Transcript 4környezettoxikológia

Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
1
Környezettoxikológia
a kockázatkezelés eszköze
Gruiz Katalin
Előadás
Budapest, 2002.
A környezettoxikológia helye és szerepe




A környezettoxikológia a vegyi anyagoknak az ökológiai rendszerek
szerkezetére és funkciójára gyakorolt hatását vizsgálja. Az embert az
ökológiai rendszer részeként kezeli.
Az ökológiai rendszereket teljes komplexitásában átfogja, a
molekuláris szinttől az egyed és a közösség szintjén keresztül a teljes
ökoszisztémáig.
Multidiszciplináris, egy sor szakterület együttműködésére alapoz.
A környezettoxikológia eredményei használhatóak egyes vegyi
anyagok valamint szennyezett területek kockázatának jellemzésére,
támogatják a környezetmenedzsment és környezetpolitika döntéseit.
• Hatáson alapuló határértékek és más környezetminőségi
kritériumok képzéséhez
• Monitoringrendszerek tervezéséhez
• Kockázatcsökkentési intézkedésekkel kapcsolatos döntésekhez
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
3
A környezettoxikológia
multidiszciplináris tudomány
Összetevői










Kémiai analitika
Biokémia
Kémia
Ökológia
Limnológia
Matematika
Meteorológia
Molekuláris genetika
Fiziológia
Kockázatfelmérés
Biológia
Biometria
Vegyészmérnöki tudományok
Evolúciós biológia
Tengerbiológia és oceanográfia
Számítógépes modellezés
Mikrobiológia
Farmakokinetika
Populáció biológia
Kockázatkezelés
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
4
Környezettoxikológia és kockázatkezelés
Politika
Környezetpolitika
Gazdaság
Jogi háttér
KOCKÁZATKEZELÉS
Monitoring
Kockázat felmérés
Kockázat csökkentés
Veszély azonosítása
Kockázat felmérés
Megelőzés
Remediáció
Korlátozás
Osztályozás
Fontossági sorrendek
Általános és helyspecifikus
Rendeletek
Monitoring
Szennyvíztiszt
Termeléskorlátozás
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
5
Vegyi anyagok (xenobiotikumok) és az
ökoszisztéma kölcsönhatásai
1. Vegyi anyag környezetbe kerülése
Biotranszformáció
Enzimindukció
Vegyes funkciójú oxidázok
Hidrolízis
DNs javító enzimek
2. Kölcsönhatás a biokémiai receptorhellyel
DNS/RNS
Membrán receptorok
Kulcsenzimek
Biokémiai integritás
3. Biokémiai paraméterek
Stressz fehérjék
Acetilkolin-észteráz gátlás
Immunszuppresszió
Anyagcsere indikátorok
Methallothionein termelés
4. Fiziológiai és viselkedési jellemzők
Kromoszóma károsodás
Elhalás, nekrózis
Rákkeltő hatás
Teratogenitás
Reproduktivitás
Viselkedés, megváltozása
Halálozás
Kompenzáló
viselkedés
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató
–- 2002
6
Vegyi anyagok (xenobiotikumok) és az
ökoszisztéma kölcsönhatásai
5. Populáció jellemzők
Populáció sűrűség
Produktivitás
Termékenység
Genetika struktúrák változékonysága
Kompetíció
6. Közösségek jellemzői
Szerkezet
Diverzitás
Energia transzfer hatékonysága
Stabilitás
Szukcesszió állapota
Kémiai paraméterek
7. Ökoszisztéma hatások
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
7
Koncentráció – válasz

A mérés végpontja

A teszt kiértékelésekor kapott végpont
Biokémiai, fiziológiai, viselkedési,
populációs, közösségi jellemzők és ökoszisztéma hatások
A jellemző
koncentrációt a koncentráció (dózis) – hatás görbéről olvassuk le: az
értékelés mindig statisztikai / grafikus
EC20, EC50 (Effective Concentration)
ED20 / ED50 (Effective Dose)
LC20 / LC50 (Lethal Concentration)
LD20 / LD50 (Lethal Dose)
NOEC / NOEL No Observed Effects Concentration / Level
NOAEC / NOAEL: No Observed Adverse Effects Concentration / Level,
LOEC / LOEL: Lowest Observed Adverse Effects Concentration / Level,
MATC: Maximum Allowable Toxicant Concentration
NOEC < MATC < LOEC
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
8
Koncentráció – válasz görbe:
Vibrio fischeri lumineszcencia gátlása
110
Fényintenzitás-gátlás [%]
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1
10
EC20 EC50
100
log Cu koncentráció [mg/kg]
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
9
Vibrio fischeri luminobaktérium tenyészete
FMNH2 + O2 + RCHO
luciferáz enzim
h (490 nm) + FMN + H2O + RCOOH
FMNH2: redukált flavin-mononukleotid,
RCHO: luciferin: hosszúláncú aldehid: fénykibocsátó
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
10
Ökotoxikológiai tesztek osztályozása

Fajok száma szerint
- Egy fajt alkalmazó teszt

A tesztorganizmus
- Baktérium
- Gomba
- Állat

- Alga
- Növény
- Több faj együtt
Tesztelendő ökoszisztéma
- Vízi ökoszisztéma

- Több fajt alkalmazó
- Szárazföldi ökoszisztéma
Expozíciós szcenárió
- Teljes test
- Etetési kísérletek
- Ismert mennyiség beinjektálása (intramuszkuláris, intravénás)
- Kontrollált mennyiség gyomorba juttatása
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
11
Ökotoxikológiai tesztek osztályozása

Teszt időtartama
- Rövid idejű = akut

- Hosszú idejű = krónikus
Teszt típus
Laboratóriumi teszt (bioassay): akut, krómikus toxicitás, mutagenitás, teratogenitás
Mikrokozmosz, mezokozmosz (több fajt alkalmazó toxicitási)
In situ biomonitoring (aktív, passzív)
Diverzitás
Biodegradációs
Bioakkumulációs.

Leggyakoribb mérési végpontok
Toxicitási tesztek: növekedés (sejtszám, tömeg, gyökérhossz, klorofill tartalom),
túlélés, halél, immobilizáció,légzés: O2 fogyasztás, CO2 termelés, enzimaktivitások,
ATP termelés, szaporodás, lumineszkálás etc.
Mutagenitási teszt: mutánsok száma, revertánsok száma, kromoszóma hibák
Rákkeltő hatás: tumorok
Teratogenitási teszt: reproduktivitás, cytogenetikai jellemzők
Biodegradációs tesztek: O2 fogyasztás, szubsztrátfogyás, termékképzés, CO2,
Bioakkumulációs tesztek: az akkumulált vegyi anyag kémiai analízise
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
12
Ökotoxikológiai tesztek osztályozása

A vizsgált környezeti elemek és fázisok
Víz és pórusvíz
Extraktumok, eluátumok, csurgalékok, stb.
Szilárd fázisú minták: teljes talaj, teljes üledék

Az ökotoxikológiai tesztelés célja
Vegyi anyagok toxicitásának, mutagenitásának és teratogenitásának vizsgálata,
Hatáson alapuló környezetminőségi kritériumok képzése
Biomonitoring (integrált monitoring)
Korai figyelmeztető rendszerek
Környezeti minták toxicitásának, mutagenitásának és teratogenitásának
vizsgálata
Keverékek, hulladékok toxicitásának, mutagenitásának és teratogenitásának
vizsgálata
Közvetlen, hatáson alapuló döntési rendszerek
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
13
Ökotoxikológiai teszetk statisztikai értékelése
Akut
toxicitási tesztek értékelése
Grafikus interpoláció
Logit módszer
Probit analízis
Mozgó átlag
Szoftverek
TOXSTAT
SPSS-PROBIT
SAS-PROBIT
DULUTH-TOX c
Krónikus toxicitási tesztek
értékelése
ANOVA: variancia analízis: annak a koncentrációnak ameghatározása, amely
szignifikánsan eltér a kezeletlen kontrolltól
Több
fajt alkalmazó tesztek értékelése
Az ökológiai adatokban fellelhető összefüggések megtalálása többváltozós
matematikai módszerekkel.
PCA: principal components analysis (linearitás feltételezett)
DPC: Detrended Principal Components
NMDS: Nonmetric Multidimensional Scaling
RDA: PCA + redundancia analízis
Cluster analízis: hasonlóság alapján történő csoportosítás
NCAA: Nonmetric Clustering and Association Analysis: mesterséges intelligencia
többváltozós változata
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
14
A tesztorganizmus: általános követelmények
1. Hozzáférhetőség: a tesztorganizmus széles körben elérhető
legyen
•
•
•
Laboratoriumi kultúra culture
Más kultúrák, törzsgyűjtemények
Gyűjtés szabdföldről
2. Fenntartás
•
•
Laboratóriumban fenntartható legyen
Nagy mennyiségben elérhető, beszerezhető legyen
3. A tenyészet genetikai tulajdonságai
•
•
Ismert genetikai összetétel
Ismert genetikai történet (Norvég patkány, E. coli)
4. Érzékenysége
•
•
•
Relativ érzékenység a toxikus szennyezőanyagra
Speciális érzékenység egy vagy több szennyezőanyagra
Széles spektrumú érzékenység
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
15
A tesztorganizmus: általános követelmények
5. Mennyire reprezentálja az ökoszisztémát
•
•
Érzékenysége legyen jellemző rendszertani egységére
• Lehet a legérzékenyebb
• Érzékenyebb,mint az ökoszisztéma átlaga
• “átlagos” érzékenységű
Milyen rendszertani egységet (család, stb.) reprezentál
6. Koncentráció - válasz összefüggés
•
A válasz legyen arányos a toxikus anyag koncentrációjával
•
A hatásos koncentrációtartomány széles legyen
7. A teszt ismételhetősége, statisztikája
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
16
QSAR és az ökotoxikológiai tesztelés
Egyre nő a vegyi anyagok száma: 100 000 létező mellé 1000 új
anyag /év.Ezeket lehetetlen minden szempontból megvizsgálni
Ökotoxikológiai adatok hiánya: QSAR segíthet
QSAR = Qantitative Structure – Activity Relationship
Kémiailag hasonló anyagok toxicitása matematikai összefüggésekkel leírható:
Hal toxicitás: alifás és aromás szénhidrogének
1/LC50 = 0.871 * log Kow – 4.871
Aromás vegyületek bioakkumulációja: D. magna
log BCF = 0.898 * log Kow – 1.315
Biodegradálhatóság (BC): ftalát-észterek
BC = –24.308*log Kow + 394.84
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
17
Daphnia magna
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
18
Nematodák
Típus: szabadon élő parazita
Élőhelye: édesvíz, tengervíz, talaj,
növényi vagy állati organizmusok
Méret: mikroszkopikustól cm-ig
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
19
Vízinövények
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
20
Algák
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
21
Békalencse
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
22
Szárazföldi tesztorganitmusok
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
23
Folsomia candida (Collembola)
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
24
Szénhidrogének akut toxicitása Collembolára
110
Pusztulás [%]
100
Mortality
90 %
EC50 = 5514 mg/kg
EC20 = 3673 mg/kg
80
70
60
50
40
30
20
10
0
100
1000
EC20 EC50 10000
log concentration Diesel-oil mg/kg
log dízelolaj koncentráció [mg/kg]
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
25
Tesztnövények növekedése tápagaron
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
26
Több fajt alkalmazó toxicitási tesztek
Vízi mikrokozmosz
• Standardizált vízi mikrokozmosz
• Rázatott lombikos mikrokozmosz
• Tavi mikrokozmosz
• Folyami mikrokozmosz
• Szennyvíz tisztító mikrokozmosz
• FIFRA mikrokozmosz
Szárazföldi mikrokozmosz
• Gyökér mikrokozmosz
• Talajmag mikrokozmosz
• Talajjal töltött edény
• Talajjal töltött oszlop
• Talaj mikrokamra
• Szárazföldi mikrokozmosz rendszer
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
27
Több fajt alkalmazó tesztek jellemzői
•
Mikrokozmosz & mezokozmosz tesztek
Méret: 0.1 liter től 1 000 literig (18 000 000)
Történelmük van: az ökoszisztémákhoz hasonlóan időben irreverzibilisek.
Trofikus szintek: trofikus szerkezete van, egyszerűtől a valóságosig
Evolúciós események szintere: pl. rezisztencia fellépése
Új metabolikus útvonalak fejlődhetnek ki: pl. xenobiotikumok biodegradációjára
Redukált komplexitás jellemzi a reális környezethez képest (pl. fajok száma)
Dinamika: a kis térfogatba kényszerítés megváltoztatja a dinamikát. Ezeket a
hatásokat meg kell különböztetni a toxikus hatásoktól
Heterogenitás: természetes ökoszisztémákban a hely és idő szerinti heterogenitás
következménye a fajok változatossága és gazdagsága. A mesterséges ökoszisztémákn
viszont törekszünk a homogenitásra, hogy megőrizzük a statisztikai értékelhetőséget.
Összefoglalásképpen a több fajt alkalmazó teszteket úgy jellemezhetjük, hogy
azok komplex rendszert jelentenek saját dinamikával és történelemmel, nem
Gruiz Katalin
–- Könyvbemutató –- le
2002
28
ismételhetőek, mivel a múltjuk
konzerválódik
egészen DNS szintig. Ezeket
a
FIFRA mesocosm for pesticide registrations
Organisms
bluegill sunfish, fathead minnow, channel catfish, phytoplankton,
periphyton, zooplankton, emergent insects, benthic macroinvertebrates
Size of organism
biomass of fish added, should not exceed 2 g/m3 of water
Test vessel size
and type
tanks with a surface area of 5 m2, a depth of at least 1.25 m, volume at least
6 m3, made of inert material. Smaller tanks can be used without fish.
Addition of test
material
after 6-8 weeks ageing by spraying on across water surface, by applying
into a water-soil slurry or tin a water based stock solution
Sampling
begins after 2 weeks of the construction of the microcosm, comtinues for 2-3
months after the last treatment with the test-material. Frequency of testing
depends upon characteristics of the test substance and on treatment regime
Dosage of pesticide level, frequency and number of replicates are determined based on
objectives of the study
Temperature
partially burying tanks in the ground or immersing in a flat bottomed pond
Sediment
obtained from existing pond containing natural benthic community, placed
onto the bottom of the mesocosm, in trays, in a 5 cm thick layer
Water
from healthy, ecologically active pond, water level should be controlled and
regulated, +/- 10 %, by adding or releasing of water
Weather
should be recorded ant take into consideration by the evaluation of the test
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
29
Talaj mikrokozmosz *
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
30
Ökotoxikológiai adatok a környezeti kockázat
mennyiségi meghatározásához
PNEC képzése ökotoxikológiai tesztek alapján
BIZTONSÁGI FAKTOR
3 TROFIKUS SZINT, min. 1-1 akut toxicitási
teszt (3 x LC50 Daphnia, alga, hal)
1000
3 TROFIKUS SZINT, min. 1 krónikus tox. teszt
(2 x LC50 + 1 x NOEC)
100
3 TROFIKUS SZINT, min. 2 krónikus tox. teszt
(1 x LC50 + 2 x NOEC)
50
3 TROFIKUS SZINT, 3 krónikus tox. teszt
(3 x NOEC)
10
Mezokozmosz vagy szabadföldi vizsgálat
1
PNEC alkalmazása: veszély azonosítás, kockázat felmérés, törvénykezés, vegyi
anyagok engedélyeztetése
hatáson alapuló környezetminőségi kritériumok képzése,
beavatkozási- és célértékek képzése
kockázat felmérés, kockázat jellemzés, kockázat kezelés, csökkentés:
területhasználat, területrendezés, remediáció tervezése
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
31
Trifluralin
Organizmus
Alga
Crustacea
Crustacea
Hal
Hal
Hal
Hatás
Koncentráció
mg/l
Fajok
száma
EC50
LC50
NOEC
LC50
LOEC
NOEC
2,5–
0,05–12,0
0,004–
0,010–1,0
0,005–0,02
0,001–0,002
1
9
1
6
2
2
Az ökoszisztéma egészére károsan nem ható koncentráció,
vagyis a PNEC érték előrejelezhető az ökoszisztéma egyes tagjaira
kapott eredményekből. A legkisebb koncentrációértéket vesszük
alapul: NOEC érték 0,001, ezt osztjuk a faktor (10) értékével.
PNECvíz = 0,0001 mg/lit.
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
32
A talaj egy komplex rendszer
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
33
Vegyi anyagok viselkedése a környezetben
Vegyi anyagok sorsa és viselkedése a környezetbe: mozgékonyság,
hozzáférhetőség, biodegradálhatóság befolyásolják az aktuális
toxicitást
Integrált megközelítés:
ökotoxikológiai jellemzők
fizikai-kémiai jellemzők +
helyszín specifikus kockázat.
biológiai-
Mozgékonyság, hozzáférhetőség befolyásolja az aktuális toxicitást:
kölcsönhatás a szennyezőanyagok, valamint a szennyezőanyag és a
mátrix között. Transzport és hozzáférhetőség integrált metodikával
jellemezhető.
Szorpciós kapacitás: a szennyezőanyag és toxicitása megoszlik
környezeti elemek fázisai között : kilúgzás, deszorpció, párolgás.
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
34
Vegyi anyagok viselkedése a környezetben
A toxicitás megoszlása a talaj szilárd-víz, valamint szilárd-gáz
fázisai között kockázatot jelent a felszín alatti vízre és a levegőre.
Üledékek esetében a szilárd fázis és a pórusvíz közötti megoszlás
a felszíni víz minőségét veszélyezteti.
Erős kötődés és rossz biodegradálhatóság a kémiai időzített
bomba jelenségéhez vezet.
Az aktuális toxicitást (az ökoszisztémában realizálódó hatást)
szilárd fázisú minták és adszorbeált szennyezőanyag esetében a
direkt kontakt vagy interaktív tesztek jellemzik megfelelően,
ahol megnyilvánulhatnak a kölcsönhatások.. Ezek eredményei
magzkba foglalják az összes komponens közötti kölcsönhatást:
szennyezőanayagok, szennyezett közeg, organizmus(ok).
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
35
Integrált kockázati modell
szennyezőforrás
TERJEDÉSI
MODELL
talaj
talajvíz
üledék
szennyezőanyagok
levegő
felszíni víz
környezeti elemek
ember
ökoszisztéma
lebontók
termelők
EXPOZÍCIÓS
MODELL
fogyasztók
receptorok
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
36
Szennyezett talaj ökotoxikológiaI tesztelése
Környezeti minták tesztelésének problémái:
• Szennyezőanyagok keveréke
• Kölcsönhatások: szennyezőanyagok, mátrix és a biota között
• Vizsgált közeg: extraktum, teljes talaj
Szennyezett talaj tesztelésének problémái
• Szennyezőanyag keverék: szinergizmus, antagonizmus
• Biotranszformáció: termékek hatása
• Biodegradáció
• Hozzáférhetőség: eltérő fizikai-kémiai és biológiai hozzáférh.
• Az analitikai program csak a szennyezőanyagok kis hányadát tart.
• A környezei minta biotikus és abiotikus tul. befolxásolja az
eredményt
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
37
Szennyezett talaj ökotoxikológiia tesztelése
Az ökotoxikológiai tesztelés megoldás a problémák egy részére
• Integrálja a toxikus anyagok kölcsönhatásait
• Integrálja a szennyezőanyag és a mátrix kölcsönhatásait
• A szennyezőanyag biológiailag hozzáférhető részét méri
• Kémiai analitikai módszerrel nem kimutatható anyagok hatását
is méri
• Az analitikai programba be nem vett veszélyes anyagok hatását
is méri
Ökotoxikológiai tesztekkel szemben támasztott követelmények
• Ökológiai relevancia, környezeti realitás
• Reprodukálhatóság
• Megbízhatóság
• Érzékenység
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
38
Integrált módszeregyüttes szervetlen
szennyezőanyagokra
Integrált módszeregyüttes szervetlen szennyezőanyagokkal szennyezett talajra
Fizikai-kémiai és kémiai analitikai módszerek
Biológiai módszerek
Ökotoxikológiai módszerek
A talaj fizikai-kémiai
jellemzése
Aerob heterotróf
baktériumszám és fonalasgombaszám
Photobacterium phosphoreum
biolumineszcencia teszt
Teljes fémtartalom
AAS, ICP-AES, XRF
Teljes feltárás után
Fémtűrő baktériumok és gombák száma
Szennyezettséggel, fémtűréssel összefüggő
biológiai és genetikai markerek
Sinapis alba
gyökér- és szárnövekedési teszt
Oldható fémtartalom
AAS, ICP-AES, XRF
részleges (modell) kioldás után
Légzés mérése
CO2 termelés
Lepidum sativum
gyökér- és szárnövekedési teszt
Azotobacter agile
dehidrogenázaktivitási teszt
Agardiffúziós talajblokk-teszt
fémérzékeny tesztorganizmussal
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
39
Integrált módszeregyüttes szerves
szennyezőanyagokra
Integrált módszeregyüttes
Fizikai-kémiai és kémiai analitikai módszerek
Biológiai módszerek
Ökotoxikológiai módszerek
Atalaj fizikai-kémiai
jellemzése
Aerob heterotróf
baktériumszám
Photobacterium phosphoreum
biolumineszcencia teszt
FT-IR
TPH mérésére
Szerves szennyezőanyagot
bontó baktériumok száma
Sinapis alba
gyökér- és szárnövekedési teszt
GC-FID
TPH mérésére
Légzés mérése:
CO2 termelés
Lepidum sativum
gyökér- és szárnövekedési teszt
GC-MS
Különleges szennyezőanyagkomponensek és metabolitok
Folsomia candida
mortalitási teszt
HPLC, VRK, stb.
vegyületspecifikus analízis
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
40
Az integrált módszeregyüttessel kapott eredmények
értékelése
A fizikai-kémiai és a biológiai eredmények közötti összefüggések
1. C  B: a kémiai és a biológiai eredmény egyezik
1.1. ++: nagy szennyedzőanyag koncentráció, erős negativ hatás , nagy kockázat
1.2. - -: nincs vagy kevés szennyezőanyag, nincs mérhető hatás, kis kockázat
2. C > B: Nagy koncentráció, de nincs hatás a tesztorganizmusokra
2.1. A szennyezőanyag nem toxikus kémiai formában van jelent: látens kockázat
2.2. A szennyezőanyag jelent van, de nem hozzáférhető:kémiai időzített bomba
3. C < B: Kémiailag nem mért vagy nem mérhető, de erős hatás
3.1. Kis koncentrációban is toxikus: nagy kockázat
3.2. A toxikus anyag nem szerepelt az analizikai tervben: nagy kockázat
3.3. Nincs analitikai módszer: nagy kockázat
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
41
Környezeti fázisok integrált felmérése
A kockázat jellemzését szolgálhatja az oldott és a szorbeált
szennyezőanyag toxicitásának összehasonlítása, a teljes üledék és a
pórusvíz párhuzamos vizsgálata.
Talajok toxicitást pufferoló képessége is mérhető: az oldott és a
talajon szorbeálódott toxikus anyag hatása közötti különbség,
illetve a két görbe közötti terület a talaj semlegesítő kapacitásával
arányos. Toxikus fémek hatása nagy agyagtartalmú talajban az
oldott forma 1-20% át mutatta.
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
42
Hozzáférhetőség: oldott és adszorbeált Cd
hatása a baktérium lumineszcenciára
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
43
Root growth
inhibition [%]
Hozzáférhetőség: oldott és adszorbeált Cd
hatása a baktérium lumineszcenciára
Cd in soil [%]
Cd in solution
100
50
0
0
100
200
300
[%]
400
500
600
Cd [ppm]
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
44
Környezeti fázisok integrált felmérése
A toxicitás megoszlása szennyezett Duna-üledék fázisai között
Pórus víz toxicitása: P
Teljes üledék toxicitása: S
Megoszlási hányados: K
1. P + , S + Toxikus, biológiailag hozzáférhető, nagy K
2. P + , S P-,S +
Toxikus, biológiailag hozzáférhető, mobilis (vízoldható
Toxikus, biológiailag hozzáférhető, immobilis (abszorb.
3. P - and S - Nem toxikus vagy biológiailag nem hozzáférhető
kémiai mérések fognak dönteni!
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
45
Hozzáférhetőség - feltáródás
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
46
Hozzáférhetőség - feltáródás
Minta
Azotobacter agile
dehidrogenáz
aktivitás
Sinapis alba
gyökérnövekedés
Vibrio fischeri
lumineszcencia
Flotációs szürke
meddőanyag
Nem toxikus
Enyhén toxikus
Nem toxikus
Meddőhányót
részlegesen takaró
talaj
Nagyon toxikus
Toxikus
Nagyon toxikus
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
47
Hozzáférhetőség - feltáródás
Minta
pH
Teljes fémtartalom
mg/kg
Mozgékony fémtartalom
mg/kg
Zn
Pb
Cu
Zn
Pb
Cu
Szürke
meddő
7,0
31 858
4 971
2 450
3,4
1,2
0,6
Vörös
meddő
7,1
2 248
481
114
4,3
0,1
0,0
Sárgásszür
ke
7,3
7 571
2 766
984
3,9
1,7
0,6
Takaró
talaj
4,7
603
186
72
42,2
1,9
0,5
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
48
Technológiamonitoring: bioremediáció
2000
S Cu20 [mg/kg]
1500
1000
500
0
Start
1 month 2 months 4 months
10
months
Transf. oil CD 0%
500
1140
1050
790
220
Transf. oil CD 0.5%
417
1600
810
505
76
Transf. oil CD 1.0%
1667
1333
1200
593
79
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
49
Környezettoxikológia
Gruiz Katalin
Horváth Beáta
Molnár Mónika
Műegyetemi Kiadó, 2002
ISBN 963 420 676 x
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
50
Környezettoxikológia
1. Környezettoxikológia és a környezeti kockázat kezelése
2. Ökotoxikológia és a vegyi anyagok kockázata
3. Szennyezett talajok ökotoxikológiai jellemzése
4. Talajökotoxikológiai praktikum
Egyetlen fajt alkalmazó laboratóriumi tesztek: baktérium, protozoa, növényi, állati
Talaj saját aktivitásain alapuló tesztek: sejtszám, légzés
A talaj mint tesztorganizmus
Mikrokozmosz tesztek és kísérletek
5. Toxikon: környezettoxikológiai fogalomtár
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
51
Az interaktiv biotesztek előnyei
Interactive bioassays are able to characterise the binding capacity of the soil, the
availability and the actual effect of the contaminant and the interactions between
the soil (sediment), the contaminant and the test organism.
Site specific environmental risk of contaminated sites can be characterised by
ecotoxicological tests. From the result of bioassays with test organisms of three
different trophic level (e.g. microorganisms, plants, animals) an extrapolation for
the terrestrial or benthic ecosystem is possible.
Biological characterisation should accomplish the chemical results. Chemical
analysis gives the concentration of the compounds. Ecotoxicological tests
measures the effect characterised by the Effective Concentration or the No Effect
Concentration of contaminant (EC50 or NOEC).
The comparative evaluation of chemical (C) and ecotoxicological (B) results
makes possible a more detailed risk characterisation, gives important information
about the fate and nature of the contaminant about the interactions between the
contaminant, the matrix and the ecosystem.
Gruiz Katalin –- Könyvbemutató –- 2002
52