2. Biotranszformáció
A biotranszformáció fıbb mechanizmusai
1. Kiválasztást fokozza 2. Az anyagot kevésbé toxikus formába alakítja (detoxifikáció )
I. fázis
Oxidációredukció
Szerves anyagok
Metabolit
3. Az anyagot toxikusabb formába alakítja
Kiválasztás II. fázis
(aktiváció, parathion - paraoxon)
Konjugáció Vízoldhatóság nı
Biometiláció (pl. [(CH3)2Se] )
Raktározás (zsírdepó) Kacsa – dieldrin mérgezés – csak a nıstények
Biomineralizáció (pl. váz, érzékszervek)
Fémek és mikroelemek
Kiválasztás vagy elzárás
Miért? Magyarázat: költéshez zsírdepó – dieldrin raktár – vér dieldrin szint 0,02 ug/ml-rıl 0,5 ug/ml-re nı – mérgezés
Metallothioneinekhez (vagy más ligandokhoz) való kötés
3. Kiválasztás
A koncentráció csökkenése, az anyagmennyiség kiválasztása nélkül
10 µmol / g
5 µmol / g
1
Szennyezıanyagok mozgásának mérése bonyolult rendszerekben
Kiválasztás módjai Állatok Vizelet Ürülék Kopoltyú Vedlés stb.
Növények Lemosódás Evaporáció Elszáradás
Egy kis kompartmentanalízis
Legelés stb.
Ct = C0 e -kt
koncentráció
C
idı
Két kompartmentes modell Izom (1) Máj (2)
Környezetszennyezés alaptípusai
k1 k2
1. Szétoszló (flow) 2. Felhalmozódó (stock): Teljesen, maradéktalanul felhalmozódó Felhalmozódó, de lassan lebomló
Ct = C1(0) e –k1t + C2(0) e-k2t
2
A szennyezettség mérése 1. Fizikai-kémiai módszerekkel Jellemzıi: mőszeres méréseken alapul, könnyen ismételhetı, gyors, viszonylag egyszerő, de …
2. Biológiai, ökotoxikológiai módszerek Jellemzıi: bonyolultak, lassúak, drágák, de … jól mutatják az élıvilágra gyakorolt tényleges hatásokat
az élıvilágra gyakorolt hatásokat csupán nagy vonalakban jelzi
Biomarkerek • Hatás becslése, a „mérıeszközök”
Biomarkerek jellemzıi 1. A biomarker kimutatás legyen egyszerő, olcsó 2. Legyen érzékeny
• Végpont (end point) – amivel a hatás mértékét becsüljük • Klasszikusan ez a mortalitás. Számos egyéb végpont lehet (növekedés, szaporodás stb.)
3. A hatás-válasz reakció legyen egyértelmő (okokozat) 4. A hatásmechanizmusokat ismerjük 5. A szervezetre gyakorolt hosszú távú toxikus hatásokat jelezze
Hogyan döglik a légy?
3
Dózis-válasz modellek
A dózis-hatás modellek a biológiai változók normális eloszlásán alapulnak
Mortalitás meghatározott idı után (pl. 2 nap)
A populációs válaszok a toxikus anyagokra rendszerint balra aszimmetrikusak
Az egyedek toleranciájának különbsége a dózis-válasz modell alapja
A modell lognormális eloszlást (szigmoid görbét) eredményez
LC, EC, NOEC, LOEC és társaik 1. Letális dózis (LD), letális koncentráció (LC), effektív dózis (ED), effektív koncentráció (EC) 2. Mértéke: LD50, LD10, LC50, LC10, EC50, EC10 stb.
4
1. Legnagyobb, hatás nélküli koncentráció (NOEC, non observable effect concentration = dosis tolerata maxima DTM) LC50
2. Legkisebb hatásos koncentráció (LOEC, Lowest observable effect concentration = dosis
LC10
letalis minima DLM) NOEC
LOEC
Nehézfémszennyezési kísérletek
Kézi illesztés (hand fitted)
A fajok érzékenysége különbözı
Kompolt, Szelenit, Összes,
NOEC?
LOEC?
Reprodukció 40
Egyedszám (db)
35 30 25
*
20
*
15
Átlag *
10 5
**
***
70,65
144,5
0 Kontroll
3,88
8,89
16,75
33,15
Vizsgált koncentrációk (mg/kg)
5
Idı-válasz modell
A hormézisz • A hormézisz a szennyezıanyag kis koncentrációjára adott pozitív válasz. • Oka: – Direkt stimuláció – A homeosztázis megzavarásának kompenzációja
Magyarázat
A környezeti kár kockázatának becslése
• 1. Stimuláció • 2. Túlkompenzálás
Környezeti koncentráció
Hatás a rendszerben
• Kritikák…. (Homeopátia) Kockázati hányados (RQ) = elıre jelezhetı környezeti koncentráció (PEC) / károsan még nem ható, elıre jelezhetı koncentráció (PNEC)
6
PEC és PNEC becslése
Kibocsátás
1. PEC = eloszlás modellezése
• PEC: – Környezeti koncentráció modell
• PNEC Hatás
– NOEC • Laboratóriumi kísérletek • Indikátor fajok • stb. alapján
Kibocsátás
2.
PNEC = extrapoláció
100 Kg/ha/év
PNEC = extrapoláció ismert adatok (pl. laboratóriumi kísérletek eredményei) alapján
Vízbe (levegıbe, talajba) jut: Kibocsátás (Kg/ha/év) * faktor (%) Faktor függ:
Hatás
Eloszlás Oldódóképesség Vízáramlás Adszorpció/deszorpció stb.
Alkalmazott teszt Három különbözı trofikus szint élılényeivel legalább 1-1 akut toxicitási teszt (LC50: hal, alga, Daphnia) Legalább egy krónikus NOEC mérés hal vagy Daphnia tesztorganizmussal Két különbözı NOEC mérés, két különbözı trofikus szint élılényeivel (hal és/vagy alga és/vagy Daphnia) Három trofikus szint élılényeivel meghatározott krónikus NOEC értékek Szabadföldi adatok vagy mikrokozmosz kísérletek
Biztonsági faktor 1000
100 50
10
egyedi felmérés
A PNEC érték becsléséhez alkalmazott biztonsági faktorok és tesztek vízi ökoszisztéma esetén (EU-TGD, 1996)
7
