Lexikon

homogén rendszerben, viszonylag kis térfogatban (1liter) vizsgál az angol nomenklatúra szerint MFC rövidítéssel (Mixed Flask Culture) jelzett kevertetett vagy rázatott mikrokozmosz teszteljárás.

Ennél a vizsgálatnál 6 hetet szánnak a vízi közösség kialakulására, ezt az időszakot 12−14 hét vizsgálati szakasz követi.

A mikrokozmosz beoltásához a SAM-tól eltérően nem mesterségesen összeállított inokulumot használnak, hanem egy természetes eredetű törzstenyészetet. Ennek a törzstenyészetnek az előállítása 6 hónap alatt történik megadott módon, természetes eredetű közösségből indulva. Megadják, hogy a törzstenyészetnek milyen típusú és számú organizmust kell tartalmaznia: zöld algákat és kovamoszatokat, legalább egy fonalas zöld algát, legalább egy nitrogénkötő kék algát, protozoákat és makrogerincteleneket. A törzstenyészettel hetenként oltják a kísérleti mikrokozmoszt.

Az 1 literes tesztedénybe 900 ml Taub-féle tesztoldatot és 50 ml savval mosott homokot tesznek. 4 vizsgálati edényt használnak, 5−5 ismétléssel. 20 ^oC-on dolgoz-nak, 12 órás periódusokban világítják meg a mikrokozmoszt.

Végpontként oldott oxigéntartalmat, algasűrűséget, mikrobaszámot, légzésaktivitást, biomasszaprodukciót és a protozoa populáció összetételét vizsgálják. Többváltozós statisztikai módszerekkel értékelnek.

Az eljárás ellentmondása, hogy az inokulum céljára létrehozott törzstenyészetben a viszonylag nagy méret és a törzsfenntartás körülményei miatt kialakuló összetett közösség a vizsgálat során nagymértékben redukálódhat a tesztedény kis mérete és limitált fizikai-kémiai komplexitása miatt.

kisméretű, sokfajú ökológiai tesztrendszer, melynek felhasználási célja, ökotoxikológiai tesztelés, biodegradáció és bioakkumuláció vizsgálata, veszélyes vegyi anyagok viselkedésének és hatásának jellemzése komplex ökológiai rendszerben. Az egyetlen fajt alkalmazó ökotoxikológiai tesztekhez képest környezeti realitása nagyobb, jobban modellezi az ökoszisztémát, jól vizsgálhatóak a fizikai-kémiai és biológiai kölcsönhatások a szennyezőanyag, a környezetei elem és fázis valamint a biota egyes tagjai között. A mikrokozmoszban vizsgálhatóak a fajok közötti és a közösségen belüli kölcsönhatások, valamint a biota kölcsönhatása az abiotikus tényezőkkel. A mikrokozmosz vizsgálat célja lehet a populációdinamika eredményeképpen létrejövő változások, mint pl. a préda-predator kölcsönhatás vagy a kompetíció vizsgálata. - A mikrokozmosz ok igen eltérőek lehetnek térfogatukat, méretüket vagy bonyolultságukat tekintve, egyesek a 100 ml-es térfogatú rázott lombikban modellezett szennyvíztisztítást, vagy az 500 g talajt alkalmazó tenyészedény-kísérleteket már mikrokozmosznak tekintik, mások több száz liter térfogatú mikrokozmoszról beszélnek, amit megint mások már mezokozmosznak neveznek. - A mikrokozmosz felhasználása:
1. ökotoxikológiai tesztelés: szabványosított vízi mikrokozmoszok, a SAM laboratóriumi vagy a FIFRA szabadföldi, melyeket elsősorban növényvédőszerek engedélyeztetését megelőző teszteléshez használnak, valamint a SCM a szárazföldi mezőgazdasági ökoszisztémák és a xenobiotikumok kölcsönhatásainak vizsgálatára.
2. környezetvédelmi technológiákat megalapozó kísérletek: biodegradáción, biakkumuláción, biológiai kioldáson bioeaching alapuló remediáció technológiai paramétereinek optimálása. még biotechnológia, biomérnökség, ökomérnökség

Mikrokozmosz és mezokozmosz alapjellemzői

• Komplex struktúra, nem egyensúlyi, nem lineáris és történelme van.
• Szigorúan véve nem lehet megismételni, ezért fontos a törvényszerűségek ismerete.
• Minden behatásnak befolyása van a komplex rendszerre, ezért a LOEC és NOEC értékekre sincs garancia.

Mikrokozmosz és mezokozmosz létrehozásának szempontjai:

• A fajok közti kölcsönhatásokat ismerni kell.
• Gradiensek léteznek a környezeti tulajdonságokban.
• Minden kezelést azonos ismétlésszámmal kell végezni.
• Azonos kísérletből vett több minta nem számít ismétlésnek.
• Az adatértékeléshez többváltozós statisztikai módszer szükséges, pl. klaszteranalízis (csoportosításon alapuló) vagy más olyan értékelési technikák előnyösek, amelyek az összefüggésekre derítenek fényt.

Lásd még: több fajt alkalmazó ökotoxikológiai tesztek

a több fajt alkalmazó ökotoxikológiai tesztek mesterségesen összeállított közösségeket vagy a természetből származó környezeti elemekben található közösségeket alkalmaznak. Arra mindig számítani kell, hogy mindkét esetben (akár mesterséges, akár a természetből származó) további változások következnek be az összeállított mikrokozmoszban, mindaddig, amíg a mikrokozmoszra jellemző egyensúlyok illetve állandósult állapot be nem áll.

Az ökoszisztéma teljesen hű utánzása általában nem teljesül a mikrokozmoszokban, de két vagy több egymással kapcsolatban lévő tesztorganizmus komplexebb választ ad, mint az egyfajú tesztek egyetlen tesztorganizmusa. A szubsztrátok heterogenitása és a környezet heterogenitása megközelítheti a természeteset. Egy mikrokozmosz összeállítás tulajdonképpen nem attól jó, hogy jól utánozza a valóságos környezetet, hanem attól, hogy képes megválaszolni a feltett kérdést.

A több fajt alkalmazó tesztek nagy változatosságot mutatnak méretben és komplexitásban. Néhány vízi mikrokozmosz, vagy biodegradációs teszt kisebb, mint egy liter térfogatban folyik, de hatalmas akváriumokat is alkalmaznak akár laboratóriumban, akár külső térben. Még nagyobbak a mesterséges tavak, melyek akár nagyobb, akár kisebb tározókat, szennyvíztisztító tavakat is modellezhetnek.

A szárazföldi ökoszisztémát modellező mikrokozmoszok egészen kis méretűek is lehetnek, pl. a talaj mikroflórája hatására bekövetkező biodegradáció vizsgálatára alkalmas tesztcsövek vagy tesztedények akár 100 g-os méretben is reális eredményt adhatnak. Talajból vett magminta kis méretben is megtartja az eredeti struktúrát, a talaj heterogenitását és fizikai-kémiai komplexitását.

Ugyanakkor talaj-mikrokozmosz lehet egy darab föld vagy egy kert, amely összetett növénytársulást és kisebb-nagyobb állatokat, rovarokat és emlősöket is tartalmaz. Ezek a tesztterületek nagyon eltérő nagyságúak lehetnek, de általában van rajtuk növénytakaró és egy szimulált ökoszisztéma. Megfelelő elkerítéssel meg kell akadályozni a szimulált ökoszisztéma mozgékony tagjainak elvándorlását, illetve az idegenek bevándorlását. A szárazföldi mikro- és mezokozmoszok még nem mentek át olyan fokú standardizáláson, mint a vízi ökoszisztémákat modellező mikrokozmoszok. Az agro-ökoszisztémáktól a mesterséges erdőn keresztül a mesterséges lápig sokféle céllal és sokféle megoldással jöhetnek létre.

Sokan azt állítják, hogy a túl kicsi méretű mesterséges ökoszisztémákból nem lehet jól extrapolálni a valóságos ökoszisztémára, mások viszont állítják és bizonyítják is, hogy a kis méret ellenére a természeteshez hasonló dinamikájú mesterséges ökoszisztémákat lehet létrehozni, melyek extrapoláció alapjául szolgálhatnak. A lényeg, hogy a mesterséges ökoszisztéma úgy legyen megszerkesztve, hogy az a feltett kérdésre tudjon válaszolni, a lehető legnagyobb környezeti realizmussal.

A vízi mikrokozmoszok már eléggé elterjedtek, standardizált változataik például a SAM (Standardized Aquatic Microcosm=szabványosított vízi mikrokozmosz) egységes metodikát adnak az előkészítésre, a beoltásra, az akklimatizálásra, a mintavételezésre, a mintaelemzés módszereire és az eredmények értékelésére.

1991-ben fejlesztették ki a FIFRA mesterséges ökoszisztémát, eredetileg peszticidek engedélyezéséhez szükséges tesztelés céljára. Méretét tekintve a FIFRA a mikrokozmosz és a mezokozmosz között helyezkedik el, a kettő keveréke: 6 m³-ben működik. Ebben a méretben mód van vízi növények és halak betelepítésére és tesztelésére is, ezzel a vizsgálatba bevont trofikus szintek száma is nő, tehát szinte mindenre alkalmas, amire a sokkal nagyobb mesterséges tó jellegű mezokozmoszok. További előnye, hogy párhuzamosok és ismétlések is végezhetőek.

Az adatértékelés természetesen még nagyobb feladat elé állítja a vizsgálatot végzőket, hiszen a belső térben kontrolláltan fenntartott mikrokozmoszokhoz képest, ezek a szabadtéri kísérleti edények kevésbé kontrollálhatóak, jobban ki vannak téve az időjárás és a környezet behatásainak. Egyszerűnek tűnő, mégis szinte megoldhatatlan a különböző évszakokban végzett kísérletek azonos hőmérsékleten tartása. Ezen segít valamennyit, ha földbe süllyesztett tartályokat használunk.

A FIFRA rendszerben felhasznált organizmusok: fitoplankton, zooplankton makrogerinctelenek, köztük rovarok,, vízi növények, halak. A halak alkalmazható mennyisége limitálva van 2 g/m³ értékben.

A kísérleti edény szabad vízfelülete legalább 5 m² legyen, mélysége 1,25 m, térfogata 6 m³. Halak nélküli rendszer esetén lehet kisebb méretű is.

6-8 hetes akklimatizálási vagy érlelési idővel kell tervezni a vizsgálandó vegyi anyag adagolása előtt. A vizsgálandó anyag vízbe juttatása sem mindig egyszerű: lehet spray formájában a felszínre juttatni, törzsoldatként feloldani, majd homogénen elkeverni, vagy talajhoz keverve iszap formájában adni a tesztrendszerbe. A tesztelendő anyagot a mikrokozmosz létrehozása után 2 héttel alkalmazzák első ízben, majd a problémához illő gyakorisággal ismételt adagolást végeznek. Az alkalmazott koncentrációt vagy dózist és az ismételt adagolások számát szintén az adott cél határozza meg.

A mikrokozmosz fizikai-kémiai paramétereit is kontrolláltan kell kialakítani. A hőmérséklettartás miatt a felszín alá süllyesztett, lapos fenekű tartályt alkalmaznak, a természetes forrásból származó üledéket legalább 5 cm vastagságban rétegzik a tartály aljára helyezett tálcákba. A víznek szennyezetlen, természetes tározóból vagy tóból kell származnia, olyanból, amely ökológiailag aktív. Mennyisége nem változhat a vizsgálat során nagy mértékben, maximum +/-10%-ot. Az időjárási viszonyokat folyamatosan kell követni és regisztrálni a kísérlet tartama alatt.

szárazföldi ökoszisztémák modellezésére szolgáló eljárás a SCM (Soil Core Microcosm = talaj magminta mikrokozmosz). Általában a xenobiotikumoknak a mezőgazdasági ökoszisztémákra gyakorolt hatását vizsgálják a segítségével.

Öszvér eljárás ez, olyan szempontból, hogy a talaj természetes eredetű, mert szabadföldről származik, onnan szállítják a laboratóriumba, hogy aztán szigorúan ellenőrzött körülmények között kísérletezzenek vele. Annak ellenére, hogy a talajunkban a természetes eredet miatt kezdetben megvan az egészséges talajra jellemző nagyfokú heterogenitás és ökológiai sokoldalúság, a laboratóriumi körülmények között az ökológiai rendszer összetettsége nagymértékben csökkenhet.

A mikrokozmosz élőlényei tehát a talaj származási helyétől függő módon, az eredeti ökoszisztémát tükrözik.

A tesztedény mérete egy magmintának megfelelő, 17 cm átmérőjű, 60 cm mély műanyagcső, amely zavartalan talajmintát tartalmaz. A magminta lefedésére az álló helyzetű műanyag hengerben lévő talaj tetejére homogenizált talajból fedőréteget tesznek, majd a talajjal töltött hengert egy belső szűrőréteggel ellátott Büchner-tölcsérbe helyezik. Általában a vegyi anyag 3 koncentrációját vizsgálják.

A Büchner-tölcsér összegyűjti a csurgalékvizet. A talaj locsolása és a csurgalékgyűjtés a vizsgálandó anyag adagolása előtt, majd minden további adagolás előtt történik.

A teszt időtartama 12 hét vagy több. A hőmérsékletet mérni és szabályozni szükséges. A megvilágítás és a locsolás a talaj eredetének megfelelően történjék.

Végpontként szinte végtelen számú lehetőségünk van. A csurgalék fizikai-kémiai-biológiai vizsgálata, a talajból vett minták összetett fizikai-kémiai-biológiai analízise, a kísérlet végén pedig a teljes talaj mindenre kiterjedő vizsgálata: fajok száma, eloszlása, biodegradáció, bioakkumuláció, biotranszformáció, stb.

a standard vízi mikrokozmosz laboratóriumban összeállított, több fajt alkalmazó ökotoxikológiai teszteljárás.

Időtartama 64 nap, melynek beosztása szigorúan megadott: 1 hét előkészítés és akklimatizálás után történik a beoltás algákkal, újabb négy nap elteltével helyezik bele a makrogerincteleneket, majd 7 nap elteltével a vizsgálandó vegyi anyagot. Hetente újraoltja az algák meghatározott mennyiségével.

A tesztelendő anyagot ezután hetente vagy kéthetente ismételten adagolják, a mintavételeket követően.

A mikrokozmoszból hetente kétszer vesznek mintát, melyből meghatározzák az oldott tápanyagok mennyiségét és a vízkeménységet, valamint a mesterséges ökoszisztéma egyedszámait és fajeloszlását.

Pontosan előírják a mikrokozmoszba helyezendő fajok típusát és számát. Az algák meghatározott 10 fajából 10³ darabot tesznek a szabványos méretű tesztedénybe induláskor, a többi állatfajt a 4. napon helyezik a rendszerbe. Ezek a Daphnia magna, a Hyalella azteca, valamint Cypridopsis (kagylósrák), Hypotrichs (állati egysejtű=protozoa) és Philodina (kerekesféreg) fajok. Egyedszámaik a fenti sorrendben: 16, 12, 6/mikrokozmosz, 0,1 és 0,03/ml.

A teszthez 4 literes üvegedényeket használnak, legalább 12 cm-es szájjal. Ezekbe az üvegedényekbe 500−500 ml tesztközeget helyeznek. A vizsgált koncentrációk száma 4, az ismétléseké 6.

Inkubátorban vagy szabályozott hőmérsékletű szobában dolgoznak, 20−25 ^oC között. Meleg fehér fénnyel világítják meg. A fényintenzitás: 80 mE m^-2. 12 órás megvilágítást 12 órás sötétség követ. A vizes fázis mellé mesterséges üledéket tesznekk, melyet kvarchomokból (200 g), őrölt kitinből (0,5 g) és cellulózporból (0,5 g) állítanak össze. Ebből 201 g-ot adnak minden tesztedénybe. A pH-t 7,0 értékre állítják.

Végpontként algaszámot, gerinctelen fajeloszlást, pH-t, oldott oxigénkoncentrációt és tápanyagszintet mérnek. Az eredményeket többváltozós statisztikai módszerekkel értékelik.