ATT ANVÄNDA TOX TESTER SOM INDIKATORER I EKOLOGISK RISKBEDÖMNING. Maria Larsson och Magnus Engwall Örebro universitet

Transkript

1 ATT ANVÄNDA TOX TESTER SOM INDIKATORER I EKOLOGISK RISKBEDÖMNING Maria Larsson och Magnus Engwall Örebro universitet Slutworkshop Applicera , SLU, Uppsala Förorenade områden Riskbedömning av förorenad mark baseras oftast på kemisk analys av ett fåtal ämnen Majoriteten av ämnen är inte inkluderade Okända risker Ingen hänsyn till samverkansmekanismer Sekundära effekter av sanering Bildande av okända gifter, oxy PAHer, metylerade PAHer Förändrad tillgänglighet av kvarvarande gifter

2 Tox tester svar på den samlade giftverkan i ett prov Mäter en biologisk respons Mäter responsen av samtliga ämnen i ett prov Hänsyn till komplexa blandningar, kombinationseffekter Ge en indikation på om det finns en påverkan eller risk för negativa effekter i mark, sediment eller vatten Minskar risken för att missa ämnen som inte är inkluderade i den kemiska analysen 3 Tox tester Ekotoxikologiska tester Standardiserade tester Akuta och (kroniska) långtidstester mäter t ex överlevnad, reproduktion Testorganismer inte adapterade till föroreningen/miljön Fördelar: Mäter en biologisk effekt Mäter den kombinerade effekten av alla ämnen i ett prov Mäter responsen från den biotillgängliga fraktionen av ämnena Kontrollerade test Förhållandevis hög precision Nackdelar: Testorganismer ibland inte relevanta för just den miljön Vet inte vilket ämne/ämnesgrupp som ger responsen Provets egenskaper kan påverka resultatet Test, utförs i labmiljö, ibland behöver t ex ph justeras Dyngmask Folsomia candida Hoppstjärtar Folsomia candida 4

3 Tox tester Bioreporter tester Cellbaserade biologiska testmetoder För detektion av respons från dioxinlika ämnen, PAHer, hormonstörande ämnen, genotoxiska ämnen mm Samma provupparbetningsmetoder som till kemisk analys Fördelar: Baserade på kända toxiska verkningsmekanismer Mäter den kombinerade biologiska responsen av alla organiska ämnen i ett prov som verkar via den specifika mekanismen Kan påvisa respons från kemikalier som kemisk analys inte letar efter/inte kan analysera Snabba, känsliga och billiga Kan kombineras med kemisk analys se hur mycket av aktiviteten som kan förklaras med de kvantifierade ämnena Nackdelar: Vet inte vilket/vilka ämnen som ger responsen samt deras koncentration 5 Toxtester i Applicera Ekotoxikologiska tester Hoppstjärtstest Testorganism: Folsomia candida Dödlighet och reproduktion (OECD 232) Testperiod: 28 dagar Relevans: Standardiserat test Jordlevande organism Rekomederad i litteratur Användes i lysimeterstudien 6

4 Toxtester i Applicera Ekotoxikologiska tester Mikrotoxtest (fast fas) Testorganism: marina bakterien Vibrio fischeri Mäter inhibering av luminescence Akuttoxicitet (EN ISO (mod)) Testperiod: 30 minuter Relevans: Standardiserat test Känsligt, snabbt, kostnadseffektivt, reproducerbart och utan etiska problem Fast fas utvecklat för fasta prover (sediment) Visat på korrelation med akuttoxicitet för marklevande djur Användes i lysimeterstudien och Fönsterfabriken studien 7 Toxtester i Applicera Bioreportertest H4IIE luc bioreportertest Råttlevercellinje med en luciferasgen inkorporerad i genomet (H4IIE luc) för enkel detektion Mäter Ah receptoraktivering Testperiod: 24 timmar (vanligtvis) Relevans: Lång erfarenhet av mätning av oförorenade samt PAH förorenade jordar PAHer aktiverar Ah receptorn kan mätas med denna metod PAHers giftighet är direkt eller indirekt kopplad till denna mekanism (aktivering av Ah receptorn) Finns data för många enskilda ämnens respons i bioreportertestet Luciferasgen från eldsflugan Användes i samtliga tre studier 8

5 H4IIE luc bioreportertest 50% av TCDDmax Extrakt EC 50TCDD EC 50TCDD 9 Hur kan bioreporterstudier kombineras med kemisk analys? Bioreporter Koncentration responsanalys beräkning av bio TEQ värde för en blandning (anger totalinnehållet av ämnen som ger den studerade biologiska effekten, effekten relateras till en referenskemikalie, tex TCDD) Koncentration responsanalys för enskilda analyserade toxiska ämnen REP värden (anger hur potentiellt toxiskt ämnet är i relation till en referenskemikalie, tex TCDD) Kemisk analys Så utförlig kvantitativ analys som möjligt av ingående toxiska ämnen Beräkning av kem TEQ värden för varje ämne genom multiplicering med respektive REP värde Summering av alla ämnens toxicitetsnormaliserade halt (TEQ) till ett totalvärde för ämnenas sammanlagda ptentiella toxicitet uttryckt i kem TEQ (pg/g) Jämför bio TEQ motkem TEQ (massbalansanalys) bio TEQ=kem TEQ effekten beror på de analyserade ämnena, additiv effekt bio TEQ>kem TEQ effekten kan inte förklaras enbart av de analyserade ämnena bio TEQ<kem TEQ antagagonism (mkt ovanligt) 10

6 Jämförelse bioreporter test och kemisk analys Exempel metodik 11 Jämförelse gränsvärden Idag finns inga gränsvärden för tox tester Jämföra resultaten med tester utförda på referensjordar från området eller jordprover från opåverkad mark dvs, jord som saknar kända punktutsläpp ( tex jord från parker och landsbygd), 12

7 Fältstudie #1: Mjölby Jämförelse kemanalys (kem-teq) och bioreporter analys (bio-teq) Massbalansanalys av prover (>KM) visar att 12 till 78 % av responsen i bioreprter testet kan förklaras med analyserade ämnen PAH16 förklarar stor del av kem-teq för de kvantifierade ämnena Korrelation mellan kemisk analys och bioreporter analys inom området 13 Fältsstudie #2: Mjölby bio-teq EC pg TEQ/g d.m. soil MN14.1 MN14.2 MN15.1 MN15.2 MN15.3 MN16.1 MN16.2 MN16.3 MN17.1 MN17.2 MN17.3 MN18.1 MN18.2 MN18.3 MN19.2 MS20.2 MS21.1 MS22.1 MS22.2 MS22.3 MS23.1 MS24.1 MS24.2 MS25.1 MS25.2 MS26.1 MS27.1 MS27.2 MS27.3 MS28.1 MS28.2 Bio-TEQ (jordprover >KM) jämfört med bio-teq uppmätta i jordar från parker i olika svenska städer (röd markering) 14

8 Studie: Lakbarhet av PACer och AhR agonists från jord med olika föroreningskällor ng/kg H1 R1 R2 R3 Fältstudie #2: Mjölby G1 bio-teq i jord bio-teq i lakvätska G2 G3 C1 C2 Lakbar fraktion (%) H1 0,06 R1 0,01 R2 0,005 R3 0,01 G1 0,02 G2 0,7 G3 0,5 C1 0,05 C2 0,1 Fältstudie #2: Mjölby Bioreporter (H4IIE-luc) analys av jord och lakvätska från kolonnlakning EN14405 (ackumulerad utlakad koncentration vid L/S=10 L/kg) Kemanalys (kem-teq) kunde förklara 4 till 75% av bioreporterresponsen (bio-teq) i jord och lakvätska Larsson et al, 2018 Occurrence and leachability of polycyclic aromatic compounds in contaminated soils: Chemical and bioanalytical characterization, STOTEN Lysimeter experimentet Hoppstjärtstest: Högsta koncentration av Cu-lysimetrar Resultat vid uttag 2018: Krusenberg Cu: Visar påverkan på reproduktion minskning i avkomma 75% jämfört med referensjord Nåntuna Cu: Visar påverkan på reproduktion minskning i avkomma 30% jämfört med referensjord 16

9 Sammanfattning så här långt Utvärdering pågår av resultaten från de ekotoxikologiska tester i Applicera Bioreporter (H4IIE luc) bra indikator/screeningverktyg för PACer Korrelation av kemisk analys (kem TEQ) och bio TEQ inom samma föroreningsområde Kan kombineras med lakningsstudier av jord för att mäta tillgänglig/mobil fraktion Känsligare och snabbare analysmetod jämfört med kemisk analys Kemisk analys av ett fåtal ämnen kan leda till att man missar ämnen som innebär en risk Flera andra PACer detekterade i jordar och lakvatten PAH16 förklarar endast en del av responsen i bioreporter testet (H4IIE luc) Ämnenas tillgänglighet är en mycket viktig parameter Liten fraktion som är tillgänglig 17 Vad krävs för tillämpning av bioreporterbaserad kartläggning och riskbedömning? Standardisering av bioreporters Standardisering av provtagnings /upparbetningsmetoder Utveckling av gränsvärden och/eller databas med bakgrundsdata av jord Lättbegriplig tolkning av resultat Inkludering i SNVs rekommendationer Acceptans hos beställare, myndigheter och konsulter Laboratorier som kör testerna

10 Tack för uppmärksamheten! Tack till MTM kollegorna Rebecca Bülow & Monika Lam Kontakt: 19