Biologiska testmetoder för att testa. askor, asfaltsrester mm

Transkript

1 Biologiska testmetoder för att testa askor, asfaltsrester mm Bengt-Erik Bengtsson (Professor i Akvatisk Ekotoxikologi särskilt biotester) Institutionen för Tillämpad Miljövetenskap (ITM) Stockholms universitet Förslag till biotestbatteri för klassificering av avfall enl. H14-kriteriet i Avfallsförordningen Förslagsställare: Magnus Breitholtz, ITM/SU Bengt-Erik Bengtsson, ITM/SU Gunnar Carlsson, SLU/Uppsala Anja Enell, SGI/Linköping Kristian Hemström, SGI/Linköping Ola Wik, SGI/Linköping Sara Stiernström, ITM/SU 1

2 Disposition Bakgrund till projektförslaget Syfte och problembeskrivning Avfallskategorier Förslag till ekotoxikologiskt testbatteri Kemiska analyser, Persistens och Bioackumulerbarhet Intressenter Bakgrund Avfallsförordningen (2001:1063) medför att vissa avfallstyper erhållit s.k. dubbla ingångar: Avfallsinnehavaren skall t ex klassificera miljöfarliga ämnen som kan ge ekotoxikologiska effekter i höga koncentrationer (egenskap H14 i bil. 3). I Sverige saknas idag närmare anvisningar hur ekotoxikologiska test skall tillämpas i sammanhanget. Klassificeringen kommer att vara styrande m a p hanteringen, varför det är viktigt att använda tester avseende miljöstörningar genomförs på ett korrekt och vetenskapligt vedertaget sätt 2

3 Bakgrund, forts. I ett pågående EU-projekt: Evaluation of a biotest battery for the ecotoxicological evaluation of waste (Moser et al 2005; UBA 2006) föreslår man att vissa etablerade ekotoxicitetstester skall kunna användas för klassning av problemavfall, t ex slagg från järn/stålindustrin, bottenaskor från avfallsförbränning, uppbrutna vägbeläggningsmassor innehållande stenkolstjära samt sorterat bygg- och rivningsavfall. Vårt förslag utgör en svensk tillämpning av denna strategi. Syfte Ta fram ett standardiserat (subkroniskt) biotestbatteri att hänvisa till i en vägledning (t ex Handbok för klassificering av avfall enligt avfallsförordningen (SFS 2001:1063)) vad gäller bedömning av avfallsegenskapen miljöfarlig (H14). Klassificering av inneboende faran hos undersökta avfallskategorier skall utvärderas (genomgripande riskbedömning och hantering avses ej). 3

4 Direktiv/Begränsningar Valda biologiska testmetoder skall enligt Nv vara robusta med avseende på saltstyrka och ph, vara vetenskapligt förankrade eller standardiserade samt inte ha längre varaktighet än 7 dagar. Askor Avfallskategorier Slaggrus Bioaskor Flygaska från avfallsförbränning Stabiliserad flygaska från avfallsförbränning Tjärasfalt Förorenade massor/förorenad mark 4

5 Förslag till testbatteri Med hänsyn till att samhället egentligen vill skydda hela ekosystem snarare än enskilda arter är det viktigt att olika trofinivåer finns representerade Vilka komponenter består ett ekosytem av? Konsumenter - Heterotrofer Respiration glukos + syre --> koldioxid + vatten + energi Producenter - Autotrofer Fotosyntes koldioxid + vatten + solenergi --> glukos + syre Respiration glukos + syre --> koldioxid + vatten + energi 5

6 Förslag till testbatteri, forts. Trots detta stora åtagande är det ändå viktigt att göra en rimlig avvägning mellan ekonomi, ekologi och ekotoxikologi Basala krav på Biologiskt Tester Känsliga Standardiserade Snabba Kostnadseffektiva Ekologiskt relevanta 6

7 Vad använder man i dagens riskbedömning för att upptäcka miljöeffekter? Exempel på organismer för testning av toxicitet i vattenmiljön 7

8 Test med bakterien Vibrio fischeri (Microtox) 8

9 Naturvårdsverkets teststrategi för komplexa avloppsvatten -KIU-dokumenten 9

10 Olika livsstadier komplicerar givetvis detta ytterligare F 1 Befruktning F 0 Embryo Kläckningsframgång Gametproduktion Larv Adult Metamorfos Utveckling av gonader Utveckling Juvenil 10

11 Förslag till testbatteri, forts. Nedbrytare: Vibrio fischeri (Microtox); 30 min EC50 (luminescens) (ISO) Primärproducent: Pseudokirchinella subcapitata (= Selenastrum capricornutum); 72 tim EC50 (tillväxt) (ISO) Primärkonsument: Nitocra spinipes; 6 dagar NOEC/LOEC larvutveckling (OECD) Sekundärkonsument: Sebrafisk; 48 tim NOEC/LOEC embryoutveckling (OECD/ISO) (alt. Art: Storspigg) Etiska aspekter Inom EU stödjer organet ECVAM testutveckling som minskar användningen av plågsamma försök med ryggradsdjur. I detta sammanhang berörs således fisk: Vi har bl a därför för avsikt att använda embryotester med sebrafisk (alt. storspigg) i stället för tester med vuxen fisk (metod enl. Schulte & Nagel 1994; Braunbeck et al. 2005; draft OECD/ISO). 11

12 Ekotoxikologiska testmetoder som kan användas för miljöriskbedömning av kemikalier Testorganism Akut Livscykel (del) Livscykel Multi generation Fältstudier Komplementtest Biokemiska markörer: (t.ex. RNA/DNA) Cell linje/receptor assays/proteomi c Biomarkörer (t.ex. enzymaktivitet) Mål: Bevara och skydda naturliga populationer Kemisk karakterisering Totalhalter av metaller/spårämnen (enl. gränsvärden i NFS 2004:10) o. ammoniumkväve Org. screeninganalys (GC/MS) för potentiellt bioackumulerande ämnen Nedbrytbarhet (persistens), 28 d. Enl OECD 301A 12

13 Känsliga biologiska metoder med regionalt relevanta arter Exempel från ITM: No. 1 Copepoder (hoppkräftor) istället för Cladocerer (vattenloppor, t ex Daphnia) Nitocra spinipes Boeck Kept in continuous culture since 1975 Purpose: Ecotoxicological testing Bengtsson ITM, Stockholm University 13

14 Avläsning av akut toxicitet i försök med kräftdjuret Nitocra spinipes 2-generation test with the benthic copepod Nitocra spinipes Endpoints (above arrow) Larval Development Rate Mortality Fecundity, Sex Ratio and Population Growth Rate Mortality DayO Starting with nauplii <24-36 hours old About 50 % copepodites Adults Ovigerous females Events in lifecycle (below arrow) End of exposure End of exposure of isolated females 14

15 Känsliga biologiska metoder med regionalt relevanta arter Exempel från ITM: No. 2 Storspigg istället för Sebrafisk 15

16 Storspiggen En ny art för både lab-tester och övervakning i vår yttre miljö Intressenter Värmeforsk Avfall Sverige Naturvårdsverket SGI Enskilda avfallsintressenter (f.n. 3 st.) Projekttid: aug maj