Α. ΚούγκολοςΑ. Κούγκολος11, Β. Τσιρίδης, Β. Τσιρίδης11, Μ. Πεταλά, Μ. Πεταλά22, Χ. Εμμανουήλ, Χ. Εμμανουήλ11, , Σ. ΚηπουρόςΣ. Κηπουρός11, Β. Μανάκου, Β. Μανάκου11 και Ε. Νταρακάς και Ε. Νταρακάς22

11Τμήμα Μηχανικών Χωροταξίας, Πολεοδομίας και Περιφερειακής Τμήμα Μηχανικών Χωροταξίας, Πολεοδομίας και Περιφερειακής Ανάπτυξης, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας, ΒόλοςΑνάπτυξης, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας, Βόλος

22Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Α.Π.Θ., ΘεσσαλονίκηΤμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Α.Π.Θ., Θεσσαλονίκη

Οικοτοξικολογικές Αναλύσεις ως Εργαλείο για την Παρακολούθηση Ευαίσθητων

Υδάτινων Οικοσυστημάτων

ΤΟΞΙΚΟΛΟΓΙΑ – ΟΙΚΟΤΟΞΙΚΟΛΟΓΙΑ

Δύο 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

Προσδιορισμός: χημικών παραμέτρων: (NO-3, PO3-

4, βαρέα μέταλλα…)

Προσδιορισμός μικροοργανισμών στο νερό (Κολοβακτηριοειδή ολικά, κοπρανώδη…)

Εκτίμηση της ποιότητας των υδάτωνΕκτίμηση της ποιότητας των υδάτων

Προσδιορισμός φυσικών παραμέτρων: χρώμα, οσμή, θολότητα...

Προσδιορισμός τοξικότητας του νερού σε οργανισμούς/δείκτες τοξικότητας

Πώς θα 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

Βιομηχανικά χημικά: Βαρέα μέταλλα, οργανικά, επιφανειοδραστικά, βαφές

Αγροχημικά: λιπάσματα, εντομοκτόνα, μυκητοκτόνα, ζιζανιοκτόνα

Φαρμακευτικά: αναλγητικά, διεγερτικά, αντιφλεγμονώδη, αντιβιοτικά, ουσίες που προκαλούν ενδοκρινικές διαταραχές

Προϊόντα προσωπικής φροντίδας: αρώματα, καλλυντικά

Οικοτοξικολογικές αναλύσεις

Οξεία τοξικότητα

Τοξικότητα μακράς περιόδου

Πειράματα αναπαραγωγικής ικανότητας

Πειράματα βιοσυσσώρευσης

Πειράματα μεταλλαξιγένεσης

Μετρήσεις τοξικότητας

Εφαρμόζονται με 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

ΦΕΚ Τεύχος Β 354/08-03-2011ΚΥΑ για τον καθορισμό μέτρων, όρων και διαδικασιών για

την επαναχρησιμοποίηση επεξεργασμένων υγρών αποβλήτωνκαι άλλες διατάξεις

Κριτήρια επιλογής της μεθόδου για τον προσδιορισμό της τοξικότητας:

Ευαισθησία

Επαναληψιμότητα

Πιστοποίηση

Απλότητα

Κόστος

Οικοτοξικολογικές αναλύσεις

Προσδιορισμός της 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 (EC50) που προκαλεί 50 % θνησιμότητα ή αναστολή στην ανάπτυξη ενός ζωντανού οργανισμού

Επίδραση τοξικών στην τροφική αλυσίδα

Τροφική αλυσίδα

Παραγωγοί (φυτά)

Καταναλωτές (ζώα)

οργανισμοί που αποσυνθέτουν(βακτήρια και μύκητες)

Οι πιο διαδεδομένες μέθοδοι μέτρησης τοξικότητας

Βακτήρια εκπομπής φωτόςVibrio fischeri (Microtox test)

ISO 11348-3/98- Εκπέμπουν φως ως παραπροϊόν τηςαναπνοής τους

- Συνθήκες έκθεσης: 15 min, 15 οC- Μέτρηση: % αναστολή της φωταύγειας

ΦυτοπλαγκτόνPseudokirchneriella subcapitata

ISO 8692/96- Συνθήκες έκθεσης: 72 h, 22-25 οC, ~7000 lux- Μέτρηση: % αναστολή της ανάπτυξης

Οστρακόδερμα Daphnia magna

ISO 6341/96

- Συνθήκες έκθεσης: 24 h, 20 oC

- Μέτρηση: % θνησιμότητα

φυσιολογική εκπομπή φωταύγειαςφυσιολογική εκπομπή φωταύγειας

Προσθήκη ρυπασμένου δείγματοςΠροσθήκη ρυπασμένου δείγματος!!!!

αναστολή εκπομπήςαναστολή εκπομπής

Βακτήρια εκπομπής φωτόςVibrio fischeri (Microtox test)

Φωτοβακτήρια Vibrio fischeri

Αναλυτής τοξικότητας

Μέτρηση της αναστολής της φωταύγειας μετά από 5, 15 ή

και 30 min

ΦυτοπλαγκτόνPseudokirchneriella subcapitata

Αδρανοποιημένο φυτοπλαγκτόν

Ενεργοποίηση

Μέτρηση της αναστολής της ανάπτυξης του

φυτοπλαγκτού μετά από 72 h

Οστρακόδερμα Daphnia magna

Μέτρηση της θνησιμότητας μετά την έκθεση των

οργανισμών στο δείγμα για 24 και 48 h

Μέτρηση τοξικότητας με αναλυτές συνεχούς λειτουργίας

Φωτοβακτήρια Vibrio fischeri

Φυτοπλαγκτόν

Οστρακόδερμα Daphnia magna

Ψάρια Zebrafish

Μέτρηση τοξικότητας με αναλυτές συνεχούς λειτουργίας

0

20

40

60

80

100

0.01 0.1 1 10 100

Συγκέντρωση, mg/L

Επί

δρα

ση, %

Pb2+Zn2+

50

Pb2+ EC50Zn2+ EC50

Τοξικότητα καθαρών χημικών ουσιών(Τοξικότητα μόλυβδου και χαλκού)

Οι ρύποι στο περιβάλλονΔεν υπάρχει μεμονωμένη δράση των χημικών στο

περιβάλλον!

Οι ζωντανοί 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

Δράση ενός μίγματος χημικών ουσιών =

Ανάμιξη χρωμάτων σε διάφορες αναλογίες

Τελικό χρώμα;

+

+

+

+

=

Συνδυασμένη τοξικότητα χημικών ουσιών(Προσθετική – Συνεργιστική – Ανταγωνιστική)

Θεωρητικά αναμενόμενη τοξικότητα:Υπολογίζεται βάσει της θεωρίας των πιθανοτήτων

P(E) = P1 + P2 – P1⋅P2/100

Όπου:P(E): η θεωρητικά αναμενόμενη τοξικότηταP1, P2: η τοξικότητα των ουσιών 1 και 2, όταν αυτές δρουν

μεμονωμένα

Παρατηρούμενη τοξικότηταΗ παρατηρούμενη πειραματικά τοξικότητα του μίγματος

Συνδυασμένη τοξικότητα μόλυβδου και χαλκού(Τοξικότητα στο φωτοβακτήριο Vibrio fischeri)

0

20

40

60

80

100

A B C D E F G

Συνδυασμός συγκεντρώσεων

Τοξ

ικότ

ητα

, %

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

0

20

40

60

80

100

A B C D E F G

Συνδυασμός συγκεντρώσεων

Τοξ

ικότ

ητα

, %

Αναμενόμενη

Παρατηρούμενη

Cu Zn(mg/L) (mg/L)A: 0.12 0.43B: 0.12 0.86C: 0.12 1.73D: 0.17 1.73E: 0.25 0.43F: 0.25 0.86G: 0.25 1.73

Συνδυασμένη τοξικότητα χαλκού και ψευδάργυρου(Τοξικότητα στο φωτοβακτήριο Vibrio fischeri)

Συνδυασμένη τοξικότητα κασσίτερου και κυανιούχων(Τοξικότητα στο οστρακόδερμο Daphnia magna)

0

20

40

60

80

100

A B C D E F G H I

Συνδυασμός συγκεντρώσεων

Τοξ

ικότ

ητα

, %

Αναμενόμενη

Παρατηρούμενη

Sn CN(mg/L) (mg/L)

A: 0.45 0.45B: 0.45 0.9C: 0.45 1.8D: 1.35 0.45E: 1.35 0.9F: 1.35 0.9G: 1.8 0.45H: 1.8 0.9I: 1.8 1.8

Προστασία των καταναλωτών από αναπάντεχη ή σκόπιμη ρύπανση του πόσιμου νερού

Πληρέστερη εικόνα για την ύπαρξη επικίνδυνων χημικών ουσιών

Παρακολούθηση της τοξικότητας του πόσιμου νερού

Εκτίμηση της ποιότητας του νερού της λίμνης Κορώνειας και της λίμνης Κάρλα

Εφαρμογή οικοτοξικολογικών αναλύσεων σε ευαίσθητα οικοσυστήματα

Εφαρμογή βιοδοκιμών με το βακτήριο εκπομπής φωτός V. fischeri, το φυτοπλαγκτόν P. subcapitata και το καρκινοειδές D. magna

Χρηματοδότηση από το Πράσινο Ταμείο

Ευχαριστούμε το Πράσινο Ταμείο για τη χρηματοδότηση του έργου