Talajmikroorganizmusok vizsgálata: széntranszformációs teszt OECD 217 Varga Judit

Tartalom Bevezetés Elv Módszer Teszt talaj kiválasztása A talajminták gyűjtése és tárolása A vegyi anyag talajra vitele Teszt koncentrációk Vizsgálati körülmények Az eredmények elemzése

Bevezetés Hosszú távú hatást vizsgál Növényvédőszer vagy más vegyi anyag egyszeri hatása a talajmikroorganizmusok széntranszformációs képességére A teszt alapja: European and Mediterranean Plant Protection Organisation German Biologische Bundesanstalt, US Environmental Protection Agency, SETAC OECD Workshop on Soil/Sediment Selection, Belgirate, Italy, 1995: a tesztelésre használható talajok típusának meghatározása

Széntranszformáció: szerves anyag mikroorganizmusok általi lebontása, melynek során szervetlen végtermék, szén- dioxid keletkezik.

A teszt összefoglalva A vizsgált vegyi anyagok toxikus jellemzőinek értékelésekor: a talaj mikrobiális aktivitására való hatást kell vizsgálni Mezőgazdaságban használt vegyi anyagok (növényvédőszer, műtrágya): széntranszformáció és nitrogén transzformáció vizsgálata is szükséges Mert: nitrogéntranszformáció vizsgálata során bizonyos vegyi anyagok EC50 értéke megegyezik a kereskedelemben kapható nitrifikációs inhibítorokéval (pl.: nitrapyrin), tehát széntranszformációs teszt elvégzése szükséges további információkhoz Más esetben: nitrogéntranszformáció vizsgálata elegendő Aerob felszíni talaj a teszteléshez A teszt érzékeny a mikrobák méret és aktivitás változására, mert a teszt a mikrobákra irányul Homokos, kevés szerves anyagot tartalmazó talaj használandó A talajt kezeljük a vegyi anyaggal, majd inkubáljuk olyan körülmények között, melyek a gyors mikrobiális lebontást lehetővé teszik Ezáltal a talajban lévő könnyen lebontható szénforrások gyorsan lebomlanak Ez szén hiányt okoz, mely megöli a mikrobiális sejteket Ha a teszt 28 napnál tovább tart, ezen reakciók eredménye mérhető a kontroll talajhoz képest, mintegy csökkenése a metabolikusan aktív mikrobiális biomasszának A mezőgazdaságban használt vegyi anyagok tesztelhetők mint aktív összetevők és mint formulázott termékek is

A teszt elve Szitált talaj, a tesztelendő vegyi anyaggal kezelve és kontrollként Mezőgazdaságban használt vegyi anyagok: min. 2 teszt cc. a természetben várható legmagasabb cc. ismeretében megválasztva 0, 7, 14, 28 nap inkubálás után a talajokat glülózzal keverik össze, és a glükóz okozta légzési sebességet mérik 12 egymást követő órában Kilélegzett CO2 (mg CO2/kg száraz talaj/h), vagy elfogyasztott O2 (mg O2/kg talaj/h) A szennyezett és kontroll talaj légzését összehasonlítják és a szennyezettnek a kontrolltól való %-os eltérését kifejezik Mindegyik teszt min. 28 napig megy Ha a 28. napon a szennyezett és kontroll talaj közötti különbség 25 % vagy annál nagyobb, akkor még további 14 napos időszakokra folytatni kell a tesztet, max. 100 napig Ha nem mezőgazdaságban használt vegyi anyagok : a szennyező anyagból hígítási sort készítünk, melyet a talajmintához adunk és a glükóz indukált légzést mérjük 28 nap múlva A hígítási sorral készített teszteket regressziós modellel elemezzük, és ECX értéket számolunk (EC50, EC25, EC10) A teszt érvényessége a különbség a párhuzamos minták között ±15%-nál kevesebb kell hogy legyen

A módszer ismertetése Eszközök A teszt edények kémiailag inert anyagúak legyenek Vízveszteséget minimalizálni kell A gázcserét lehetővé kell tenni a teszt során (pl.: a teszt edények bevonata perforált polietilén fólia legyen) Illékony anyagok vizsgálatánál zárható és gáztömör edényeket kell felhasználni, ezek olyan méretűek kell hogy legyenek hogy kb. ¼ részükben legyen minta A glülóz-indukált légzés vizsgálatakor szükséges: inkubálás és a CO2 termelés vagy O2 fogyasztás mérésére alkalmas berendezés

A teszttalaj kiválasztása Tulajdonságai: homok tart.: 50–75% között pH: 5,5 – 7,5 szerves C tart.: 0,5 – 1,5% A mikrobiális biomassza tömegét meg kell mérni, és annak C tartalma a teljes szerves C tart. legalább 1%-a kell hogy legyen A teszt talaj ezekkel a tulajdonságokkal a legrosszabb esetet képviseli

A talajminták gyűjtése és tárolása 1. Részletes információk szükségesek arról a területről ahonnan a talajminta származik (pontos hely, növénytakaró, a növényvédőszerrel való kezelés ideje, szerves és szervetlen trágyázás, biológiai anyagok hozzáadása vagy véletlen szennyeződések) Állandó legelők, mezők gabonanövényekkel A kiválasztott területet a mintavétel előtt min 1 évig nem szabad hogy növényvédőszerrel kezeljék A mintavétel kerülendő hosszantartó szárazság (több mint 30 nap) alatt vagy azt követően Szántóföldi talajok esetében a mintát a felszínről vagy az alatta lévő 20 cm-es rétegből kell venni Legelők esetén a mintavételezési mélység kicsit lehet több 20 cm-nél, pl.: 25 cm A talajmintákat zárt edényekben, megfelelő hőmérsékleten tartva kell tárolni, hogy a talaj tulajdonságai ne változzanak meg

A talajminták gyűjtése és tárolása 2. Frissen gyűjtött talaj használata a legjobb Tárolás: sötét, 4±2°C, max. 3 hónap, aerob körülmények A talaj kezelése és előkészítése Előinkubálás: ha tároljuk a talajt: 2-28 nap, a hőm. és a nedv. tart. ugyanolyan legyen mint amit a teszt igényel Fizikai- kémiai jellemzők A talajt kézzel megtisztítják a nagy tárgyaktól kövektől, növényi részektől, utána nedvesen szitálják, 2mm vagy annál kisebbre A nedvességtart. desztillált v. ioncserélt vízzel állítható be a kívánt 40-60%-ra

A vegyi anyag talajra vitele A vizsgálandó vegyi anyagot közeg segítségével visszük a talajra (víz, ha vízoldható) vagy inert szilárd anyag (pl.: finom kvarc; 0,1–0,5 mm) Szerves oldószer nem használható, mert a talajmikroflórát rombolja A kontroll mintákat csak az azonos mennyiségű vízzel vagy kvarccal keverik össze Illékony vegyi anyagok esetében a vizsgálat alatti veszteség kiküszöbölése és a talajban való homogén eloszlás biztosítása szükséges

Tesztelendő koncentrációk Az olyan vegyi anyag esetén, aminek van becsülhető környezetbeli koncentrációja: legalább két koncentrációt kell vizsgálni: egyrészt egy kisebbet, ami egyenlő azzal a koncentrációval, ami minimálisan eléri a talajt Mezőgazdaságban használt vegyi anyagok esetén a PEC (Predictable Environmental Concentration) határozza meg a vizsgálandó koncentrációt Olyan szereknél melyeket egy szezonban többször is használnak, a várható alkalmazások számával kell megszorozni a PEC-t, amikor a tesztben alkalmazott koncentrációt tervezzük Vegyi anyag: legalább 5 tagból álló geometriai sorozat adja a tesztelendő koncentrációértékeket

A vizsgálat Mezőgazdaságban használt vegyi anyagok:3 egyenlő részre a talaj: 2 rész összekeverve a hordozóanyagra vitt vegyi anyaggal+ 1rész csak a közeggel keverve (kontroll) Min. 3 párhuzamos minta Vegyi anyagok: 6 egyenlő részre osztani A tesztelendő vegyi anyagot homogénen kell eloszlatni a talajmintákban Teszt körülmények Sötét szobában, 20 ±2°C A talaj víztartó képesség 40–60%- ának (+-5%)megfelelő nedvességen kell tartani a mintákat, desztillált vagy ioncserélt víz adható ha szükséges Min. 28 nap Vegyi anyag: a teszt befejeződik 28 nap után: kilélegzett CO2 vagy elfogyasztott O2 mennyiségének meghatározása, ebből: EC

A glükóz okozta légzési sebesség mérése: aktivitás ellenőrzése Szennyezett és kontroll talajra is el kell végezni A talajmintákat össze kell keverni megfelelő mennyiségű glükózzal annak érdekében, hogy kiváltsunk egy azonnal jelentkező légzési maximumot Homokos talajokra, ahol a szerves C tart. 0,5- 1,5%, 2000–4000 mg glükóz/kg száraz talaj általában elegendő

Az eredmények elemzése Mezőgazdaságban használt vegyi anyagok: CO2 kilégzés vagy O2 fogyás feljegyzendő, és ezen értékek táblázatba foglalandók Kiértékelés statisztikai módszerekkel (pl.: F-próba 5%-os szignifikancia szinten) mg CO2/kg száraz talaj/h vagy mg O2/száraz talaj/h Az átlagos CO2 képződési ráta összehasonlítva a kontrollal, eredmény a kontrolltól való %-os eltérés Vegyi anyagok: A CO2 fogyást vagy O2 termelést minden egyes esetben meghatározzák, dózis-válasz görbét készítenek, melyből az ECx érték meghatározható A glükóz által indukált légzési ráta (CO2 és O2), 28 nap után összevetendő a kontroll talajéval, ezekből az értékekből minden egyes tesztelési cc.-ra gátlási % határozható meg. Ezeket a koncentráció függvényében ábrázolva, statisztikai módszereket használva számítható az ECx érték. 95%-os konfidencia szint mellett

Köszönöm a figyelmet!