Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ecotoxicological biotests as tools for continuous monitoring of water quality in dam reservoir

Łaszczyca Piotr, Nakonieczny Mirosław, Kostecki Maciej

Archives of Environmental Protection

|

2023

|

Vol. 49, no 1

25--38

EN

Ecotoxicological biotests were applied in order to evaluate their suitability as early warning systems in the continuous monitoring of lowland shallow dam reservoirs located in Central Europe. The following biotests were used: Daphtoxkit F™magna, Algaltoxkit F™, Ostracodtoxkit F, Phytotoxkit and MARA Test. The experiment was conducted from July 2010 to December 2012 in Goczalkowice Reservoir (the Vistula River, Poland), serving as a model. For the analysis, 41 out of 52 measured water indices were used to assess its toxicity to living organisms. The results of biotests were correlated with 41 hydrochemical indices of water quality. The pattern of relationships among the result of biotest and hydrochemical indices as well as Factor Analysis (FA) and Primary Component Analysis (PCA) revealed that: i) signs of ecotoxicity detected with biotests were associated with either low flow periods or spring surface runoff of water; ii) single events of increased ecotoxicity in the depression areas behind saddle dam pump stations appeared after high flow periods; iii) elevated toxicity was accompanied by high concentrations of dissolved and suspended substances; iv) FA and PCA demonstrated correlations among the results of biotests and damming parameters, water conductivity, alkali and transitory metal metals (Ca, Fe, Cu, Zn), and several forms of nitrogen phosphorous and carbon compounds concentration. The relationships suggest that batteries of biotests may serve as a cost-eff ective tool for continuous monitoring of water quality in dam reservoirs and can detect effects of extreme hydrologic events, local toxic discharges, and signs of the trophic status of the reservoirs.

PL

Celem pracy była analiza zastosowania biotestów ekotoksykologicznych do oceny ich przydatności jako systemów wczesnego ostrzegania w ciągłym monitoringu nizinnych, płytkich zbiorników zaporowych zlokalizowanych w Europie Środkowej. Zastosowano następujące biotesty: Daphtoxkit F™magna, Algaltoxkit F™, Ostracodtoxkit F, Phytotoxkit i MARA Test. Badania prowadzono od lipca 2010 do grudnia 2012 roku na Zbiorniku Goczałkowickim (Wisła, Polska), który pełnił funkcję modelu badawczego. Do analizy wykorzystano 41 z 52 zmierzonych wskaźników wody celem oceny jej toksyczności na organizmy żywe. Wyniki biotestów skorelowano z 41 hydrochemicznymi wskaźnikami jakości wody. Schemat zależności między wynikiem biotestów i wartościami wskaźników hydrochemicznych oraz wyniki analizy czynnikowej (FA) i analizy składowych pierwszorzędowych (PCA) wykazały, że: iii) oznaki ekotoksyczności wykryte za pomocą biotestów były związane albo z okresami niskiego przepływu, albo z wiosennym spływem wód powierzchniowych; iii) po okresach wzmożonych przepływów wystąpiły pojedyncze przypadki zwiększonej ekotoksyczności w obszarze obniżenia tamy bocznej za przepompowniami zapory; iii) podwyższonej toksyczności towarzyszyły wysokie stężenia substancji rozpuszczonych i zawieszonych; iv) FA i PCA wykazały korelacje między wynikami biotestów i parametrami piętrzenia, przewodnością wody, metalami alkalicznymi i przejściowymi (Ca, Fe, Cu, Zn) oraz kilkoma grupami związków azotu, fosforu i węgla. Uzyskane wyniki analizy sugerują, że baterie biotestów mogą służyć, jako efektywne, nisko kosztowe narzędzie do ciągłego monitorowania jakości wody w zbiornikach zaporowych i mogą wykrywać negatywne skutki ekstremalnych zdarzeń hydrologicznych, lokalnych zrzutów zanieczyszczeń oraz zmian stanu troficznego zbiorników. Wyniki sugerują, że biotesty mogą pomóc w ciągłym monitorowaniu poziomu troficznego zbiorników zaporowych

2

Assessment of the possibility of recycling backwashing water from the swimming pool water treatment system

Łaskawiec E., Dudziak M., Wyczarska-Kokot J.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2016

|

Vol. 23, nr 4

401--410

EN

The paper presents the physicochemical analysis and toxicological assessment of backwashing samples taken after the process of washing filter beds in a raw condition after the process of their aeration and dechlorination. The backwash water under investigation originated from circulation systems existing in two indoor swimming pool facilities. The backwash water, as used at the preliminary and the main stages, was characterized by different physicochemical properties. For toxicological assessment, the Mictorox® bioluminescence inhibition test, the Chaoborus sp. insect larva survival test and the phyto test using Lemna minor fine cilium were involved. The investigation presented in the paper included a preliminary phase focusing on the ecotoxic characterization of backwash water subjected to aeration and dechlorination processes. In turn, at the main stage, the effect of aeration duration on the quality of backwash water in terms of its physicochemical parameters was analyzed. The results of the preliminary stage investigation indicate that backwash water, both in a raw condition and after 30 minutes’ aeration, could not be discharged directly to the environment due to the threat to living organisms caused by its high toxicity. Whereas, using 160 minutes’ aeration duration contributed to a significant improvement in the quality of the backwash water and elimination of its toxic properties with respect to the indicator organisms used. The chemical dechlorination process brought about varying effects. In the case of the Microtox® test, a stimulation of bacterial bioluminescence was noted, but, at the same time, the death of individual insect larva specimens was observed. In spite of the high biomass increase in the Lemna minor test, a gradual discolouration of fronds under the influence of backwash water was observed. Because of the presence of numerous compounds being disinfection by-products, as well as coagulant residues in backwash water deriving from swimming pool systems, it is necessary to seek further solutions that will allow them to be recycled, which will result in a reduction of water consumption and effluent discharges.

PL

W pracy przedstawiono analizę fizykochemiczną oraz ocenę toksykologiczną próbek popłuczyn pobranych po procesie płukania złóż filtracyjnych w stanie surowym po procesie napowietrzania oraz dechloracji. Badane popłuczyny pochodziły z obiegów zlokalizowanych w dwóch obiektach basenowych krytych. Do oceny toksykologicznej włączono test inhibicji bioluminescencji Mictorox®, przeżywalności larw owadów Chaoborus sp. oraz fitotest z wykorzystaniem rzęsy drobnej Lemna minor. Badania obejmowały fazę wstępną, skupiającą się na charakterystyce ekotoksykologicznej popłuczyn poddanych procesom dechloracji oraz napowietrzania. W etapie zasadniczym badań analizowano dodatkowo wpływ czasu napowietrzania na jakość popłuczyn pod względem parametrów fizykochemicznych. Wyniki wstępnego etapu badań sygnalizuj ą, że popłuczyny zarówno w stanie surowym, jak i po 30-minutowym napowietrzaniu nie mogły zostać bezpośrednio odprowadzone do środowiska ze względu na zagrożenie dla organizmów żywych, spowodowane ich wysoką toksycznością. Natomiast zastosowane wydłużenie czasu napowietrzania (160 min) przyczyni ło się do znaczącej poprawy jakości popłuczyn i pozbawienia ich właściwości toksycznych w stosunku do wykorzystanych organizmów wskaźnikowych. Zróżnicowane efekty przyniósł zabieg chemicznej dechloracji. W przypadku testu Microtox® odnotowano stymulację bioluminescencji bakterii, równocześnie zaobserwowano śmierć pojedynczych osobników larw owadów. Pomimo wysokiego przyrostu biomasy w teście z Lemna minor, zaobserwowano stopniowe odbarwienie frondów pod wpływem użytych popłuczyn. Niezbędne jest poszukiwanie dalszych rozwiązań umożliwiających ich recykling, co zapewni ograniczenie zużycia wody oraz odprowadzania ścieków.

3

Przegląd wybranych biologicznych metod oceny stanu środowiska naturalnego

Jakubus M. B., Tatuśko N.

Inżynieria Ekologiczna

|

2015

|

Nr 42

78--86

PL

Efektem działalności człowieka są między innymi trafiające do środowiska ksenobiotyki. Szczególnie zanieczyszczenie gleb prowadzi do ich degradacji, co ostatecznie może wiązać się z zachwianiem równowagi biologicznej danego ekosystemu. Standardowo do oceny stanu środowiska glebowego wykorzystuje się chemiczne metody, które nie zawsze są szybkie i tanie. W związku z tym, praktyka oraz nauka przy monitoringu środowiska coraz częściej sięga po metody biologiczne, które w większości spełniają takie warunki, stając się uzupełnieniem rutynowej praktyki laboratoryjnej. Niniejsza praca prezentuje przegląd powszechnie wykorzystywanych, wybranych metod biologicznych służących do oszacowania jakości środowiska glebowego. W pierwszej części artykułu omówiono biomonitoring jako pierwszy etap kontroli polegający na obserwacji organizmów wskaźnikowych. W kolejnej części skupiono się na biotestach, wskazując ich większe bądź mniejsze zastosowanie potwierdzone literaturą przedmiotu. Szczególna uwaga autorek pracy została zwrócona na fitotesty oraz testy wykorzystujące bezkręgowce.

EN

The xenobiotics introduced into the environment are the effect of human activities. It is especially soil contamina-tion that leads to degradation of soils, which may finally be referred to the biological imbalance of the ecosystem. Normally chemical methods are used for the assessment of soil’s quality. Unfortunately, they are not always quick and inexpensive. Therefore, the practice and the science at environmental monitoring more frequently employ biological methods. Most of them meet the above mentioned conditions and become a supplement of routine la-boratory practices. This publication shows an overview of selected common biological methods used to estimate the quality of the environment. The first part of the paper presents biomonitoring as a first step of environmental control which relies on the observation of indicator organisms. The next section was dedicated to the bioassays, indicating the greater or lesser practical applications confirmed by literature on the subject. Particular attention has been focused on phytotests and the tests based on the invertebrates.

4

Application of Biotests in Cyanobacterial Extract Toxicity Assessment

Sierosławska A., Rymuszka A., Skowroński T.

Archives of Environmental Protection

|

2014

|

Vol. 40, no. 3

115--121

EN

The aim of the study was to determine the toxicity of the extract obtained from the cyanobacterial cells derived from the waters of Zemborzycki dam reservoir with use of a battery of biotests. The taxonomic identiﬁcation of the bloom-forming cyanobacteria revealed high abundance of Aphanizomenon ﬂos-aquae and Dolichospermum spp. (Anabaena spp.) and in a lower degree of Microcystis aeruginosa and Planktothrix agardhii. In the extract obtained from concentrated cyanobacterial cells, hepatotoxin microcystin-LR at a concentration of 22.89 ± 3.74 μg/L and neurotoxin Antx-a at 13.02 ± 0.01 μg/L have been detected. Toxicity of the extract was evaluated with the following assays: Daphtoxkit F magna with the crustacean Daphnia magna, Thamnotoxkit F with the crustacean Thamnocephalus platyurus, Rotoxkit F with the rotifer Brachionus calyciﬂorus and Protoxkit F with ciliate Tetrahymena thermophila. The most sensitive organism among all studied was T. platyurus for which EC50 was estimated to be 1.2% of the initial extract concentration. On the basis of the highest obtained value of the toxicity unit (TU = 83) the studied sample was classiﬁed to the IV class, which is of high acute toxicity. Additionally, it was found that reactivity on cyanobacterial products differs greatly among organisms used in bioassays, which indicate the need for using a set of biotests.

PL

Celem pracy była ocena toksyczności ekstraktu uzyskanego z komórek cyjanobakterii obecnych w wodzie pobranej podczas zakwitu sinic z Zalewu Zemborzyckiego, z wykorzystaniem zestawu biotestów. Identyfikacja taksonomiczna wykazała w badanej próbce wysoką liczebność Aphanizomenon fl os-aquae i Dolichospermum spp. (Anabaena spp.) oraz w mniejszym stopniu Microcystis aeruginosa i Planktothrix agardhii. Analiza HPLC ekstraktu uzyskanego z zagęszczonych komórek cyjanobakterii wykazała obecność mikrocystyny-LR w stężeniu 22,89 μg/L oraz anatoksyny-a w stężeniu 13.02 μg/L. Stopień toksyczności uzyskanego ekstraktu oceniano na podstawie reakcji organizmów testowych, z użyciem następujących biotestów: Daphtoxkit F magna (Daphnia magna), Thamnotoxkit F (Thamnocephalus platyurus), Rotoxkit F (Brachionus calyciflorus) oraz Protoxkit F (Tetrahymena thermophila) (Microbiotests Inc., Belgia). Przeprowadzone badania wykazały szczególnie silne działanie toksyczne analizowanego ekstraktu wobec T. platyurus (24hEC50 oszacowane na 1,2% ekstraktu wyjściowego). Wyraźny efekt toksyczny obserwowany był także wobec B. calyciflorus i w mniejszym stopniu wobec T. thermophila. Natomiast największą odporność na toksyczne działanie ekstraktu wykazywała D. magna. Na podstawie uzyskanych wartości TU (jednostek toksyczności) badany ekstrakt zaliczony został do IV klasy toksyczności, tj. o wysokiej toksyczności ostrej. Z przeprowadzonych badań wynika, że organizmy na których wykonywane są testy toksyczności wykazują zróżnicowaną wrażliwość na produkty cyjanobakterii, stąd ocena toksyczności próbek zawierających tego typu substancje powinna być prowadzona z wykorzystaniem jak najszerszego zestawu biotestów.

5

Wpływ eksploatacji składowisk komunalnych na jakość wód podziemnych. Rola ekotestów w ocenie ryzyka środowiskowego

Sagajdakow A., Wolska L., Namieśnik J.

Wiadomości Chemiczne

|

2009

|

[Z] 63, 5-6

499-515

EN

An intensive development of new technologies, proceeding urbanization and consumption way of human life lead to adverse and often irreversible changes in the environment. Wide spectrum of pollutants reaches particular environmental compartments. Pollutants present in abiotic part of the environment undergo numerous processes of transport and physicochemical changes which lead to appearance of new compounds. From abiotic environmental compartment chemicals reach plants, animals and - finally - human beings. It should be remembered that toxic substances present in the environment can lead to permanent damage not only in the case of particular species but also of entire ecosystems. For this reason, it is important to undertake proper actions in monitoring of emission and reduction of emission of pollutants to particular environmental compartments, as well as assessment of threats resulting from already introduced toxins. Presently realized chemical monitoring enables conducting identification and quantitative determination of chemicals of possible toxic action only in narrow range. Furthermore, serious limitation of this system of quality assessment of particular environmental elements are present due to complex interactions that occur between pollutants and their varying bioavailability. Bioanalytical methods appear as a solution for abovementioned problem, where proper living organisms are used as indicators of burden degree of given environmental compartment by different kinds of xenobiotics. Toxicity tests, in other words bioassays, can constitute source of information on summary burden of samples tested by differentiated in kind and amount mixture of pollutants (also with taking into account mutual interactions between them) [1-5]. Landfills pose very specific manifestation of anthropopression, where application of ecotoxicological tests can greatly contribute to more effective protection of surface and underground water resources. Due to fact that in Poland until 1970 there no obligations to monitor content of wastes gathered in communal landfills, very often also dangerous wastes were directed there; mostly in form of batteries, fluorescent lamps, lacquer wastes, overdue pharmaceuticals and plants protection chemicals, postproduction wastes as well as used oils and lubricates. There is a great probability of negative impact of landfills on the quality of underground waters (it concerns mainly those landfills where no sealing is present).

6

Rola biotestów w monitoringu wód powierzchniowych

Śliwka M., Mazur R.

Inżynieria Środowiska / Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie

|

2004

|

T. 9, z. 1

101-106

PL

Chemiczne i fizyczne metody monitoringu wód powierzchniowych nie umożliwiają oceny rzeczywistego stanu ekosystemu, czyli wpływu ekotoksyn na organizmy żywe. Pomijają kumulację toksyn w łańcuchach pokarmowych, skutki synergistycznych oddziaływań trucizn oraz ich metabolizm w organizmach żywych. W testach biologicznych wykorzystujemy organizmy wskaźnikowe (bioindykatory), które odznaczają się małą tolerancją na wpływ czynników stresowych, są reprezentatywne dla danego ekosystemu, występują powszechnie w danym środowisku, są łatwe do rozpoznania i oznaczenia oraz charakteryzują się dobrze poznaną ekologią. Rozwój biotechnologii środowiskowej umożliwia modyfikację metod biomonitoringu w celu podniesienia ich czułości i efektywności oraz stworzenie systemów wczesnej oceny zagrożenia środowiska wodnego toksynami. Coraz większą rolę w metodach bioindykacji zaczynają odgrywać metody embriologiczne, umożliwiające ocenę zmian (biochemicznych, morfologicznych, fizjologicznych itp.) zachodzących w organizmach będących we wczesnych stadiach rozwoju osobniczego. Ekotoksykologiczna ocena z zastosowaniem kryteriów embriologicznych stwarza przesłanki do opracowania skuteczniejszych metod monitoringu środowiska w celu lepszej ochrony zdrowia człowieka, z punktu widzenia profilaktyki ekotoksykologicznej, np. wad wrodzonych spowodowanych skażeniami środowiska przyrodniczego i łańcucha pokarmowego.

EN

Chemical and physical methods of surface waters monitoring not enable a real environmental quality assessment (an impact of ecotoxins on living organisms). They avoid the accumulation of toxins in food chains, synergistic effects and theirs metabolism. In biological tests we use indicator organisms (bioindicators), which have a small tolerance on stress factors, are representative for the ecosystem, occur commonly in the environment and are easy to identify and analyze. The development of environmental biotechnology enables the modification of biomonitoring methods in aim of enlargement of their sensitivity and efficiency as well as the creation of early-evaluation risk systems water referring to environment. Embryological methods play bigger and bigger role environmental monitoring. They make it possible to estimate changes (biochemical, morphological, physiological, etc.) in organisms, which are in embryonic and juvenile development stages. The ecotoxicological estimation with the use of embryonic criterions, gives chance to elaborate more efficient methods of environmental monitoring for better human health protection from point of view the ecotoxicological preventive, for example: congenial malformations are caused by the natural environment and food chains pollutions.