Badania toksyczności w procesie biodegradacji endosulfanu

• Autorzy: Łebkowska M. , Załęska-Radziwił M. , Szyłak-Szydłowski R. , Kalinowski R.

Warianty tytułu

EN

Toxicity in the endosulfan biodegradation process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Insektycydy chloroorganiczne ze względu na swoje właściwości, tj.: wysoką toksyczność (zarówno ostrą, jak i chroniczną), migrację w łańcuchu pokarmowym oraz skomplikowane szlaki przemian metabolicznych, wymagają szerokich badań nad rozkładem oraz nad właściwościami powstających metabolitów. W pracy przedstawiono wyniki badań nad biodegradacją pestycydu chloroorganicznego - α-endosulfanu w środowisku wodnym metodą testu OECD MITI(I)-301C oraz zmodyfikowaną metodą testu rzecznego. Przeprowadzone badania wykazały, iż α-endosulfan ulega w wodzie procesom biodegradacji w powyżej 60% po okresie adaptacji. W czasie biochemicznego rozkładu pestycydu wykonano badania toksyczności i genotoksyczności metabolitów testami LUMIStox i SOS-Chromotest. W zależności od zastosowanego testu uzyskano odpowiednio inhibicję (test rzeczny) i stymulację (test MITI(I)-301C) bioluminescencji u bakterii Vibrio fischeri. W obecności mikroorganizmów stanowiących zaszczepienie próbek nie wykryto metabolitów genotoksycznych, natomiast w warunkach abiotycznych testu MITI(I)-301C pojawiły się metabolity o charakterze promutagennym. Wyniki badań toksyczności potwierdziły konieczność prowadzenia kontroli toksykologicznej nie tylko substancji aktywnych, ale również metabolitów powstających w procesach degradacji. Wykazano, że do oceny biodegradacji substancji chemicznych niezbędne jest rozszerzenie badań testowych.

EN

Pesticides, especially chloroorganic insecticides may cause serious risk in the environment. The reason of the situation is that these compounds show high toxicity (both acute and chronic) and that they may easy migrate in the food web in aquatic environment. Complex metabolic pathways as well as higher toxicity of metabolites than initial substances indicate that studies of biodegradation should be completed with toxicity testing of metabolites. The article contains the research results of the biodegradation of chloroorganic pesticide α-endosulfan in water environment. To obtain the results MITI (I)-301C test and modified river test methods were used. During the pesticide biochemical degradation the toxicity and genotoxicity tests (LUMIStox and SOS Chromotest) of metabolites were performed. The results proved that α-endosulfan was biodegraded in above 60% after the adaptation time. Biodegradation of α-endosulfan was higher and faster in the river test then in the MITI(I)-301C test. It could be caused by higher growth of bacteria in the river test. The number of bacteria in the river test exceeded their number in the MITI(I)-301C test one order of magnitude. α-endosulfan metabolites affected bacterial metabolic activity in both tests. Depending on the biodegradation method used, the inhibition of bioluminescence in Vibrio fischeri bacteria in the river test and stimulation in the MITI (I)-301C test were observed. It should be pointed out that in the first day of research no changes in activity were detected. In the presence of microorganisms used as inoculum for the samples, the influence of metabolites on E. coli DNA was not detected. During the MITI (I)-301C test performance in abiotic conditions, pro-mutagenic metabolites were observed. Basing on the activity of alkaline phosphatase in the river test and the MITI(I)-301C test it was proved that no cytotoxic effect was observed. The obtained results confirmed necessity of using toxicity tests during the biodegradation process. It was shown that biodegradation studies of chemical substances should be extended to more tests.

Słowa kluczowe

PL

insektycydy chloroorganiczne; endosulfan; biodegradacja; toksyczność; lumistox; genotoksyczność; SOS chromotest

EN

chloroorganic insecticides; endosulfan; biodegradation; toxicity; lumistox; genotoxicity; SOS chromotest

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2004
• Tom: T. 7, nr 3/4
• Strony: 353--365
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz.

Twórcy

autor

Łebkowska M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Środowiska, ul. Nowowiejska 20, 00-654 Warszawa

autor

Załęska-Radziwił M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Środowiska, ul. Nowowiejska 20, 00-654 Warszawa

autor

Szyłak-Szydłowski R.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Środowiska, ul. Nowowiejska 20, 00-654 Warszawa

autor

Kalinowski R.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Środowiska, ul. Nowowiejska 20, 00-654 Warszawa

Bibliografia

• [1] El Zorgani G., Omer M., Metabolism of endosulfan isomers by Apergillus niger, Bull. Environ. Contam. Toxicol. 1974, 12, 182-185.
• [2] Martens R., Degradation of endosulfan by soil microorganisms, Appl. Environ. Microbiol. 1976, 31,853-858.
• [3] Miles J., Moy P., Degradation of endosulfan and its metabolites by a mixed culture of soil microorganisms, Bull. Environ. Contam. Toxicol. 1979, 23, 13-19.
• [4] Kullman S., Matsumura F., Metabolic pathway utilized by Phanerochete chrysosporium for degradation of the cyclodiene pesticide Endosulfan, Appl. Environ. Microbiol. 1996, 62, 593-600.
• [5] Awasthi N., Manickam N., Kumar A., Biodegradation of endosulfan by a bacterial coculture, Environ. Contam. Toxicol. 1997, 59, 928-934.
• [6] Wytyczna OECD do badań substancji chemicznych - wysoka podatność na biodegradację OECD 301C, 1992.
• [7] Swisher R.D., Surfactant biodegradation, Marcel Dekker Inc., New York 1987.
• [8] Instruction manual total organic carbon analyzer model TOC 5000, Shimadzu Corporation, Environmental Analyzers Plant, Analytical Instruments Division.
• [9] Polska Norma PN-74C-04578/03. Woda i ścieki. Badania zapotrzebowania tlenu i zawartości węgla organicznego. Oznaczanie chemicznego zapotrzebowania tlenu (ChZT) metodą dwuchromianową.
• [10] Kańska Z., Grabińska-Łoniewska A., Łebkowska M., Rzechowska E., Ćwiczenia laboratoryjne z biologii sanitarnej, Część I, OWPW, Warszawa 1998.
• [11] Balfanz H., Rehm W.J., Biodegradation of 4-chlorophenol by asorptive immobilized Alcaligenes sp. in soil, Appl. Microbiol. Biotechnol. 1991, 35, 662-668.
• [12] LUMIStox - Bedienungsanleitung Manual Dr Lange, 1994.
• [13] The SOS-Chromotest kit instructions for use, EPBI, 1992.
• [14] Legault R., Blaise C., Rokosh D., Chong-Kit R., Comparative assessment for the SOS Chromo-test-kit and the mutatox test with the salmonella plate incorporation (Ames Test) and fluctuation tests for screening genotoxic agents, Environ. Toxicol. Wat. Qual. 1994, 9, 45-57.
• [15] Siddique T., Okeke B.C., Arhsad M., Frenkenberger W.T., Enrichment and isolation of endosulfan-degrading microorganisms, J. Environ. Qual. 2003, 32, 47-54.
• [16] Sethunathan N., Megharaj M., Chen Z., Singh N., Kookana R.S., Naidu R., Peristance of Endosulfan Sulfate in soil as affected by moisture regime and organic matter addition, Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2002, 68, 725-731.
• [17] DeLorenzo M.E., Scott G.J., Ross Ph.E., Toxicity of pesticides to aquatic microorganisms: A review, Environ. Toxicol. Chem. 2001, 20, 1, 84-98.
• [18] Chaundhuri K., Selvaraj S., Al A.K., Studies on the genotoxicity of endosulfan in bacterial systems, Mutation Res. 1999, 439, 63-67.
• [19] Bolognesi C., Morasso G., Genotoxicity of pesticides: potential risk for consumers, Trends in Food Sei. & Technol. 2000, 11, 182-187.
• [20] Pitter P., Chudoba J., Biodegradability of organic substances in the aquatic environment, CRC Press, Boca Raton 1990.