pomocí biologie k určení toxicity vody – The Fisheries Blog

pomocí biologie k určení toxicity vody - The Fisheries Blog

Autor: Dana Sackett, PhD

Jak toxická je voda? To je otázka, kterou si mnozí položili, když se snažili porozumět dopadu všech znečišťujících látek z průmyslu, půdy a silnic a odpadních vod, které se mísí v ekosystému. Jak jsme však diskutovali dříve (viz zde), neexistuje žádná technika nebo nástroj, který by mohl testovat každou jednotlivou znečišťující látku v ekosystému jednotlivě. Každá znečišťující látka nebo třída znečišťujících látek vyžaduje specifickou techniku ​​sběru, proces přípravy, testovací postup a má své vlastní náklady. Bylo by proto nehorázně drahé a nemožně časově náročné testovat všechny možné znečišťující látky jednotlivě na jakémkoli místě.

Autor odebírá vodu z řeky v Severní Karolíně. Fotografický kredit: Crystal Lee Pow

Jedním ze způsobů, jak obejít toto dilema při pochopení toxicity vody, je spíše měření biologického účinku vody než měření znečišťujících látek. Například jednou z metod, jak určit celkovou toxicitu vody, je vystavit organismus znečištěné vodě a zjistit, co se stane. Toto se nazývá přímý test toxicity. Tyto testy se často provádějí v kontrolovaných laboratorních podmínkách, aby se zajistilo, že jakýkoli nepříznivý účinek pozorovaný u testovacích organismů poté, co jsou vystaveny, může pocházet pouze ze znečišťujících látek ve vodě. Také proto, že se pro tyto testy používají stejné standardní druhy, lze relativní úroveň toxicity z jednoho místa snadno porovnat s jiným.

Detailní snímek vodní blechy nebo dafnida, běžně používaný při testech přímé toxicity ve sladkovodních vodách. Zdroj.

Dalším způsobem, jak obejít testování každé jednotlivé toxické chemikálie, abyste pochopili celkovou toxicitu vody, je testování specifického biologického účinku, který je výsledkem expozice určité třídě chemikálií. Například endokrinní systém funguje jako systém zpráv, kde jedna část těla vysílá zprávu, aby něco udělala (nebo přestala něco dělat) do jiné části těla. Příkladem je, když vaječníky pošlou hormon estrogen jako zprávu do jiných částí lidského těla, aby zahájily proces puberty. Aby však byla zpráva přijata, musí se posel neboli hormon vázat na receptor, který je pro tento hormon specifický (podobně jako klíč zapadající do zámku). Některé znečišťující látky se mohou vázat na hormonální receptory a falešně vysílat zprávu, která narušuje přirozené fungování těla. Stovky znečišťujících látek byly klasifikovány jako „estrogenové napodobeniny“, protože se vážou na estrogenový receptor v organismech. Vědci využili své znalosti o endokrinním systému, aby vytvořili způsob, jak měřit celkový estrogenní účinek znečišťujících látek ve vodě tím, že na buňky kvasinek umístí estrogenové receptory a upraví je tak, aby produkovaly světlo (luminiscenci), když se chemická látka naváže na receptor. Takže měřením množství světla produkovaného kvasinkovými buňkami poté, co jsou vystaveny vzorku vody, mohou vědci měřit celkový estrogenní účinek všech znečišťujících látek ve vodě.

Endokrinní narušení je, když sloučenina z vnějšku těla zasahuje do produkce, uvolňování, transportu, vazby, působení nebo eliminace přirozených hormonů v těle. Výše uvedený obrázek ukazuje endokrinní disruptor, který napodobuje přirozený hormon vazbou na receptor hormonu. Zdroj

Další chytrá technika, která byla objevena v roce 1979, zahrnuje použití nepatogenních mořských bakterií (Allivibrio fischeri), který produkuje světlo (luminiscenci) jako přirozenou součást jejich metabolismu. Tyto bakterie jsou vysoce citlivé na obrovské množství toxických látek. Expozice znečišťujícím látkám narušuje jejich dýchací systém, což vede ke snížení jejich metabolismu a tím ke snížení množství světla, které přirozeně produkují. V důsledku toho může měření redukce světla produkovaného těmito bakteriemi poté, co jsou vystaveny znečištěné vodě, přímo souviset s úrovní toxicity této vody.

Snížení světelného výkonu z bioluminiscenční bakterie po expozici vzorku vody může přímo souviset s úrovní celkové toxicity vody. Zdroj: ALS EnviroMail 2018.

Zatímco testování na jednotlivé znečišťující látky je stále neuvěřitelně důležité pro identifikaci viníků odpovědných za poškození ekosystémů, porozumění vnitřním biologickým systémům nám pomáhá najít nové přístupy k měření a rozpoznání dopadu směsi kontaminantů, které mohou skončit v našich vodních cestách.

Reference

AS EnviroMailTM. 2018. Microtox Toxicity Test. Vydání #120.

ISO 11348-3. 2007. Kvalita vody – stanovení inhibičního účinku vzorků vody na světelnou emisi Vibrio fischeri, metoda Part 3 s lyofilizovanými bakteriemi.

Johnson B.T. 2005. Microtox® test akutní toxicity. In: Blaise, C., Ferard, JF. (eds.) Vyšetřování toxicity ve sladké vodě v malém měřítku. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/1-4020-3120-3_2

Sackett DK, Lee Pow C, Rubino MJ, Aday DD, Cope WG, Kullman S, Rice JA, Kwak TJ, Law M. 2015. Zdroje látek narušujících endokrinní systém ve vodních cestách Severní Karolíny: Přístup k geografickým informačním systémům. Environmental Toxicology and Chemistry 34:437-445.

U.S. EPA. 2003. Zpráva o ověření environmentální technologie. Strategic Diagnostics Inc. Microtox, systém rychlého testování toxicity. Připravil Batelle.

WCMUC 1994. Standardní postup pro analýzu Microtox®, vyd. Irene Gaudet, Alberta Environmental Center

Leave a Reply

Your email address will not be published.