 mg Cd kg-1dw), and Cu (58.5 mg Cu kg-1dw) These values should now be tested for their descriminating power of soils with different levels of contamination. However, this studies clarifies the approach that should be followed for the derivation of SSVs for other metals and organic contaminants, and for other dominant types of Portuguese natural soils.

O aumento das atividades humanas tem sido responsável por mudanças profundas e por uma degradação contínua do compartimento solo, em todo o território Europeu. Em resposta a este problema, algumas políticas Europeias estão agora a emergir orientadas especificamente para a proteção do solo e para a gestão das áreas contaminadas, a fim de recuperar os solos degradados para outros usos. Para regulamentar a avaliação de risco e a gestão de solos contaminados, muitos Estados-Membros Europeus adoptaram valores de qualidade do solo, como por exemplo os “valores de rastreio ou triagem” (do inglês: soil screening values ou SSVs). Estes valores são particularmente úteis para a primeira etapa dos processos de avaliação de risco ecológico (ARE) de locais contaminados, especialmente para um primeiro rastreio dos locais, destinado a separar aqueles em que os riscos são claramente reduzidos daqueles que exigem uma avaliação mais específica e aprofundada para o local. Assim, a definição de SSVs regionais terá impactos económicos relevantes na gestão dos locais contaminados. Portugal é um dos Estados-Membros Europeus que ainda não definiu SSVs. Neste contexto, este estudo dá uma notável contribuição na geração de dados ecotoxicológicos para parâmetros microbiológicos do solo, plantas terrestres e invertebrados necessários para a obtenção de SSVs para urânio (U), cádmio (Cd) e cobre (Cu), utilizando um solo natural Português, representante de um tipo dominante de solo existente no território nacional. Assim, foram obtidos SSVs para os metais referidos com base em dois métodos propostos pelo Documento de Orientação Técnica para Avaliação de Riscos da Comissão Europeia, nomeadamente o método dos factores de avaliação (do inglês: assessment factors ou AF) e o método probabilístico da distribuição da sensibilidade espécies (do inglês: species sensitivity distributions ou SSDs) (com algumas adaptações). Os resultados dos dois métodos foram comparados e discutidos. Além disso, este estudo lançou as bases para uma reflexão mais profunda sobre o ponto de corte (concentração de risco para uma determinada percentagem de espécies) a ser estimado a partir das distribuições de sensibilidade das espécies (SSDs), e para ser selecionado para a obtenção de SSVs, com o nível adequado de proteção. Neste estudo foi comprovado que esta seleção pode variar para diferentes metais ou outros contaminantes, no entanto, uma justificação clara deve ser dada, em cada caso. Os SSvs propostos neste estudo foram de: U (151,4 mg U kg- 1ms ), Cd (5,6 mg Cd kg- 1ms ) e Cu ( 58,5 mg Cu kg- 1 ms) Estes valores devem agora ser testados quanto à sua capacidade para descriminar solos com diferentes níveis de contaminação. No entanto, este estudo esclarece e sugere a abordagem que deve ser seguida para a derivação de SSVs para outros metais e contaminantes orgânicos, e para outros tipos dominantes de solos naturais portugueses.