Testy pro environmentální znečištění: Definice a aplikace

V oblasti environmentálního managementu hrají testy pro environmentální znečištění klíčovou roli. Tyto testy umožňují identifikovat a kvantifikovat přítomnost škodlivých látek v různých složkách životního prostředí, jako jsou voda, půda a ovzduší.

Základní definice a termíny

Termíny a definice v oblasti environmentálního managementu uvádí zejména norma ČSN EN ISO 14050:2010: Environmentální management - Slovník, která je rozděluje do několika skupin.

Ekotoxikologie

Ekotoxikologie je interdisciplinární vědní obor kombinující poznatky vědy studující ekosystémy (ekologie) a vědy studující interakce chemických látek s živými organismy (toxikologie).

První definice ekotoxikologie (1969) od Reného Truhauta zní: studium nepříznivých účinků chemikálií s cílem chránit přírodní druhy a společenstva.

Rachel Carson (1962) ve své monografii The Silent Spring poukazuje na používání pesticidů, především DDT a dalších agrochemikálií. Kniha vedla v USA k založení Úřadu pro ochranu životního prostředí (US Enviromental Protection Agency EPA).

Čtěte také: Možnosti studia na UHK

Zavádění metod popisujících toxické účinky lidmi produkovaných látek na životní prostředí a v něm obsažené organismy.

Systematické zavádění metod testování toxicity na rybách.

Effect-based metody (EBM)

Effect-based metody využitím ekotoxikologického hodnocení znečištění vod mohou zachytit celkový biologický vliv látek v tomto znečištění obsažených (včetně synergických účinků).

Tento typ monitoringu je užitečným ekotoxikologickým nástrojem pro hodnocení znečištění vod sloužícím jako screeningová metoda, dovolující cílené zaměření dalších druhů monitoringu a v návaznosti na to nalezení původu znečištění a nastavení opatření ke zlepšení stavu vod.

EBM jsou analytické metody využívající celkové odpovědi organismu (in vivo) nebo buněčné odpovědi (in vitro) k detekci a kvantifikaci působení různých skupin chemikálií a k určení relevantních toxikologických endpointů.

Čtěte také: Význam testů toxicity pro vodní ekosystémy

EBM mohou pomoci prioritizovat problematické skupiny látek, což je využitelné pro návrhy cílených opatření ke snížení jejich vnosu a ke zlepšení stavu vod.

Dalším důležitým aspektem jejich použití je potenciál snížit zátěž spojenou s monitoringem stále rostoucího seznamu prioritních a znečišťujících látek.

EBM jsou vhodné k propojení monitoringu chemického a ekologického stavu vodního prostředí a mohou napomoci ke stanovení příčin nevyhovujícího ekologického stavu vod a k identifikaci dalších látek, jež mohou být hrozbou pro vodní ekosystémy a lidské zdraví.

Aplikace testů v monitoringu vod

Rámcová směrnice o vodě 2000/60/EC vyžaduje od členských států Evropské unie (EU) integrovaný přístup k monitoringu a hodnocení kvality povrchových vod. V ČR monitoring probíhá v souladu s požadavkem Vyhlášky 98/2011 ve znění §21 vodního zákona a normami kvality životního prostředí v rámci celé EU.

Současný monitoring chemického stavu vod však neumožňuje z technických a ekonomických důvodů analyzovat, detekovat a kvantifikovat všechny látky přítomné ve vodním prostředí. Tyto informace však nevypovídají nic o jejich skutečných souhrnných účincích ve vodním prostředí.

Čtěte také: Využití klimatických komor v praxi

Do monitoringu je navíc nutné zahrnout i působení tzv. emergentních mikropolutantů. Mezi ně řadíme léčiva a kosmetické přípravky, biocidy, polární pesticidy, endokrinní disruptory, jejich metabolity a transformační produkty.

Hlavním cílem projektu „Využití effect-based metod k hodnocení stavu povrchových vod v kontextu Rámcové směrnice o vodě“ je vytvoření metodiky pro hodnocení znečištění vod pomocí effect-based metod (EBM), jejichž po­užití by bylo vhodné začlenit do Rámcové směrnice o vodě (Water Framework Directive, zkratka WFD) 2000/60/ES.

Použité metody byly vybrány s ohledem na pokrytí různých mechanismů účinku toxických látek na základě potřebné citlivosti. Podkladem byla technická zpráva EU a další zdroje.

S ohledem na malý objem vzorku po provedení nutné předúpravy byly zvoleny testy ekotoxicity na zástupcích dvou trofických vrstev vodních ekosystémů - na destruentech (bakterie Aliivibrio fischeri) a primárních producentech (zelené řasy Raphidocelis subcapitata). Mutagenita byla stanovována pomocí Amesova fluktuačního testu.

V posledních letech se v souvislosti s kvalitou vod pozornost zaměřuje na estrogeny a látky s estrogenním účinkem.

K hodnocení stavu povrchových vod pomocí EBM bylo na základě dat ČHMÚ a konzultací se státními podniky Povodí vytipováno 11 lokalit ve třech povodích (povodí Odry, Moravy a Labe).

Devět lokalit vykazuje dlouhodobě špatnou jakost vod, která je ve většině případů způsobena nadlimitními koncentracemi fosforu a dusíku, ale i zvýšeným výskytem některých prioritních a dalších znečišťujících látek a kovů (dle Nařízení vlády č. 401/2015 Sb.). Dvě lokality byly vybrány jako referenční s udávanou dlouhodobě dobrou jakostí vod.

V roce 2021 a 2022 proběhlo celkem šest vzorkovacích kampaní.

Předúprava vzorků

Předúprava vzorků spočívá v zakoncentrování znečištění v nich obsaženého. Zakoncentrování odebraných vzorků bylo provedeno dle TNV 75 7231.K 20 litrům vzorku povrchové vody byly přidány XAD pryskyřice a vzorek promícháván po dobu 24 hodin. Poté byly adsorbované látky vymyty rozpouštědlem a převedeny do vodného 1 000x zakoncentrovaného vzorku.

Při provádění testů byla v některých případech zaznamenána zvýšená toxicita slepých vzorků. Protože byl vyloučen vliv rozpouštědla, předpokládali jsme vliv zbytkové toxicity po kondicionaci polymerních pryskyřic (XAD rezinů).

XAD reziny jsou komerčně dodávány a uchovávány v nádobách vlhké s přídavkem chloridu sodného a uhličitanu sodného, aby bylo zabráněno nežádoucímu mikrobiálnímu nárůstu.

Kromě toho mohou být na reziny z procesu výroby nasorbovány další nežádoucí látky, které mohou negativně ovlivnit výsledky samotných testů ekotoxicity. Původní postup pročištění methanolem a následný oplach demineralizovanou vodou byl na základě dat získaných rešerší upraven.

Reziny byly pročišťovány a kondiciovány v soxhletových extraktorech po dobu 8 hodin methanolem a následně 8 hodin acetonem. Jde totiž o rozpouštědla, která jsou v dalších krocích testování používána i při samotné extrakci sorbovaných látek a jsou také doporučována výrobci XAD rezinů.

Kromě změny kondicionace XAD pryskyřic byla provedena i změna oproti TNV 75 7231 v provedení extrakce. Zmíněná norma doporučuje k extrakci aceton.

Jako druhé činidlo byl přidán methanol, který je polárnějším rozpouštědlem ve srovnání s acetonem a je vhodný např. k extrakci široké řady pesticidů a farmak, kdy by mělo dojít k rozšíření extrahovaných látek o zmíněné látky s vyšší polaritou.

Změny v extrakčních postupech zahrnovaly promíchávání rezinů se sorbovanými látkami v koloně po dobu 30 minut s methanolem. Methanolový extrakt byl z kolon slit do předpřipravených nádob.

Poté byl k rezinům do kolon přidán postupně, ve dvou následujících krocích, na dobu dvakrát 15 minut aceton. První acetonový extrakt obsahoval i malé množství methanolu z prvního kroku extrakce, proto byly po 15 minutách sorbované látky na rezinech extrahovány opětovně čistým acetonem.

Takto vzniklé methanolové a acetonové extrakty byly nejprve zahuštěny do objemu 5 ml na vakuové rotační odparce Heidolph (při teplotě vodní lázně 50 °C, při tlaku 300 mbar pro methanolový extrakt a 550 mbar pro acetonový extrakt).

Do konečného objemu 100 µl byly extrakty dofoukány dusíkem. Zahuštěný acetonový i methanolový extrakt byl doplněn do objemu 10 ml demineralizovanou vodou.

Testy toxicity

Luminiscenční test s A. fischeri

Stanovení inhibičního účinku vzorků na světelnou emisi mořských luminiscen­čních bakterií Aliivibrio fischeri bylo provedeno dle normy ČSN EN ISO 11348-2. Jde o mořské aerobní, heterotrofní, gram-negativní bakterie schopné bioluminiscence.

Emitace světla vzniká katalytickými účinky enzymu luciferázy na nízkomolekulární substrát luciferin. Vlivem toxických látek obsažených v testovaném vzorku dochází ke snížení luminiscence emitované těmito bakteriemi. Tato snížená hodnota je zaznamenávána a porovnána s kontrolou. Výsledky analýz bioluminiscenčního testu jsou obsaženy v tab. 2 v hodnotách EC50 (ml/l).

Miniaturizovaný řasový test s R. subcapitata

Test inhibice růstu sladkovodních zelených řas vychází z normy ČSN EN ISO 8692. Z důvodu omezeného množství získaných zakoncentrovaných vzorků byla použita miniaturizovaná metoda řasového testu.

Miniaturizovaná verze testu neprobíhá v Erlenmeyerových baňkách, ale na 96jamkových mikrotitračních destičkách. Základní roztoky a podmínky provedení testů zůstávají shodné s již zmíněnou normou.

Podstata zkoušky spočívá v kultivaci řasové kultury R. subcapitata ve vzorcích s přídavkem živného média, nezbytného pro růst řas. Kultivace probíhá v testovací místnosti se stálou teplotou 22 °C, při intenzitě světla pohybující se nad 6 000 lx. Po uplynutí 72 hodin je porovnána specifická růstová rychlost zkoumaných vzorků s kontrolním vzorkem.

Výsledné hodnoty analyzovaných vzorků jsou vyjádřeny v % inhibice (popř.

Amesův fluktuační test

Amesův fluktuační test (ISO 11350) byl použit pro detekci přítomnosti látek s mutagenním účinkem. Tento test prostřednictvím dvou geneticky modifikovaných bakteriálních kmenů Salmonella enterica subsp. enterica serotyp Typhimurium TA 98 a TA 100 sleduje výskyt přímých a nepřímých mutagenů ve vodném prostředí.

Použitím obou zmíněných kmenů TA 98 a TA 100 je umožněno ve vzorcích detekovat látky, které indukují bodové mutace (substituce bází a posunové mutace) v genech kódujících enzymy, které se účastní biosyntézy aminokyseliny histidinu. Dvojnásobné zvýšení počtu revertant je považováno za signifikantní.

U Amesova testu bývá doporučováno i hodnocení cytotoxických účinků vzorků na bakteriální kmeny salmonel, založené na hodnocení růstové rychlosti bakteriálních kmenů v porovnání s kontrolními vzorky.

Zjišťování cytotoxicity je doporučováno normou ISO 11350 pouze pro kmen salmonel TA 98.

tags: #testy #pro #enviromentalni #znecisteni #definice

Oblíbené příspěvky:

• Co nabízí 25. Veletrh EV?
• Aktuální data o ovzduší Vratimov
• Služby odvozu odpadu
• Oedipoda caerulescens
• Průřezová témata: Člověk a příroda