PROSOIL - Protection of soil organisms: Development of toxicity criteria for soil organisms in the framework of classification of substances and PBT assessment
Creators: name: Scholz-Starke, Björn
name: Stibany, Felix
name: Hammers-Wirtz, Monika
Publisher: name: Umweltbundesamt
Year: 2022
Subjects: subject: Chemikalien
subject: Bodenschutz
subject: Datenbank
subject: Klassifikation
subject: chemicals
subject: soil protection
subject: soil organisms
subject: toxicity criteria
subject: data base
subject: CLP
subject: PBT
subject: classification
subject: Chemicals
subject: Soil | Land

description: Die gefahrenbasierten Klassifizierungssysteme für Chemikalien, wie das Globale Harmonisierte System (GHS) sowie die europäische Verordnung zur Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung (CLP), basieren derzeit in Bezug auf Umweltgefahren nur auf Kriterien für die aquatische Toxizität. Es gibt keine rechtlichen Anforderungen oder Kriterien für die Verwendung von Toxizitätsdaten für Bodenorganismen in diesem Zusammenhang, obwohl Daten zur Bodentoxizität aus vielen Regulierungsbereichen (wie z.B. Pflanzenschutzmittel, Arzneimittel, Biozide oder REACH-Chemikalien) verfügbar sind. Es wurde bisher davon ausgegangen, dass die Kriterien für Wasserorganismen konservativ genug sind, um über die Gefahren für terrestrische (und Boden-) Kompartimente im Rahmen der CLP-Verordnung zu informieren und einen ausreichenden Schutz der dort lebenden Organismen zu gewährleisten. Exposition, Aufnahme und Toxizität von Chemikalien gegenüber terrestrischen und aquatischen Standardtestorganismen und -systemen ist jedoch sehr unterschiedlich. Im Rahmen des PROSOIL-Projekts wurde eine umfassende harmonisierte Datenbank mit Ökotoxizitätsdaten für verschiedene Bodenorganismen aus vier internationalen Datenbanken erstellt (zum ersten Mal in einer derart umfassenden Form), um Toxizitätsschwellenwerte für terrestrische Organismen, klassifiziert in fünf Kriterien-Gruppen, abzuleiten. Basierend auf der Bodenökotoxizitätsdatenbank prosoildat wurden Boden-Toxizitätskriterien abgeleitet, betroffene Substanzen identifiziert und in Kandidatenlisten zusammengefasst. Nach umfangreichen Datenverarbeitungsschritten zur Harmonisierung, Standardisierung und Qualitätssicherung erfolgten weitere Analysen für fünf definierte kohärente Kriterien-Gruppen, auf Grundlage von u.a. Testarten und Testexpositionsdauern (Pflanzen akut, Pflanzen chronisch, Bodenmakroorganismen akut, Bodenmakroorganismen chronisch, Bodenmikroorganismen chronisch). Nach Anwendung strenger Qualitätskriterien auf die Daten standen 125.000 Datensätze in der PROSOIL-Datenbank für Analysen zur Verfügung, die 3.700 Substanzen und 2.700 Testarten abdecken. Die Toxizitätsschwellenwerte wurden mit Hilfe von drei verschiedenen statistischen Methoden (geometrisches Mittel / Quantil / Nullhypothesen-Signifikanztest) ermittelt. Die Chemikalien, deren Effektwert unter die festgelegten Schwellenwerte fiel, wurden als sehr toxisch ("very toxic"), toxisch ("toxic") und gefährlich ("harmful") für die terrestrische Umwelt eingestuft. Mit der Anwendung dieser Schwellenwerte auf die Daten in der PROSOIL-Datenbank wurden Listen von Kandidatenstoffen für jede der fünf Gruppen erstellt. Die Stoffe der Kandidatenlisten wurden abschließend mit den entsprechenden aquatischen Einstufungen verglichen, die im europäischen CLP-Inventar festgelegt sind. Das wichtigste Ergebnis dieser Analyse war, dass ein erheblicher Teil der untersuchten Stoffe eine Einstufung gemäß der angewendeten PROSOIL Kriterien erhielt, aber nicht von der bestehenden aquatischen Klassifizierung unter CLP abgedeckt war. Folglich werden die Umweltgefahren von Chemikalien auf der Grundlage des bestehenden Klassifizierungssystems für Wasserorganismen bei Weitem unterschätzt. Quelle: Forschungsbericht
description: The environmental hazard-based classification systems for chemicals, i.e., the Globally Harmonized System (GHS) and the European Classification, Labelling and Packaging Regulation (CLP), are currently based only on aquatic toxicity criteria. There are no legal requirements nor criteria to use toxicity data for soil organisms in this context, although soil toxicity data are available from several chemical regulations (such as plant protection products, pharmaceuticals, biocides, or REACH chemicals). It was assumed that aquatic criteria are conservative enough to sufficiently protect and inform hazards to terrestrial and soil compartments in the CLP context. However, exposure, uptake, and toxicity of chemicals differ between terrestrial and aquatic standard test organisms and -systems. The PROSOIL project built a comprehensive harmonized database of ecotoxicity data for various soil organisms from four international data repositories (for the first time in such a comprehensive manner) to derive toxicity thresholds for soil organisms separated into five criterion groups. Moreover, candidate chemicals, which would be classified according to soil-toxicity criteria derived within this project from the soil ecotoxicity database prosoildat, have been identified. After extensive data processing steps for harmonization, standardization, and quality assurance, further analyses were conducted on five defined coherent criterion groups, based on a combination of, e.g., test species and exposure durations (i.e., plants acute, plants chronic, soil macro-organisms acute, soil macro-organisms chronic, soil microorganisms chronic). After applying strict quality criteria to the data, 125.000 observations in the PROSOIL database were available for analysis, covering 3.700 substances and 2.700 test species. Toxicity threshold values were derived using three different statistical methodologies (geometric mean/quantile/Null Hypothesis Significance Testing). The chemicals whose effect value fell below the respective thresholds were "very toxic", "toxic", and "harmful" to the terrestrial environment. Applying these threshold values to the PROSOIL database resulted in the lists of candidate substances for each of the five groups, i.e., substances classified into one of the three hazard classes. Finally, the substances on the candidate lists were compared to the respective existing aquatic classification within the European CLP inventory. The main result of this analysis was that a significant portion of the candidate substances was classified as hazardous to soil organisms based upon the PROSOIL data, although the existing aquatic classification according to CLP did not cover it. Hence, the environmental hazards of chemicals seem to be underestimated based on the existing classification system for aquatic organisms. Quelle: Forschungsbericht
description: The European ⁠CLP⁠ Regulation as well as the Globally Harmonized System (GHS) only provide criteria for aquatic toxicity with regard to environmental hazards. Legal requirements for the use of terrestrial toxicity data are missing, although data from substance regulations (pesticides, pharmaceuticals, biocides or ⁠REACH⁠ chemicals) are available. The goal was to develop data-based proposals for possible criteria for soil organisms. In the project, available toxicity data for soil organisms were compiled and analyzed in a comprehensive database. Based on the toxicity distributions for different organisms, sensitive toxicity ranges for organism groups were identified using various statistical methods and possible criteria and categories were defined. Substances falling into the defined categories were identified and compared to existing aquatic classifications to highlight potential consequences and benefits. The findings and analyses provide an important contribution to support current processes to develop toxicity criteria for the terrestrial environmental compartment and implement them in regulations and guidance documents.