Войти
A пурпурный морской еж проходит испытания на загрязнение с использованием метода определения токсичности всех сточных вод. Водная токсикология - это изучение воздействия производимых химикатов и других антропогенных и природных материалов и деятельности на водные организмы на различных уровнях организации, от субклеточных через отдельные организмы в сообщества и экосистемы. Водная токсикология - это многопрофильная область, которая объединяет токсикологию, водную экологию и водную химию.
. Эта область исследований включает пресноводные, морские вода и осадок среды. Общие тесты включают стандартизованные тесты на острую и хроническую токсичность, продолжительностью от 24–96 часов (острый тест) до 7 дней и более (хронические тесты). Эти тесты измеряют конечные точки, такие как выживаемость, рост, размножение, которые измеряются при каждой концентрации в градиенте вместе с контрольным тестом. Обычно используются отобранные организмы с экологически значимой чувствительностью к токсичным веществам и хорошо изученными литературными данными. Эти организмы можно легко приобрести или культивировать в лаборатории, и с ними легко обращаться.
Хотя фундаментальные исследования в области токсикологии начались во многих странах в 1800-х годах, только примерно в 1930-х годах стали применяться испытания на острую токсичность, особенно на рыбе. В течение следующих двух десятилетий влияние химикатов и отходов на нечеловеческие виды стало больше общественной проблемой, и эра биологических анализов в маринаде началась, когда усилились усилия по стандартизации методов тестирования токсичности.
В Соединенных Штатах принятие Федерального закона о контроле за загрязнением воды 1947 года ознаменовало собой первый всеобъемлющий закон о контроле за загрязнением воды, за которым последовал Федеральный закон о контроле за загрязнением воды в 1956 году. В 1962 году общественные и правительственные интересы были возобновлены, в значительной степени из-за публикации Рэйчел Карсон Тихий источник, а три года спустя был принят Закон о качестве воды 1965 года, который предписывал штатам разработать стандарты качества воды. Осведомленность общественности, а также озабоченность ученых и правительств продолжали расти на протяжении 1970-х годов, и к концу десятилетия исследования расширились, включив в них оценку опасностей и анализ рисков. В последующие десятилетия водная токсикология продолжала расширяться и интернационализироваться, так что теперь существует широкое применение испытаний на токсичность для защиты окружающей среды.
испытаний водной токсикологии (анализы ): тесты на токсичность используются для получения качественных и количественных данных о неблагоприятном (пагубном) воздействии на водные организмы токсиканта. Испытания на токсичность могут использоваться для оценки возможности нанесения ущерба водной среде и создания базы данных, которая может использоваться для оценки риска, связанного с ситуацией для конкретного токсиканта. Тесты на водную токсикологию можно проводить в полевых условиях или в лаборатории. Полевые эксперименты обычно относятся к воздействию нескольких видов, а лабораторные эксперименты обычно относятся к воздействию одного вида. Отношение доза-ответ чаще всего используется с сигмоидальной кривой для количественной оценки токсических эффектов в выбранной конечной точке или критериях эффекта (например, смерть или другое неблагоприятное воздействие на организм.). Концентрация отложена по оси X, а процент ингибирования или реакции - по оси Y.
Критерии воздействия или конечные точки, на которые проводится проверка, могут включать летальные и сублетальные эффекты (см. Токсикологические эффекты).
Существуют разные типы тестов на токсичность, которые можно проводить с разными подопытными видами. Разные виды различаются по своей восприимчивости к химическим веществам, скорее всего, из-за различий в доступности, скорости метаболизма, диете факторов, возраста, пола, состояния здоровья и уровня стресса организма. Распространенными стандартными подопытными видами являются толстоголовый гольян (Pimephales promelas), дафнии (Daphnia magna, D. pulex, D. pulicaria, Ceriodaphnia dubia), мошка (Chironomus tentans, C. ruparius), радужная форель (Oncorhynchus mykiss), овчарка (Cyprinodon variegatu), рыба-зебра (Danio rerio), мизид (Mysidopsis), устрица (Crassotreas), scud (Hyalalla Azteca), креветка (Palaemonetes pugio) и мидии (Mytilus galloprovincialis ). Согласно определению ASTM, эти виды обычно отбираются на основе доступности, коммерческой, рекреационной и экологической значимости, успешного использования в прошлом и нормативного использования.
Было опубликовано множество приемлемых стандартизированных методов испытаний. Некоторые из наиболее широко распространенных агентств для публикации методов: Американская ассоциация общественного здравоохранения, Агентство по охране окружающей среды США (EPA), ASTM International, Международная организация по стандартизации, Окружающая среда и изменение климата Канада и Организация экономического сотрудничества и развития. Стандартизированные тесты позволяют сравнивать результаты между лабораториями.
Существует множество видов тестов на токсичность, широко принятых в научной литературе и регулирующих органах. Тип используемого теста зависит от многих факторов: конкретного регулирующего органа, проводящего тест, имеющихся ресурсов, физических и химических характеристик окружающей среды, типа токсиканта, доступных тестируемых видов, лабораторных и полевых испытаний, выбора конечной точки, а также времени и ресурсы, доступные для проведения анализов, являются одними из наиболее распространенных факторов, влияющих на дизайн теста.
Системы воздействия - это четыре основных метода, которым контроли и тестируемые организмы подвергаются при работе с обработанными и разбавленная вода или тестовые растворы.
Острые тесты - это тесты на краткосрочное воздействие (часы или дней) и обычно используют летальность в качестве конечной точки. При остром воздействии организмы вступают в контакт с более высокими дозами токсиканта в одном случае или в нескольких событиях в течение короткого периода времени и обычно вызывают немедленные эффекты, в зависимости от времени абсорбции токсиканта. Эти тесты обычно проводятся на организмах в течение определенного периода жизненного цикла организма и считаются тестами частичного жизненного цикла. Острые тесты недействительны, если смертность в контрольной выборке превышает 10%. Результаты представлены в EC50 или концентрации, которая повлияет на пятьдесят процентов размера выборки.
Хронические тесты - это долгосрочные тесты (недели, месяцы и годы) относительно продолжительности жизни тестируемого организма (>10% от продолжительность жизни) и обычно используют сублетальные конечные точки. При хроническом воздействии организмы вступают в контакт с низкими непрерывными дозами токсичного вещества. Хроническое воздействие может вызывать эффекты острого воздействия, но также может приводить к эффектам, которые развиваются медленно. Хронические тесты обычно считаются тестами полного жизненного цикла и охватывают весь период генерации или репродуктивного жизненного цикла («от яйца к яйцу»). Хронические тесты не считаются действительными, если смертность в контрольной выборке превышает 20%. Эти результаты обычно указываются в NOEC (уровень отсутствия наблюдаемых эффектов) и LOEC (самый низкий уровень наблюдаемых эффектов).
Тесты на ранних этапах жизни рассматриваются как субхронические воздействия, которые не соответствуют полному репродуктивному жизненному циклу и включают воздействие на ранних, чувствительных этапах жизни организма. Эти воздействия также называют критическими стадиями жизни, тестами на эмбрион-личиночный тест или тест на яйцо. Тесты на ранних стадиях жизни не считаются действительными, если смертность в контрольном образце превышает 30%.
Краткосрочные сублетальные тесты используются для оценки токсичности сточных вод для водных организмов. Эти методы разработаны Агентством по охране окружающей среды и сосредоточены только на наиболее чувствительных этапах жизни. Конечные точки для этого теста включают изменения в росте, воспроизводстве и выживаемости. В этих тестах указаны значения NOEC, LOEC и EC50.
Тесты на биоаккумуляцию - это тесты на токсичность, которые могут использоваться для гидрофобных химических веществ, которые могут накапливаться в жировой ткани водных организмов. Токсиканты с низкой растворимостью в воде обычно могут накапливаться в жировой ткани из-за высокого содержания липидов в этой ткани. Хранение этих токсичных веществ в организме может привести к кумулятивной токсичности. В тестах на биоаккумуляцию используются факторы биоконцентрации (BCF) для прогнозирования концентраций гидрофобных загрязнителей в организмах. BCF - это отношение средней концентрации тестируемого химического вещества, накопленной в ткани тестируемого организма (в условиях устойчивого состояния), к средней измеренной концентрации в воде.
Для испытаний в пресной и соленой воде используются разные стандартные методы, особенно установленные регулирующими органами. Однако эти тесты обычно включают в себя контроль (отрицательный и / или положительный), серию геометрических разведений или другую подходящую серию логарифмических разведений, испытательные камеры и равное количество повторов, а также тестовый организм. Точное время воздействия и продолжительность теста будут зависеть от типа теста (острый или хронический) и типа организма. Температура, параметры качества воды и освещение будут зависеть от требований регулятора и типа организма.
В США многие водоотведения (например, фабрики, электростанции, нефтеперерабатывающие заводы, шахты, муниципальные очистка сточных вод заводы) должны проводить периодические испытания на токсичность всех сточных вод (WET) в рамках разрешительной программы Национальной системы устранения выбросов загрязняющих веществ (NPDES) в соответствии с Законом о чистой воде. На предприятиях, сбрасывающих воду в пресную воду, сточные воды используются для проведения статических-острой мультиконцентрационной токсичности с Ceriodaphnia dubia (водяная блоха) и Pimephales promelas (толстоголовый гольян), среди других видов. Испытуемые организмы подвергаются воздействию в течение 48 часов в статических условиях с пятью концентрациями сточных вод. Основное отклонение в тестах на краткосрочную хроническую токсичность сточных вод и испытаниях на острую токсичность сточных вод состоит в том, что краткосрочный хронический тест длится семь дней, а острый тест длится 48 часов. Для сбросов в морские и устьевые воды использовались следующие тестовые виды: гольян (Cyprinodon variegatus), внутренний серебристый (Menidia beryllina), Americamysis bahia и пурпурный морской еж (Strongylocentrotus purpuratus).
В какой-то момент большинство химических веществ антропогенного и природного происхождения накапливаются в отложениях. По этой причине токсичность отложений может играть важную роль в неблагоприятных биологических эффектах, наблюдаемых у водных организмов, особенно тех, которые населяют бентические среды обитания. Рекомендуемый подход к тестированию отложений - применение триады качества отложений (SQT), которая включает одновременное изучение химического состава отложений, токсичности и полевых изменений, чтобы можно было собрать более полную информацию. Сбор, обработка и хранение осадка могут влиять на биодоступность, и по этой причине для этой цели были разработаны стандартные методы.
Токсичность можно разделить на два основных категории прямой и косвенной токсичности. Прямая токсичность возникает в результате действия токсиканта в месте действия в организме или на нем. Косвенная токсичность возникает при изменении физической, химической или биологической среды.
Летальность - наиболее распространенный эффект, используемый в токсикологии и используемый в качестве конечной точки для тестов на острую токсичность. При проведении тестов на хроническую токсичность исследуются сублетальные эффекты. Эти конечные точки включают поведенческие, физиологические, биохимические и гистологические изменения.
Когда организм одновременно подвергается воздействию двух или более токсичных веществ, возникает ряд эффектов. Эти эффекты включают аддитивные эффекты, синергетические эффекты, потенцирующие эффекты и антагонистические эффекты. Аддитивный эффект возникает, когда комбинированный эффект равен комбинации или сумме отдельных эффектов. Синергетический эффект возникает, когда комбинация эффектов намного больше, чем два отдельных эффекта, сложенных вместе. Усиление - это эффект, который возникает, когда отдельное химическое вещество не имеет эффекта, добавляется к токсиканту, и комбинация имеет больший эффект, чем просто токсикант. Наконец, антагонистический эффект возникает, когда комбинация химических веществ оказывает меньшее влияние, чем сумма их индивидуальных эффектов.
Все термины взяты из Rand.
В Соединенных Штатах водная токсикология играет важную роль в NPDES Программа разрешения сточных вод. В то время как большинство предприятий по сбросу сточных вод обычно проводят аналитические химические испытания на известные загрязнители, тесты на токсичность целых сточных вод стандартизированы и проводятся регулярно в качестве инструмента для оценки потенциальных вредных воздействий других загрязнителей, а не конкретно регулируется в разрешениях на сбросы.
Программа качества воды EPA опубликовала критерии качества воды (для отдельных загрязнителей) и стандарты качества воды (для водных объектов), которые были получены в результате испытаний на водную токсичность.
Хотя рекомендации по качеству отложений не предназначены для регулирования, они предоставляют способ ранжирования и сравнения качества отложений, разработанные Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA). Эти рекомендации по качеству отложений приведены в кратких справочных таблицах NOAA (SQuiRT) для многих различных химикатов.
