Transcript Vasas Gábor: Kismolekulájú klórozott szénhidrogének

Kismolekulájú klórozott szénhidrogének fotoszintetizáló vízi
szervezetekre gyakorolt hatásainak vizsgálata
Dr. Vasas Gábor
ÖKOTOXIKOLÓGIA
Halogénezett szénhidrogének
környezetre gyakorolt hatásának vizsgálata
Kidolgozott technológiák, eljárások
toxicitásának vizsgálata
Bevezetés I.
-
Kismolekulájú klórozott szénhidrogének nem megfelelő
tárolása
- A talajvízmozgások következtében a talajban, talajvízben
felhalmozódott kismolekulájú klórozott szénhidrogének
felszíni vizekben való megjelenésének növekvő kockázata
-A leggyakoribb kismolekulájú klórozott szénhidrogén
szennyezők: tetraklóretán, tetraklóretilén, triklóretilén
-A felszíni vizekbe kerülő klórozott szénhidrogének sorsa
kevésbé ismert. Vízoldhatóságuk egymástól jelentősen
eltér, általánosságban csekélynek mondható. A víznél
nagyobb sűrűségük miatt azonban nem mozgó víztérben
a vízfenékre süllyednek, ahonnan folyamatosan a
víztestbe kerülve károsíthatják a vízi szervezeteket .
Bevezetés II.
- Fizikai és kémiai tulajdonságai következtében (kis molekulatömeg,
illékonyság,
nagymértékű
lipofilitás)
mindhárom
klórozott
szénhidrogén gyorsan abszorbeálódik, miután kontaktusba kerül az
élő szervezetekkel. Mind nukleáris, mind mikroszómális citokróm P450 részt vesz e vegyületek metabolizmusában, a molekulák
toxicitásában kulcsszerepet játszanak a folyamat során keletkező
reaktív termékek.
- A májkárosító hatás, bizonyos halogénezett alkánok mutagén hatása,
egyes állatkísérletekben kimutatott karcinogén hatás - jól ismertek az
irodalomban. Az állatkísérletek és a szövettenyészeteken,
sejtszuszpenzióban végzett kísérletek során kimutatták, hogy a
klórozott szénhidrogének több enzim működésére befolyással
vannak.
- Termelő (fotoszintetizáló) szervezetekre kifejtett hatások hiányos
ismerete.
Bevezetés III.
A munkánk során vizsgált klórozott szénhidrogének metabolizmusa
Célkitűzés
I:
A vízi ökológiai rendszerek trofikus kapcsolatrendszerének
legalsó szintjét képviselő fotoszintetizáló prokarióta organizmus, a
Synechococcus elongatus (Synechococcus sp. PCC 6301)
cianobaktérium esetében kismolekulájú klórozott szénhidrogének
fiziológiai hatásainak vizsgálata.
Hogyan alakul az Synechococcus tenyészetek növekedése az adott
klórozott szénhidrogének jelenlétében?
A magasabbrendű gerincesek esetében megfigyelhető enzimológiai
változások bekövetkeznek-e a vizsgált fotoszintetizáló prokarióta
organizmus esetében is a kezelések során?
II:
Természetes körülmények között fotoszintetizáló planktonikus
életközösségben milyen változások következnek be kismolekulájú
klórozott szénhidrogének jelenlétében.
Anyag és módszer
- Synechococcus PCC 6301
- Nevelés állandó fényen (80 µmol × m-2
× s-1), 37°C-on, steril levegővel
buborékoltatott 300 ml-es Erlenmeyer
lombikokban
Növekedés
vizsgálatok
(klorofilltartalom, fehérjetartalom, száraz
tömeg, sejtszám meghatározása)
- Fotoszintetikus pigmentek arányának vizsgálata (Fityk)
- Enzimológiai vizsgálatok (Peroxidáz; lipid peroxidáció - TBARS; SOD)
A Synechococcus tenyészetek növekedése a különböző
kezelések során a sejtszám alapján
A fotoszintetikus pigmentek arányának változása a kezelések
során
A kontroll tenyészetben nem változott
a klorofill:feofitin arány a vizsgált
időszakban. Triklóretilén hatására ez
az arány csökkent a kezelés első 10
órájában, majd a kezelés kezdetétől
számított 14. órában az arány a
kontrollban megfigyelhető értéket érte
el. Mind a tetraklóretilén, mind a
tetraklóretán a klorofill:feofitin arány
csökkenéséhez vezetett, ez a
csökkenés tetraklóretilén esetében
volt nagyobb mértékű.
Az aránycsökkenés a feofitinek
nagyobb mennyiségben való
jelenlétére utal, jelezve a
fotoszintetikus apparátusban
bekövetkező kedvezőtlen
változásokat.
A peroxidáz enzim aktivitásának változása a különböző kezelések
során
A proxidáz aktivitásban a tetraklór
származékok
okoztak
nagyobb
mértékű változást a kezelés első 4
órájában (a tetraklóretilénnel kezelt
tenyészetben
38%-kal,
a
tetraklóretánnal kezelt tenyészetben
17%-kal volt magasabb az aktivitás,
mint a kontroll tenyészetben). A
kontrolltól való eltérés 24 illetve 13%ra csökkent a kezelés 12. órájára.
A triklóretilén sajátos dinamikát
mutatott.
(100% a kezelés kezdetén a
kontrollban mérhető érték).
A TBA reaktív vegyületek mennyiségének változása a különböző
kezelések során
A lipid peroxidáció mértéke a
peroxidáz aktivitással összhangban a
tetraklór származékok esetében volt
fokozottabb. Tetraklóretilén hatására
30%-al, míg tetraklóretán hatására
100%-al emelkedett a TBA reaktív
anyagcseretermékek mennyisége a
12. órában a kontrollban mérhető
értékekhez képest.
(100% a kezelés kezdetén a
kontrollban mérhető érték).
A szuperoxid-diszmutáz enzim aktivitásának változása a
különböző kezelések során
A SOD aktivitás triklóretilénnel való
kezelés során változott legnagyobb
mértékben: a kezelés 12. órájára az
aktivitás több, mint 6,5-szörösére nőtt
a kontrollban ekkor mérhető értékhez
képest (3. ábra). A tetraklóretilén
esetében a kontrollban mérhető érték
5,6-szorosa; a tetraklóretán esetében
5-szöröse a SOD aktivitás a kezelés
kezdetétől számított 8. órában. A 12.
órára ezek az értékek visszaestek a
tetraklór származékok esetében, de
továbbra is a kontrollban mérhető
értéknél
magasabb
maradt
az
aktivitás.
(100% a kezelés kezdetén a
kontrollban mérhető érték)
Achnantes sp. (ACHNSPEC)
Chlorella sp. (CHLOSPEC)
Chrysococcus rufescens (CHRYRUFE)
Chrysococcus sp. (CHRYSPEC)
Scenedesmus
intermedius
Coelastrum microporum (COELMICR)
Cryptomonas sp. (CRYPSPEC)
Cyclotella meneghiniana (CYCLMENE)
Cyclotella sp. (CYCLSPEC)
Kephyrion sp. (KEPHSPEC)
Lepocynclis sp. (LEPOSPEC)
Limnothrix sp. (LIMNSPEC)
Navicula sp. (NAVISPEC)
Scenedesmus
armatus
Nitzschia sp. (NITSSPEC)
Scenedesmus acuminatus (SCENACUM)
Scenedesmus armatus (SCENARMA)
Scenedesmus intermedius (SCENINTE)
Scenedesmus quadricauda (SCENQUAD)
Scenedesmus spinosus (SCENSPIN)
Tetrastrum staurogeniaeforme (TETRSTAU)
Tetrastrum
staurogeniaeforme
Trachelomonas volvocinopsis (TRACVSIS)
Achnanthes sp.
Cyclotella
meneghiniana
Nitzschia sp.
Chlorella sp.
Kephyrion sp.
Scenedesmus
acuminatus
Chrysococcus sp.
Lepocynclis sp.
Scenedesmus
quadricauda
Coelastrum
microporum
Limnothrix sp.
Scenedesmus
spinosus
Cryptomonas sp.
Navicula sp.
Trachelomonas sp.
A fitoplankton mennyiségi változásai
klórozott szénhidrogénekkel való kezelés
hatására.
a) Az egyedszám változása; b) a klorofill-a tartalom változása egységnyi
mintatérfogatra vonatkoztatva; c) a klorofill-a tartalom változása egyedre
vonatkoztatva
A fajszám változása a különböző klórozott szénhidrogénekkel
kezelt fitoplankton együttesekben.
A fajösszetétel időbeni változása a kontroll
és a kezelt edényekben RDA analízis
alapján.
: kontroll, 0. nap;
: 1. nap;
: 2. nap;
Idő
: 3. nap.
: tetraklóretán kezelés, 0. nap;
: 1. nap;
: 2. nap;
: 3. nap.
: tetraklóretilén kezelés, 0. nap;
: 1. nap;
: 2. nap;
: 3. nap.
: triklóretilén kezelés, 0. nap;
: 1. nap;
: 2. nap;
: 3. nap
Monoraphidium,
Oocystis,
Pediastrum,
Kephyrion, Limnothrix érzékenyek
Trachelomonas, Cyclotella fajok dominánsa
Chlorella, Coelastrum, Scenedesmus nem
érzékeny
Összefoglalás
- A gátlás különböző mértékű a különböző klórozott szénhidrogének
hatására, a tenyészetek regenerálódása is eltérő. Ezen túlmenően a vizsgált
klórozott szénhidrogének elváltozásokat okoznak a fotoszintetikus apparátus
pigmentösszetételében is.
- Az enzimológiai vizsgálatok során kimutattuk az oxidatív stressz, illetve
következményeinek eliminálásában szerepet játszó enzimek indukcióját
(hasonlóan az emlőssejtekben megfigyelt változásokhoz).
- Természetes algaközösségekben az egyes algák toleranciaspektrumának
megfelelő válaszok egyesek eltűnnek, mások egyedszáma csökken.
Algaközösségben drasztikus változás
- Vizsgálataink alapján tetraklóretán, tetraklóretilén, triklóretilén toxicitási
sorrend felállítható
Publikált eredmények
- Tananyag, Hidrotoxikológia (Hidrobiológus képzés)
- Tanszéki szeminárium
- Konferencia: Hidrobiológus Napok
(Hidrobiologus.Napok.2010)
- Konferencia: Shallow Lakes
(Shallow.Lakes.Conference.2011)
- Hidrológiai közlöny
(Bacsi_etal_Hidrol.Kozl.2011)
- Diplomamunka
- (Török.Tamas_Diplomamunka)
- Hydrobiologia
(Hydrobiologia.submission.2011)
5th Subprogram
Study of the toxicity and the risk
factor of chlorinated
hydrocarbons and their
derivatives occurring in the
course of chemical elimination
processes
Dr. Bácsi István
Dr. Dévai György
Dr. Grigorszky István
Dr. Nagy Sándor Alex
Dr. Vasas Gábor
Köszönöm a figyelmet!