Οικοτοξικολογικέςαναλύσεις στα νερά Αθανάσιος Κούγκολος ρ. Χηµικός µηχανικός Αναπληρωτής καθηγητής Τµήµα Μηχανικών Χωροταξίας, Πολεοδοµίας και Περιφερειακής Ανάπτυξης, Πολυτεχνική Σχολή, Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας, Βόλος
ΤΟΞΙΚΟΛΟΓΙΑ ΟΙΚΟΤΟΞΙΚΟΛΟΓΙΑ ύο διαφορετικές επιστήµες!! ΤΟΞΙΚΟΛΟΓΙΑ: Επίδραση των φαρµακευτικών ουσιών, των ρύπων και της τροφής στην ανθρώπινη υγεία ΟΙΚΟΤΟΞΙΚΟΛΟΓΙΑ: Επίδραση των χηµικών, των ρύπων, των αποβλήτων σε οργανισµούς του οικοσυστήµατος
Εκτίµηση της ποιότητας των υδάτων Προσδιορισµόςφυσικών παραµέτρων: χρώµα, οσµή, θολότητα... Προσδιορισµός: χηµικών παραµέτρων: (NO - 3, PO3-4, βαρέα µέταλλα ) Προσδιορισµόςµικροοργανισµών στο νερό (Κολοβακτηριοειδήολικά, κοπρανώδη ) Προσδιορισµόςτοξικότητας του νερού σε οργανισµούς/δείκτες τοξικότητας
Πώςθα προσδιορισθεί η επικινδυνότητα ενός δείγµατος; Χηµική προσέγγιση (Προσδιορισµός των ρύπων που µπορεί να περιέχονται στο δείγµα) Οικοτοξικολογική προσέγγιση (Προσδιορισµός της τοξικότητας του δείγµατος) Χηµικές Αναλύσεις: η αιτία Οικοτοξικολογικές αναλύσεις: το αποτέλεσµα
ΡΥΠΟΙ Βιοµηχανικάχηµικά:Βαρέαµέταλλα,οργανικά, επιφανειοδραστικά, βαφές Αγροχηµικά:λιπάσµατα,εντοµοκτόνα,µυκητοκτόνα, ζιζανιοκτόνα Φαρµακευτικά:αναλγητικά, διεγερτικά, αντιφλεγµονώδη, αντιβιοτικά, ουσίες που προκαλούν ενδοκρινικές διαταραχές Προϊόνταπροσωπικήςφροντίδας:αρώµατα, καλλυντικά
Οιρύποι στο περιβάλλον ενυπάρχει µεµονωµένη δράση των χηµικών στο περιβάλλον! Οιζωντανοί οργανισµοί ενός οικοσυστήµατος εκτίθενται σε ένα µίγµα χηµικών ουσιών Με τις αναλύσεις ρουτίνας ανιχνεύεται µόνο ένας περιορισµένος αριθµός χηµικών ουσιών Η συνδυασµένη δράση µεταξύ διαφόρων ουσιών µπορεί να αυξήσει την τοξικότητα τους
όση Επίδραση ρύπων Οξεία: επίδραση σε σχετικά σύντοµο χρονικό διάστηµα Χρόνια: χαµηλές δόσεις για µεγάλες χρονικές περιόδους Θανατηφόρα: δόση που προκαλεί θάνατο Υποθανατηφόρα:δεν προκαλεί θάνατο, αλλά µπορεί να προκαλέσει διέγερση ή ασθένεια Αθροιστική: χρόνια έκθεση αυξάνει τις πιθανότητες θανάτου Μεταλλαξιγόνος: προκαλεί µετάλλαξη καταστροφή του DNA
Οικοτοξικολογικές αναλύσεις Οξεία τοξικότητα Τοξικότητα µακράς περιόδου Πειράµατα αναπαραγωγικής ικανότητας Πειράµατα βιοσυσσώρευσης Πειράµατα µεταλλαξιγένεσης
ράση ενός µίγµατος χηµικών ουσιών = Ανάµιξηχρωµάτων σε διάφορες αναλογίες + + = + + Τελικόχρώµα;
Μετρήσειςτοξικότητας Εφαρµόζονταιµε αυξανόµενο ενδιαφέρον από διάφορους περιβαλλοντικούς φορείς σε εθνικό και διεθνές επίπεδο για την εκτίµηση/ παρακολούθηση της ποιότητας επιφανειακών και υπόγειων νερών, υγρών αποβλήτων και ρυπασµένων περιοχών
Κριτήριαεπιλογής της µεθόδου για τον προσδιορισµό της τοξικότητας: Ευαισθησία Επαναληψιµότητα Πιστοποίηση Απλότητα Κόστος
Οικοτοξικολογικέςαναλύσεις Προσδιορισµόςτης επίδρασης ενός δείγµατος στην επιβίωση ή στο ρυθµό ανάπτυξης ζωντανών οργανισµών Προσδιορισµός: Του ποσοστού θνησιµότητας ή του ποσοστού αναστολής της ανάπτυξης ενός ζωντανού οργανισµόύ ή Της συγκέντρωσης (EC 50 ) που προκαλεί 50 % θνησιµότητα ή αναστολή στην ανάπτυξη ενός ζωντανού οργανισµού
Επίδρασητοξικών στην τροφική αλυσίδα Παραγωγοί (φυτά) Τροφική αλυσίδα οργανισµοί που αποσυνθέτουν (βακτήρια και µύκητες) Καταναλωτές (ζώα)
Οιπιο διαδεδοµένες µέθοδοι µέτρησης τοξικότητας Βακτήρια εκποµπής φωτός Vibrio fischeri (Microtox test) ISO 11348-3/98 - Εκπέµπουν φως ως παραπροϊόν της αναπνοής τους -Συνθήκες έκθεσης: 15 min, 15 ο C -Μέτρηση: % αναστολή της φωταύγειας Φυτοπλαγκτόν Pseudokirchneriella subcapitata ISO 8692/96 -Συνθήκες έκθεσης: 72 h, 22-25 ο C, ~7000 lux -Μέτρηση: % αναστολή της ανάπτυξης Οστρακόδερµα Daphnia magna ISO 6341/96 -Συνθήκες έκθεσης: 24 h, 20 o C -Μέτρηση: % θνησιµότητα
Βακτήρια εκποµπής φωτός Vibrio fischeri (Microtox test) αναστολή εκποµπής φυσιολογική εκποµπή φωταύγειας Φωτοβακτήρια Vibrio fischeri Προσθήκη ρυπασµένου δείγµατος!! Αναλυτής τοξικότητας Μέτρησητης αναστολής της φωταύγειας µετά από 5, 15 ή και 30 min
Φυτοπλαγκτόν Pseudokirchneriella subcapitata Ενεργοποίηση Αδρανοποιηµένο φυτοπλαγκτόν Μέτρησητης αναστολής της ανάπτυξης του φυτοπλαγκτού µετά από 72 h
Οστρακόδερµα Daphnia magna Μέτρησητης θνησιµότητας µετά την έκθεση των οργανισµών στο δείγµα για 24 και 48 h
Μέτρησητοξικότητας µε αναλυτές συνεχούς λειτουργίας Φυτοπλαγκτόν Φωτοβακτήρια Vibrio fischeri
Μέτρησητοξικότητας µε αναλυτές συνεχούς λειτουργίας Ψάρια Zebrafish Οστρακόδερµα Daphnia magna
Τοξικότητα καθαρών χηµικών ουσιών (Τοξικότητα µόλυβδου και χαλκού) 100 80 Pb2+ Zn2+ Επίδραση, % 60 50 40 20 Pb 2+ EC 50 Zn 2+ EC 50 0 0.01 0.1 1 10 100 Συγκέντρωση, mg/l
Συνδυασµένη τοξικότητα χηµικών ουσιών (Προσθετική Συνεργιστική Ανταγωνιστική) Θεωρητικά αναµενόµενη τοξικότητα: Υπολογίζεται βάσει της θεωρίας των πιθανοτήτων P(E) = P 1 + P 2 P 1 P 2 /100 Όπου: P(E): η θεωρητικά αναµενόµενη τοξικότητα P 1, P 2 : ητοξικότητατωνουσιών 1 και 2, όταναυτέςδρουν µεµονωµένα Παρατηρούµενη τοξικότητα Η παρατηρούµενη πειραµατικά τοξικότητα του µίγµατος
Συνδυασµένη τοξικότητα µόλυβδου και χαλκού (Τοξικότητα στο φωτοβακτήριο Vibrio fischeri) Τοξικότητα, % 100 80 60 40 Αναµενόµενη Παρατηρούµενη Cu Pb (mg/l) (mg/l) A: 0.12 0.27 B: 0.12 0.47 C: 0.12 0.67 D: 0.17 0.27 E: 0.17 0.67 F: 0.25 0.27 G: 0.25 0.45 20 0 A B C D E F G Συνδυασµός συγκεντρώσεων
Συνδυασµένη τοξικότητα χαλκού και ψευδάργυρου (Τοξικότητα στο φωτοβακτήριο Vibrio fischeri) Τοξικότητα, % 100 80 60 40 Αναµενόµενη Παρατηρούµενη Cu Zn (mg/l) (mg/l) A: 0.12 0.43 B: 0.12 0.86 C: 0.12 1.73 D: 0.17 1.73 E: 0.25 0.43 F: 0.25 0.86 G: 0.25 1.73 20 0 A B C D E F G Συνδυασµός συγκεντρώσεων
Συνδυασµένη τοξικότητα κασσίτερου και κυανιούχων (Τοξικότητα στο οστρακόδερµο Daphnia magna) Τοξικότητα, % 100 80 60 40 20 0 Αναµενόµενη Παρατηρούµενη A B C D E F G H I Συνδυασµός συγκεντρώσεων Sn CN (mg/l) (mg/l) A: 0.45 0.45 B: 0.45 0.9 C: 0.45 1.8 D: 1.35 0.45 E: 1.35 0.9 F: 1.35 0.9 G: 1.8 0.45 H: 1.8 0.9 I: 1.8 1.8
Παρακολούθησητης τοξικότητας του πόσιµου νερού Προστασίατων καταναλωτών από αναπάντεχη ή σκόπιµη ρύπανση του πόσιµου νερού Πληρέστερη εικόνα για την ύπαρξη επικίνδυνων χηµικών ουσιών
SECOTOX 2007 & CEMEPE Σκιάθος, 24 28 Ιουνίου 2007 ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ!