• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Rośliny, skorupiaki i świecące bakterie pomagają w ocenie toksyczności środowiska

    10.02.2012. 07:04
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Nad kompleksową oceną zagrożeń wynikających z obecności substancji chemicznych w środowisku pracuje dr inż. Agnieszka Baran z Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie. Ciekawym elementem tych badań są organizmy testowe i ich reakcje na zanieczyszczenia. Badaczka zamierza przystosować odpowiednią baterię biotestów oraz metody klasyfikowania wyników badań do oceny ekotoksyczności osadów dennych. Dzięki tym parametrom, a także wskaźnikom fizyko-chemicznym, eksperci zdecydują, jak zagospodarować urobek wydobywany przy pogłębianiu akwenów.

    Na badaniach ekotoksykologicznych opierają się dwa granty realizowane przez dr inż. Baran. Krakowska badaczka kieruje pracami nad wykorzystaniem biotestów jako wskaźników zanieczyszczenia gleb na terenie województwa małopolskiego. Jest też wykonawcą projektu oceny możliwości rolniczego wykorzystania zbiornikowych osadów dennych, który realizuje wspólnie z dr. inż. Markiem Tarnawskim z Katedry Inżynierii Wodnej i Geotechniki UR.

    Jak tłumaczy PAP dr inż. Baran, w Polsce nie istnieje obowiązujący system klasyfikacji ekotoksykologicznej próbek osadów wydobywanych z dna zbiorników wodnych.

    "Zastosowany system klasyfikacji oparty na baterii biotestów jest dopasowany do potrzeb monitoringu. Ponadto brak konieczności prowadzenia hodowli, łatwość użycia, wysoki poziom standaryzacji, niskie koszty sprawiają, że mikrobiotesty mają znacznie większe potencjalne zastosowanie niż konwencjonalne biotesty do łatwego i szybkiego sytemu oceny toksyczności i monitoringu środowiska" - zaznacza badaczka.

    W swoich pracach dotyczących oceny jakości środowiska dr inż. Baran łączy analizę chemiczną i biologiczną, czyli opartą na rekcji żywego organizmu. Więcej na temat ekotoksykologii serwisie Nauka w Polsce tutaj.

    "Najbardziej ciekawe i interesujące są oczywiście organizmy testowe i ich reakcje na zanieczyszczenia występujące w osadach dennych lub innym medium, które badam. Osady denne pochodzą ze zbiorników wodnych znajdujących się na terenie województwa małopolskiego i podkarpackiego. Ocenę ekotoksykologiczną przeprowadzamy na osadach powietrznie suchych, wilgotnych oraz w wodzie nadosadowej" - opowiada ekspertka.

    Jak wyjaśnia, badanie fazy stałej i ciekłej osadów dennych pozwoli na bezpośrednią ocenę toksyczności osadów. Dzięki nim będzie można określić, w jaki sposób przemieszczają się metale ciężkie w układzie osad denny - woda.

    "Ze względu na to, że organizmy różnią się wrażliwością w stosunku do różnych substancji toksycznych, istotnym czynnikiem dotyczącym badań ekotoksykologicznych jest dobór odpowiedniej baterii organizmów testowych. Ważne jest, aby organizmy należały do różnych grup taksonomicznych i reprezentowały wszystkie ogniwa łańcucha troficznego, a więc zarówno producentów, konsumentów i reducentów" - wyjaśnia badaczka.

    Dr inż. Baran przeprowadzi analizę toksykologiczną próbek z zastosowaniem baterii biotestów składającej się z trzech mikrobiotestów pracujących na pięciu organizmach.

    Pierwszy z testów - Phytotoxkit do pomiaru toksyczności osadu lub gleby wykorzystuje trzy rośliny: Sorghum saccharatum, Lepidium sativum i Sinapis alba. Badaczka zmierzy liczbę skiełkowanych nasion oraz długości korzeni. Jej zdaniem test ten ma wiele zalet w stosunku do konwencjonalnych oznaczeń toksyczności, może stanowić wartościowe uzupełnienie, a nawet alternatywę dla klasycznych analiz instrumentalnych.

    Test toksyczności na konsumentach będzie prowadzony przy wykorzystaniu zestawu OstracodotoxkitFTM. Procedura tego testu polega na wystawieniu młodych skorupiaków (Heterocypris incongruens) na sześciodniowe działanie próbki osadu. Parametrem mierzonym w tym teście są śmiertelność i zahamowanie wzrostu. Jest to tzw. test bezpośredniego kontaktu.

    Analiza toksyczności próbek stałych, czyli osadów i gleby, zwykle była wykonywana po ekstrakcji wodą i odwirowaniu cząstek stałych. Organizmy testowe narażone są wówczas jedynie na substancje rozpuszczone w wodzie. W testach bezpośredniego kontaktu, możliwie jest oznaczenie całkowitej toksyczności. Podczas inkubacji organizmy przebywają w osadzie i są narażone na substancje toksyczne trudno rozpuszczalne w wodzie, zaadsorbowane na cząsteczkach stałych.

    Toksyczność ostra próbek osadów, będzie badana wobec bakterii luminescencyjnych Vibrio fischeri. W normalnych warunkach bakterie te przeznaczają znaczną część energii metabolicznej na luminescencję, czyli wytwarzają światło w zakresie widzialnym jako efekt ich normalnych procesów metabolicznych. Jakakolwiek zmiana metabolizmu pod wpływem substancji toksycznej powoduje zmianę natężenia wytwarzanego światła. Zmiany te są wprost proporcjonalne do aktywności biologicznej danej substancji. Pomiaru luminescencji dokonuje się przed i po inkubacji zawiesiny bakteryjnej z badaną próbką. Zastosowanie bakterii w monitoringu środowiska daje bardzo dobre rezultaty ze względu na krótki czas reakcji koloni bakterii na toksyczne działanie szkodliwego czynnika.

    W ocenie toksyczności osadów wykorzysta się system klasyfikacji zagrożeń opracowany przez Persoone i in. [2003]. System ten opiera się na dwóch wartościach: pozycji w 5-stopniowej klasie zagrożenia oraz istotności wyniku dla każdej klasy. Pierwszym etapem będzie wykonanie testu skrinigowego, który polega na analizie próbek nierozcieńczonych. Otrzymane wyniki toksyczności będą wyrażone jako procent reakcji testowej (PE). Po określeniu procentowego efektu dotyczącego każdego biotestu, próbka będzie klasyfikowana w jednej z pięciu klas na podstawie najwyższej toksycznej wartości wskazanej przez inne testy.

    Wyniki uzyskane przez dr inż. Baran znajdą praktyczne wykorzystanie przez jednostki zajmujące się monitoringiem wód. Mogą też stanowić podstawę w ocenie ryzyka środowiskowego.

    PAP - Nauka w Polsce, Karolina Olszewska


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Dawka progowa (dosis minima, DM) − graniczna ilość substancji, lub promieniowania jonizującego, wywołująca pierwsze dostrzegalne zmiany w organizmie. Wyznacza ona próg działania toksycznego danej substancji i jest podstawą do określania wartości tzw. najwyższych dopuszczalnych stężeń (NDS) związków chemicznych i limitów promomieniowania w środowisku, czyli stężeń substancji, które nie powinny wywierać żadnego ujemnego wpływu na organizmy żywe przez wiele lat działania. Cytotoksyczność - określenie to oznacza szeroko pojętą toksyczność różnych substancji i różnego rodzaju komórek względem komórek w danym organizmie. Cytotoksyczność może być bardziej precyzyjnie określona, przez podanie w nazwie typu komórek, na który działa dany czynnik. Przykładowo, nefrotoksyczność oznacza toksyczne oddziaływanie danej substancji (zwykle leku) na komórki nerek, a neurotoksyczność na komórki nerwowe. Dawka śmiertelna (ang. lethal dose, LD; łac. dosis letalis, DL) – oznaczenie toksyczności danej substancji lub szkodliwości promieniowania jonizującego. Wartość LD oznacza dawkę potrzebną do spowodowania śmierci określonego procenta badanych zwierząt określonego gatunku po jej wchłonięciu daną drogą. Dawkę śmiertelną zapisuje się zazwyczaj jako:

    Czterofluorek siarki (oznaczany wzorem SF4) – nieorganiczny związek chemiczny. W normalnych warunkach występuje jako bezbarwny gaz, wykazujący znaczną toksyczność i korozyjność. Rozpuszcza się w wodzie i benzenie. Datowanie optyczne – datowanie metodą Optycznie Stymulowanej Luminescencji (OSL), należące do grupy luminescencyjnych metod datowania bezwzględnego, stosowanych w geologii i archeologii. Jako pierwsza była wykorzystywana metoda termoluminescencji (TL), która obecnie, używana coraz rzadziej, jest wypierana przez nowocześniejszą metodę OSL. Zasadnicza różnica między metodami TL a OSL polega na zastąpieniu stymulacji termicznej (TL) przez stymulację optyczną (OSL). Przewaga datowania osadów geologicznych metodą OSL opiera się na wykorzystaniu tego samego czynnika – światła – zarówno do zerowania, jak i do stymulacji (wyzwolenia) sygnału luminescencji, wykorzystywanego tutaj jako miara upływu czasu. Dzięki temu, założenia metodologiczne datowania metodą OSL są bliższe naturalnym warunkom powstawania osadów geologicznych, sprzyjających wygaszaniu luminescencji przez światło dzienne w czasie transportu i depozycji osadu. Ponadto, protokoły pomiarowe OSL (m.in.: pojedynczych porcji i pojedynczych ziaren) są bardziej elastyczne i mniej podatne na zaburzenia (np. zmiany czułości) niż w przypadku metody TL. W obu metodach do datowania wykorzystuje się sygnały powszechnie występujących minerałów, m.in. takich jak kwarc i skalenie. Zakres metody OSL sięga od kilku do kilkuset tysięcy lat, a niepewność określonego wieku mieści się w zakresie od około jednego do kilkunastu procent. Przewagi metody OSL nad TL są wykorzystywane nie tylko w datowaniu, ale również w bardziej ogólnej gałęzi nauki jaką jest dozymetria.

    Gramicydyna D (gramicydyna) − heterogeniczna mieszanina sześciu organicznych związków chemicznych pochodzenia naturalnego, tj. trzech par gramicydyn A, B i C w stosunku odpowiednio 80%, 6% i 14%. Każdą parę stanowią dwa związki, których cząsteczki różnią się strukturalnie tylko nieznacznie. Gramicydyna jest peptydowym antybiotykiem jonoforowym produkowanym w procesie biosyntezy bakterii Bacillus brevis. Jest stosowana wyłącznie miejscowo, ze względu na wysoką toksyczność. Gramicydyna jest jednym z nielicznych peptydów kodowanych nie przez kwasy nukleinowe, lecz przez kompleksy białek enzymatycznych. Gramicydyna jest jednym z niewielu znanych jonoforów transportujących jony nie jako nośnik, lecz przez kanał jonowy, a zarazem najdokładniej poznanym jonoforem tworzącym kanał. Właściwość chemiczna – cecha substancji, którą można zaobserwować podczas reakcji chemicznej. Przykłady właściwości chemicznych to toksyczność, palność czy reaktywność. Właściwość chemiczna stanowi kontrast dla właściwości fizycznej.

    Dodano: 10.02.2012. 07:04  


    Najnowsze