Mikrokalorimetria talaj ökotoxikológiai tesztelésére

Mikrokaloriméterrel nagyon kis hőmennyiségek mérhetőek, például a TAM (Thermal Activity Monitor, gyártó: Thermometric, korábban LKB Broma) mikrokaloriméterrel ± 50 nW-nyi hőáram (0,5∙10-6 °C hőmérséklet különbség) mérhető. Mivel minden fizikai, kémiai és biológiai folyamatot valamilyen hőváltozás követ, ezért a mikrokalorimetria a környezettoxikológiában is alkalmazható. A tesztorganizmusok ugyanis a toxikus hatásokra csökkenő (gátlás, halál) vagy egyes esetekben növekvő (védekezés) hőleadással reagálnak. Ezáltal a mikrokalorimetriával a hagyományos mérési végpontoknál (pl. sejtszám, hossz, életben maradt állatok száma) érzékenyebb végpont mérhető (Gruiz et al., 2010).

A mikrokalorimetriás mérés során a vizsgálandó mintát, például steril talajmintát 3–5 ml-es (egyes esetekben 20 ml-es) steril üvegampullákba mérjük és a megfelelő előkészítés (pl. nedvesítés, tápanyag adagolás) után hozzáadjuk a tesztorganizmusokat a rendszerhez. Az ampullákat légmentesen lezárjuk, és az állandó hőmérsékleten (25 °C) tartott mintákban 24–72 órán át követjük a hőváltozást. Az idő-hőáram görbéről meghatározható a maximális hőleadás, a maximum időpontja, a görbe meredeksége, a görbe alatti terület stb., melyeket összehasonlítva egy szennyezetlen kontroll mintával következtethetünk a minta toxicitására.

Talajok tesztelésére tesztorganizmusként használható pl. Azomonas agilis (baktérium), Sinapis alba (fehér mustár, növény), Panagrellus redivius, Tetrahymena pyriformis, Folsomia candida (állat). A módszerrel mérhető a talaj saját mikroflórájának aktivitása is, ebben az esetben a friss, élő talajminta hőleadását vizsgáljuk.

Gruiz és munkatársai (2010) fémekkel (réz és cink) és szerves szennyezőanyagokkal (Dízel-olaj, BDNPA, pentaklórfenol) mesterségesen szennyezett talaj toxicitását mérték mikrokaloriméterrel, és összehasonlították az eredményeket a hagyományos mérési végpontokkal kapottakkal. Megállapították, hogy a mikrokalorimetria érzékenyebb módszer a hagyományos tesztmódszerekhez képest mindhárom vizsgált tesztorganizmus (Azomonas agilis, Sinapis alba és Folsomia candida) esetében.

Feigl és munkatársai (2014) vörösiszap és vörösiszappal kevert talaj (ajkai katasztrófa során elöntött területekről származó), valamint hulladék altalajból (építkezés során kitermelt) vagy savanyú, homokos talajból kialakított termesztőközeg mikrobiológiai aktivitását és toxicitását vizsgálta mikrokalorimetriás módszerrel. Megállapították, hogy a vörösiszap 5%-ban az altalajhoz vagy 10%-ban a homokos talajhoz adva tolerálható a tesztorganizmusok (Sinapis alba és Tetrahymena pyrifomris) számára és mind a vörösiszap, mind a vörösiszapos talaj növeli az altalaj/homokos talaj mikrobiológiai aktivitását.

 

A kutatás szakmailag kapcsolódik a SOILUTIL (TECH 09-A4-2009-0129, támogató: Nemzeti Innovációs Hivatal) projekthez. A kutatás a TÁMOP 4.2.4.A/1-11-1-2012-0001 azonosító számú Nemzeti Kiválóság Program –Hazai hallgatói, illetve kutatói személyi támogatást biztosító rendszer kidolgozása és működtetése országos program című kiemelt projekt által nyújtott személyi támogatással valósult meg. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.

Forrás: 

Gruiz, K., Feigl, V., Hajdu, Cs., Tolner, M. (2010) Environmental toxicity testing of contaminated soil based on microcalorimetry, Environmental Toxicology, Special Issue: 14th International Symposium on Toxicity Assessment, 25 (5), 479–486

Feigl, V., Ujaczki, É., Klebercz, O., Molnár, M., Gruiz, K. (2014) Microcalorimetric assessment of red mud containing soil substitutes, In: (Eds.: Blazevic, Z.F., Sudar, M., Salic, A., Presecki, A.V., Vrsaljko, D.) SMLKI X. Meeting of Young Chemical Engineers, Book of Abstracts, 20-21.02.2014., Zagreb, Croatia, p.63