Προσδιορισµός της Επίδρασης Βαρέων Μετάλλων στο V. fischeri Παρουσία Χουµικών Οξέων

Transcript

1 Ολοκληρωµένη ιαχείριση Υδατικών Πόρων 359 Προσδιορισµός της Επίδρασης Βαρέων Μετάλλων στο V. fischeri Παρουσία Χουµικών Οξέων Β. ΤΣΙΡΙ ΗΣ Γ. ΤΕΚΙΡ ΑΛΗΣ Α. ΚΟΥΓΚΟΛΟΣ Π. ΣΑΜΑΡΑΣ Χηµικός Μηχανικός Χηµικός Μηχανικός Επικ. Καθηγητής Π.Θ. Αν.. Καθηγητής ΤΕΙ.Μ. Χ. ΠΑΠΑ ΗΜΗΤΡΙΟΥ Σ. ΧΑΤΖΗΣΠΥΡΟΥ Γ. Π. ΣΑΚΕΛΛΑΡΟΠΟΥΛΟΣ Περιβαλλοντολόγος Λέκτορας Α.Π.Θ. Καθηγητής Α.Π.Θ. Περίληψη Ένας βασικός παράγοντας που µπορεί να µεταβάλει την τοξικότητα και τη βιοδιαθεσιµότητα των βαρέων µετάλλων σε ένα υδατικό σύστηµα είναι η συµπλοκοποίησή τους µε χουµικά οξέα. Στην παρούσα εργασία µελετήθηκε η επίδραση των χουµικών οξέων στην τοξικότητα του χαλκού, του ψευδαργύρου και του µολύβδου µε τη χρήση των φωτοβακτηρίων Vibrio fischeri (Microtox test). Η επίδραση των χουµικών οξέων µελετήθηκε ως προς το χρόνο και τη συγκέντρωσή τους σε διαλύµατα καθαρών ουσιών. Ο χαλκός και ο µόλυβδος παρουσίασαν παρόµοια τοξική δράση, ενώ η τοξικότητα του ψευδαργύρου ήταν µικρότερη. H τοξικότητα του χαλκού µειώνονταν µε την προσθήκη χουµικών και µε το χρόνο, ενώ δεν παρατηρήθηκε σηµαντική αλλαγή στην τοξικότητα του ψευδαργύρου. Αντίθετα, παρατηρήθηκε αύξηση στην τοξικότητα του µολύβδου, ανάλογα µε τη συγκέντρωση των χουµικών. Γενικά η τοξικότητα των µετάλλων παρουσία χουµικών οξέων επηρεάζονταν από τη συγκέντρωση των χουµικών οξέων στο δείγµα καθώς και από το χρόνο επαφής τους. Abstract The complexation of heavy metals with humic acids is an important parameter that may alter the toxicity and bioavailability of heavy metals in the aquatic system. The effect of humic acids on the toxicity of copper, zinc and lead was investigated in this study, using the photobacterium Vibrio fischeri (Microtox test). The effect of humic acids on metal toxicity was evaluated as a function of time and concentration in pure compound solutions. Copper and lead exhibited similar toxic effect, while the toxicity of zinc was lower than the other metals. The toxicity of copper decreased with the addition of humic acids, while the toxicity of zinc remained almost constant. However, the toxicity of lead was increased, depending on the concentration of humic acids. In conclusion the toxicity of the heavy metals in the presence of humic acids depended upon the humic acid concentration and the contact time. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η παρουσία βαρέων µετάλλων στα υγρά και στερεά απόβλητα αποτελεί ένα σηµαντικό παράγοντα ρύπανσης του περιβάλλοντος. Είναι γενικά αποδεκτό ότι η µεταφορά, η βιοδιαθεσιµότητα και η τοξικότητα των βαρέων µετάλλων εξαρτάται από διάφορες φυσικοχηµικές παραµέτρους όπως ph, σκληρότητα, φαινόµενα συνδυασµένης δράσης και παρουσία διαφόρων φυσικών οργανικών συστατικών [1 4]. Σε ένα υδατικό σύστηµα η βιοδιαθεσιµότητα των βαρέων µετάλλων σχετίζεται κυρίως µε τη συγκέντρωση των ελεύθερων διαλυµένων ιόντων τους, καθώς τα ελεύθερα ιόντα θεωρούνται η πιο βιοδιαθέσιµη µορφή των διαλυµένων µετάλλων [1]. Το ph αποτελεί µία σηµαντική παράµετρο που επηρεάζει τη διαλυτότητα και την ιοντική µορφή των µετάλλων, καθώς και τη µεταφορά τους από τη στερεή στην υδατική φάση. Επίσης, η βιοδιαθεσιµότητα των βαρέων µετάλλων µπορεί να µεταβληθεί παρουσία φυσικών οργανικών ουσιών όπως είναι τα χουµικά οξέα, τα οποία προέρχονται κυρίως από την αποικοδόµηση φυτικών οργανισµών. Τα χουµικά οξέα είναι µακροµοριακές οργανικές ενώσεις µε αλκυραρωµατικές και αλειφατικές δοµές και οµάδες αµινοξέων, καρβονυλίων, καρβοξυλίων και υδροξυλίων. Οι ουσίες αυτές έχουν την ιδιότητα να δεσµεύουν βαρέα µέταλλα στις καρβοξυλικές και υδροξυλικές τους οµάδες, µεταβάλλοντας έτσι την βιοδιαθεσιµότητα και κατά συνέπεια την τοξικότητα των βαρέων µετάλλων [5]. Για την επίδραση της συµπλοκοποίησης στην τοξικότητα των βαρέων µετάλλων, έχουν γίνει πολλές µελέτες χρησιµοποιώντας διάφορους συµπλοκοποιητές όπως είναι το ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), το diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA) και τα χουµικά και φουλβικά οξέα [3, 6-8]. Από τη µελέτη της τοξικότητας των βαρέων µετάλλων στο φωτοβακτήριο V. fischeri παρουσία των συµπλοκοποιητών EDTA και DTPA, βρέθηκε ότι η τοξικότητα του µολύβδου και του ψευδαργύρου µειώθηκε αισθητά λόγω συµπλοκοποίησης των βαρέων µετάλλων, ενώ δεν παρατηρήθηκε σηµαντική µείωση στην τοξικότητα του χαλκού, του καδµίου και του υδραργύρου [3]. Σε παρόµοια µελέτη µε τα οστρακόδερµα Daphnia magna, παρατηρήθηκε µείωση της τοξικότητας του χαλκού, του ψευδαργύρου και του καδµίου παρουσία των συµπλοκοποιητών EDTA και DTPA, µε εξαίρεση τον υδράργυρο του οποίου η

2 360 Ποιότητα, ιαχείριση και Αποκατάσταση Λιµνών και Παράκτιων Υδατικών Οικοσυστηµάτων τοξικότητα παρουσίασε µικρή αύξηση [6]. Τα χουµικά οξέα παρουσιάζουν µεγάλο ενδιαφέρον, καθώς είναι ουσίες που απαντώνται στη φύση, όπου δηµιουργούν σύµπλοκα µε τα βαρέα µέταλλα. Η τοξικότητα του καδµίου και του χρωµίου µελετήθηκε στο οστρακόδερµο Daphnia pulex παρουσία χουµικών οξέων σε συγκεντρώσεις από έως 50 mg/l και παρατηρήθηκε µείωση της τοξικότητας του καδµίου ανάλογα µε τη συγκέντρωση των χουµικών, ενώ δεν παρατηρήθηκε αλλαγή στην τοξικότητα του χρωµίου [7]. Επίσης, από µελέτες τοξικότητας και βιοσυσσώρευσης του χαλκού και του καδµίου στα οστρακόδερµα Daphnia magna, διαπιστώθηκε ότι η προσθήκη χουµικών οξέων στα διαλύµατα των µετάλλων είχε ως αποτέλεσµα τη µείωση της τοξικότητας µόνο στην περίπτωση του χαλκού, ενώ παρατηρήθηκε αύξηση στην τοξικότητα του καδµίου [8]. Ωστόσο, η προσθήκη των χουµικών οξέων δεν έδειξε να επηρεάζει τη βιοσυσσώρευση των βαρέων µετάλλων. Η επίδραση των χουµικών οξέων στην τοξικότητα του χαλκού έχει µελετηθεί περισσότερο από τα υπόλοιπα βαρέα µέταλλα, λόγω των ισχυρών συµπλόκων που σχηµατίζει µε τα χουµικά οξέα [9, 10], όπου στις περισσότερες περιπτώσεις έχει ως αποτέλεσµα τη µείωση της τοξικότητάς του [8, 11, 12]. Οι µηχανισµοί συµπλοκοποίησης των βαρέων µετάλλων παρουσία χουµικών οξέων και οι αλλαγές που παρατηρούνται στην τοξικότητά τους είναι πολύ δύσκολο να προβλεφθούν. Ωστόσο, έχουν αναπτυχθεί διάφορα µοντέλα για την κατανόηση των µηχανισµών αλληλεπίδρασης των βαρέων µετάλλων µε τα χουµικά οξέα, καθώς επίσης και για την πρόβλεψη της τοξικότητας των βαρέων µετάλλων, λαµβάνοντας υπόψη τα φαινόµενα συµπλοκοποίησης [13]. Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί τα µοντέλα βιοτικής σύνδεσης (Biotic Ligand Models), µε τα οποία προβλέπεται η τοξικότητα των βαρέων µετάλλων σε ένα υδατικό σύστηµα, µε βάση διάφορες φυσικοχηµικές παραµέτρους του συστήµατος, όπως η φάση των βαρέων µετάλλων, το ph, η σκληρότητα και η παρουσία φυσικών οργανικών ουσιών [14]. Τα συγκεκριµένα µοντέλα έχουν εφαρµοστεί µε επιτυχία για την πρόβλεψη της τοξικότητας βαρέων µετάλλων όπως ο χαλκός, ο ψευδάργυρος και ο άργυρος στο οστρακόδερµο Daphnia magna, στο φυτοπλαγκτόν Selenastrum capricornutum και στα ψάρια [1, 15, 16]. Στην παρούσα εργασία µελετήθηκε η τοξικότητα του χαλκού του ψευδαργύρου και του µολύβδου στο φωτοβακτήριο Vibrio fischeri, παρουσία χουµικών οξέων. Σκοπός της εργασίας ήταν η µελέτη της επίδρασης διαφόρων συγκεντρώσεων χουµικών οξέων στην τοξικότητα των βαρέων µετάλλων. 2. ΜΕΘΟ ΟΙ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ Τα διαλύµατα των µετάλλων που µελετήθηκαν παρασκευάσθηκαν από τα χλωριούχα άλατά τους: ZnCl 2 (Merck, Γερµανίας), CuCl 2. 2H 2 O και PbCl 2 (J.T. Baker, Ολλανδίας). Για την προσθήκη των χουµικών οξέων στα διαλύµατα των µετάλλων, παρασκευάσθηκε διάλυµα χουµικών οξέων (Fluka, Γερµανίας) 100 mg/l από το οποίο παρασκευάζονταν οι συγκεντρώσεις χουµικών 1, 10 και 20 mg/l. Το διάλυµα των χουµικών οξέων παρασκευάσθηκε σε ph ίσο µε 10, µε συνεχή ανάδευση, για την καλύτερη διαλυτοποίησή τους. Όλες οι ουσίες που χρησιµοποιήθηκαν ήταν χηµικώς καθαρές και τα διαλύµατα παρασκευάσθηκαν µε απιονισµένο νερό. Η τοξικότητα των µετάλλων, καθώς και η αλληλεπίδρασή τους µε τα χουµικά οξέα, µελετήθηκε µε τη χρήση των βακτηρίων εκποµπής φωτός Vibrio fischeri (Microtox test). Η µετρήσεις έγιναν στον εργαστηριακό αναλυτή Microtox 500 (DSI, Αµερικής), ενώ η επεξεργασία των µετρήσεων έγινε µε το λογισµικό MicrotoxOmni (SDI, Αµερικής). Η τοξικότητα των µετάλλων µετρήθηκε χωρίς την προσθήκη χουµικών οξέων, σε διαλύµατα CuCl 2. 2H 2 O, ZnCl 2 και PbCl 2 περιεκτικότητας 4, 10 και 10 mg/l αντίστοιχα και παρουσία χουµικών οξέων 1, 10 και 20 mg/l στα παραπάνω διαλύµατα των µετάλλων. Επίσης, για τη διερεύνηση πιθανής τοξικής δράσης των χουµικών οξέων µετρήθηκε η τοξικότητά τους στις ίδιες συγκεντρώσεις χουµικών που προστέθηκαν στα διαλύµατα των µετάλλων. Η επίδραση των χουµικών οξέων στην τοξικότητα των µετάλλων µελετήθηκε µετά από, 2 και 4 ώρες. Σε κάθε περίπτωση υπολογίζονταν ο παράγοντας EC 50 (η δραστική συγκέντρωση του µετάλλου που προκαλούσε 50% αναστολή στη φωταύγεια των βακτηρίων) για χρόνους έκθεσής τους στο δείγµα 5 και 15 min, εφαρµόζοντας διαδοχικές αραιώσεις, µε αρχική αραίωση 45% (Microtox 45% Basic test) [17]. Η αλατότητα των δειγµάτων ρυθµίζονταν σε 2% πριν την έναρξη των µετρήσεων, µε προσθήκη διαλύµατος 22% NaCl. Το ph όλων των διαλυµάτων ρυθµίζονταν στο 7 ± 0.2, αµέσως µετά την παρασκευή τους µε την προσθήκη NaΟΗ ή HCl (0.1 N). 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ Στον Πίνακα 1 παρουσιάζεται η τοξικότητα των βαρέων µετάλλων, µε βάση τις τιµές EC 50 και τα αντίστοιχα 95% διαστήµατα εµπιστοσύνης, όπως προέκυψαν από την επεξεργασία των µετρήσεων µε το λογισµικό MicrotoxOmni. Πίνακας 1: Τοξικότητα των βαρέων µετάλλων Συστατικό EC 50, 15min C.R. (mg/l) (mg/l) Cu 2+ (CuCl 2 2H 2 O) Zn 2+ (ZnCl 2 ) Pb 2+ (PbCl 2 ) *C.R.: 95% διαστήµατα εµπιστοσύνης. Όπως φαίνεται στον Πίνακα 1, ο χαλκός ήταν το πιο τοξικό µέταλλο, παρουσιάζοντας τη χαµηλότερη τιµή EC 50, ίση µε 0.25 mg/l. Μικρότερη τοξικότητα από το χαλκό παρουσίασε ο µόλυβδος, ενώ η τοξικότητα του

3 Ολοκληρωµένη ιαχείριση Υδατικών Πόρων 361 ψευδαργύρου ήταν πολύ µικρότερη σε σχέση µε τα άλλα δύο µέταλλα. Στα Σχήµατα 1 έως 3 παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα της επίδρασης των χουµικών οξέων στην τοξικότητα του Cu 2+, του Zn 2+ και του Pb 2+ αντίστοιχα, σε συνάρτηση µε το χρόνο επαφής. Οι τιµές των συγκεντρώσεων αναφέρονται στη συνολική συγκέντρωση των µετάλλων στο διάλυµα είτε µε µορφή ελεύθερων ιόντων είτε µε µορφή σύµπλοκων ενώσεων µε τα χουµικά οξέα. Στο Σχήµα 1 φαίνεται ότι η τοξικότητα του χαλκού µειώνονταν µε το χρόνο για συγκεντρώσεις χουµικών οξέων 10 και 20 mg/l. Η µεγαλύτερη εκατοστιαία µείωση της τοξικότητας (65%) παρατηρήθηκε για τη µεγαλύτερη συγκέντρωση χουµικών (20 mg/l) και για το µεγαλύτερο χρόνο έκθεσης (4 ώρες). Η συµπεριφορά αυτή µπορεί να αποδοθεί στη συµπλοκοποίηση του χαλκού µε τα χουµικά οξέα, η οποία αυξάνεται µε το χρόνο και τη συγκέντρωση των χουµικών [11]. Σε παρόµοια µελέτη της επίδρασης των χουµικών οξέων στην τοξικότητα του χαλκού, παρατηρήθηκε µείωση της τοξικής του δράσης στο V. fischeri από 44 έως και 124%, ανάλογα µε το είδος των χουµικών οξέων που χρησιµοποιήθηκε [12]. Αντίθετα, η προσθήκη των χουµικών δεν έδειξε να επηρεάζει την τοξικότητα του ψευδαργύρου (Σχήµα 2), ενώ παρατηρήθηκε αύξηση στην τοξικότητα του µολύβδου κατά 81% (Σχήµα 3). Επίσης, ο χρόνος παραµονής των χουµικών στα διαλύµατα των µετάλλων φαίνεται ότι επηρέαζε µόνο την τοξικότητα του χαλκού, ενώ στα υπόλοιπα µέταλλα δεν παρατηρήθηκαν σηµαντικές αλλαγές µε το χρόνο. Από τις κινητικές εξισώσεις συµπλοκοποίησης των µετάλλων που εξετάσθηκαν, ο χαλκός έχει τη µεγαλύτερη σταθερά συµπλοκοποίησης, σχηµατίζοντας ισχυρότερα σύµπλοκα µε τα χουµικά οξέα, ενώ ο ψευδάργυρος τη µικρότερη. Ειδικότερα για το χαλκό αναφέρεται ότι δηµιουργούνται ισχυρά σύµπλοκα µε τα χουµικά οξέα [9, 10], γεγονός που στις περισσότερες περιπτώσεις έχει ως αποτέλεσµα τη µείωση της τοξικής του δράσης σε διάφορους οργανισµούς [8, 11, 12]. EC 50, mg/l Cu 2+ Cu2+ Cu2+/HA 1 ppm Cu2+/HA 10 ppm Cu2+/HA 20 ppm Σχήµα 1: Επίδραση των χουµικών οξέων στην τοξικότητα του χαλκού, σε συνάρτηση µε το χρόνο και τη συγκέντρωση των χουµικών οξέων(ηα: χουµικά οξέα). EC 50, mg/l Zn Zn2+ Zn2+/HA 1 ppm Zn2+/HA 10 ppm Zn2+/HA 20 ppm Σχήµα 2: Επίδραση των χουµικών οξέων στην τοξικότητα του ψευδαργύρου, σε συνάρτηση µε το χρόνο και τη συγκέντρωση των χουµικών οξέων (ΗΑ: χουµικά οξέα). EC 50, mg/l Pb 2+ Pb2+ Pb2+/HA 1 ppm Pb2+/HA 10 ppm Pb2+/HA 20 ppm Σχήµα 3: Επίδραση των χουµικών οξέων στην τοξικότητα του µολύβδου, σε συνάρτηση µε το χρόνο και τη συγκέντρωση των χουµικών οξέων(ηα χουµικά οξέα). Στα Σχήµατα 4 και 5 παρουσιάζεται η επίδραση των χουµικών οξέων στην τοξικότητα του χαλκού και του µολύβδου αντίστοιχα, µετά από 4 ώρες επαφής των χουµικών οξέων µε τα διαλύµατα των µετάλλων. Στο Σχήµα 4 φαίνεται ότι η τοξικότητα του χαλκού αυξάνεται σχεδόν γραµµικά µε τη συγκέντρωσή του και φθάνει περίπου σε 100% για συγκέντρωση χαλκού µεγαλύτερη από 0.4 mg/l, ενώ µε την προσθήκη των χουµικών η σηµαντικότερη µείωση της τοξικότητας παρατηρήθηκε στις υψηλές συγκεντρώσεις χαλκού. Για συγκέντρωση χαλκού 0.45 mg/l παρατηρήθηκε µείωση της τοξικότητας από 95% σε 25% στην περίπτωση προσθήκης 20 mg/l χουµικών οξέων στο αρχικό διάλυµα του χαλκού. Αντίθετα, στο Σχήµα 5 φαίνεται ότι η τοξικότητα του µολύβδου, χωρίς την προσθήκη χουµικών οξέων, αυξάνονταν γραµµικά για χαµηλές συγκεντρώσεις έως 1 mg/l, ενώ σε µεγαλύτερες συγκεντρώσεις παρέµενε σχεδόν σταθερή στο 90%. Αυτή η συµπεριφορά µπορεί να αποδοθεί στον κορεσµό των σηµείων διέλευσης του µολύβδου µέσω της κυτταρικής µεµβράνης του V. fischeri [18]. Η προσθήκη των χουµικών στο διάλυµα µολύβδου προκάλεσε σχετικά µεγάλη αύξηση της τοξικότητας σε χαµηλές συγκεντρώσεις, ενώ για συγκεντρώσεις µεγαλύτερες του 1 mg/l παρέµενε σχεδόν σταθερή στο 95%. Από τα παραπάνω προκύπτει το συµπέρασµα ότι η τοξικότητα του µολύβδου στο V.

4 362 Ποιότητα, ιαχείριση και Αποκατάσταση Λιµνών και Παράκτιων Υδατικών Οικοσυστηµάτων fischeri δεν καθορίζεται µόνο από τα ελεύθερα ιόντα. Εκτός από τα ελεύθερα ιόντα ενός µετάλλου σε ένα υδατικό διάλυµα, τα οποία θεωρούνται ως η πλέον βιοδιαθέσιµη µορφή, η τοξικότητα ενός µετάλλου µπορεί να επηρεασθεί από διάφορες αλληλεπιδράσεις των συστατικών του διαλύµατος µε την κυτταρική µεµβράνη ενός οργανισµού [19]. Επίσης, µία ακόµη παράµετρος που πιθανόν να επηρεάζει τη συµπλοκοποίηση των βαρέων µετάλλων και κατά συνέπεια την τοξικότητά τους, είναι η προσθήκη NaCl για τη ρύθµιση της αλατότητας των διαλυµάτων στο 2%. Η προσθήκη αυτή µπορεί να προκαλέσει αύξηση της ιονικής ισχύς, γεγονός που σε πολλές περιπτώσεις µπορεί να οδηγήσει σε µείωση της συµπλοκοποίησης των βαρέων µετάλλων µε τα χουµικά οξέα [20]. Τοξικότητα, % Cu2+ Cu2+/HA 10 ppm Cu2+/HA 20 ppm Συγκέντρωση, mg/l Cu 2+ Σχήµα 4: Επίδραση των χουµικών οξέων στην τοξικότητα του χαλκού µετά από 4 ώρες (ΗΑ: χουµικά οξέα). Τοξικότητα, % Pb2+ Pb2+/HA 10 ppm Pb2+/HA 20 ppm Συγκέντρωση, mg/l Pb 2+ Σχήµα 5: Επίδραση των χουµικών οξέων στην τοξικότητα του µολύβδου µετά από 4 ώρες (ΗΑ: χουµικά οξέα). 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα χουµικά οξέα αποτελούν φυσικές οργανικές ενώσεις οι οποίες υπάρχουν στο φυσικό περιβάλλον και αλληλεπιδρούν µε διάφορους ρύπους όπως τα βαρέα µέταλλα, µεταβάλλοντας την επίδρασή τους στο υδάτινο οικοσύστηµα. Ωστόσο, τα όρια επικινδυνότητας των βαρέων µετάλλων που περιέχονται στα υγρά και στερεά απόβλητα αναφέρονται στις µέγιστες επιτρεπτές συγκεντρώσεις τους, χωρίς να λαµβάνεται υπόψη η ύπαρξη φυσικών οργανικών ουσιών όπως είναι τα χουµικά και φουλβικά οξέα, τα οποία µεταβάλουν τη βιοδιαθεσιµότητα των µετάλλων. Έτσι, σε πολλές περιπτώσεις µπορεί να υποεκτιµηθεί ή να υπερεκτιµηθεί η επικινδυνότητα των αποβλήτων. Η µελέτη της επίδρασης των χουµικών οξέων στην τοξικότητα του χαλκού, του ψευδαργύρου και του µολύβδου έδειξε ότι η τοξικότητα των βαρέων µετάλλων επηρεάζεται από την παρουσία των χουµικών µε διαφορετικό τρόπο. Μείωση της τοξικότητας λόγω συµπλοκοποίησης παρατηρήθηκε µόνο στην περίπτωση του χαλκού, ενώ η συµπλοκοποίηση του µολύβδου είχε ως αποτέλεσµα την αύξηση της τοξικότητάς του. Η τοξικότητα του ψευδαργύρου δεν έδειξε να επηρεάζεται από την παρουσία χουµικών οξέων, ενώ για τα υπόλοιπα βαρέα µέταλλα η τοξικότητά τους επηρεάζεται για συγκεντρώσεις χουµικών οξέων µεγαλύτερες από 1 mg/l. Από τα µέταλλα που µελετήθηκαν, ο χαλκός σχηµατίζει τα πιο ισχυρά σύµπλοκα µε τα χουµικά οξέα και ο ψευδάργυρος τα λιγότερο ισχυρά. Έτσι, η τοξικότητά τους παρουσία χουµικών δεν σχετίζεται σε όλες τις περιπτώσεις µε τα ελεύθερα ιόντα τους, τα οποία θεωρούνται η πιο τοξική φάση των βαρέων µετάλλων. Μόνο στην περίπτωση του χαλκού, όπου η επίδρασή του στη φωταύγεια του V. fischeri µειώνονταν ανάλογα µε τη συγκέντρωση των χουµικών, µπορεί να θεωρηθεί ότι η τοξικότητά του σχετίζεται µε τα ελεύθερα ιόντα του. Επιπλέον, η τοξικότητα των βαρέων µετάλλων σε ένα σύνθετο υδατικό δείγµα καθορίζεται από διάφορες αλληλεπιδράσεις του δείγµατος µε την κυτταρική µεµβράνη των ζωντανών οργανισµών. Έτσι, για µία ολοκληρωµένη προσέγγιση της επικινδυνότητας ενός δείγµατος που περιέχει βαρέα µέταλλα, κρίνεται αναγκαία η µέτρηση της τοξικότητάς του µε τη χρήση κατάλληλων οργανισµών δεικτών. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Janssen C. R., Heijerick D. G., De Schamphelaere K. A. C. and Allen H. E., (2003). Environmental risk assessment of metals: tools for incorporating bioavailability, Environmental International, 28, Heijerick D. G., Janssen C. R. and De Coen W. M., (2003). The Combined Effects of Hardness, ph, and Dissolved Organic Carbon on the Chronic Toxicity of Zn to D. magna: Development of a Surface Response Model, Arch. Environ. Contam. Toxicol., 44, Hadjispyrou S., Kungolos A. and Anagnostopoulos A., (2001). Toxicity, bioaccumulation, and interactive effects of organotin, cadmium, and chromium on Artemia franciscana, Ecotoxicology and Environmental Safety, 49, Sillanpaa M. and Oikari A., (1996). Assessing the impact of complexation by EDTA and DTPA on heavy metal toxicity using Microtox bioassay, Chemosphere 32 (8),

5 Ολοκληρωµένη ιαχείριση Υδατικών Πόρων Meems Ν., Steinberg, C.E.W. and Wiegand C., (2004). Direct and interacting toxicological effects on the waterflea (Daphnia magna) by natural organic matter, synthetic humic substances and cypermethrin, The Science of the Total Environment, 319, Sorvari J. and Silanpaa M., (1996). Influence of metal complex formation on heavy metals and free EDTA and DTPA acute toxicity determined by Daphnia magna, Chemosphere, 33 (6), Stackhouse Α. and Benson W., (1988). The influence of humic acid on the toxicity and biovailability of selected trace metals, Aquatic toxicology, 13, Winner R.W., (1984). The toxicity and bioaccumulation of cadmium and copper as affected by humic acid, Aquatic Toxicology, 5, Lubal P., Siroky D., Fetsch D. and Havel J., (1998). The acidobasic and complexation properties of humic acids Study of complexation of Czech humic acids with metal ions, Talanta, 47, Pandey A.K., Pandey S.D. and Misra V., (2000). Stability constants of metal-humic acid complexes and its role in environmental detoxification, Ecotoxicology and Environmental Safety, 47, Kim S.D., Ma H., Allen H.E. and Cha D.K. (1999). Influence of dissolved organic matter on the toxicity of copper to Ceriodaphnia dubia: effect of complexation kinetics, Environmental Toxicology and Chemistry, 18 (11), Alberts J.J., Takacsa M. and Pattanayekc M., (2000). Influence of IHSS Standard and Reference Materials on Copper and Mercury Toxicity to Vibrio fischeri, Acta Hydrochim. Hydrobiol., 28 (7), Tipping E., (1998). Humic Ion-Binding Model VI: An Improved Description of the Interactions of Protons and Metal Ions with Humic Substances, Aquatic Geochemistry, 4, Paquin P.R., Santore R.C., Wu K.B., Kavvadas C. D. and Di Toro D. M., (2000). The biotic ligand model: a model of the acute toxicity of metals to aquatic life, Environmental Science & Policy, 3, Heijerick D.G., De Schamphelaere K.A.C. and Janssen C.R., (2002). Biotic ligand model development predicting Zn toxicity to the alga Pseudokirchneriella subcapitata: possibilities and limitations, Comparative Biochemistry and Physiology Part C, 133, De Schamphelaere K.A.C, Heijerick D.G. and Janssen C.R., (2002). Refinement and field validation of a biotic ligand model predicting acute copper toxicity to Daphnia magna, Comparative Biochemistry and Physiology Part C, 133, Microbics Corporation, (1992). Microtox Manual, A Toxicity Testing Handbook, Vol. 1 5, Carlsbad, CA, USA. 18. Slaveykova V.I., Parthasarathy N., Buffle J. and Wilkinson K.J., (2004). Permeation liquid membrane as a tool for monitoring bioavailable Pb in natural waters, Science of the Total Environment, 328, Campbell C.D., Hird M., Lumsdon D.G. and Meeussen G.C.L., (2000). The effect of EDTA and fulvic acid on Cd, Zn, and Cu toxicity to a bioluminescent construct (pucd607) of Escherichia coli, Chemosphere, 40, Hamilton-Taylor J., Postill A.S., Tipping E., and Harper M.P., (2002). Laboratory measurements and modeling of metal humic interactions under estuarine conditions, Geochimica et Cosmochimica Acta, 66 (3), Β. Τσιρίδης, Χηµικός Μηχανικός, Υποψήφιος ιδάκτωρ, Ινστιτούτο Τεχνικής Χηµικών ιεργασιών, Εργαστήριο Περιβαλλοντικών και Ενεργειακών ιεργασιών, 6 ο χλµ. Οδού Χαριλάου-Θέρµης 57001, Θέρµη Θεσσαλονίκης. Τηλ.: , Fax: , tsiridis@cperi.certh.gr. Γ. Τεκίρδαλης, Χηµικός Μηχανικός, Τµήµα Χηµικών Μηχανικών, Τοµέας Χηµείας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης, Θεσσαλονίκη Α. Κούγκολος, Επίκουρος Καθηγητής Σχεδιασµού και ιαχείρισης Περιβάλλοντος, Τµήµα Μηχανικών Χωροταξίας Πολεοδοµίας και Περιφερειακής Ανάπτυξης, Πεδίον Άρεως, Βόλος Τηλ.: , Fax: , kungolos@uth.gr. Π. Σαµαράς, Αναπληρωτής Καθηγητής, Τµήµα Τεχνολογιών Αντιρύπανσης, Σχολή Τεχνολογικών Εφαρµογών, Τ.Ε.Ι. υτικής Μακεδονίας, Κοίλα Κοζάνης, Κοζάνη Τηλ.: , Fax: , samaras@cperi.certh.gr. Χ. Παπαδηµητρίου, Περιβαλλοντολόγος, Ινστιτούτο Τεχνικής Χηµικών ιεργασιών, Εργαστήριο Περιβαλλοντικών και Ενεργειακών ιεργασιών, 6 ο χλµ. Οδού Χαριλάου-Θέρµης, Θέρµη Θεσσαλονίκης Τηλ.: , Fax: , E- mail: papadim@cperi.certh.gr. Σ. Χατζησπύρου, Λέκτορας, Τµήµα Χηµικών Μηχανικών, Τοµέας Χηµείας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης, Θεσσαλονίκη Τηλ.: , shatzisp@vergina.eng.auth.gr. Γ.Π. Σακελλαρόπουλος, Καθηγητής, Εργαστήριο Γενικής Χηµικής Τεχνολογίας, Τµήµα Χηµικών Μηχανικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης, Θεσσαλονίκη και Ινστιτούτο Τεχνικής Χηµικών ιεργασιών, Εργαστήριο Περιβαλλοντικών και Ενεργειακών ιεργασιών, 6 ο χλµ. Οδού Χαριλάου-Θέρµης, Θέρµη Θεσσαλονίκης Τηλ.: , Fax: , sakel@vergina.eng.auth.gr.