6. METODIKA EKOTOXIKOLOGIE

Transkript

1 6. METODIKA EKOTOXIKOLOGIE 6.1. HODNOCENÍ RIZIKA Riziko a nejistota Riziko a nejistota jsou spojeny s jakoukoliv lidskou aktivitou Jsou základními faktory na jakémkoliv stupni rozhodovacího procesu Nebezpečnost x riziko Nebezpečnost (Hazard): q je vlastnost látky způsobovat škodlivý účinek na zdraví člověka nebo jiných organismů q je to vlastnost vrozená látku nelze této vlastnosti zbavit q ale projeví se pouze tehdy, došlo-li k expozici Nebezpečnost Vlastnosti, které činí látku nebezpečnou: q výbušnost q hořlavost q toxicita q korozivita q dráždivost q karcinogenita q mutagenita q nebezpečnost pro životní prostředí Nebezpečnost Příklady velkých chemických havárií: q1974 anglické Flixborough výbuch cykllohexanu 28 osob zemřelo, 89 těžce zraněno q1976 italské Seveso únik dioxinu 30 osob zraněno, evakuováno, dlouhodobé následky q 1994 indický Bhopál únik metylisokyanidu 2000 úmrtí, dalších postižení 1

2 Nebezpečnost x riziko Riziko (Risk): q je pravděpodobnost, se kterou za definovaných podmínek expozice skutečně dojde ke škodlivému účinku q numericky se pohybuje v intervalu /0; 1/ q riziko se rovná nule pouze v případě, že expozice nenastává Přijatelnost rizika Při určování přijatelné úrovně rizika vstupují do procesu následující podmínky: q prahová podmínka malé riziko se ignoruje q podmínka status quo nevyhnutelné riziko, nelze měnit q podmínka regulační důvěryhodnost institucí určujících limity q podmínka dobrovolného zisku riziko podstoupené s cílem určitého zisku POSTOJ VEŘEJNOSTI K RIZIKU Veřejnost má tendenci přeceňovat riziko v případech, když: ANALÝZA PROSPĚCHU A RIZIKA Koeficient přijatelnosti = společenský prospěch (b) (q) společenské riziko (r) qse jedná o novou nebo složitější technologii (genetické inž., jader. energetika x přehrady, automobil.) q je jednotlivcem neovlivnitelné (průmyslové znečišťování x kouření) q jeho rozložení je místně nespravedlivé (odpor k výstavbám spaloven) Základní varianty q velký velmi malý malý nejistý b velký velmi malý velký velký r malé velmi velké ještě větší velký příklady RTG v lékařství, letecká doprava,.. zbrojní průmysl jaderné zbraně (q fi 0) tepelné a jaderné elektrárny genetické inženýrství q je nedostatečná informovanost q se neberou v úvahu morální a etická hlediska Limity: q dané jednou hodnotou Limity Náklady na snižování rizika Vliv nákladů na snižování rizika q dané sérií hodnot A pozadí B sledování C akce RIZIKO minimum CELKOVÉ RIZIKO q studiemi hodnotí celkové riziko SEKUNDÁRNÍ RIZIKO PRIMÁRNÍ RIZIKO NÁKLADY NA SNIŽOVÁNÍ RIZIKA 2

3 Zásady radiační ochrany Mezinárodní komise pro radiologickou ochranu (ICRP International Commission on Radiological Protection) 1. žádná praxe nesmí být přijata, pokud její zavedení nepovede k pozitivnímu přinosu, prokazatelně převyšujícímu negativní důsledky 2. veškeré ozáření musí být udržováno na tak nízké úrovni, jak je to rozumně dosažitelné z ekonomických a sociálních hledisek (tzv. princip ALARA) 3. dávkový ekvivalent pro jednotlivce nesmí překročit stanovené limity 6.2. ZÁKLADNÍ KLASIFIKACE METOD Základní etapy hodnocení rizika Identifikace nebezpečnosti Hodnocení expozice Identifikace účinku(-ů) Charakterizace rizika Klasifikace metod Hlediska klasifikace metod: q taxonomické zařazení modelového organismu q biotická organizační úroveň q metody biologické disciplíny (biochemické, anatomické q místo provedení q časová náročnost q opakovatelnost q zařazení toxikantu q aj. Interpretace Klasifikace metod Rozdělení podle použití modelových nebo reálných TOXIKANT systémů modelový přirozený 6.3. modelový přirozený A toxikologické testy C transplant. pokusy BIOSYSTÉM B terénní pokusy D terénní studie bioindikace EKOTOXIKOLOGICKÉ TESTY 3

4 Příklad standardizovaného testu Řasový test toxicity ISO 8692 (ČSN EN 28692) q metoda stanovení toxických účinků sloučenin na růst planktonních sladkovodních řas Postup: q vzorek je po sterilizaci naočkován zkušebním organismem a potřebnou dobu kultivován q modelové organismy: Raphidocelis subcapita, Chlorella kessleri, Scenedesmus subspicatus, S. quadricauda, Chlamydomonas reinhardtii q testuje se koncentrační řada zkoumané látky a inokulum q inhibice se měří jako snížení růstu nebo růstové rychlosti v poměru ke kontrolní kultuře za stejných podmínek q s použitím probitové analýzy se stanoví hodnota EC 50 VZTAH DÁVKA X Typy křivek dávka-odpověď Typ I Hormesis model, počáteční stimulace, bez adaptace Typy křivek dávka-odpověď Typ II Hormesis model, počáteční stimulace, mírné přizpůsobení organismu Typy křivek dávka-odpověď Typ III pozitivní vliv v nízkých i vysokých dávkách, může se jednat o adaptaci, nebo špatný design testu Typy křivek dávka-odpověď Typ IV sigmoidní křivka, nejčastější typ v testech, z části mezi nízkými a vysokými koncentracemi lze odhadnout EC50 4

5 Typy křivek dávka-odpověď Typ V reakce málo citlivého biologického systému Typy křivek dávka-odpověď Typ VI příklad změny mechanismu účinku v závislosti na koncentraci účinné látky Typy křivek dávka-odpověď Typ VII toxický účinek při nízkých dávkách,? špatný design testu Kumulativní křivka Základní metodický přístup vyhodnocení kumulativních křivek dávka - odpověď KUMULATIVNÍ (%) LD = letální dávka LD50 = dávka, při které uhyne 50 % exponovaných jedinců analogicky: LC letální koncentrace 0 LD DÁVKA (mg/kg/den) Kumulativní křivka Další pojmy: EC efektivní koncentrace NOEL NOAEL LOEC No-observed-effect level No-observed-adverse-effect-level Lowest-observable effect-concentration 6.4. TERENNÍ POKUSY 5

6 Toxikant modelový Biosystém přirozený Terénní pokusy Experimenty v přírodních podmínkách q pokusná pole (vodní nádrže) s různými dávkami toxikantů 6.5. TRANSPLANTAČNÍ POKUSY Toxikant reálný Biosystém modelový Transplantační pokusy Experimenty v přírodních podmínkách q přenesení organismů do prostředí s různou kontaminací 6.6. TERÉNNÍ STUDIE Toxikant reálný Biosystém reálný Terénní studie Analýza v přírodních podmínkách q sledování vlivu toxikantů v reálných podmínkách -chemické analýzy toxikantů v různém prostředí -vyhodnocení odpovídajících reakcí biosystémů Přírodní subsystém (N) Analýza území SM-N Kvě tnatá bučina Akumulace podzemních vod Mapa přírodních poměrů q zvláštním případem jsou bioindikační metody Ekonomický subsystém (S) SM-S les osídlení pole Mapa využití území 6

7 Odhad potenciálů území Vzorkovací plán SM-K K2 K1 SM-R R2 R1 Odhad expozice (K) K2 K3 CHARAKTERIZACE RIZIKA R3 K1 Mapa odhadu expozice Mapa odhadu rizika SM-E SM-A Odhad účinků (E) E3 E2 E1 VZORKOVACÍPLÁN Mapa odhadu účinků Mapa odběrových míst PŘÍPADOVÁ STUDIE LIŠEJNÍKY LIŠEJNÍKY = MODELOVÉ ORGANISMY PRO HODNOCENÍ IMISNÍ ZÁTĚŽE CHARAKTERISTIKA MODELOVÉHO ORGANISMU Průřez stélkou fykobiont + mykobiont 7

8 PŘÍČINYCITLIVOSTIKIMISÍM PŘEDMĚT LIŠEJNÍKOVÉ ANALÝZY = integrace imisní zátěže (1) Zvýšený přístup imisí (2) Anatomická stavba stélky (3) Vodní režim (4) Intenzita metabolismu (5) Symbiotická podstata lišejníků a) látková b) koncentrační c) časová HLAVNÍ METODICKÉ POSTUPY 1) Metody fyziologické 2) Metody morfologicko anatomické 3) Metody floristické chorologické 4) Metody fytocenologické 5) Metody chemicko-analytické 1) Metody fyziologické (a) pokles intenzity fotosyntézy, dýchání a čisté produkce, (b)snížení obsahu chlorofylu a přítomnost feofytinu, (c) stanovení ph a vodivosti lišejníkové stélky, (d)redukce fosfatázové aktivity, (e) metabolismus aminokyselin. 2) Metody morfologicko - anatomické Parmelia sulcata VITALITA 1,0 stélky normálně vyvinuté 0,8 stélky zakrnělé, případně mírně poškozené 0,6 stélky svýraznými stopami poškození 0,4 stélky zvelké části odumřelé 0,2 stélky zcela odumřelé 8

9 3) Metody floristické chorologické mapování rozšíření indikačních druhů stupnice citlivosti indikačních druhů Lecanora conizaeoides Hypogymnia physodes Parmelia exasperulata Parmelia caperata Pseudevernia furfuracea 9

10 Ramalina fraxinea Usnea sp. Skupina Citlivost k imisím I silně toxitolerantní II málo citlivé III středně citlivé IV velmi citlivé Druh Lecanora conizaeoides Lepraria sp. Bacidia chlorococca Lecidea scalaris Hypogymnia physodes Lecanora subfusca sp. agg. Parmelia sulcata Parmelia saxatilis Parmeliopsis ambigua Parmelia exasperatula Plastismatia glauca Parmeliopsis hyperopta Cetraria chlorophylla Lecanora varia Pseudoevernia furfuracea Evernia prunastri Ramalina farinacea Rozšíření druhů v Liberecké kotlině Hypogymnia physodes -značně toxitolerantní druh Rozšíření indikačních druhů v Liberecké kotlině Parmelia saxatilis středně citlivý druh Rozšíření indikačních druhů v Liberecké kotlině Pseudevernia furfuracea -velmi citlivý druh 10

11 4) Metody fytocenologické výpočty syntetických indexů (a) index IAP (Index of Atmospheric Purity) S 1n (Q. f) IAP = n - celkový počet nalezených druhů lišejníků na daném stromě Q - ekologický index každého druhu lišejníku, udávající průměrný počet doprovodných druhů na všech stanovištích, kde se nacházel f - hodnota abundance nebo frekvence podle odhadové stupnice (b) Index L S 1 m q. f.v Index L m - počet indikačních druhů nalezených na daném stromě q - ekologický index citlivosti druhu k imisím (vyšší q = vyšší citlivost) f - kvantitativní zastoupení druhu podle odhadové stupnice v - vitalita druhu podle odhadové stupnice Rozsah indexu L v horských smrčinách v našich pohraničních pohořích v 80. letech 20. století. c) indikační kapacity Jizerské hory Krkonoše Orlické hory Kralický Sněžník Novohradské hory

12 Etapy ústupu: 1. snižování vitality v 2. snižování abundance f 3. snižování počtu druhů q C = S 1m q. f. V m - počet indikačních druhů na daném stromě q - ekologický index citlivosti každého indikačního druhu k imisím f - hodnota určující kvantitativní zastoupení druhu v - hodnota určující vitalitu druhu Definice jednotlivých lišejníkových indikačních kapacit Indikační zastoupení abundance vitalita charakteristika kapacita druhů (m,q) (f) (v) CI modelové modelové modelové původní stav bez imisí, stav bez dlouhodobých vlivů CJ reálné modelové modelové stav bez krátko- a střednědobých vlivů CK reálné reálné modelové stav bez krátkodobých vlivů CL reálné reálné reálné současný stav, CL je totožná s indexem L Modelové příklady dynamiky ústupu lišejníků Modelové příklady dynamiky ústupu lišejníků CI CJ CK CL CI CJ CK CL rovnoměrný ústup *současný ústup na úrovni druhů, abundance i vitality dlouhodobý ústup *převažuje ústup na úrovni druhů *předpoklad dlouhodobého působení imisí Modelové příklady dynamiky ústupu lišejníků Modelové příklady dynamiky ústupu lišejníků CI CJ CK CL CI CJ CK CL střednědobý ústup *převažuje ústup na úrovni abundance krátkodobý ústup *převažuje ústup na úrovni vitality *předpoklad náhlého zvýšení imisní zátěže v nedávné době 12

13 5) Metody chemicko-analytické Koncentrace Pb (mg/kg suš.) v lišejníku Hypogymnia physodes lišejníky jako materiál pro chemickou analýzu LOKALITY Kamenec ZadníPlech Medvědín PředníŽalý PředníPlanina Rejdiště Liščíjáma Kulová hora Prostřední hora Černá hora Kraví hora Rýchory M 1: STANDARDIZACE PODMÍNEK (1) Životní podmínky pro lišejníky a) substrát b) světelné poměry c) dostupnost vody (2) Přístup imisí klišejníkům 13