Су ортасындағы организмдерге өндірістік өнімдердің әсерін зерттеу
Aquatic toxicology
Су ортасындағы токсикология: Өндірістік химиялық заттардың су ұйымдарына тигізетін әсерін зерттеу. Экология, химия, токсикологияны біріктіреді. Балықтар зерттеуде маңызды.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Суда тіршілік ететін организмдерде өндірілген өнімдерді зерттеу
Study of manufactured products on aquatic organisms
Су токсикологиясы – өндірілген химиялық заттар және басқа да антропогендік және табиғи материалдар мен іс-әрекеттердің суда тіршілік ететін организмдерге, субклеткалық деңгейден жеке организмдерге, популяцияларға және экожүйелерге әсерін зерттейтін ғылым. Су токсикологиясы – токсикология, су экологиясы және су химиясы салаларын біріктіретін көп салалы ғылым. Әдетте, токсиндерге экологиялық тұрғыдан сезімтал және ғылыми әдебиеттерде жақсы зерттелген организмдер қолданылады. Мұндай организмдерді зертханада оңай алуға немесе өсіруге болады және оларды күту оңай.
Aquatic toxicology is the study of the effects of manufactured chemicals and other anthropogenic and natural materials and activities on aquatic organisms at various levels of organization, from subcellular through individual organisms to communities and ecosystems. Aquatic toxicology is a multidisciplinary field which integrates toxicology, aquatic ecology and aquatic chemistry. Typically using selected organisms with ecologically relevant sensitivity to toxicants and a well established literature background. These organisms can be easily acquired or cultured in lab and are easy to handle.
Тарих
Токсикологияның негізгі зерттеулері 1800 жылдары бірнеше елде басталғанмен, тек 1930 жылдары ғана, әсіресе балықтарда, жедел улануды тексерудің қолданылуы қалыптасты. Органохлорлы пестицид ДДТ [1,1,1 трихлор 2,2 бис(п-хлорофенил)этан] танымал болғандықтан және оның балық өлімін тудыратын байланысы болғандықтан, су токсикологиясы дамыды. Алғашында зерттеулер негізінен устрицалар мен мидияларға бағытталған, өйткені олар уытты ортадан алыстап кете алмады. Осы зерттеулердің нәтижелері нәтижесінде, Ұлттық мұхиттар мен атмосфералық басқару басқармасының (NOAA) "Мидияны бақылау" бағдарламасы сияқты, судың ластаушы заттарының концентрациясын бақылайтын бағдарламалар іске асырылды. Келесі 20 жыл ішінде химиялық заттар мен қалдықтардың адам емес түрлерге әсері қоғамдық мәселеге айналды және уыттылықты тексеру әдістерін стандарттау бойынша күш-жігерлер көбейген сайын, "қырыққабаттағы" биологиялық сынақтар дәуірі басталды. Бұл судың ластануын бақылау туралы заңға (1956) және одан кейін Федералды судың ластануын бақылау туралы заңға (1956) әкелді. 1962 жылы Рейчел Карсонның "Көктемнің үнсіздігі" кітабының жарық көргеніне байланысты қоғамдық және үкіметтік қызығушылық жаңартылды, ал үш жылдан кейін 1965 жылғы Су сапасы туралы заң қабылданды, ол штаттарға су сапасы стандарттарын әзірлеуді тапсырды. Зерттеулер зебра балығы (Danio rerio), мизидтер (Mysidopsis), устрица (Crassostrea), скад (Hyalella azteca), шөптік шрампа (Palaemonetes pugio) және мидиялар (Mytilus galloprovincialis) сияқты түрлерді қамтыды. ASTM анықтамасы бойынша, бұл түрлер қолжетімділік, коммерциялық, ойын-сауық және экологиялық маңыздылығы, бұрынғы сәтті қолданылуы және нормативтік талаптар негізінде әдетте таңдалады. Ағын бір реттік немесе үздіксіз болуы мүмкін. Ластаушы заттың дұрыс концентрациясын қамтитын қоры ерітіндісі алдын ала дайындалуы тиіс. Дозаторлық сорғылар немесе сұйылтқыштар сынақ ерітіндісінің ағымын және көлемін бақылайды, ал су мен ластаушы заттардың қажетті пропорциялары араластырылады. Және көбінесе өлімділік соңғы нүкте ретінде қолданылады. Жедел әсерде организмдер токсиннің жоғары дозасына бір рет немесе қысқа мерзім ішінде бірнеше рет ұшырайды және токсиннің сіңу уақытына байланысты, әдетте, дереу әсер етеді. Бұл сынақтар әдетте организмдердің өмірлік циклінің белгілі бір кезеңінде жүргізіледі және олар өмірлік циклдің ішінара сынақтары болып саналады. Бақылау үлгісіндегі өлім-жітім 10%-дан жоғары болса, жедел сынақтар жарамсыз. Алайда, бақылаудың бұл критерийі түрге және сынақтың ұзақтығына байланысты. Нәтижелер EC50, яки үлгінің 50 пайызына әсер ететін концентрацияда көрсетіледі. (>10% өмір сүру ұзақтығы) және көбінесе сублетальды соңғы нүктелер қолданылады. Созылмалы әсерде организмдер токсиннің төмен, үздіксіз дозасына ұшырайды. Созылмалы әсерлер жедел әсердің салдары болуы мүмкін, бірақ сондай-ақ баяу дамитын әсерлерге де әкелуі мүмкін. Созылмалы сынақтар әдетте толық өмірлік цикл сынақтары болып саналады және бүкіл ұрпақ уақытын немесе репродуктивті өмірлік циклды ("жұмыртқадан жұмыртқаға") қамтиды. Бақылау үлгісіндегі өлім-жітім 20%-дан жоғары болса, созылмалы сынақтар жарамды деп есептелмейді. Бұл нәтижелер әдетте NOEC (әсер байқалмаған деңгей) және LOEC (ең төменгі әсер байқалған деңгей) түрінде баяндалады. Алайда, NOEC және LOEC жиі қолданылмайды, өйткені нәтижелер сынақ үшін таңдалған концентрация қатарына байланысты. Бұл есептер сынақ нәтижелерін өзгерте алатындығы үшін осы салада пікірталас тудырып отыр. Мысалы, егер NOEC концентрациясы 100, 50, 25, 11,25, 6,25 болса және токсикологиялық көрсеткіш 2% болса, онда NOEC концентрациясы 6,25 деп есептеледі. Өмірдің ерте кезеңіндегі сынақтар толық репродуктивті өмірлік циклдан кем уақытты қамтитын субхроникалық әсер ретінде қарастырылады және организмнің өмірінің ерте, сезімтал кезеңдеріндегі әсерді қамтиды. Бұл әсерлер өмірдің маңызды кезеңдері, эмбриондық және дернәсілдік немесе жұмыртқадан шабаққа дейінгі сынақтар деп те аталады. Бақылау үлгісіндегі өлім-жітім 30%-дан жоғары болса, өмірдің ерте кезеңіндегі сынақтар жарамсыз деп есептеледі.
While basic research in toxicology began in multiple countries in the 1800s, it was not until around the 1930s that the use of acute toxicity testing, especially on fish, was established. Due to the popularity of organochlorine pesticide DDT [l,l,l trichloro 2,2 bis(p chlorophenyl)ethane] and its linkage to causing fish death, the field of aquatic toxicology grew. At first, studies focused mainly on oysters and mussels, as they could not move away from the toxic environment. The results of these studies eventually led to the implementation of programs that monitor concentrations of aquatic pollutants in oysters and mussels, such as the Mussel Watch program of the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Over the next two decades, the effects of chemicals and wastes on non human species became more of a public issue and the era of the pickle jar bioassays began as efforts increased to standardize toxicity testing techniques. for the control of water pollution and was followed by the Federal Water Pollution Control Act in 1956. In 1962, public and governmental interests were renewed, in large part due to the publication of Rachel Carson's Silent Spring, and three years later the Water Quality Act of 1965 was passed, which directed states to develop water quality standards. zebra fish (Danio rerio), mysids (Mysidopsis), oyster (Crassotreas), scud (Hyalalla Azteca), grass shrimp (Palaemonetes pugio) and mussels (Mytilus galloprovincialis). As defined by ASTM, these species are routinely selected on the basis of availability, commercial, recreational, and ecological importance, past successful use, and regulatory use. The once through flow can either be intermittent or continuous. A stock solution of the correct concentrations of contaminant must be previously prepared. Metering pumps or diluters will control the flow and the volume of the test solution, and the proper proportions of water and contaminant will be mixed. and generally use lethality as an endpoint. In acute exposures, organisms come into contact with higher doses of the toxicant in a single event or in multiple events over a short period of time and usually produce immediate effects, depending on absorption time of the toxicant. These tests are generally conducted on organisms during a specific time period of the organism's life cycle, and are considered partial life cycle tests. Acute tests are not valid if mortality in the control sample is greater than 10%. However, this control acceptability criterion is dependent upon the species and the duration of the test. Results are reported in EC50, or concentration that will affect fifty percent of the sample size. (>10% of life span), and generally use sub lethal endpoints. In chronic exposures, organisms come into contact with low, continuous doses of a toxicant. Chronic exposures may induce effects to acute exposure, but can also result in effects that develop slowly. Chronic tests are generally considered full life cycle tests and cover an entire generation time or reproductive life cycle ("egg to egg"). Chronic tests are not considered valid if mortality in the control sample is greater than 20%. These results have generally been reported in NOECs (No observed effects level) and LOECs (Lowest observed effects level). However, NOECs and LOECs are becoming less common as endpoints are dependent on the concentration series chosen for the test. These reports are starting to become a topic of debate in the field because of the way it may alter the results of the tests. For example, if the concentration rate of the NOEC is 100, 50, 25, 11.25, 6.25 and the toxicology is reported at 2%, the NOEC would report the concentration as 6.25. Early life stage tests are considered as subchronic exposures that are less than a complete reproductive life cycle and include exposure during early, sensitive life stages of an organism. These exposures are also called critical life stage, embryo larval, or egg fry tests. Early life stage tests are not considered valid if mortality in the control sample is greater than 30%.
Тұнбаларды сынау
Кейбір жағдайларда, адамның қызметінен және табиғи көздерден шыққан көптеген химиялық заттар шөгіндіде жиналады. Осы себепті, шөгіндінің уыттылығы су организмдерінде, әсіресе, түбінде тіршілік ететіндерде байқалатын жағымсыз биологиялық әсерлерге маңызды рөл атқарады. Седиментті сынау үшін ұсынылатын тәсіл – седимент сапасының үштігін (SQT) қолдану, ол седимент химиясын, уыттылығын, далалық өзгерістерді, биоаккумуляцияны және зертханада немесе далада қолданылатын биожетімділік бағалауларын бірдей қарастыруды қамтиды. SQT-ның кеңеюіне байланысты, қазір бұл көбінесе «Седименттерді бағалау аясы» деп аталады. Седиментті жинау, өңдеу және сақтау биожетімділікке әсер етуі мүмкін, сондықтан осы мақсатқа арналған стандартты әдістер әзірленді. Суды және сарқынды суды зерттеудің стандартты әдістері. Америкалық қоғамдық денсаулық сақтау қауымдастығы (APHA), Америкалық су жұмыстары қауымдастығы (AWWA) және Су ортасы федерациясы бірлесіп жариялаған суды талдау техникаларының жинағы. «Экотокс». EPA сақтайтын, су және құрлықта қолданылатын жеке химиялық заттардың уыттылығы туралы ақпаратты ұсынатын деректер базасы. Қоршаған ортаның токсикологиясы және химиясы қоғамы (SETAC). Коммерциялық емес, бүкіл әлемдік қоғам, қоршаған ортаға түсетін стресс факторларды, экологиялық білімді және экологиялық саясатта ғылымды қолдануды түсіну үшін ғылыми зерттеулерді ілгерілетуге жұмыс істейді. EPA су токсикалық сынақтарының процедураларын сипаттайтын нұсқаулықтарды жариялайды. Канаданың қоршаған орта және климаттық өзгерістер министрлігі. Канаданың қоршаған ортаны қорғау жөніндегі бас федералды агенттігі.
At some point most chemicals originating from both anthropogenic and natural sources accumulate in sediment. For this reason, sediment toxicity can play a major role in the adverse biological effects seen in aquatic organisms, especially those inhabiting benthic habitats. A recommended approach for sediment testing is to apply the sediment quality triad (SQT) which involves simultaneously examining sediment chemistry, toxicity, field alterations, bioaccumulation, and bioavailability assessments that can be used in a laboratory or in the field. Due to the expansion of SQTs, it is now more commonly referred to as "Sediment Assessment Framework." Collection, handling, and storage of sediment can have an effect on bioavailability and for this reason standard methods have been developed to suit this purpose. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. A compilation of techniques for water analysis, jointly published by the American Public Health Association (APHA), the American Water Works Association (AWWA), and the Water Environment Federation. "Ecotox." A database maintained by EPA that offers single chemical toxicity information for both aquatic and terrestrial purposes. Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC). A nonprofit, worldwide society working to promote scientific research to further our understanding of environmental stressors, environmental education, and the use of science in environmental policy. EPA publishes guidance manuals outlining aquatic toxicity test procedures. Environment and Climate Change Canada. Canada's lead federal agency for environmental protection.
Терминология
Өлімге әкелетін концентрацияның медианасы (LC50) – Организмдер тобының 50%-ын өлтіруге күтілетін химиялық концентрация. Эффективті концентрацияның медианасы (EC50) – Организмдер тобының 50%-ында бір немесе бірнеше белгілі әсерлерді тудыруға күтілетін химиялық концентрация. Критикалық дене қалдықтары (КБҚ) – Әсер еткен организмнің денесіндегі химиялық концентрацияны жүйелі түрде зерттеу тәсілі, бұл кері биологиялық әсерге байланысты. Бастапқы токсикалық әсер – Организмдегі токсиканттардың болуына байланысты биологиялық белсенділіктің төмендеуі болып табылатын наркозға қатысты. Биомагнификация – Химиялық заттың организм тіндеріндегі концентрациясы, азық тізбегінің бірнеше деңгейлерінен өте келе арту процесі. Ең төменгі байқалатын әсер концентрациясы (LOEC) – Белгіленген уақыт аралығында статистикалық мағынасы бар әсерді көрсететін ең төменгі сынақ концентрациясы. Әсері байқалмаған концентрация (NOEC) – Белгіленген уақыт аралығында бақылау тобымен салыстырғанда әсері байқалмаған ең жоғары сынақ концентрациясы. Токсиканттың ең жоғары қабылданатын концентрациясы (MATC) – NOEC және LOEC диапазонындағы белгілі бір заттың ең жоғары "әсерсіз" концентрациясын көрсететін шамаланған мән. Қолдану факторы (AF) – Химиялық заттың эмпирикалық түрде анықталған "қауіпсіз" концентрациясы. Биомониторинг – Уақыт өте келе қоршаған ортаның өзгеруін талдау үшін тірі организмдерді тұрақты түрде пайдалану. Ағынды сулар – Әдетте әртүрлі химиялық токсиканттарды қамтитын сұйық, өнеркәсіптік шығарылымдар. Сапалық құрылым-әрекет қатынасы (QSAR) – Биологиялық белсенділік пен органикалық химиялық заттардың құрылымы арасындағы байланысты модельдеу әдісі. Әрекет ету механизмі – Бір түрлі кері әсерді көрсететін жалпы мінез-құлық немесе физиологиялық белгілер жиынтығы. Әрекет ету жолы – Кері биологиялық әсер кезінде молекулалық деңгейде болатын егжей-тегжейлі оқиғалар. KOW – Октанол-су бөліну коэффициенті, ол октанолдағы концентрация мен судағы химиялық заттың концентрациясы арақатынасын көрсетеді. Биоконцентрация коэффициенті (БКК) – Тұрақты күйде организм тіндеріндегі химиялық заттың орташа концентрациясының, организмнің әсер еткен суында өлшенген химиялық заттың орташа концентрациясына қатынасы. Барлық терминдер Рэндтен алынған.
Median Lethal Concentration (LC50) – The chemical concentration that is expected to kill 50% of a group of organisms. Median Effective Concentration (EC50) – The chemical concentration that is expected to have one or more specified effects in 50% of a group of organisms. Critical Body Residue (CBR) – An approach that routinely examines whole body chemical concentrations of an exposed organism that is associated with an adverse biological response. Baseline toxicity – Refers to narcosis which is a depression in biological activity due to toxicants being present in the organism. Biomagnification – The process by which the concentration of a chemical in the tissues of an organism increases as it passes through several levels in the food web. Lowest Observed Effect Concentration (LOEC) – The lowest test concentration that has a statistically significant effect over a specified exposure time. No Observed Effect Concentration (NOEC) – The highest test concentration for which no effect is observed relative to a control over a specified exposure time. Maximum Acceptable Toxicant Concentration (MATC) – An estimated value that represents the highest "no effect" concentration of a specific substance within the range including the NOEC and LOEC. Application Factor (AF) – An empirically derived "safe" concentration of a chemical. Biomonitoring – The consistent use of living organisms to analyze environmental changes over time. Effluent – Liquid, industrial discharge that usually contain varying chemical toxicants. Quantitative Structure Activity Relationship (QSAR) – A method of modeling the relationship between biological activity and the structure of organic chemicals. Mode of Action – A set of common behavioral or physiological signs that represent a type of adverse response. Mechanism of Action – The detailed events that take place at the molecular level during an adverse biological response. KOW – The octanol water partition coefficient which represents the ratio of the concentration of octanol to the concentration of chemical in the water. Bioconcentration Factor (BCF) – The ratio of the average chemical concentration in the tissues of the organism under steady state conditions to the average chemical concentration measured in the water to which the organisms are exposed. All terms were derived from Rand.
Тұнбалардың сапасы жөніндегі нұсқаулар
Шөгінді сапасы жөніндегі нұсқаулар реттеу мақсатында емес, Ұлттық мұхит және атмосфера басқармасы (NOAA) әзірлеген шөгінді сапасын бағалау және салыстыру үшін жасалған. Бұл шөгінді сапасы жөніндегі нұсқаулар NOAA-ның көптеген химиялық заттар бойынша жылдам анықтама кестелерінде (SQuiRT) қамтылған.
While sediment quality guidelines are not meant for regulation, they provide a way to rank and compare sediment quality developed by National Oceanic and Atmospheric Administration(NOAA). These sediment quality guidelines are summarized in NOAA's Screening Quick Reference Tables (SQuiRT) for many different chemicals.