Vesieliötoksikologia

Vesieliötoksikologiset testit (määritykset): myrkyllisyystestejä käytetään kvalitatiivisten ja kvantitatiivisten tietojen saamiseksi myrkyllisyyden aiheuttamista haitallisista (vahingollisista) vaikutuksista vesieliöihin. Myrkyllisyystestejä voidaan käyttää vesiympäristölle mahdollisesti aiheutuvien vahinkojen arvioimiseen, ja niistä voidaan muodostaa tietokanta, jota voidaan käyttää tietyn myrkyllisen aineen tilanteeseen liittyvän riskin arvioimiseen. Vesieliöille tehtävät toksikologiset testit voidaan tehdä kentällä tai laboratoriossa. Kenttäkokeissa viitataan yleensä useiden lajien altistukseen ja laboratoriokokeissa yleensä yhden lajin altistukseen. Annos-vastesuhdetta käytetään yleisimmin sigmoidisen käyrän avulla määritettäessä toksisia vaikutuksia valitussa päätepisteessä tai vaikutuskriteereissä (esim.kuolema tai muu organismille haitallinen vaikutus). Pitoisuus on x-akselilla ja prosentuaalinen inhibitio tai vaste on y-akselilla.

vaikutuskriteereinä tai tutkittavina ominaisuuksina voidaan käyttää letaaleja ja subletaaleja vaikutuksia (KS.toksikologiset vaikutukset).

on olemassa erityyppisiä myrkyllisyystestejä, joita voidaan tehdä eri testilajeille. Eri lajit eroavat alttiudessaan kemikaaleille, mikä johtuu todennäköisesti eroista eliön saatavuudessa, aineenvaihdunnassa, erittymisnopeudessa, perintötekijöissä, ravintotekijöissä, iässä, sukupuolessa, terveydessä ja stressitasossa. Yleisiä vakiokoelajeja ovat isokäpylintu (Pimephales promelas), vesikirput (Daphnia magna, D. pulex, D. pulicaria, Ceriodaphnia dubia), kääpiökäpylintu (Chironomus tentans, C. ruparius), kirjolohi (Oncorhynchus mykiss), lampaankääpä (Cyprinodon variegatu), seeprakala (Danio rerio), mysidit (Mysidopsis), Osteri (Crassotreas), Scud (Hyalalla Azteca), katkarapu (Palaemonetes pugio) ja sinisimpukat (Mytilus galloprovincialis). ASTM: n määritelmän mukaan nämä lajit valitaan rutiininomaisesti saatavuuden, kaupallisen, virkistyskäytön ja ekologisen merkityksen, aiemman onnistuneen käytön ja sääntelykäytön perusteella.

on julkaistu useita hyväksyttäviä standardoituja testimenetelmiä. Joitakin laajemmin hyväksyttyjä menetelmiä julkaisevia virastoja ovat: American Public Health Association, US Environmental Protection Agency (EPA), ASTM International, International Organization for Standardization, Environment and Climate Change Canada ja Organisation for Economic Co-operation and Development. Standardoidut Testit tarjoavat mahdollisuuden vertailla tuloksia laboratorioiden välillä.

tieteellisessä kirjallisuudessa ja sääntelyvirastoissa on laajalti hyväksytty monenlaisia myrkyllisyystestejä. Käytetty testityyppi riippuu monista tekijöistä: Testauksen suorittava erityinen sääntelyviranomainen, käytettävissä olevat resurssit, ympäristön Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, myrkyllisen aineen tyyppi, käytettävissä olevat testilajit, laboratorio vs. kenttätestaus, päätepisteen valinta sekä testien suorittamiseen käytettävissä oleva aika ja resurssit ovat yleisimpiä testisuunnitteluun vaikuttavia tekijöitä.

Altistusjärjestelmät edit

Altistusjärjestelmät ovat neljää yleistä tekniikkaa, joissa kontrollit ja testiorganismit altistetaan käsitellylle ja laimennetulle vedelle tai testiliuoksille.

  • Staattinen. Staattinen testi altistaa eliön Tyyneen veteen. Myrkkyainetta lisätään veteen, jotta saadaan oikeat pitoisuudet testattavaksi. Kontrolli-ja testiorganismit asetetaan testiliuoksiin, eikä vettä vaihdeta koko testin ajan.
  • kierrätys. Kiertovesitesti altistaa eliön myrkylliselle aineelle samalla tavalla kuin staattinen testi, paitsi että testiliuokset pumpataan laitteen (eli suodattimen) kautta veden laadun ylläpitämiseksi, mutta ei myrkyllisen aineen pitoisuuden vähentämiseksi vedessä. Vesi kierrätetään testikammion läpi jatkuvasti, kuten hiilihapotettu akvaariokin. Tämäntyyppinen testi on kallis ja on epäselvää, onko suodattimella tai ilmastimella vaikutusta myrkylliseen aineeseen.
  • uusiminen. Uusiutumistesti altistaa eliön myös myrkylliselle aineelle samalla tavalla kuin staattinen testi, koska se on tyynessä vedessä. Uusintatestissä testiliuos kuitenkin uusitaan määräajoin (tasaisin väliajoin) siirtämällä organismi uuteen testikammioon, jossa on sama myrkkypitoisuus.
  • läpivirtaus. Läpivirtaustesti altistaa eliön myrkylliselle aineelle siten, että eliö virtaa testikammioihin ja sitten ulos testikammioista. Läpivirtaus voi olla joko jaksoittaista tai jatkuvaa. Kantaliuos, jossa on oikeat epäpuhtauspitoisuudet, on valmistettava etukäteen. Mittauspumput tai laimentimet ohjaavat testiliuoksen virtausta ja tilavuutta, ja veden ja epäpuhtauksien oikeat mittasuhteet sekoitetaan.

testityypit

akuutit testit ovat lyhytaikaisia altistustestejä (tunteja tai päiviä), ja niissä käytetään yleensä kuolleisuutta päätepisteenä. Akuuteissa altistuksissa eliöt joutuvat kosketuksiin myrkyllisen aineen suurempien annosten kanssa yhden tapahtuman tai useiden tapahtumien yhteydessä lyhyen ajan kuluessa ja aiheuttavat yleensä välittömiä vaikutuksia riippuen myrkyllisen aineen imeytymisajasta. Nämä testit tehdään yleensä eliöille tietyn ajan eliön elinkaaren aikana, ja niitä pidetään osittaisina elinkaaritesteinä. Akuuttitestit eivät ole päteviä, jos kuolleisuus kontrollinäytteessä on yli 10 prosenttia. Tulokset ilmoitetaan EC50: ssä eli pitoisuudessa, joka vaikuttaa viisikymmentä prosenttia otoskoosta.

krooniset testit ovat pitkäaikaisia testejä (viikkoja, kuukausia) suhteessa testiorganismin elinikään (>10% elinajasta), ja niissä käytetään yleensä subletaaleja päätemuuttujia. Kroonisessa altistuksessa eliöt joutuvat kosketuksiin myrkyllisen aineen pienten, jatkuvien annosten kanssa. Krooninen altistus voi aiheuttaa akuutin altistumisen vaikutuksia, mutta voi myös johtaa hitaasti kehittyviin vaikutuksiin. Kroonisia testejä pidetään yleensä koko elinkaaren testeinä, ja ne kattavat kokonaisen sukupolven ajan tai lisääntymisiän (”egg to egg”). Kroonisia testejä ei pidetä pätevinä, jos kuolleisuus kontrollinäytteessä on yli 20%. Nämä tulokset raportoidaan yleensä noecs-standardeissa (no observed effects level) ja Loecs-standardeissa (Lowest observed Effect level).

varhaisen elämän vaiheen testejä pidetään subkroonisina altistuksina, jotka ovat alle täydellisen lisääntymiskierron ja sisältävät altistuksen eliön varhaisissa, herkissä elämänvaiheissa. Näitä altistuksia kutsutaan myös kriittiseksi elämänvaiheeksi, alkio-toukkakokeiksi tai munanpoikastesteiksi. Varhaisvaiheen testejä ei pidetä pätevinä, jos kuolleisuus kontrollinäytteessä on yli 30 prosenttia.

lyhytaikaisilla subletaalitesteillä arvioidaan jätevesien myrkyllisyyttä vesieliöille. Nämä menetelmät ovat EPA: n kehittämiä, ja ne keskittyvät vain kaikkein herkimpiin elämänvaiheisiin. Näiden testien päätetapahtumiin kuuluvat muutokset kasvussa, lisääntymisessä ja eloonjäämisessä. Testeissä ilmoitetaan noec -, Loec-ja EC50-arvot.

Biokertyvyystestit ovat myrkyllisyystestejä, joita voidaan käyttää vesieliöiden rasvakudokseen mahdollisesti kertyville hydrofobisille kemikaaleille. Toksiset aineet, joilla on alhainen liukoisuus veteen, voivat yleensä varastoitua rasvakudokseen tämän kudoksen korkean rasvapitoisuuden vuoksi. Näiden myrkyllisten aineiden varastointi organismiin voi johtaa kumulatiiviseen Myrkyllisyyteen. Biokertyvyystesteissä käytetään biokertyvyystekijöitä (BCF) hydrofobisten vierasaineiden pitoisuuksien ennustamiseen eliöissä. BCF on testiorganismin kudokseen (vakaassa tilassa) kertyneen testikemikaalin keskimääräisen pitoisuuden suhde keskimääräiseen mitattuun pitoisuuteen vedessä.

Makeanveden ja suolaisen veden testeissä on erilaisia standardimenetelmiä, erityisesti sääntelyvirastojen asettamia. Näihin testeihin kuuluu kuitenkin yleensä kontrolli (negatiivinen ja/tai positiivinen), geometrinen laimennussarja tai muu sopiva logaritminen laimennussarja, testikammiot ja yhtä monta rinnakkaisnäytettä sekä testiorganismi. Tarkka altistusaika ja testin kesto riippuvat testityypistä (akuutti vs. krooninen) ja eliötyypistä. Lämpötila, veden laatu parametrit ja valo riippuu säädin vaatimukset ja organismin tyyppi.

Yhdysvalloissa monet jäteveden purkajat (esim.tehtaat, voimalaitokset, jalostamot, kaivokset, kunnalliset jätevedenpuhdistamot) joutuvat suorittamaan säännöllisesti koko jäteveden myrkyllisyystestejä kansallisen epäpuhtauspäästöjen poistojärjestelmän (NPDES) lupaohjelman mukaisesti Clean Water Act-lain mukaisesti. Makeaan veteen päästävien laitosten jätevesiä käytetään staattis-akuuttien monikonsentraatiotoksisuustestien tekemiseen muun muassa Ceriodaphnia dubia (vesikirppu) – ja Pimephales promelas (fathead minnow) – lajeilla. Testiorganismit altistetaan 48 tunnin ajan staattisissa olosuhteissa, joissa jätevettä on viisi pitoisuutta. Lyhytkestoisen kroonisen jäteveden myrkyllisyystestin ja välittömän jäteveden myrkyllisyystestin suurin poikkeama on se, että lyhytkestoinen krooninen testi kestää seitsemän päivää ja akuutti testi 48 tuntia. Meri-ja suistovesiin päästettäessä testattavia lajeja ovat lampaankääpä (cyprinodon variegatus), sisämaan hopeakääpä (Menidia beryllina), Americamysis bahia ja purppuramerisiili (Strongylocentrotus purpuratus).

Sedimenttitestit

jossain vaiheessa suurin osa sekä ihmisen toiminnan aiheuttamista että luonnollisista lähteistä peräisin olevista kemikaaleista kerääntyy sedimenttiin. Tästä syystä sedimenttien myrkyllisyydellä voi olla suuri merkitys vesieliöille, erityisesti pohjaeläimille, Havaittujen haitallisten biologisten vaikutusten kannalta. Suositeltu lähestymistapa sedimenttitestaukseen on soveltaa sedimentin Laatutriadia (SQT), jossa tutkitaan samanaikaisesti sedimentin kemiaa, myrkyllisyyttä ja kenttämuutoksia, jotta saadaan kattavampia tietoja. Sedimentin keruu, käsittely ja varastointi voivat vaikuttaa biologiseen hyötyosuuteen, ja tästä syystä tähän tarkoitukseen on kehitetty standardimenetelmiä.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.