Gyors vizsgálati módszer kidolgozása a vízminták toxikus hatásainak meghatározására
Gyors vizsgálati eljárás kidolgozása a vízminták mérgező hatásainak meghatározására zöldalga ellen Diplomamunka a környezettechnikai tanfolyamon, előterjesztette: Lajana Eis Hamburg-Bergedorf, 2007. július 19. Szakértő: Prof. Dr.-Ing. K. Roch
Jelen diplomamunkát Hamburg Szabad- és Hanzaváros Higiéniai és Környezetvédelmi Intézetében készítették el. Ing. Michael Lechelt felügyelete alatt. Higiéniai és Környezetvédelmi Intézet Környezetvédelmi Vizsgálati Osztály Vízkutatások Vízminőség-mérő Hálózat Marckmannstrasse 129 b 20539 Hamburg Tel .: 404/428 45-3869
Tartalom 2 Tartalom Az ábrák felsorolása 5 Táblázatok 8 Szimbólumok listája 8 Rövidítések listája 9 1 Összefoglalás 11 2 Bevezetés 13 3 Feladat és cél 15 4 Elméleti alapok 17 4.1 Statikus biotesztek 17 4.2 Mérgező hatások meghatározása 19 4.3 DIN 38412 Alga teszt 20 4.4 Fotosintézis vizsgálatok 22 4.4.1 Fotoszintézis 23 4.5 Fluoreszcencia mérések 26 4.5.1 Azonnali fluoreszcencia 27 4.5.2 Késleltetett fluoreszcencia 29 4.6 bbe fluorométer 30 4.6.1 Műszaki adatok és felépítés 31 4.6.2 Az egyes algacsoportok klorofilltartalmának mérése 32 4.6.3 Az algák aktivitásának mérése 33 4.7 A tesztorganizmusok 36 4.7 .1 Chlorella vulgaris 36 4.7.2 Desmodesmus subspicatus 38 4.8 Növényvédő szerek 39 4.8.1 Herbicidek 41 4.8.2 A szennyező anyagok viselkedése a víztestekben 42 5 Anyag és módszerek 44 5.1 Anyag 44 5.1.1 Tápoldatok és vegyszerek 44 5.1.2 Felszerelések és anyagok 45 5.1.3 Vizsgálati szervezetek 46 5.2 Módszerek 47 5.2.1 Vizsgálati készítmények/A vizsgált PPE kiválasztása 47 5.2.2 A törzsoldatok elkészítése 47 5.2.3 Az algaszuszpenzió elkészítése 48 5.2.4 A vizsgálati minták előkészítése 49
Tartalom 4 5.4.2 Optimális tesztalgák koncentrációja 83 5.4.3 A hőmérséklet hatása 84 5.4.4 A fény hatása 84 5.4.5 Optimális algatevékenység 85 5.5 Funkcióteszt 85 5.5.1 Értékelés 86 5.6 Ajánlás az algák gyors tesztjére 88 6 Megbeszélés és kilátások 94 6.1 a herbicidek hozzáadása után 94 6,2 EC 50 érték számítások 96 6,3 Gyorsteszt módszer alkalmazása 97 7 Irodalomjegyzék/Források listája 98 8 101. függelék
7. ábra: 73. ábra: A hőmérséklet hatása a Chlorella vulgaris hőmérsékletére 10 µg/l-ig 84 74. ábra: A fényintenzitás hatása a különböző koncentrációk gátló hatására 84 75. ábra: A Chlorella vulgaris algatevékenységének hatása 10 µg/l-re 85 76. ábra: Gyorsvizsgálat/DIN teszt összehasonlítása 1 86 esetén 77. ábra: Gyors teszt/DIN teszt összehasonlítása 2 87 esetén 78. ábra: Gyors teszt/DIN teszt 3 87 összehasonlítása 79. ábra: Előtte és utána összehasonlítása 94 hozzáadása 80. ábra: Az n és a vakminták értékeinek összehasonlítása 94 81. ábra: Az aktív és sérült algák fluoreszcencia válaszainak összehasonlítása 95. ábra 82: A dózis-hatás görbe probit transzformációjának menete 96 83. ábra: Az EC50 érték kiszámítása polinomiális regresszió segítségével 97
Táblázatok listája/szimbólumlista 8 Táblázatok felsorolása 1. táblázat: Példa az algateszt tesztszámainak összetételére 21 2. táblázat: Példa az algateszt értékelésére 22 3. táblázat: Kiválasztott vizsgálati vegyi anyagok 47 4. táblázat: II. Törzsoldat készítése 48 5. táblázat: Példa a kívánt gyomirtószer-koncentráció előállításához 49 6. táblázat: EC 50 értékek, amelyeket az 52 különböző biztonsági adatlapjaiból használtak 7. táblázat: Kiválasztott s az alapkísérletekhez 52 8. táblázat: Példa a Chlorella vulgaris aktivitásának mérésére 53 9. táblázat: A EC 50 értékek a gyorstesztek és az SDS 54 DIN tesztjei között 10. táblázat: Példa 60-as tesztsorozathoz 11. táblázat: Példa különböző időpontok gátló hatására 61. táblázat: Különböző klorofill-koncentrációkkal végzett kísérlet eredményei 65 13. táblázat: Példa különböző hőmérsékleteken történő mérésre 71 14. táblázat: Példa különböző hőmérsékleteken történő mérésre zuzmák fényintenzitása 75 Jelképek listája β: Szennyező anyag koncentráció λ: X i hullámhossz: irritáló X n: káros N: káros a környezetre
Rövidítések listája 10 OECD: Gazdasági Együttműködési és Fejlesztési Szervezet OH -: Hydroxid-Ion P 680: Photosystem II abszorpciós maximummal 680 P 700-nál: Photosystem I abszorpciós maximummal 700 PflSchG: Növényvédelmi törvény PS: Photosystem PSM: Növényvédelmi szerek SAG: Gyűjtemény algakultúrákhoz Göttingen SDS: Biztonsági adatlap Stammlsg: Törzsoldat T: Time/Zeit WGK: Vízveszélyességi osztályok WHG: Vízgazdálkodási törvény WFD: Víz Keretirányelv
Összegzés 12 A második fontos megállapítás az volt, hogy a Desmodesmus subspicatus zöldalga sokkal érzékenyebb a szennyező anyagokra, mint a Chlorella vulgaris. Mivel azonban az intézet már rendelkezik saját Chlorella-termesztéssel, a kísérleteket ezzel az algával szervezési okokból hajtották végre. A vizsgálati eljárás keretfeltételeit a tesztek eredményeiből dolgoztuk ki. A következő vizsgálati körülményeket vezettük le: Csak 15 perces inkubációs idő szükséges A tesztalgák algák vagy klorofill koncentrációja nincs hatással a mérési eljárásra. A hőmérséklet jelentősen befolyásolja a vizsgálati eredményeket, és meg kell határozni. A fény hatása a mérési eljárás szempontjából jelentéktelen, ezért szabad szelektálható A tesztalgák aktivitása a módszer szempontjából jelentéktelen, 50% felfelé eső tartományban
Elméleti alapelvek 34 18. ábra: A mérési fázisok sematikus ábrázolása [30] 19. ábra: A fluoreszcencia válaszok lefutása az aktív algákban [30] 20. ábra: A fluoreszcencia válaszok lefutása inaktív algákban [30] Az algák aktivitásának tényleges mérése előtt az algák sötétednek a sejtekben esetlegesen jelenlévő fényenergia elfogyasztására alkalmas, és ezáltal az algák szabványosítása. A 18-20. Ábra három részre osztva mutatja a mérés vázlatos sorrendjét. Az algák sötét adaptációja itt nem látható. Az első mérési fázisban, sötét alkalmazkodás után, a minimális fluoreszcencia mérésére, az f 0 mérésre kerül sor (lásd 18. ábra/első szakasz). Ebben a fázisban a gyengén pulzáló LED-fénnyel besugárzik. Az élő vagy aktív algák alig adnak vissza fluoreszcencia választ, mert a fényenergia szinte teljes egésze elnyelődik és fotoszintetikus központjukban tárolódik (lásd 19. ábra/első szakasz). Ennek a fluoreszcencia válasznak a szintjét az eszköz f 0 értékként rögzíti. Az elhalt vagy inaktív algák nem képesek elnyelni a LED-ek fényenergiáját fotoszintetikus központjukba, mivel ez blokkolva van. Ennek eredményeként a fluoreszcencia válasz a
A 43 elméleti alapokat ezért csak hígítással lehet csökkenteni. Miután bekövetkezett a vízszennyezés, sokáig megmarad. [49] Az 1998. október 28-i vízvédelmi rendelet a talajvízben és a folyókban megengedett legnagyobb peszticid-koncentrációt egyedi anyagonként 0,1 μg/l-re, az összes hatóanyagra pedig 0,5 μg/l-re állapítja meg. Néhány nagyon mérgező peszticid esetében a víz-keretirányelv minőségi előírásait még meg is emelték