Talajmikroorganizmusok vizsgálata: széntranszformációs teszt OECD 217

1. Talajmikroorganizmusok vizsgálata: széntranszformációs tesztOECD 217 Varga Judit

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

3. Bevezetés • Hosszú távú hatást vizsgál • Növényvédőszer vagy más vegyi anyag egyszeri hatása a talajmikroorganizmusokszéntranszformációs képességére • A teszt alapja: European and MediterraneanPlantProtectionOrganisation • GermanBiologischeBundesanstalt, • US EnvironmentalProtectionAgency, • SETAC • OECD WorkshoponSoil/SedimentSelection, Belgirate, Italy, 1995: a tesztelésre használható talajok típusának meghatározása

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

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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

10. A talajminták gyűjtése és tárolása 2. Tárolás • 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

11. 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

12. 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

13. 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

14. 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

15. 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

16. Köszönöm a figyelmet!