Ecological Risk Assessment of Amphibians: Biological Field - - PowerPoint PPT Presentation

Ecological ¡Risk ¡Assessment ¡of ¡ Amphibians: ¡Biological ¡Field ¡Studies ¡as ¡ Lines ¡of ¡Evidence ¡

Patrick ¡Allard1, ¡Penny ¡Ohanjanian2, ¡Leigh ¡Anne ¡ Isaac3, ¡Gary ¡Mann1, ¡and ¡Michelle ¡Unger4 ¡

1 ¡Azimuth ¡ConsulMng ¡Group ¡Partnership ¡ 2 ¡ConsulMng ¡Biologist ¡ 3 ¡Vast ¡Resource ¡SoluMons ¡ 4 ¡Teck ¡Metals ¡Ltd ¡

PresentaMon ¡Overview ¡

• Background ¡

– Amphibians ¡in ¡ecological ¡risk ¡assessment ¡(ERA) ¡ – Technical ¡guidance ¡and ¡resources ¡

• Teck’s ¡former ¡Sullivan ¡Mine, ¡BriMsh ¡Columbia ¡(BC) ¡
• ERA ¡strategy ¡and ¡lines ¡of ¡evidence ¡(LOEs) ¡

– Methods ¡ – Key ¡findings ¡

• Lessons ¡learned ¡

Amphibians ¡in ¡ERA ¡

• Amphibians ¡are ¡found ¡at ¡many ¡contaminated ¡sites ¡
• Exposed ¡to ¡contaminants ¡in ¡mulMple ¡media: ¡

– Water, ¡sediment, ¡soil, ¡food ¡items ¡

• Permeable ¡skins ¡and ¡aquaMc/terrestrial ¡lifecycles ¡make ¡

them ¡vulnerable ¡to ¡contaminants ¡ ¡ ¡ ¡

Technical ¡Guidance ¡and ¡Resources ¡

• Federal ¡soil ¡and ¡water ¡quality ¡guidelines ¡are ¡not ¡always ¡

explicitly ¡protecMve ¡of ¡these ¡receptors ¡

• Very ¡limited ¡technical ¡guidance ¡and ¡tools ¡

– Limited ¡opportunity ¡for ¡food ¡chain ¡modeling ¡(lack ¡of ¡ toxicity ¡reference ¡values ¡for ¡most ¡contaminants) ¡ – Some ¡toxicity ¡tests ¡(frog ¡embryo ¡survival, ¡normal ¡ development, ¡and ¡growth ¡using ¡96-­‑hr ¡FETAX ¡African ¡ clawed ¡frog ¡toxicity ¡test) ¡

• ERAs ¡either ¡ignore ¡these ¡receptors ¡or ¡tend ¡to ¡focus ¡on ¡

rare ¡and ¡endangered ¡species ¡

Technical ¡Guidance ¡and ¡Resources ¡ (Cont’d) ¡

• Recent ¡efforts: ¡

– Federal ¡Contaminated ¡Sites ¡AcMon ¡Plan ¡(FCSAP) ¡ERA ¡ Guidance ¡Module ¡7: ¡Amphibian ¡Risk ¡Assessment ¡

• RPIC ¡presentaMon ¡by ¡Ute ¡Po` ¡as ¡part ¡of ¡Stream ¡D3-­‑ ¡

Guidance ¡

• ConcentraMon-­‑response ¡relaMonships ¡(CRRs) ¡developed ¡

from ¡the ¡scienMfic ¡literature ¡(Cd, ¡Pb, ¡Zn) ¡

– Society ¡of ¡Environmental ¡Toxicology ¡and ¡Chemistry ¡ (SETAC) ¡-­‑ ¡Ecotoxicology ¡of ¡Amphibians ¡and ¡RepMles ¡ Advisory ¡Group ¡

Secng ¡

• Former ¡Pb ¡& ¡Zn ¡

mine ¡with ¡90 ¡year ¡ history ¡

• ERA ¡for ¡post ¡

closure ¡(residual) ¡ metal ¡ contaminaMon ¡

• Wildland ¡with ¡

some ¡industrial ¡ use ¡(water ¡ collecMon ¡& ¡ treatment) ¡

• Many ¡natural ¡and ¡

man-­‑made ¡ waterbodies ¡

ERA ¡Strategy ¡and ¡LOEs ¡

• ERA ¡studies ¡(including ¡Problem ¡FormulaMon) ¡ongoing ¡

since ¡2001 ¡

• Early ¡focus ¡on ¡rare ¡and ¡endangered ¡species; ¡expanded ¡

to ¡address ¡common ¡species ¡

• New ¡studies ¡in ¡2012-­‑13: ¡
• 1. IdenMfy ¡amphibians ¡species ¡and ¡their ¡habitats ¡
• 2. Evaluate ¡links ¡between ¡measures ¡of ¡exposure ¡and ¡

effects ¡across ¡a ¡wide ¡gradient ¡of ¡metal ¡ concentraMons: ¡

• Soil ¡samples ¡at ¡912 ¡locaMons ¡
• Water ¡and ¡sediment ¡samples ¡in ¡19 ¡waterbodies, ¡plus ¡7 ¡

collecMon ¡systems ¡(high ¡exposure ¡= ¡posiMve ¡ref ¡toxicant) ¡

Study ¡Areas ¡and ¡Receptors ¡

Site ¡1 ¡ Site ¡2 ¡

Western ¡toad ¡ Anaxyrus ¡boreas ¡(rare ¡ & ¡endangered) ¡ Columbia ¡spo9ed ¡frog ¡ Rana ¡luteiventris ¡ Pacific ¡chorus ¡frog ¡ Pseudodacris ¡regilla ¡ Long-­‑toed ¡salamander ¡ Ambystoma ¡macrodactylum ¡

ERA ¡Strategy ¡and ¡LOEs ¡(Cont’d) ¡

Three ¡main ¡LOEs: ¡

1. Water ¡chemistry ¡vs. ¡CRR ¡informaMon ¡compiled ¡by ¡ Environment ¡Canada ¡for ¡cadmium, ¡lead ¡and ¡zinc ¡ ¡ 2. Field ¡biological ¡endpoints ¡vs. ¡exposure ¡gradient ¡ 3. Health ¡of ¡aquaMc ¡invertebrates ¡as ¡food ¡supply ¡

Total ¡of ¡113 ¡surveys: ¡ ¡

• Visual ¡encounter ¡surveys ¡
• Nocturnal ¡road ¡surveys ¡
• ArIficial ¡cover ¡objects ¡

Endpoints: ¡ ¡ PopulaIon ¡structure ¡ ReproducIon ¡ Size ¡structure ¡ Body ¡condiIon ¡ Behaviour ¡ Overall ¡distribuIon ¡

Water-­‑based ¡CRRs ¡

• Literature-­‑based ¡compilaMon ¡of ¡matching ¡concentraMon ¡vs. ¡

effect ¡size ¡for ¡a ¡variety ¡of ¡endpoints: ¡ – Mortality ¡and ¡malformaMons ¡at ¡different ¡life ¡stages ¡ – Different ¡test ¡duraMons ¡ – Many ¡different ¡species ¡

• Comparison ¡of ¡metal ¡concentraMons ¡over ¡Mme ¡(95th ¡

percenMle) ¡across ¡Sites ¡1 ¡and ¡2 ¡waterbodies ¡(25 ¡water ¡ sampling ¡staMons) ¡ ¡

Example ¡for ¡Cadmium ¡

23/25 ¡staIons ¡ Sullivan ¡Pond ¡ Woodstave ¡

• Cr. ¡

Example ¡for ¡Lead ¡

25/25 ¡staIons ¡

Example ¡for ¡Zinc ¡

8/25 ¡staIons ¡ 15/25 ¡staIons, ¡incl. ¡ references ¡and ¡Site ¡2 ¡ Sullivan ¡Pond ¡ Woodstave ¡

• Cr. ¡

Field ¡LOE ¡Methods ¡

Highlights: ¡

• All ¡animals ¡released ¡within ¡5 ¡min ¡of ¡capture ¡
• Nets ¡and ¡waders ¡bleached ¡and ¡nitrile ¡gloves/ziploc ¡

bags ¡used ¡to ¡prevent ¡spread ¡of ¡pathogens ¡

• Regional ¡datasets ¡available ¡for ¡western ¡toad ¡and ¡

spo`ed ¡frogs ¡to ¡provide ¡basis ¡for ¡off-­‑site ¡comparison ¡

Key ¡Findings ¡of ¡Field ¡LOEs ¡

• Successful ¡reproducMon ¡and ¡
• ver-­‑wintering ¡ ¡
• Broad ¡size ¡class ¡distribuMon ¡

and ¡all ¡developmental ¡ stages ¡(tadpole, ¡young-­‑of-­‑ year, ¡adults) ¡

• Healthy ¡appearance ¡and ¡

normal ¡behaviour ¡(righMng ¡ reflex) ¡

• Endpoints ¡comparable ¡to ¡

regional ¡datasets ¡

• UncertainMes: ¡

– Western ¡toad ¡distribuMon ¡

Key ¡Findings ¡of ¡Field ¡LOEs ¡(Cont’d) ¡

Context ¡for ¡InterpreMng ¡CRRs ¡

8/27 ¡staIons ¡ 15/25 ¡staIons, ¡incl. ¡ references ¡and ¡Site ¡2 ¡ ¡ Sullivan ¡Pond ¡ Woodstave ¡

• Cr. ¡

Western ¡toad ¡toxicity ¡data ¡

Context ¡for ¡InterpreMng ¡CRRs ¡(Cont’d) ¡

Sullivan ¡Pond ¡ Woodstave ¡

• Cr. ¡

Sullivan ¡Pond ¡

• ­‑

Good ¡amphibian ¡ habitat ¡

• ­‑

Some ¡spo9ed ¡frogs ¡ and ¡abundant ¡chorus ¡ frogs ¡(tadpoles, ¡ metamorphs, ¡adults) ¡ Woodstave ¡Creek ¡

• ­‑

Poor ¡amphibian ¡habitat ¡

• ­‑

Small ¡ephemeral ¡creek ¡

Risk ¡Conclusions ¡

Amphibians ¡ ¡ (common ¡& ¡listed) ¡

Lessons ¡Learned ¡

• Field ¡biological ¡endpoints ¡integrate ¡

exposure ¡and ¡effects ¡and ¡directly ¡ address ¡the ¡ERA’s ¡assessment ¡ endpoints: ¡ ¡

– PopulaMons ¡of ¡common ¡species ¡ – Individual ¡organisms ¡of ¡rare ¡and ¡ endangered ¡species ¡

• Difficult ¡to ¡remove ¡influence ¡of ¡

confounding ¡variables ¡(e.g., ¡habitat-­‑ related ¡factors), ¡but ¡valuable ¡as ¡part ¡

• f ¡weight-­‑of-­‑evidence ¡with ¡other ¡

LOEs: ¡

¡-­‑ ¡ ¡Literature-­‑derived ¡CRRs ¡(Environment ¡Canada ¡FCSAP ¡guidance), ¡toxicity ¡ tesMng, ¡Mssue ¡chemistry ¡vs. ¡criMcal ¡body ¡burdens ¡

¡

Thank ¡you! ¡