Derivation of cause-effect based sediment quality guidelines

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Abstract:

Unlike Canadian Water Quality Guidelines, Canadian Interim Sediment Quality Guidelines (ISQGs) are not based on clear cause–effect relationships. They were derived using a modified U.S. National Status and Trends Program (NSTP) approach in which biological effects were compared with contaminant concentrations in field-collected sediments. Exceeding an assessment value indicates an increased likelihood of toxic effects, but correlation is not proof of cause, and it cannot be assumed that the contaminant present in excess of the assessment value is necessarily responsible for the observed effects. This has sometimes caused confusion and misinterpretation of the toxicological significance of sediment chemistry data. An alternative approach to computing sediment guidelines, based on estimating the bioavailable contaminant concentration and comparing this with concentrations known to be toxic, is proposed. Examples are given of guidelines for cadmium, copper, nickel, lead, and zinc computed using both methods for toxicity data collected from sediments in Canadian Shield lakes near smelters. The cause–effect based guidelines can be much higher than those computed using the NSTP approach. They can also be higher than toxic thresholds estimated from experiments with metal-spiked sediments. Only true cause–effect based guidelines should be used for predicting the cause of toxicity in sediments.

Contrairement aux Recommandations canadiennes pour la qualité des eaux, les Recommandations provisoires pour la qualité des sédiments ne sont pas basées sur des relations claires de cause à effet. Elles ont été élaborées d'après les procédures du « National Status and Trend Program » (NSTP) des États-Unis par lesquels les effets biologiques sont comparés aux concentrations de contaminants dans des sédiments récoltés sur le terrain. Le dépassement de la valeur de la norme indique une probabilité accrue d'effets toxiques, mais une telle corrélation ne prouve pas l'existence d'une relation causale et l'on ne peut assumer que le contaminant présent en concentration supérieure à la norme est nécessairement responsable des effets observés. Ceci a quelquefois mené à de la confusion et à une interprétation erronée de la signification toxicologique des caractéristiques chimiques des sédiments. On trouvera ici la proposition d'une méthodologie de rechange pour l'établissement de normes, basée sur l'estimation des concentrations de contaminants biodisponibles et pour leur comparaison à des concentrations connues pour être toxiques. Des exemples établissent des recommandations pour le cadmium, le cuivre, le nickel, le plomb et le zinc calculées d'après chacune des deux méthodes à partir de données de toxicité récoltées dans les sédiments de lacs du Bouclier canadien situés près de fonderies. Les recommandations basées sur la relation de cause à effet peuvent être plus élevées que celles calculées d'après la méthode NSTP. Elles peuvent aussi être supérieures aux seuils toxiques estimés dans des sédiments contaminés expérimentalement avec des métaux. Seules des recommandations basées sur la relation de cause à effet devraient être utilisées pour prédire les causes de la toxicité dans les sédiments.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2003

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