Ökotoxikológia A DDT-sztori Nobel díj bizonytalanságokkal. Bomlási vegyületei. p,p -dikloro-difeniltrikloroetán. Zeidler szintetizálta 1874-ben

A DDT-sztori – Nobel díj bizonytalanságokkal

Ökotoxikológia

Ökotoxikológia 2009

Bakonyi Gábor

p,p’-dikloro-difeniltrikloroetán


Bakonyi Gábor

Zeidler szintetizálta 1874-ben

Bomlási vegyületei DDE (1,1-dichloro-2,2-bis(p-dichlorodiphenyl)ethylene) and DDD (1,1dichloro-2,2-bis(p-chlorophenyl)ethane),

Müller et al. 1938 – peszticid aktivitás felfedezése Nobel-díj 1948


Bakonyi Gábor

Elınyei: 1. emlısökre alig mérgezı



Bakonyi Gábor

1. Malária, váltóláz és filáriázis megakadályozása 2. Olcsó (fejlıdı országok)

Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor

1

Mintegy 1 milliárd embert óvott meg a betegségektıl

Ökológiai problémák • DDT és a tojáshéj vastagságának összefüggései

1,2-2,7 millió haláleset/év (csak a Szaharától délre), ebbıl 0,7 millió 5 éven aluli gyerek halálesete/év Ökotoxikológia 2009

Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor

További problémák 1. Perzisztencia (biológiai felezési idı 8 év) 2. Jelentıs diszperzió 3. Zsíroldékonyság Amphipoda

4. Csekély biotranszformáció 5. Biomagnifikáció Ökotoxikológia 2009

Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor

2


Bakonyi Gábor


? Ökotoxikológia 2009

•

Bakonyi Gábor

Bakonyi Gábor

• Mit csináljuk?


Bakonyi Gábor

Johannesburg (2000) • Magyarország:

– Javaslatok 1. DDT használat a lakáson belül (1-2 g (a.i.)/ m2, évente 2x)* 2. Növényvédıszerrel kezelt szúnyogháló 3. Tereprendezés (hatékonysága 80-88 %**)

– 1949 óta nincs malária – Akkor DDT-vel írtották ki

* ** Keiser et al. (2005) Lancet Infect. Dis. 5: 695-708.


Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor

3

Környezeti toxikológia (Environmental toxicology)

Toxikológia (Toxicology)

Ökotoxikológia (Ecotoxicology)


Bakonyi Gábor

Történet • •

Hol?

Cél

Ökotoxikológia (Ecotoxicology)

terep

SIO

Környezeti toxikológia (Environmental toxicology)

laboratórium

SIO

Toxikológia (Toxicology)

laboratórium ember


Bakonyi Gábor

M. J. B. Orfila (1787-1853)

Toxikológia Paracelsus (1493-1541)

1. Toxikus hatás és kémiai szerkezet összefüggése

1. Dózis-hatás kapcsolat

2. Kiürülés mechanizmusai 2. Minden anyag toxikus. A dózistól függ, hogy kedvezı, vagy kedvezıtlen a hatása. Ökotoxikológia 2009

3. Antidótumok

Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor

Rachel Carson (1962) – Silent spring Magyarul: Néma tavasz (1995) – Katalizátor Iroda

Az ökotoxikológia egyik alapelve: a bumeráng-elv (a környezetszennyezés visszaüt, valamikor, valahogy)


Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor

4

Mit nevezünk szennyezı anyagnak (xenobiotikum)?

A szennyezıanyagok fı csoportjai •

Emberi testben nem fordul elı

Többféle funkcionális osztályozás lehetséges 1. Forrás (természetes, mesterséges)

1. Természetes (nikotin, piretrin, mykotoxin stb.) 2. Mesterséges (peszticidek stb.)

2. Célszerv (neurotoxin, hepatotoxin, nephrotoxin, stb.) 3. Fiziológiai hatás (karcinogén, teratogén stb.) 4. Kémiai természet (szerves, szervetlen)

Evolúciós problémák

5. Toxicitás (erısen toxikus, kevéssé toxikus) 6. Perzisztencia (erısen perzisztens, kevéssé perzisztens)


Bakonyi Gábor

A szennyezıanyagok csoportosítása az EPA (Environmental Protection Agency) szerint 1.

Mezıgazdasági kemikáliák

2.

Légszennyezık (aeroszolok, azbeszt, szénmonoxid, stb.)

3.

Biológiai anyagok (vírus, baktérium, vagy maradványuk, háztartási por stb.)

4.

Karcinogének

5.

Vegyi anyagok (benzén, dioxin, nehézfém stb.)

6.

Különösen veszélyes anyagok (arzén, cián stb.)

7.

Ózon

8.

Radioaktív anyagok

9.

Talajszennyezık (aceton, kloroform, stb.)

10.

Perzisztens szerves és szervetlen szennyezık

11.

Vízszennyezık Ökotoxikológia 2009

Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor

Változások környezeti hatásokra


Bakonyi Gábor

Ökotoxikológia - Truhaut (1969)

Különbözı toxikológiaiökotoxikológiai paraméterek jelentısége


Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor

5

Szennyezıanyagok mozgása az ökoszisztémákban

Mozgás 1. Vízben

Függ

szennyezés állatok

1. Az anyag fizikai és kémiai tulajdonságaitól 2. A közegtıl

algák

3. Az élılényektıl


Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor

3. Talajban

2. Levegıben


Bakonyi Gábor

Bioakkumuláció (vízi ökotoxikológiában biokoncentrációnak nevezik)


Bakonyi Gábor

A Verhulst-Brody és a logisztikus görbe S = 0.46286316 r = 0.99909452

y = A (1 – aecx)

24 .2

0

Koncentráció

Y Axis (units)

17 20. 16 .1

3

12 .1

0

7 8.0 3 4.0

F=K

0.00 0.0

F>K

0.9

1.8

2.8

3.7

4.6

5.5

X Axis (units)

F = felvétel

Y = A /(1 +

aecx)

K = kiválasztás

F>>K

A szennyezıanyag hatásának idıtartama Ökotoxikológia 2009

Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor

6

Antropogén hatásra történı nehézfémfelhalmozódás (AF) a bioszférában

• Bioakkumuláció• egy szennyezı anyag nettó akkumulációja a

Kérészlárva

szervezetben/szervezeten. Bármely

PCB és DDT

forrásból (talaj, víz, táplálék stb.)

akkumulációja

származhat.

Név

Antropogén forrásból

Természetes forrásból

Összes

AF

Cd

8

1

9

89%

Pb

300

10

310

97%

Zn

130

50

180

72%

Mn

40

300

340

12%

Hg

100

50

150

66%

PCB: poliklórozott bifenil – ipari melléktermék kb. 200 hasonló vegyület Ökotoxikológia 2009 DDT: diklór-difenil-triklór-etán - inszekticid

(106 kg/év) Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor

Számítás: Bioakkumulációs faktor (BAF) = koncentráció a kompartmentben / koncentráció a forrásban


Bakonyi Gábor

Szimptómák • Közepes mérgezés – – – –

Ataxia Izomgyengeség Beszőkült látás Hallás és beszédzavarok

• Erıs mérgezés

A Minamata-kór 1950-es évek: Hg a papírgyárból baktériumok metilálják (metil-higany) biokoncentráció (halak) 100 haláleset

– Paralízis – Kóma – Halál

1970-es évek: Új kikötı Nagyobb hajók Hg mobilizáció az iszapból Ökotoxikológia 2009

Bakonyi Gábor


W. Eugene Smith Tomoko Uemura in Her Bath Minamata, 1972

Bakonyi Gábor

7

Nehézfém biomagnifikáció a Balatonban


Bakonyi Gábor

Toxikokinetikus modell


Bakonyi Gábor

Felvétel

Újraeloszlás a kompartmentek között

Biológiai elérhetıség 3. Kiválasztás

1. Felvétel

2. Biotranszformáció (detoxifikáció, aktiváció, raktározás


Talaj

Bakonyi Gábor

1. Talaj típus 2. Idı 3. Cd forma 4. Fajok

Transzfer a bióta felé

Inert frakció (nem vehetı fel) Ad/abszorbeált frakció Pórusvízben oldott frakció (µg/l)

Szerves komplexek (humunsav, DOC)

Bakonyi Gábor

A Cd biológiai elérhetısége a talajban elsısorban a következı tényezıktıl függ:

Nehézfém frakciók – felvételi utak

Összes (mg/kg)


Bióta

Szervetlen komplex (Cln, OH, etc.) Szabad ionok (pl. Mnn+)


Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor

8

Biológiai elérhetıség vízben (Daphnia)

Cu++ Cu++ Zn++

Zn++


Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor

A biotikus ligandum modell (BLM) pH

Versengı kation

Vízkeménység

Szerves anyag


Bakonyi Gábor

Modell predikció és mérési eredmények

1. Felvételi módok

1.1. Adszorpció (abszorpció) 1.2. Transzport folyamatok 1.3. Endocitózis


Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor

9

A megoszlási hányados vízben (Küv) Egyensúly: víz Cv

Példák

levegı levegı

üledék Cü

Formaldehid Benzén DDT

víz

Koc = Cü / Cv

2 100 300000

víz

üledék

Például: Cü = 30 mg/kg, Cv = 0,1 mg/L Küv = ? Küv = 300 L/kg

üledék


Oktanol/víz arány (Kov = Kow) (C8H18O/H2O)

Bakonyi Gábor

Kov = a lipofília/hidrofóbia mértéke oktanol X vegyület víz

Kov

Kov = Kokt/Kvíz Formaldehid Minél magasabb a Kov értéke egy anyagnak, annál

2,2

log Kov 0,35

Benzén

34

2,13

DDT

8,1*106

6,91

könnyebben vehetı fel lipidhártyákon keresztül. Ökotoxikológia 2009

Bakonyi Gábor


Kov = C(x)oktanol / C(x)víz

log Küv

Példa: C(x)oktanol = 2,0*105 ug/L C(x)víz

= 0,5 ug/L

Kov = ?

7 6 5 4 3 2 1 0

Pyrene

Benzene

0 1

Kov = 4*105

Bakonyi Gábor

2 3 4 5 6 log Kov

7 8

Az üledék megkötı képességét a Kov segítségével becsülhetjük Ökotoxikológia 2009

Bakonyi Gábor

10

Ha nincsenek mért BCF értékek, akkor a logKov alapján, az alábbi egyenletek segítségével becsülhetı az érték:

logBCF(hal) = 0,85 * logKov - 0,70 (A logKov értéke 2 és 6 között lehet csak)

K(földigiliszta-pórusvíz) = 0,25 * Kov (A logKov értéke 1 és 6,5 között lehet csak)


Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor

1.3. Endocitózis

1.2. Transzportfolyamatok Transzport lipidhártyán keresztül

külsı


belsı

Bakonyi Gábor


Bakonyi Gábor

11

Ökotoxikológia A DDT-sztori Nobel díj bizonytalanságokkal. Bomlási vegyületei. p,p -dikloro-difeniltrikloroetán. Zeidler szintetizálta 1874-ben

Recommend Documents