Research Paper

Leaching behavior and ecotoxicological effects of different game shot materials in freshwater

Comportement de lixiviation et effets écotoxicologiques des différents matériaux de la grenaille de tir en eau douce

¹ Technical University of Munich, School of Life Sciences, Professorship of Forest Nutrition and Water Resources, Hans-Carl-von-Carlowitz-Platz 2, 85354 Freising, Germany
² Technical University of Munich, School of Life Sciences, Chair of Aquatic Systems Biology, Mühlenweg 22, 85354 Freising, Germany

^* Corresponding author: geist@wzw.tum.de 

Abstract

Lead-based game shot used in hunting near waters is considered a main reason for lead-poisoning of waterfowl and aquatic organisms, prompting discussion about alternatives. This study provides a first comparison of the leaching behavior and resulting ecotoxicological impacts of shot exposed to freshwater, comprising lead-based and alternative shots containing bismuth, copper, steel, tungsten, and zinc. Ecotoxicological effect assessment was based on the acute Daphnia magna 48 h toxicity test according to the EN ISO 6341:2012 guideline. Strong leaching of copper (up to 4.22 μmol/L) and zinc (up to 41.12 μmol/L) from three types of alternative game shot caused significantly increased immobilization rates of up to 100%. In contrast, even the highest leaching of lead did not significantly impair Daphnia mobility. Highest concentrations of dissolved metal ions only matched the declared main components of the respective shots in 3 out of 9 cases. These results demonstrate that metal release from alternative game shot is an underestimated ecotoxicological risk, particularly since release of copper and zinc from alternative shots was demonstrated to be more hazardous for aquatic biota than conventional lead shot. There is an urgent need of managing the use of shot ammunition near waterbodies based on realistic ecotoxicological risk assessments.

Résumé

La grenaille de plomb utilisée dans la chasse près des eaux douces est considérée comme une des principales causes de l'empoisonnement par le plomb de la sauvagine et des organismes aquatiques, ce qui suscite la discussion sur les solutions de rechange. Cette étude fournit une première comparaison du comportement de lixiviation et des impacts écotoxicologiques résultants de la grenaille exposée à l'eau douce, comprenant des grenailles à base de plomb et des grenailles alternatives contenant du bismuth, du cuivre, de l'acier, du tungstène et du zinc. L'évaluation des effets écotoxicologiques a été basée sur l'essai de toxicité aiguë Daphnia magna 48 h selon la norme EN ISO 6341:2012. Une forte lixiviation du cuivre (jusqu' à 4,22 μmol/L) et du zinc (jusqu' à 41,12 μmol/L) provenant de trois types de grenaille de rechange a entraîné une augmentation significative des taux d'immobilisation pouvant atteindre 100 %. En revanche, même le lessivage le plus élevé du plomb n'a pas réduit de façon significative la mobilité des Daphnies. Les concentrations les plus élevées d'ions métalliques dissous ne correspondaient aux principaux composants déclarés des grenailles respectives que dans 3 cas sur 9. Ces résultats démontrent que le rejet de métaux provenant d'autres grenailles est un risque écotoxicologique sous-estimé, d'autant plus qu'il a été démontré que le rejet de cuivre et de zinc provenant d'autres grenailles est plus dangereux pour le biote aquatique que la grenaille de plomb classique. Il est urgent de gérer l'utilisation des munitions de tir à proximité des plans d'eau sur la base d'évaluations écotoxicologiques réalistes des risques.