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Title (Primary) Biozönotische Testverfahren (PICT-Konzept). Analyse von Schadstoff-induzierten Effekten in Gewässern mit autotrophen Aufwuchszönosen
Author Schmitt-Jansen, M.; Reiners, S.; Altenburger, R.;
Journal Umweltwissenschaften und Schadstoff-Forschung
Year 2004
Department BIOTOX; COE;
Volume 16
Issue 2
Language deutsch;
Abstract

Ziel und Absicht

Es wird ein biozönotisches Testverfahren vorgestellt, das mit natürlichem autotrophen Aufwuchs arbeitet und eingesetzt wurde, um eine Schadstoff-induzierte Toleranz von Lebensgemeinschaften zu detektieren. Es wurde geprüft, inwieweit sich das Testsystem zur prospektiven ökotoxikologischen Bewertung von Schadstoffen und der standortspezifischen Beurteilung von kontaminierten Umweltproben eignet.

Methoden

Die Herbizide Isoproturon und Prometryn wurden mit autotrophem Aufwuchs getestet, derin situ in Fließgewässern mit unterschiedlicher Belastung gewonnen wurde. Als Bewertungsgrößen dienten funktionelle Parameter; die Photosynthese-Kapazität der Mikroalgen wurde mit der Sättigungspulsmethode erfasst.

Ergebnisse und Schlussfolgerung

Trotz Einbezug der Variabilität des Ökosystems (die Proben wurden an verschiedenen probestellen zu verschiedenen Zeitpunkten gewonnen und wiesen Unterschiede in der Taxonomie auf) belegen die Ergebnisse eine gleichbleibend hohe Sensitivität und gute Reproduzierbarkeit des Testsystems. Für Isoproturon wurde eine EC50 von 0.025 mg L−1 ermittelt, für Prometyn von 0.016 mg L−1. Die Effektkonzentrationen lagen in der selben Größenordnung wie die für einen Zellvermehrungshemmtest mitScenedesmus vacuolatus ermittelten (EC50 Isoproturon=0.029 mg L−1; EC50 Prometryn=0.012 mg L−1). Es konnten unterschiedliche Effektkonzentrationen für zwei Algenklassen in der natürlichen Gemeinschaft differenziert werden.

Das Testsystem wurde eingesetzt, um den standortspezifischen Einfluss eines kontaminierten Zuflusses auf natürlichen Aufwuchs eines Fließgewässers näher zu charakterisieren. Der Zufluss entwässert die ehemaligen Industrieanlagen Bitterfelds, in denen von 1960–1990 Prometryn hergestellt wurde. Nach dem PICT-Konzept (pollution induced community tolerance) wurde geprüft, ob Lebensgemeinschaften von belasteten Standorten ihre Toleranz gegenüber einem Schadstoff steigerten. Für Prometryn konnte gezeigt werden, dass Fließgewässergemeinschaften im direkten Abstrom des belasteten Zuflusses tatsächlich vergleichsweise weniger empfindlich gegenüber Prometryn waren.

Das Testsystem mit Aufwuchsgemeinschaften ist unter Berücksichtigung der Schadstoff-induzierten Toleranz in der Lage ist, eine Kausalanalyse der Schadstoffwirkung auf Gemeinschaftsebene, retrospektiv bei chronischer Belastung, zu leisten. Der Test kommt als Mehrartensystem mitin situ Lebensgemeinschaften der natürlichen Komplexität eines Ökosystems näher als die populationdynamische Wirkungsbeurteilung des Einzelartenlabortestsystems.

Ausblick

Der Ansatz könnte somit für die Risikoabschätzung der Schadstoffwirkung in Gewässern eine Brückenfunktion zwischen der Einzelartentestung und aufwendigen Mesokosmos- und Feldstudien bilden.

Abstract

Goal and Scope

A community test is introduced usingin situ periphyton communities and the pollution induced community tolerance for ecotoxicological testing. It was the aim of the study to evaluate the feasibility of the test for the assessment of xenobiotics and contaminated environmental aquatic samples.

Methods

The herbicides Isoproturon and Prometryn were tested using standardised microphytobenthic communities of differing contamination. A pulse-amplitude-modulated fluorescence based method was used to detect the impact of the herbicides on the photosynthetic system of the microalgae.

Results and Conclusions

Despite the variability of the ecosystem (samples were taken from different sites and varying taxonomy throughout a period of two months), the tests show high sensitivity and good reproduction features. EC50 values of 0.025 mg L−1 for Isoproturon and 0.016 mg L−1 for Prometryn were evaluated. These effect concentrations ranged in the same order of magnitude as the results derived from cell reproduction inhibition tests withScenedesmus vacuolatus (0.029 mg L−1 for Isoproturon and 0.012 mg L−1 for Prometryn). For Isoproturon, the test was able to differentiate effect concentrations for single algal classes within natural communities.

The test was used to assess a contaminated effluent entering a stream (Spittelwasser) in the region of Bitterfeld. The effluent originate from a local chemical industry site, where Prometryn was produced for 4 decades. According to the PICT-concept (pollution induced community tolerance), we hypothesed that periphyton taken downstream of the effluent was more tolerant to Prometryn than uncontaminated communities. It could be shown that the herbicide caused a shift in the concentration response relationships of communities from different contaminated sites, indicating the development of tolerance.

We conclude that the test using periphyton communities and considering the development of tolerance is able to evaluate a causal analysis of chronic effects of pollutants on community level. The multi-species test usingin situ communities reflects a higher biological organisation level than a single species laboratory test.

Outlook

The PICT-concept could be used for ecological risk assessment of pollutants in the environment bridging the gap between single species laboratory testing and time consuming mesocosmos and field studies.

ID 4519
Persistent UFZ Identifier https://www.ufz.de/index.php?en=20939&ufzPublicationIdentifier=4519
Schmitt-Jansen, M., Reiners, S., Altenburger, R. (2004):
Biozönotische Testverfahren (PICT-Konzept). Analyse von Schadstoff-induzierten Effekten in Gewässern mit autotrophen Aufwuchszönosen
UWSF 16 (2), 85 - 91