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