Lexikon

általános meghatározás, amely a dózist, valamint az adagolás gyakoriságát és időtartamát foglalja magában. Az adagolás lehet orlis (szájon keresztül a gyomorba), inhalciós (a vizsgálandó vegyület belélegeztetése) dermális (bőrön keresztüli felszívódással), valamint a vizsgálandó vegyület beinjekciózható a tesztállat szervezetébe.

olyan környezettoxikológiai teszek, amelyekben a tesztorganizmus közvetlen fizikai érintkezésbe kerül a tesztelendő anyaggal, a környezeti mintával. Szilárd környezeti minták talaj, üledék, szilárd hulladékok esetében számottevő különbség lehet a szennyezett mintából készített kivonat és a teljes minta hatása között, a kivonószer pl. víz általi hozzáférhetőség és a biológiai hozzáférhetőség közötti különbség miatt. A biológiai hozzáférhetőség a szennyezett környezeti minta és a tesztorganizmus között fellépő kölcsönhatás eredményétől függ, így a direkt érintkeztetéses környezettoxikológiai tesztek a tesztorganizmus mobilizáló hatását is integrálják az eredménybe, tehát környezeti realizmusuk nagyobb, mint a kivonatokat vizsgáló teszteké. A direkt érintkeztetéses környezettoxikológiai tesztek érzékenysége is nagyobb a kivonatosokéhoz képest, hiszen a hígítatlan mintát is tudjuk vizsgálni.

kísérleti expozíció, amikor az előzetesen kezelt kísérleti állatot kiteszik a vizsgált anyag hatásának az indukciós időszak után azzal a céllal, hogy meghatározzák túlérzékeny módon reagál-e.

A szabványok általában az alábbi információkat tartalmazzák:

• Referencia dokumentum, terminológia, definíciók, a módszer leírása, használhatóság.
• A módszerrel járó kockázatok és biztonsági előírások.
• Standard műszerek, hígítóanyagok jellemzése, beszerezhetősége, víztoxikológiai teszteknél hígítóvíz, talajtoxicitási teszteknél standard talaj jellemzése és hozzáférhetőségének megadása.
• Az elfogadott és ajánlott tesztorganizmusok listája, a tesztorganizmussal szemben támasztott részletes kritériumok, a tesztorganizmus egészségi állapotára vonatkozó követelmények, a tesztorganizmus optimális nagysága és kora. Gyakran a tesztorganizmus beszerezhetőségét is megadják.
• A kísérleti módszer részletes leírása tartalmazza a tervezést, a fizikai és kémiai feltételeket, a tesztkamra vagy edény méretét, az alkalmazandó koncentrációkat, hígításokat.
• A mérés során alkalmazandó analitikai módszerek leírását.
• Az eredmények elfogadhatóságának kritériumait.
• A megfelelő eredmény képzését, számítását (EC₅₀, NOEL, stb.)
• A szükséges statisztikai értékelő módszereket.

a környezettoxikológia a környezetbe került vegyi anyagoknak az ökoszisztémára gyakorolt hatását vizsgálja. Teljes ökoszisztémák minden részletére kiterjedő vizsgálata mai tudásunk hiányosságai és a költségek miatt nem lehetséges, ezért kiválasztott, jellemző fajok vagy laboratóriumi tesztorganizmusok válasza alapján következtetünk az ökoszisztéma egészére.

Minél jobban ismerjük az ökoszisztéma összefüggéseit és a vegyi anyagok jelenlétére adott reakcióját, annál pontosabban tudunk egyes fajok válasza alapján a teljes ökoszisztémára vagy az emberre következtetni az egyszerű mérési eredményekből.

A környezettoxikológia vegyi anyagok vagy a szennyezett környezet hatását méri élőlények megfelelően összeválogatott fajaira. Néhány vízi élőlény laboratóriumi körülmények között megmért válasza alapján következtethetünk a vízi ökoszisztémára gyakorolt hatásra. Vagy néhány talajlakó élőlénnyel kimért toxicitás alapján következtetünk a talaj, mint élőhely veszélyeztetettségére.

A tesztorganizmusokat szennyezett környezetből vett mintákkal is összehozhatjuk, laboratóriumi körülmények között szimulálva azt, ami a környezetben is történne.

Úgy is eljárhatunk, hogy a környezet egy részét (mikrokozmosz) kezeljük ellenőrzött körülmények között a vegyi anyag különböző mennyiségeivel és a mikrokozmosz élővilágának válaszát követjük. A környezetbe is kihelyezhetünk kontrollált mennyiségű és minőségű élőlényt (kagylókat, növényeket, rovarokat, rágcsálókat, stb.) és követjük sorsukat, egészségi állapotukat.

A környezettoxikológiai tesztek alapján az emberre gyakorolt káros hatásokra is következtethetünk, például mikroorganizmusok jelzik, hogy egy anyag mutagén-e vagy tenyészett sejtekkel vagy szövetekkel modellezhetjük az emberi szervezet vegyi anyagokra adott válaszát, a káros hatások megnyilvánulását.

A környezettoxikológiai tesztelésnek nagy szerepe van a modern környezeti kockázatmendzsmentben, hiszen a mérési eredmény alapján közvetlenül dönthetünk egy-egy vegyi anyag, szennyezett környezeti elem veszélyes voltáról és a szükséges intézkedésekről.

A környezettoxikológiai mérési eredmények felhasználhatóak a szennyező vegyi anyagok ökoszisztémára gyakorolt hatásának és kockázatának mérésében, szennyezett területek állapotának felmérésében, a környezetmonitoringban, különös tekintettel vegyes vagy ismeretlen szennyezőanyaggal szennyezett területek esetére. Az környzettoxikológiának nagy szerepe van a korszerű környezetirányításban és a környezetpolitikában, a környezeti minőségi kritériumok, a határértékek képzésében, a kockázatcsökkentésre irányuló döntések meghozatalában, környezetvédelmi technológiák kiválasztásában, a remediáció célértékének meghatározásában valamint a környezetvédelmi technológiák követésében és minősítésében.

A környezet állapotát, az ökoszisztéma kitettségét és érzékenységét vizsgálva, csak akkor kaphatunk megbízható és összehasonlítható eredményeket, ha szabványosított módszereket és tesztorganizmusokat használunk. A tesztmódszereket és a tesztorganizmusokat akkor tudjuk értelmesen, az elérendő céllal harmóniában alkalmazni, ha egységes szemlélet, tisztázott tudományos alapok és megfelelő adatértékelési módszerek állnak rendelkezésünkre.

A módszerek választéka széles; a tesztorganizmus lehet mikroorganizmus, növény vagy állat, a metodika lehet a legegyszerűbb laboratóriumi bioteszttől a biomonitoringon keresztül a szabadföldi vizsgálatig, különböző méretekben végzett teszt. A mérési végpont a DNS jellemzőitől a biokémiai és morfológiai jellemzőkön keresztül a tesztorganizmus vagy közösségek viselkedéséig sokféle. A teszt időtartama szerint lehet a teszt akut (rövid) vagy krónikus (hosszú idejű).

A rövid idejű laboratóriumi tesztek eredményének magadása leggyakrabban LC50 vagy LD50 értékben történik, amely az a koncentráció vagy dózis, mely a tesztorganizmusok felét elpusztítja. Persze vannak finomabb hatások, amelyek már mérhetőek, például a légzés, az anyagcsere, a hőtermelés változásai a toxikus anyag hatására. Ilyenkor EC50 vagy E50 formájában azt a koncentrációt vagy dózist adjuk meg, mely a mért jellemzőt (pl. légzés) a felére csökkenti. Ennek kiméréshez egy koncentráció vagy dózis sorozattal kell összehozni a tesztorganizmusok teljesen egyforma csoportjait. Hosszú távú tesztekben a legnagyobb károsan még nem ható (NOEC/NOEL) vagy a legkisebb károsan ható koncentrációt/dózist (LOEC/LOAEL) adjuk meg.

A környezettoxikológiai eredményeket mindig statisztikai értékelésnek vetjük alá.

A környezettoxikológiai tesztek és tesztelés nagy fejlődést mutat az elmúlt 20 évben és napjainkban az állatkísérletek kizárása érdekében újabb lépést kell megtennie.

a környezettoxikológiai tesztek eredménye - hasonlóan a kémiai analitikai módszerekéhez - csak akkor hasonlíthatóak össze egymással és csak akkor érdemes adatbázisokba tenni és onnan használni, ha standardizált módszerekkel kapott ökotoxikológiai eredményekről van szó. A standardizálás hasznosságát, előnyeit foglaljuk össze a következőkben.

• Egységes és összehasonlítható módszerek jönnek létre a szabványosítással.
• Standard, törzsgyűjteményben, kereskedelmi forgalomban kapható teszt-organizmusok, tesztrendszerek, előregyártott készletek beszerezhetőek.
• A mérés és az eredmény megismételhető bármelyik laboratóriumban.
• Kockázatfelmérésre és döntési folyamatok támogatására alkalmas eredményeket ad.
• Egyszerűsített eljárások, különösebb fejlesztés nélkül alkalmazhatóak.
• Ha nagyszámú eredményre van szükség statisztikai értékeléshez, pl. határértékképzéshez, QSAR-hoz vagy kockázatfelméréshez, akkor különböző laboratóriumok eredményei együttesen is felhasználhatóak.
• Célszerű módosításokkal tudományos kutatási célokra is megfelelnek.
• Az elmúlt években egy sor standard módszer született az USA-ban és az európai államokban. Egységes európai szabványok is léteznek, különböző országok ökotoxikológiai laboratóriumaiban végzett ellenőrző körmérésekkel alátámasztva. Lásd még: OECD standardok.

A standard módszerek alkalmazásának hátrányai is vannak. Általában konkrét környezetvédelmi vagy egészségvédelmi céllal fejlesztették ki őket, ezért sosem szabad egy módszert sem vakon alkalmaznunk. Először meg kell ismernünk a konkrét környezeti problémát, az ökotoxikológiai vizsgálat célját, és azután ahhoz megtalálni a megfelelően megismert és elemzett standard ökotoxikológiai módszert, vagy annak módosított változatát.

egyes talajjellemzők érzékenyek és nagymértékben megváltoznak szennyezőanyagok hatására. Ezen talajjellemzők mérési eredményét felhasználhatjuk szennyezőanyagok hatásának mérésére, vagy szennyezett környezeti minták káros hatásának mérésére. Környezettoxikológiai tesztelésre alkalmas jellemzők és vizsgálattípusok:

• Mezőgazdasági vegyszerek kioldódása, mobilitása talajban.
• Szerves vegyületek degradációjának kinetikájának vizsgálata talajban.
• Standard légzési teszt.
• Ammónium oxidációja: gyorsteszt talaj nitrifikáló képességének mérésére.
• Ammónium oxidációja: gyorsteszt a szennyezőanyag hatásának mérésére.
• Denitrifikáció mértékének meghatározása.
• Denitrifikáció: a szennyezőanyag hatására bekövetkező változás.
• Heterotróf nitrogénkötés mértéke a talajban.
• Heterotróf nitrogénkötés megváltozása szennyezőanyag hatására.
• Heterotróf nitrogénkötés: nehézfémek hatásának tesztelésére.
• Nitrogénkötés mértéke cyanobaktériumok hatására.
• Cyanobaktériumok nitrogénkötésének megváltozása szennyezőanyag hatására.
• Cyanobaktériumok nitrogénkötésének megváltozása nehézfémek hatására.
• Foszfatáz aktivitás becslése a talajban.
• Talaj állati fajeloszlása.
• Talaj légzési görbéjének felvétele a talaj aktivitásának és életképességének jellemzésére.
• Talaj légzési görbéjének megváltozása vegyi anyagok hatására.

a környezettoxikológiai teszteket minden esetben statisztikai módszerekkel kell értékelni. A tesztek nagy idő és munkaigénye miatt a statisztikai értékelés, helyesebben az értékeléshez szükséges mintaszám kompromisszum kérdése.

Az utóbbi években egy sor statisztikai eszköz szoftver formájában is hozzáférhetővé vált. Az adatok statisztikai értékelésével minimálisra szoríthatjuk le a vizsgálatok számát. Természetesen nem lehet tervezés és előzetes megfontolások nélkül alkalmazni ezeket a szoftvereket a mérési adatok értékelésére. Tehát a vizsgálatok tervezése során a mintaszámot és az ismétlések számát az értékelő statisztikai módszerrel harmonizálva kell megválasztani.

Az egyik legnépszerűbb módszer a grafikus interpoláció a toxikus végpontok (pl. EC₅₀ ) becslésére. Kényelmes módszer és jól használható a dózis-válasz illetve koncentráció-hatás görbék analizálására. Hátránya, hogy nem képes konfidencia intervallumot számítani.

A probit módszer terjedt el legszélesebb körben. Az adatokat valószínűségi egységgé (probability unit) transzformálja. Hátránya, hogy olyan adatsorra van szüksége, amely legalább két részleges letalitási eredményt tartalmaz (pl. 7 elpusztult a 20 tesztorganizmusból). Előnye, hogy könnyűszerrel számítja a konfidencia intervallumokat.

A logit módszer is transzformálja az adatokat, majd megkeresi az adatsorhoz legjobban illeszkedő görbét.

Néhány általánosan használt és hozzáférhető program: TOXSTAT, SAS-PROBIT, SPSS-PROBIT, DULUTH-TOX, ASTM-PROBIT.

A krónikus toxicitási tesztek statisztikai értékelésében legfontosabb annak a koncentrációnak a meghatározása, amelynek eredménye szignifikánsan eltér a kezeletlen kontrollétól. Az ANOVA alkalmazásának célja általában a MATC meghatározása. Az ANOVA variancia-analízis folyamata a következő:

• Az adatok transzformálása.
• A kezeletlen kontroll és a vivőanyagot (pl. oldószert) tartalmazó kontroll összevetése, azonosságának ellenőrzése.
• A kezelt csoportok variancia-analízise.
• A kezelt csoportok összehasonlítása annak megállapítására, hogy melyik különbözik a kezeletlen kontrolltól.

általában az az organizmus, melyen fizikai ágens, vegyi anyag vagy biológiai folyamat hatását tanulmányozzuk.
Környezettoxikológiában a laboratóriumi ökotoxikológiai és toxikológiai tesztekben és az aktív biomonitoring során alkalmazott testorganizmus kontrollált körülmények között felnevelt, azonos korú és tulajdonságú egyedekből álló tenyészetből származik. A tesztorganizmusnak jól mérhető és reprodukálható választ kell adnia a vizsgálandó anyag hatására. Válasza arányos kell legyen a hatóanyag/szennyezőanyag mennyiségével illetve koncentrációjával.
Passzív biomonitoring során a természetben élő és elődorduló egyedeket vizsgáljuk, melyek rosszabb statisztikával rendelknek, mint a kontrollált körülmények között felnevelt és vizsgált tesztorganizmusok.

több fajt alkalmazó ökotoxikológiai tesztek a mikrokozmosz és a mezokozmosz tesztek. Ezeket az elmúlt 20 évben fejlesztették ki és 1 literes mérettől több ezer, esetleg millió literig is változhat a méretük. A különféle szakcikkek 11 módszert ismertetnek édesvízi mesterséges folyamok kialakítására. 22 laboratóriumi vízi mikrokozmoszt 0,1 litertől 8 400 literig, és 18 szabadtéri édesvízi mikrokozmoszt 8 litertől 18 millió literig.

A mikro- és mezokozmoszok leggyakoribb megoldásai:

• a mesterséges édesvízi folyam,
• általános édesvíz,
• mesterséges mocsár,
• szimulált mezőgazdasági víztározó,
• mesterséges kert,
• mesterséges erdő, stb.

Ahhoz, hogy több fajt tartalmazó ökotoxikológiai teszteket tudjunk tervezni meg kell értenünk a különbségeket az egyfajú tesztekhez képest. A mikro- és mezokozmoszok az ökológiai rendszerek jellegzetességeit hordozzák magukban, komplexek, több trofikus szintet tartalmaznak, modellezik a természetes ökoszisztémákat, a tápanyagellátást, a napfényt, a közeg fizikai-kémiai tulajdonságait, stb.

Az ökológiai rendszerek legfontosabb tulajdonsága, hogy a bennük folyó változásoknak időben meghatározott irányuk van, azaz az időben irreverzibilisek. Ezt a tervezéskor is figyelembe kell venni.

A mikrokozmosz másik fontos tulajdonsága, hogy evolúció folyik benne. Erre jó példa a kemosztát, amely egy mikrobiológiai alapú mezokozmosz, melynek célja új anyagcsereutak forszírozott kialakítása szelekciós nyomás alkalmazásával, például peszticidek vagy más hasonló, nehezen bontható szerves szennyezőanyagok biodegradációjának megoldására.

A mikrokozmoszok és mezokozmoszok paradoxonja, hogy a mesterséges ökoszisztéma modellel tulajdonképpen egy homogén rendszert akarunk létrehozni, hogy jobb statisztikája legyen a vizsgálat eredményének a szabadföldi vizsgálathoz képest, de ezzel veszítünk a környezeti realizmusból, dinamikusan szemlélve csökken a valószínűsége, pl. a heterogenitással együtt járó jobb alkalmazkodóképességből következő ellenálló képesség kialakulásának.

Az eredmények értékelése, az adatanalízis és interpretáció még nehezebb feladat, mint az egy fajt alkalmazó teszteknél. Problémát okoz a megfelelő ismétlések (párhuzamos kísérletek) megalkotása. Azonos kísérletből vett minták, vagy idősor szerinti minták nem tekinthetőek párhuzamosoknak, ezek legfeljebb a kísérlet heterogenitását mutatják.

Az adatok értékeléséhez olyan többváltozós módszereket kell alkalmazni, amelyek alkalmasak az ökológiai adatcsoportok közötti törvényszerűségek felfedésére. Két elterjedten alkalmazott módszer a PCA (Principal Components Analysis = főkomponens analízis) és az NCAA (Nonmetric Clustering and Assotiation Analysis = nem metrikus klaszteranalízis)

olyan tesztorganizmusokkal végzett tesztek, melyek eredményéből az emberre lehet extrapolálni. Általában állatkísérletek az emberihez hasonló anyagcserével rendelkező állatokkal, de lehetnek szövettenyészetekkel végzett vagy mikrobiológiai tesztek. A toxikológiai tesztek eredménye a dózis-válasz görbe, melyből statisztikai értékeléssel határozzák meg a tesztorganizmusra jellemző, akut teszt esetében ED₅₀, krónikus tesztek esetében a NOAEL vagy LOAEL értéket. Ezekből a küszöbkoncentrációkból extrapolációval határozzák meg az emberre vonatkozó értéket, leggyakoribb módszer a biztonsági faktorok alkalmazásával történő extrapoláció.