UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA
TADEJA KOSI
STRUPENOST IN UČINKI VODNE RAZTOPINE NATRIJEVEGA KLORATA(I) NA VODNE BOLHE (Daphnia magna)
DIPLOMSKO DELO
LJUBLJANA, 2017
UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA DVOPREDMETNI UČITELJ:
BIOLOGIJE IN KEMIJE
TADEJA KOSI
MENTOR: Izr. prof. dr. Iztok Devetak SOMENTORICA: Doc. dr. Suzana Žižek
STRUPENOST IN UČINKI VODNE RAZTOPINE NATRIJEVEGA KLORATA(I) NA VODNE BOLHE (Daphnia magna)
DIPLOMSKO DELO
LJUBLJANA, 2017
IZJAVA
Izjavljam, da sem diplomsko nalogo samostojno izdelala pod mentorstvom izr. prof. dr. Iztoka Devetaka in somentorstvom doc. dr. Suzane Žižek.
ZAHVALA
Iskreno se zahvaljujem mentorju izr. prof. dr. Iztoku Devetaku in somentorici doc. dr. Suzani Žižek za vso pomoč in napotke pri izdelavi diplomske naloge.
Zahvaljujem se tudi mag. Luku Praprotniku in mag. Bernardi Urankar za vse pripomočke, ki sem jih potrebovala pri raziskovalnem delu.
In seveda vsem mojim!
DIPLOMSKO DELO
Strupenost in učinki vodne raztopine natrijevega klorata(I) na vodne bolhe (Daphnia magna)
Natrijev klorat(I), najdemo pod komercialnim imenom varikina. Najprej so ga uporabljali, kot belilno sredstvo, kasneje pa so ugotovili, da ima tudi protimikrobne učinke in ga zato še danes veliko uporabljajo v medicinske namene. Med prvo in drugo svetovno vojno so ga uporabljali tudi za razkuževanje ran in opeklin. Koncentracije, ki se uporabljajo v zdravstvu so zelo nizke in ne vplivajo škodljivo na ljudi in živali. Ker pa je kemikalija na trgu zlahka in po zelo nizki ceni dostopna, se lahko hitro zgodi, da se zaradi premalega ozaveščanja ljudi v okolje spustijo višje koncentracije, ki pa so strupene za vodne organizme. V okviru te diplomske naloge smo izvedli akutni test strupenosti na vodne bolhe (Daphnia magna), ki je bil povzet po smernici OECD. Imobilizacijo bolh smo opazovali po 24 in 48 urah in določili vrednost LC50. Daphnia magna je le ena od vrst, ki jih uporabljamo za standarnizirane teste in je bila za test izbrana na podlagi svojih morfoloških in fizioloških značilnosti. Za test je bila uporabljena 13 % vodna raztopina natrijevega klorata(I). Po pregledu literature smo našli kar nekaj podatkov o strupenosti natrijevega klorata(I) za živali. Viri navajajo, da je strupenost natrijevega klorata(I) odvisna predvsem od koncentracije in poti skozi katero vztopa kemikalija v telo.
KLJUČNE BESEDE
Ekotoksikologija, strupenost, natrijev klorat(I), belila, vodne bolhe, Daphnia magna
BACHELOR THESIS
Toxicity and effects of aqueous solution of sodium chlorate(I) on water fleas (Daphnia magna).
ABSTRACT
Sodium hypochlorite is found under the commercial name of bleach. It was first used as a bleaching agent, and it was discovered later on that it also has antimicrobial effects, which is why it is still widely used today for medical purposes. During the First and Second World Wars, it was also used for disinfecting wounds and burns. The concentrations used in healthcare are very low and do not have a harmful effect on humans and animals. However, since the chemical is easily accessible on the market at a very low price, it can quickly occur that due to the lack of awareness in people, higher concentrations, which are potentially toxic to aquatic organisms, are released in the environment. In the scope of this thesis, an acute toxicity test on water fleas (Daphnia magna) was conducted in accordance with the OECD Guideline. The immobilisation of the animals was observed after 24 and 48 hours and the LC50 value was determined. Daphnia magna is only one of the species used for standardized tests and it was selected due to its morphological and physiological characteristics. A 13 % aqueous solution of sodium hypochlorite was used for the test. Several literature sources report on the toxicity of sodium hypochlorite to animals. The data indicate that the toxicity of sodium hypochlorite depends primarily on the concentration and the pathway through which the chemical enters the body.
KEY WORDS
Ecotoxicology, toxicity, sodium hypochlorite, bleach, water fleas, Daphnia magna
KAZALO VSEBINE
1. UVOD _________________________________________________________________ 1 2. PREGLED OBJAV __________________________________________________________ 1 2.1 Ekotoksikologija _____________________________________________________________ 1
2.2 Vstop onesnaževal v okolje ____________________________________________________ 2 2.2.1 Onesnaževanje voda ________________________________________________________________ 2
2.3 Ekotoksikološki testi __________________________________________________________ 3 2.3.1 Akutna in kronična strupenost ________________________________________________________ 3
2.3.1.1 Odziv na odmerek ______________________________________________________________ 4 2.3.2 Ekotoksikološki testi s kopenskimi organizmi ____________________________________________ 5 2.3.3 Ekotoksikološki testi z vodnimi organizmi _______________________________________________ 5
2.4 Natrijev klorat(I) _____________________________________________________________ 6 2.4.1 Lastnosti natrijevega klorata(I) ________________________________________________________ 6 2.4.2 Varnostni list in uporaba natrijevega klorata(I) ___________________________________________ 7 2.4.3 Zgodovina uporabe natrijevega klorata(I) _______________________________________________ 8 2.4.4 Pridobivanje natrijevega klorata(I) _____________________________________________________ 8 2.4.4.1 Prva metoda __________________________________________________________________ 8 2.4.4.2 Druga metoda - elektroliza _______________________________________________________ 9 2.4.5 Razpad natrijevega klorata(I) v vodi ____________________________________________________ 9 2.4.6 Vpliv natrijevega klorata(I) na ljudi ___________________________________________________ 10 2.4.6.1 Kdaj smo izpostavljeni nizkim koncentracijam natrijevega klorata(I) _____________________ 10 2.4.6.2 Vpliv na živali _________________________________________________________________ 10
2.5 Velika vodna bolha (Daphnia magna Straus) _____________________________________ 11 2.5.1 Razmnoževanje vodnih bolh ________________________________________________________ 12 2.5.2 Gojenje vodnih bolh _______________________________________________________________ 13 2.5.3 Uporaba in nezaželeni učinki vodnih bolh v testih strupenosti _____________________________ 14 2.6 Raziskovalni problem ________________________________________________________ 14 3. MATERIALI IN METODE ___________________________________________________ 15
3.1 Priprava vzorcev in gojenje vodnih bolh _________________________________________ 15 3.1.1 Umetni medij ____________________________________________________________________ 15 3.1.2 Kemikalije _______________________________________________________________________ 15 3.1.3 Gojenje vodnih bolh _______________________________________________________________ 16
3.1.4 Testne aparature _________________________________________________________________ 17
3.2 Izvedba testa ______________________________________________________________ 17 3.2.1 Priprava testnih živali ______________________________________________________________ 17 3.2.2 Priprava vodnih raztopin natrijevega klorata(I) __________________________________________ 18
4 REZULTATI IN RAZPRAVA __________________________________________________ 19
4.1 Rezultati __________________________________________________________________ 19 4.1.1 Pogoji izpostavitve ________________________________________________________________ 20
5. ZAKLJUČEK______________________________________________________________ 21 5.1 Uporaba v izobraževalnem procesu ____________________________________________ 21 6. VIRI IN LITERATURA ______________________________________________________ 23 7. PRILOGA _______________________________________________________________ 27
SEZNAM TABEL
Tabela 1: Lastnosti natrijevega klorata(I) (Chang idr., 2012). ... 6 Tabela 2: Prikaz osnovnih varnostnih opozoril za natrijev klorata(I) (PanReac AppliChem ITW reagents, 2017) ... 7 Tabela 3: Priprava umetnega medija za gojenje vodnih bolh (OECD, 2004). ... 15 Tabela 4: Rezultati testa strupenosti na vodne bolhe dne 23. 6. 2017 ... 19
SEZNAM SLIK
Slika 1: Graf odziva organizma na prejet odmerek ali koncentracijo. (Ahmed, brez datuma) . 5 Slika 2: Vodna bolha (Daphnia magna) (MicroPhoto, 2017). ... 12 Slika 3: Spolno in nespolno razmnoževanje vodne bolhe (Ebert, 2005). ... 13 Slika 4: Rumeno/zelena barva vodne raztopine natrijevega klorata(I)
(https://www.alibaba.com/product-detail/Sodium-
Hypochlorite_50030798672.html?spm=a2700.7724857.main07.225.6596d945vmxK mx) ... 16 Slika 5: Mlaka ob Pedagoški fakulteti, kjer smo nabrali vodne bolhe za test strupenosti (Kosi
T., 2017). ... 16 Slika 6: Vodne bolhe smo hranili s ekološkim pivskim kvasom in algo spirulino (Kosi T., 2017).
... 17 Slika 7: Leva čaša na sliki je založna raztopina, iz katere smo naredili mejni test in naredili
serijo raztopin (Kosi T., 2017). ... 18
KRATICE IN OKRAJŠAVE ECx - Effective concentration
ISO - International Organization for Standardization LC50 - Median lethal dose
LOEL - Lowest observed effect level NOEL - No observed effect level
OECD - Organization for Economic Co-operation and Development THM - Trihalomethanes
1 1. UVOD
Belila, ki se uporabljajo kot tradicionalni gospodinjski izdelek v Evropi in drugih državah po svetu, lahko vsebujejo natrijev klorat(I). Le-ta se uporablja za čiščenje straniščnih školjk in površin, beljenje perila in razkuževanje (Boyko idr., 1996). Uporabljajo ga tudi za razkuževanje bolnišnične odpadne vode, saj preprečuje širjenje patogenih mikro-organizmov (Blanchard idr., 2004). Te odpadne vode, ki vsebujejo različne koncentracije natrijevega klorata(I) se lahko zlivajo v površinske vode, kjer vplivajo na življenjske razmere vodnih organizmov. Zbiranje podatkov o strupenosti natrijevega klorata(I) za vodne organizme je zato zelo pomembno.
Zooplankton je primerna skupina organizmov, ki jih pogosto uporabljamo v ekotoksikoloških testih, saj so občutljivi na strupene snovi v svojem okolju in imajo osrednje mesto v prehranjevalnih verigah stoječih voda (Hanazato, 2001). Opravljenih je bilo nekaj raziskav, ki so proučevale strupenost natrijevega klorata(I) tako na vodnih, kot tudi kopenskih organizmih.
Raziskave kažejo, da je natrijev klorat(I) strupen za vodne bolhe. To se v večini primerov kaže v imobilizaciji organizmov in deformaciji organov v zarodkih bolh (Blanchard idr., 2004;
Chang idr., 2012; Cataudella idr., 2016). Testi strupenosti treh podobnih razkužil in sicer natrijevega klorata(I), formaldehida in m-cresola, so pokazali, da je izmed vseh treh razkužil natrijev klorat(I) najbolj strupen za vodne bolhe (Chang idr., 2012). Strupenost natrijevega klorata(I) so poučevali tudi na vretenčarjih (podganah, kuncih in miših) (Abdellatif idr., 2011;
Birdsong, 2007). Ugotovili so, da je natrijev klorat(I) najbolj strupen, če je živalim injiciran, saj povzroča edeme, krvavitve in nekrozo mišičnega tkiva. Znanstveniki opozarjajo, da je belilo v trgovskih in industrijskih razmerah na voljo v višjih koncentracijah, ki so lahko bolj škodljive, kot nižje koncentracije, ki se uporabljajo, kot razkužila v medicinske namene (Abdellatif idr., 2011).
2. PREGLED OBJAV 2.1 Ekotoksikologija
Znanstvene discipline biologije, ekologije in toksikologije so v zadnjem stoletju napredovale kot ločena področja s prelomnimi odkritji in novimi razvoji. Te znanstvene discipline so
2 vplivale na razumevanje genetike in presnovnih mehanizmov organizmov, biotske raznovrstnosti vrst in dinamike ekosistemov, ter strupenih učinkov na zdravje in vzroke zastrupitve s strupenimi kemikalijami. Kombinirano znanje treh znanstvenih področij je v drugem delu 20. stoletja napredovalo in vodilo v interdisciplinarno področje ekotoksikologijo (Valavanidis in Vlachogianni, 2015). Ekotoksikologijo je leta 1969 predstavil Truhaut in temelji na znanju in tehnikah iz področja ekologije in toksikologije (Hopkin idr., 2006).
Pesticidi in druga onesnaževala, pridejo v naravno okolje in močno vplivajo na rastline in živali.
Veda obravnava vplive onesnaževal na okolje, posamezne vrste, populacije, združbe in ekosisteme. Ekotoksikologi proučujejo tudi usodo pesticidov v okolju. Testi ekotoksičnosti in ocena ekološkega tveganja so predstavljeni, da pokažejo potencial kemikalij in drugih onesnaževal, ki povzročajo okoljsko škodo organizmov in vplivajo na funkcije ekosistemov (National Pesticide Information Center, 2011).
2.2 Vstop onesnaževal v okolje
Onesnaževala vstopajo v ekosisteme, kot posledica človeške dejavnosti na naslednje načine:
Nenamerno sproščanje med dejavnostmi, ki jih povzroča človek (jedrske nesreče, požari...)
Odstranjevanje odpadkov
Namerna uporaba biocidov za zatiranje škodljivcev (Hodgson, 2010).
Ljudje so prispevali k bremenu okolja odkar so se naučili nadzirati požar in topiti kovine, zato antropogeno onesnaževanje ni novo. Vendar pa sta se narava in porazdelitev onesnaževal v okolju v zadnjem času spremenili, saj smo začeli izdelovati nove spojine. Zmanjšanje stopnje sproščanja znanih strupov v naše okolje z uporabo izboljšane predelave odplak je potekalo vzporedno z razvojem povsem novih organskih snovi, ki so bile uporabljene pri izdelavi številnih izdelkov, vključno s pesticidi (Rhind, 2009).
2.2.1 Onesnaževanje voda
Odvajanje odplak v površinske vode predstavlja glavni vir onesnaževal po vsem svetu. Domači odpadki se izpuščajo predvsem v kanalizacijske sisteme (Hopkin idr., 2006). Glede na površino, ki jo pokriva površinska voda, ni presenetljivo, da služi kot končni ponor za večino antropogenih kemikalij. Voda je onesnažena, kadar kemikalije niso pravilno odstranjene ali shranjene. Pomemben vir kemičnih onesnaževal so odpadki iz gospodinjstev, komunalne
3 odplake, pesticidi, gnojila, detergenti in kovine. Obstojni pesticidi, ki se uporabljajo neposredno v tleh, se lahko premikajo iz tal v vodo in tako vstopijo v prehranjevalno verigo vodnih organizmov (Hodgson, 2010).
2.3 Ekotoksikološki testi
Osnovni napredek v toksikologiji in ekotoksikologiji je omogočila Mednarodna organizacija za ekonomsko sodelovanje in razvoj (OECD). Gre za medvladno organizacijo, ki je uskladila politike za odzivanje na mednarodne probleme. V osemdesetih letih 20. stoletja je spodbudila vrsto smernic za testiranje, ki jih lahko uporabljajo industrijski in neodvisni laboratoriji za določanje varnosti kemikalij in kemičnih pripravkov, vključno s pesticidi in industrijskimi kemikalijami (Valavanidis in Vlachogianni, 2015). Za razvijanje standardiziranih testov je potrebno vrste testnih organizmov izbrati na podlagi ekološkega pomena, enostavnosti gojenja v laboratoriju in kratkega generacijskega časa (Alves in Cardoso, 2016).
V laboratorijskih ekotoksikoloških testih razlikujemo dva različna pristopa. Prvi pristop vključuje analize, ki so prognostične in so namenjene določanju možnih strupenih učinkov snovi, ki se testirajo na organizmih, če se te sproščajo v okolje. Ta pristop se večinoma uporablja za preizkušanje novih kemikalij in zdravil ter se uporablja za urejanje in preprečevanje njihovega vnosa na trg. Drugi pristop vključuje analize, ki so diagnostične in katerih namen je ugotoviti dejansko ekološko tveganje ali sedanjo škodo z vzorci onesnaženih tal ali vode. Ocene se v tem primeru uporabljajo za opredelitev prednostnih nalog za sanacijo onesnaženih območij in/ali ukrepov za zmanjšanje ekoloških tveganj.
Oba pristopa vključujeta različne teste, ki jih delimo glede na čas izpostavljenosti (akutna in kronična strupenost), opažene učinke (smrtnost, zmanjšana rast ali razmnoževanje, bioakumulacija ali vedenjske spremembe) ali učinkovit odziv (smrtni ali subletalni) (Alves in Cardoso, 2016)
2.3.1 Akutna in kronična strupenost
Akutno strupenost opredelimo kot posledico enkratne izpostavljenosti strupenih snovi, pri čemer pridejo organizmi v stik z višjim odmerkom strupene snovi (Chanda in Mishra, 2016).
4 Akutna strupenost kemikalije se običajno določi, kot srednja smrtna koncentracija LC50 ali kot srednja koncentracija z učinkom EC50 (Hopkin idr., 2006). LC50 je koncentracija snovi, ki ob enkratni izpostavljenosti usmrti 50 % testiranih osebkov (Chanda in Mishra, 2016; OECD, 2004). Cilj je predvsem oceniti ali snov povzroči smrt organizma, in omenjeni testi so koristni za kratkoročne identifikacije zelo strupenih onesnaževal (Alves in Cardoso, 2016). Akutna strupenost se meri s krivuljo odziva na odmerek, ki je podrobno opisana v točki 2.3.1.1 (Hodgson, 2010).
Kronična strupenost je opredeljena kot strupenost, ki je posledica dolgoročne izpostavljenosti (92 ur do 7 dni) kemikalijam in meri subletalne učinke potencialno strupenih snovi na organizme (Chanda in Mishra, 2016; Hopkin idr., 2006). Kronična strupenost se običajno določi, kot ECx, LOEL (najnižja raven nastanka neželenih učinkov) in NOEL (ni opaznega škodljivega učinka) (Hodgson, 2010; Hopkin idr., 2006). Subletalni učinki, običajno vključujejo reproduktivno, imunsko, endokrino in razvojno disfunkcijo (Alves in Cardoso, 2016; Hodgson, 2010). Kronični testi se med seboj razlikujejo v trajanju testa, zaradi različnih reproduktivnih značilnosti testnih organizmov (Alves in Cardoso, 2016). Zavedati se moramo, da teoretično vse kemikalije povzročijo akutno strupenost pri dovolj velikih odmerkih, vendar vse kemikalije niso kronično strupene (Hodgson, 2010).
2.3.1.1 Odziv na odmerek
Strupenost je relativen dogodek, ki ni odvisen samo od strupenih lastnosti kemikalij in prejetega odmerka, ampak tudi od posameznih sprememb v predelave kemikalij. Že Paracelsus je dejal, da so lahko vse snovi strupene pri dovolj visokih odmerkih in da pravi odmerek razlikuje strup od zdravil. Ta izjava je koncept za osnovo farmacevtske terapije (Hopkin idr., 2006). Dobro definirana krivulja odziva na odmerek, je ustvarjena s populacijo organizmov, ki so običajno porazdeljeni glede na občutljivost kemikalije s sigmoidno obliko krivulje (Hodgson, 2010).
Odmerek se lahko daje oralno (hrana, voda), lahko ga živalim injiciramo ali pa prehaja skozi
5 kožo. Strupen učinek kemikalije je odvisen od koncentracije, ki je prisotna v tkivih, kjer se nahaja njeno mesto delovanja (Hopkin idr., 2006).
2.3.2 Ekotoksikološki testi s kopenskimi organizmi
Standardizirani ekotoksikološki laboratorijski testi, ki uporabljajo nevretenčarje, so eden od prvih korakov pri ocenjevanju tveganja onesnaževal v tleh in jih je mogoče obravnavati kot eno glavnih orodij za ocenjevanje ekološkega tveganja (Alves in Cardoso, 2016). Indikatorski organizmi za kopenske ekotoksikološke teste so deževniki (Eisenia andrei in Ensenia fetida), pršice (Hypoaspis aceleifer, Platynothrus peltifer in Oppia nitens), raki enakonožci (Porcellio scabere in Porcellionides prunoze) ter skakači (Folsomia candida in Folsomia fimetaria).
Izbrani so na podlagi morfoloških, fizioloških in vedenjskih značilnosti (Alves in Cardoso, 2016).
2.3.3 Ekotoksikološki testi z vodnimi organizmi
Veliko testov strupenosti, izvedenih z vodnimi organizmi, se nanaša neposredno na absorpcijo kemikalij iz vode (Chanda in Mishra, 2016; Hopkin idr., 2006).Testne živali, ki se uporabljajo za vodne teste strupenosti so vretenčarji (ribe, dvoživke), vodne bolhe (Daphnia magna, pulex..) in alge (Chanda in Mishra, 2016). Absorpcija poteka preko škrg pri ribah in vodnih bolhah ali pa čez prepustno kožo, kot na primer pri dvoživkah. Kemikalije so lahko v raztopini, v suspenziji ali oboje. Organizme izpostavimo različnim koncentracijam kemikalij v vodi in s tem določimo vrednosti srednjih letalnih koncentracij (LC50). Težava, na katero naletimo pri testih strupenostih na vodnih organizmih, je ohranjanje konstantne koncentracije kemikalije v vodi. Koncentracije kemikalije se lahko manjšajo zaradi absorpcije in presnove testnih
Slika 1: Graf odziva organizma na prejet odmerek ali koncentracijo.
(Ahmed, brez datuma)
6 organizmov, izhlapevanja in razgradnje. Ker je stopnja izgube sorazmerno nizka, moramo preveriti, ali lahko izvedemo test v statičnem ali obnavljajočem sistemu. Pri statičnem sistemu vode med trajanjem testa ne menjamo (akutni testi strupenosti), pri obnavljajočem sistemu pa organizme med testom prenašamo v sveže raztopine, navadno v obdobju 24 ur (Hopkin idr., 2006). Vpliv onesnaževal na vodne organizme je povezan tudi s časom, ki ga spojine potrebujejo, da se v okolju razgradijo (Hodgson, 2010).
2.4 Natrijev klorat(I)
2.4.1 Lastnosti natrijevega klorata(I)
Ime Formulska enota Molekulska masa (g mol-1)
Gostota (g cm-3)
Topnost v vodi (g 100mL-1) Natrijev klorat(I)
NaClO
74,44 1,11 29,3
Tabela 1: Lastnosti natrijevega klorata(I) (Chang idr., 2012).
Raztopine, ki vsebujejo natrijev klorat(I) so znane, kot belila s tradicionalnim imenom varikina.
Natrijev klorat(I) je tradicionalni gospodinjski izdelek, ki ga uporabljajo v Južni Evropi in mnogih drugih delih sveta. Uporablja se za površinsko čiščenje, beljenje oblačil in papirja, odstranjevanje vonjav, ter dezinfekcijo vode (Boyko idr., 1996; Brunch, 2007; Chang idr., 2012; Lenntech, 1998). Je bistra zeleno/ rumena raztopina, ki ima specifičen vonj po kloru.
Natrijev klorat(I) je močan oksidant, zato burno reagira z vnetljivimi spojinami (Brunch, 2007) in je zaradi svojih fungicidnih in protimikrobnih lastnosti klasificiran kot pesticid (Luttrell, 2001). Je zelo reaktivna kemikalija, ki se med uporabo in po uporabi hitro pretvori v številne razgradne produkte. V vseh pogojih uporabe je prevladujoči reakcijski mehanizem oksidacije anorganskih in organskih spojin, ki prinašajo različne oksidacijske produkte in kloridne ione (Lenntech , 1998).
Danes je razširjena biomedicinska uporaba natrijevega klorata(I) zlasti za dezinfekcijo površin, zaradi širokega spektra biocidnih aktivnosti proti bakterijam, virusom in glivam (Blanchard idr., 2004; Chang idr., 2012). Laboratorijske raziskovalne dejavnosti, predstavljajo neizpodbiten vir sproščanja številnih strupenih snovi v vodno okolje (Blanchard idr., 2004).
7 2.4.2 Varnostni list in uporaba natrijevega klorata(I)
Kemikalija Natrijev klorat(I)
Piktogram za nevarnost
Stavki o nevarnosti H314 - Povzroča hude opekline kože in poškodbe oči
H400 - Zelo strupeno za vodne organizme Previdnostni stavki P280 - Nositi zaščitne rokavice/ zaščitno
obleko/zaščito za oči.
P305+P351+P338 - PRI STIKU Z OČMI:
previdno izpirajte z vodo nekaj minut.
P313 - Poiščite zdravniško pomoč/oskrbo Dodatni podatki EUH031- V stiku s kislinami se sprošča strupen
plin
Tabela 2: Prikaz osnovnih varnostnih opozoril za natrijev klorata(I) (PanReac AppliChem ITW reagents, 2017)
Kot belilno sredstvo se za domačo uporabo običajno uporablja 5 % raztopina natrijevega klorata (I), ta ima pH 11. Če je raztopina bolj koncentrirana, vsebuje 10 – 15 % natrijevega klorata(I) s pH približno 13. Ta raztopina gori in je jedka. Pri transportu, shranjevanju in uporabi natrijevega klorata(I) je potrebno upoštevati značilnosti raztopine, saj je ta zelo nestabilna v stiku s kislinami, sončno svetlobo, določenimi kovinami in strupenimi korozivnimi plini (Brunch, 2007; Casanueva idr., 2010; Lenntech, 1998)
Plin klor (Cl2) in natrijev klorat(I) (NaClO) sta dodana v pitno vodo, saj vplivata protimikrobno pri koncentracijah od 0,03 do 0,06 mg/L pri pH vrednostih od 7,0 – 8,5. Če so koncentracije višje povzročajo draženje v človeškem grlu in ustni sluznici (Blanchard idr., 2004). Od uvedbe je kloriranje postalo eno najbolj razširjenih in učinkovitih metod za zagotavljanje pitne vode svetovnemu prebivalstvu (Ponzano, 2007).
8 Raztopine natrijevega klorata(I) uporabljajo tudi za razkuževanje številnih vrst površin v bolnišnicah, medicinskih laboratorijih, zdravniških pisarnah in domovih za ostarele, saj preprečuje širjenje patogenih organizmov in okužb med bolniki (Blanchard idr., 2004; Chlorine Chemistry, 2003).
2.4.3 Zgodovina uporabe natrijevega klorata(I)
Uporaba natrijevega klorata(I) ima dolgo zgodovino. Okoli leta 1785 je francoz Berthollet razvil tekoče belilno sredstvo na osnovi natrijevega klorata(I), ki ga je pod imenom »liqueur de Javel« predstavilo podjetje Javel. Sprva so ga uporabljali za beljenje bombaža. Zaradi svojih značilnosti je kmalu postal priljubljena spojina, saj lahko odstranjuje madeže z oblačil pri sobni temperaturi (Lenntech, 1998).
De la Motte je leta 1732 uporabil natrijev klorat(I) za zdravljenje gangrene. Semmelweis ga je uporabil za zmanjšanje smrtnosti zaradi visoke vročine pri otrocih. V drugem zgodovinskem odkritju je Dakine ugotovil, da ima natrijev klorat(I) v koncentracijah 0,45 – 0,5 % v puferski raztopini najboljšo kombinacijo ne dražilnih lastnosti in protimikrobne učinke pri zdravljenju ran, opeklin in globokih razjed med prvo in drugo svetovno vojno. Ta raztopina, ki je bila znana pod imenom Dakinsonova raztopina, je predstavljala revolucijo na področju zdravljenja ran med prvo svetovno vojno in po njej (Abdellatif idr., 2011; Ponzano, 2007). Ponzano opisuje uporabo raztopine natrijevega klorata(I) za zdravljenje globokomorskih bolezni pri geriatričnih bolnikih (Ponzano, 2007).
2.4.4 Pridobivanje natrijevega klorata(I)
Natrijev klorat(I) pridobivajo z dvema metodama. Prva metoda je kemijska, druga je elektrolitska. Elektrolitsko proizvedene raztopine natrijevega klorata(I) se razlikujejo od raztopin, ki so namenjene tržišču. Elektrolitski postopek proizvaja raztopino, ki je stabilnejša pri nižjem pH, kar odpravlja potrebo po dodajanju velikih količin stabilizatorjev, ki vplivajo na zmanjšanje protimikrobne aktivnosti raztopin in škodujejo zdravju (Ponzano, 2007).
2.4.4.1 Prva metoda
Plin Klor (Cl2) dodajo v raztopino natrijevega hidroksida (NaOH). Na tak način po reakciji dobijo natrijev klorat(I) (NaClO), natrijev klorid (NaCl) in vodo (H2O) (Lenntech, 1998;
Ponzano, 2007).
9 Cl2 + 2NaOH→ NaClO + NaCl + H2O
Ta metoda proizvaja raztopine visoke koncentracije, vendar čistost in stabilnost natrijevega klorata(I) ne zadovoljuje standardov kakovosti, za uporabo v živilskem in medicinskem sektorju (Ponzano, 2007).
2.4.4.2 Druga metoda - elektroliza
Elektrolitska proizvodnja natrijevega klorata(I) (NaClO) iz raztopin natrijevega klorida (NaCl) se je začela konec 19. stoletja. Pri tej metodi začnemo z raztopino, ki jo dobimo z raztapljanjem natrijevega klorida (NaCl) v vodi, dokler ne dobimo koncentrirane slanice. Raztopino nato elektroliziramo v nedeljeni celici, ki tvori alkalno raztopino NaClO. Istočasno se tvori vodik (Lenntech, 1998; Ponzano, 2007). Za uporabo v živilih in medicinski dezinfekciji ima prednost natrijev klorat(I), ki ga pridobimo z elektrolizo, saj je precej bolj čist in stabilnejši od drugih kemikalij. Prednost elektrolize je tudi v opremljanju celice z elektrodami tipa DSA (Ti/RuO2), kar zagotavlja minimalno prisotnost kloratov in destabilizirajočih nečistoč, kot so suspendirane trdne snovi, kovinski ioni in grafitni delci (Ponzano, 2007).
2.4.5 Razpad natrijevega klorata(I) v vodi
Natrijev klorat(I) (NaClO) v vodi razpade na klorovo(I) kislino (HClO) in natrijev hidroksid (NaOH)
NaClO + H2O → HClO + NaOH HClO ⇌ ClO− + H+
Klorova(I) kislina (HClO) je šibka kislina, ki zlahka disociira na vodikov ion (H+) in kloratni(I) ion (ClO-) (Abdellatif idr., 2011; Blanchard idr., 2004; Lenntech BV, 1998; Ponzano, 2007) Razmerje med (HClO)/(ClO) je odvisno od pH vode. Če je pH 6 – 8 sta v vodi prisotna tako klorova(I) kislina kot kloratni(I) ion, ki zlahka reagirata z organskimi spojinami z reakcijami adicije, substitucije in oksidacije (Blanchard idr., 2004; Casanueva idr., 2010).
Ob dodatku natrijevega klorata(I) v vodno raztopino ta zlahka reagira z biološkim materialom (vključno z beljakovinami in nukleotidnimi bazami), pri čemer nastanejo različne organske klorirane spojine, ki so večinoma lipofilne, obstojne in strupene v vodnih okoljih (Blanchard idr., 2004). Nezaželene spojine, ki nastanejo so prosti halogeni, haloaminini in trihalometani (THM) (Casanueva idr., 2010; Lenntech, 1998; Ponzano, 2007). K. Bitenc (2009) je ugotovila,
10 da so THM hlapne halogen substituirane monoogljikove spojine, ki nastanejo pri kloriranju naravnih in morskih voda. Splošna formula teh spojin je CHX3, pri čemer X predstavlja halogene elemente ali kombinacijo le-teh. Na onesnaževanje vode vplivajo zlasti CHBr3, CHBr2Cl, CHBrCl2 in CHCl3, a koncentracija posameznega THM v vodi je odvisna od koncentracije organskih snovi, pH in temperature (Bitenc, 2009). Natrijev klorat(I) ima pri razkuževanju enake značilnosti kot klor (Lenntech, 1998).
2.4.6 Vpliv natrijevega klorata(I) na ljudi
Strupeni učinki natrijevega klorata(I) so predvsem posledica korozivnih lastnosti kloratnega(I) iona (Agency for Toxic Substances and Disease Registry, 2002). Večina obolenj zaradi strupenosti klora pri ljudeh vključuje dihalni trakt in kri. Koncentracije klora v pitni vodi, ki so višje od 90000 µg/L, povzročijo draženje grla in ustne sluznice. Klor primarno močno draži oči, nosno votlino, grlo in celoten respiratorni sistem (Abdellatif idr., 2011; Agency for Toxic Substances and Disease Registry, 2002; Chang idr., 2012). Če bi zaužili več koncentriranega belila (10 % natrijevega klorata(I)) bi utrpeli hude poškodbe ust, žrela, požiralnika in želodca, ki bi sčasoma vodile v smrt.
2.4.6.1 Kdaj smo izpostavljeni nizkim koncentracijam natrijevega klorata(I)
Nizkim koncentracijam natrijevega klorata(I) smo izpostavljeni, če uporabljamo razkužila kot so gospodinjski belilci, če plavamo v bazenih, ali pijemo pitno vodo iz javnih zalog, saj je natrijev klorat(I) dodan v vodo, da uniči bakterije. Izpostavljeni so tudi delavci, ki so zaposleni v poklicih, kjer te spojine uporabljajo za beljenje papirja in tekstila (Agency for Toxic Substances and Disease Registry, 2002).
2.4.6.2 Vpliv na živali
Pri živalih so glavne končne točke delovanja natrijevega klorata(I) imunski sistem, kri, kardiovaskularni in respiratorni sistem. Študije dermalne toksičnosti, opravljene pri godalcih in kuncih so pokazale, da 1,1% raztopina natrijevega klorata(I) ne draži kože živali. Vendar pa so študije akutne strupenosti, ki uporabljajo višje koncentracije, odkrile strupene odzive natrijevega klorata(I), ko je bil ta živalim injiciran. Prihajalo je do takojšnjih krvavitev in edemov. Ugotovitve kažejo različno strupenost natrijevega klorata(I), ki je odvisna od načina, na katerega dajemo odmerek in od koncentracije odmerka (Abdellatif idr., 2011; Birdsong idr., 2007). Injiciranje velike koncentracije natrijevega klorata(I) v mehko tkivo, bi lahko povzročilo
11 razgradnjo mišičnega tkiva, kar vodi do akutne ledvične poškodbe (AKI) (Abdellatif idr., 2011).
2.5 Velika vodna bolha (Daphnia magna Straus) KRALJESTVO: Animalia (živali)
DEBLO: Arthropoda (členonožci) PODDEBLO: Crustacea (raki)
RAZRED: Branchiopoda (ramenonožci) RED: Cladocera (vodna bolha)
DRUŽINA: Daphniidae ROD: Daphnia (dafnija)
VRSTA: Daphnia magna Straus (velika vodna bolha)
Daphnia magna Straus so pretežno majhni raki, ki so svoje skupno ime dobili po značilnem vrtoglavem gibanju v vodi (Caudata.org, 2002). So nevretenčarji celinskih voda, ki spadajo v razred Brachiopoda in red Cladocera (Animal Diversity Web, 2014). Znani so po svojem širokem spektru habitatov, od začasnih ribjih bazenov, rek in mlak do velikih trajnih jezer (naravnih in umetnih) (Animal Diversity Web, 2014; Ebert, 2005; Petrusek in Jaromir, 2011).
Pripadniki rodu dafnija so ključna vrsta v vodnih ekosistemih, saj se učinkovito prehranjujejo s fitoplanktonom, ki je primarni proizvajalec v jezerih in so priljubljena hrana za vretenčarje in nevretenčarje (Ebert, 2005; Hanazato, 1998; Hanazato, 2001). Njihova optimalna življenjska temperatura je 18 – 22 ◦C. Pri takih pogojih lahko vodna bolha živi tudi 56 dni. Na življenjsko dobo močno vplivajo zunanje razmere kot so razpoložljivost hrane, količina raztopljenega kisika in temperatura vode (Animal Diversity Web, 2014).
Vodne bolhe so dolge običajno 2 – 5 mm. Samci vodnih bolh so manjši od samic, običajno dolgi le 2 mm, medtem ko samice zrastejo od 3 – 5 mm. Samci se od samic razlikujejo tudi po velikosti anten (pri samcih so antene daljše), spremenjenem trebuhu in prvih nogah, oboroženi so tudi s kavljem, ki jim pomaga pri spajanju (Caudata.org, 2002; Ebert, 2005).
Obliko telesa imajo podobno fižolu. Telo imajo zaprto s prozorno školjki podobno strukturo, ki jo imenujemo dvoloputast karapaks, ki je pretežno iz hitina in sega do ščita glave, na zadnji
12 strani pa se podaljša v trn (Animal Diversity Web, 2014). Na glavi imajo sestavljeno oko, ter dva para razvejanih anten, ki so dolge približno za polovico dolžine telesa ali več (Caudata.org, 2002). Prvi par razvejanih anten je skoraj zakrnel, medtem ko drugi par uporabljajo pri plavanju (Animal Diversity Web, 2014; Brennan idr., 2006). Znotraj karapaksa imajo lističaste okončine, s katerimi proizvajajo vodni tok, ki nosi hrano in kisik v usta in škrge (Caudata.org, 2002).
2.5.1 Razmnoževanje vodnih bolh
Najvišja produkcija jajčec je v spomladanskih mesecih (aprila in maja), ter poleti in jeseni. V pomladnih mesecih lahko samička izlega jajčeca vsake 4 dni, v valilnih vrečkah ostanejo 2 – 3 dni. (Animal Diversity Web, 2014).
Velike vodne bolhe se lahko razmnožujejo spolno in nespolno in imajo cikličen partenogenetski življenjski krog. Pri nespolnem razmnoževanju samice proizvajajo diploidna jajčeca, iz katerih se razvijejo samice. Nizka razpoložljivost hrane, ekstremni padec temperature in večja gostota populacije povzročijo neugodne razmere, v katerih se vodne bolhe razmnožujejo spolno. Pri spolnem razmnoževanju se proizvajajo samci, kot odziv na okolijski stres (Brennan idr., 2006).
To razmnoževanje po navadi poteka v poznih jesenskih mesecih. Med spolnim razmnoževanjem samci privlačijo samice z uporabo specializiranih drugih anten. Samice ustvarijo haploidna jajčeca, ki jih samci oplodijo. Ta jajčeca imenujemo zimska jajčeca, ki ostanejo v samički, dokler razmere v okolju niso ugodne (Animal Diversity Web, 2014). Prav
Slika 2: Vodna bolha (Daphnia magna) (MicroPhoto, 2017).
13 zaradi zimskih jajčec se samice soočajo s hudo nevarnostjo plenjenja, saj so hitreje vidne zaradi močnejše pigmentacije jajčec (Boersna idr., 2000).
2.5.2 Gojenje vodnih bolh
Vodne bolhe je najbolje gojiti v steklenih akvarijih ali steklenih čašah. Zaželeno je imeti čim večje razmerje med površino in prostornino posod, saj tako zagotovimo dobro izmenjavo plinov. Priporočljivo je, da gojimo vodne bolhe v več čašah ali akvarijih, saj se lahko hitro zgodi, da populacija iz neznanega razloga pogine. pH vode naj bi bil med 6 – 9. Temperatura vode v kateri gojimo vodne bolhe naj bo med 18 in 22 ◦C. Hranimo jih lahko z algami iz rodov Spirulina in Chlorella, sojino moko ali pivskim kvasom (Animal Diversity Web, 2014; Ebert, 2005; Sweet, brez datuma). Pri hranjenju moramo upoštevati načelo »manj je več«, saj lahko kultura propade zaradi prevelike količine hrane. Pomembno je tudi, da redno menjujemo vodo, saj lahko s tem povišamo reprodukcijo vodnih bolh za 25 %. V kulturah vodnih bolh naj bodo prisotni tudi polži, ki skrbijo za ravnovesje v kulturi, saj pojedo odvečno hrano in odmrle vodne bolhe (Sweet, brez datuma)
Slika 3: Spolno in nespolno razmnoževanje vodne bolhe (Ebert, 2005).
14 2.5.3 Uporaba in nezaželeni učinki vodnih bolh v testih strupenosti
Daphnia magna je že dolgo časa znana kot ključna vrsta za preučevanje akutne in kronične strupenosti industrijskih in kmetijskih kemikalij v vodnih ekosistemih. Zaradi svoje velikosti ne zahtevajo veliko prostora, prilagodljive so laboratorijskim razmeram in občutljive na široko paleto vodnih onesnaževal (Blanchard idr., 2004; Hanazato, 1998; Hanazato, 2001). Prav tako so vodne bolhe zaželene, kot testni model zaradi potreb po vse manjšem vključevanju vretenčarjev v ekotoksikološke teste. Poleg ekotoksikoloških raziskav uporabljajo vodne bolhe tudi v ekoloških in evolucijskih raziskavah, zaradi kratkega življenjskega cikla ter možnosti spolnega in nespolnega razmnoževanja, ki ustvarja veliko število potomcev (Petrusek in Jaromir, 2011; Chang idr., 2012).
Raziskave kažejo, da je natrijev klorat(I) strupen za vodne bolhe. To se v večini primerov kaže v imobilizaciji organizmov in deformaciji organov v zarodkih (Blanchard idr., 2004; Chang idr., 2012; Cataudella idr., 2016).
2.6 Raziskovalni problem
Zanimalo nas je predvsem, kakšna je strupenost vodnih raztopin natrijevega klorata(I) in kakšen vpliv ima na vodne bolhe. Ugotoviti smo želeli najnižjo koncentracijo vodne raztopine natrijevega klorata(I), ki ima vpliv na vodne bolhe (LOEL) in koncentracijo vodne raztopine, ki ob enkratni izpostavljenosti usmrti 50 % vodnih bolh (LC50).
15 3. MATERIALI IN METODE
Merjenje strupenosti je potekalo z uporabo standardiziranega akutnega testa strupenosti št. 202, Organizacije za ekonomsko sodelovanje in razvoj (OECD, 2004). Vodne bolhe (Daphnia magna) smo izpostavili različnim koncentracijam vodnih raztopin natrijevega klorata(I). Test strupenosti je trajal 48 ur, imobilizacijo vodnih bolh smo opazovali po 24 in 48 urah.
3.1 Priprava vzorcev in gojenje vodnih bolh 3.1.1 Umetni medij
Umetni medij, v katerem smo ohranjali populacijo vodnih bolh in s katerim smo pripravili vodne raztopine natrijevega klorata(I) smo povzeli po smernici ISO (OECD, 2004).
3.1.2 Kemikalije
Za izvedbo testa smo uporabili 13 % vodno raztopino natrijevega klorata(I). Natrijev klorat(I) je močno bazična snov, pH 13 % raztopine je 13. Za znižanje pH raztopin smo uporabili 12 % vodno raztopino klorovodikove kisline.
Snov: Ime snovi: Masa snovi, ki je bila dodana v liter destilirane vode
Za pripravo umetnega medija smo dodali predpisan volumen v
liter destilirane vode.
CaCl2 x 2H2O
Kalcijev klorid dihidrat
11,76 g 25 mL
MgSO4 x 7H2O
Magnezijev sulfat heptahidrat
4,93 g 25 mL
NaHCO3 Natrijev
hidrogenkarbonat
2,59 g 25 mL
KCl Kalijev klorid 0,23 g 25 mL
Tabela 3: Priprava umetnega medija za gojenje vodnih bolh ( OECD, 2004).
16 3.1.3 Gojenje vodnih bolh
Vodne bolhe (Daphnia magna) smo nabrali v mlaki v bližini Pedagoške fakultete. Najprej smo jih pustili v naravni vodi iz mlake, kasneje smo jih za namen testa pričeli gojiti v umetnem mediju. V umetni medij smo dali približno enako velike vodne bolhe, tako smo predvidevali, da so približno enake starosti. Ker so vodne bolhe občutljive živali, smo jih vzporedno gojili tudi v naravni vodi iz mlake, v primeru, če bi populacija v umetnem mediju propadla. V kulturo vodnih bolh, ki je bila v naravni mlaki, smo dodali vodno lečo (Lemna minor) in vodno kugo (Elodea canadensis), ki sta proizvajale kisik ter polže, saj skrbijo za naravno ravnovesje v kulturi.
Slika 4: Rumeno/zelena barva vodne raztopine natrijevega klorata(I) (https://www.alibaba.com/product-detail/Sodium-
Hypochlorite_50030798672.html?spm=a2700.7724857.main07.225.65 96d945vmxKmx)
Slika 5: Mlaka ob Pedagoški fakulteti, kjer smo nabrali vodne bolhe za test strupenosti (Kosi T., 2017).
17 Vodne bolhe smo pred testom gojili v umetnem mediju 30 dni. Gojili smo jih v 500 mL steklenih čašah. V umetni medij smo dali 50 približno enako velikih vodnih bolh. Po dveh dneh smo opazili prve potomce, ki za test niso priporočljivi, zato smo vodne bolhe prestavili v svež umetni medij, prve potomce pa gojili naprej v istem mediju. Vodne bolhe smo hranili z mešanico ekološkega pivskega kvasa in algo spirulino, vsaka dva do tri dni. V 20 mL tople vode smo dodali za noževo konico ekološkega pivskega kvasa, v katerem ni nobenih primesi, ki bi lahko vplivale na populacijo vodnih bolh, in pustili, da so kvasovke pričele delovati, ter nato dodali spirulino, ki smo jo predhodno zdrobili v terilnici.
3.1.4 Testne aparature
Za namen testa smo uporabili 25 mL, 50 mL, 200 mL in 1000 mL steklene čaše, merilne valje, avtomatsko pipeto in plastične kapalke, ki so nam služile za prestavljanje vodnih bolh.
Uporabili smo Vernierjev senzor za merjenje pH raztopin in oksimeter za merjenje količine raztopljenega kisika v umetnem mediju. Uporabili smo tudi kovček za hitro analizo vode, v katerem so reagenti za določitev trdote vode in tako izmerili totalno in karbonatno trdoto umetnega medija.
3.2 Izvedba testa
3.2.1 Priprava testnih živali
Vodnih bolh 2 dni pred začetkom testa nismo hranili. Za test smo uporabili 2 – 5 generacijo, staro manj kot 24 ur, ki je prihajala iz zdrave populacije. V testu smo uporabili tudi umetni medij brez natrijevega klorata(I) kot kontrolo in tako potrdili veljavnost testa. Test je veljaven takrat, ko v kontrolni skupini, ne kaže znakov imobilizacije več kot 10 % vodnih bolh. Količina
Slika 6: Vodne bolhe smo hranili s ekološkim pivskim kvasom in algo spirulino (Kosi T., 2017).
18 raztopljenega kisika mora biti ≥ 3,0 mg/L. Test smo izvedli v štirih ponovitvah za vsako uporabljeno koncentracijo. V vsaki ponovitvi smo uporabili 5 živali.
3.2.2 Priprava vodnih raztopin natrijevega klorata(I)
Z uporabo postopkov, opisanih v tej smernici, smo izvedli mejni test pri 100mg/L natrijevega klorata(I). To smo storili tako, da smo 0,77 mL natrijevega klorata(I) redčili do 1 litra umetnega medija. Ta raztopina nam je služila kot založna raztopina, ki smo jo kasneje redčili naprej, da smo dobili želene koncentracije raztopin. pH založne raztopine je bil 9,55. Ker smo morali zagotoviti pH v območju 6 – 9, smo založni raztopini dodali 3 kapljice 12 % vodne raztopine HCl in tako uravnali pH raztopine na 8,25. Iz založne raztopine smo odpipetirali 100 mL vodne raztopine natrijevega klorata(I) in kasneje to raztopino redčili naprej, da smo dobili serijo raztopin v razmerju 1:10, 1:102, 1:103, 1:104, 1:105 in 1:106.
Slika 7: Leva čaša na sliki je založna raztopina, iz katere smo naredili mejni test in naredili serijo raztopin (Kosi T., 2017).
19 4 REZULTATI IN RAZPRAVA
4.1 Rezultati
Imobilizacijo ali negibnost vodnih bolh smo opazovali 24 in 48 ur po začetku testa. Za imobilizirane vodne bolhe smo šteli vse živali, ki po rahlem stresanju čaše niso splavale, tudi če so lahko še premikale antene. Namen testa strupenosti je določitev koncentracije, ki povzroči negibnost 50 % izpostavljenih vodnih bolh.
Kontrolna skupina
Mejni test
1:10 1:102 1:103 1:104 1:105 1:106
Masa (µg) 85330 8533 853,3 85,33 8,533 0,8533 0,08533
Koncentracija (µg/L)
853300 85330 8533 853,3 85,33 8,533 0,8533
Koncentracija (mol/L)
1,146x 10-2
1,146x 10-3
1,146x 10-4
1,146x 10-5
1,146x 10-6
1,146x 10-7
1,146x 10-8 Imobilizacija po
24 urah Število
mobilnih živali
0 % 100 % 100 % 75 % 55 % 30 % 15 % 0 %
20 0 0 7 9 14 17 20
Imobilizacija po 48 urah
Število
mobilnih živali
95 % 100 % 100 % 70 % 55 % 30 % 15 % 5 %
19 0 0 6 9 14 17 19
Tabela 4: Rezultati testa strupenosti natrijevega klorata(I) na vodne bolhe dne 23. 6. 2017
Koncentracija LC50 v našem testu je bila 701,98 µg/L.
20 Slika 8 : Delež negibnih vodnih bolh (Daphnia magna) po 48h v odvisnosti od različnih
koncentracij natrijevega klorata(I).
4.1.1 Pogoji izpostavitve
Vodne bolhe so bile izpostavljene dnevno-nočnemu ciklu 16 ur svetlobe in 8 ur teme. Totalna trdota umetnega medija je bila 2,0 mmol/L, karbonatna trdota pa 1,2 mmol/L. Količina raztopljenega kisika v čaši, kjer smo gojili vodne bolhe, je bila ≥12.8 mg/L. Po končanem opazovanju smo izmerili se količino raztopljenega kisika v posameznih čašah in ta je bila ≥ 3,8 mg/L. Izmerili smo tudi temperaturo umetnega medija in laboratorija. Temperatura umetnega medija je bila 21 ◦C, biološkega laboratorija pa 23 ◦C.
21 5. ZAKLJUČEK
Izvedli smo ekotoksikološki test, kjer smo ocenili strupenost natrijevega klorata(I) na vodne bolhe. Vodne bolhe smo predhodno nabrali v mlaki zraven Pedagoške fakultete in jih za potrebo testa pričeli gojiti v umetnem mediju. Negibnost vodni bolh smo opazovali po 24 in 48 urah.
LC50 smo izračunali z programom Spearman-Karber analizo, ki je za naš test znašal 701,98 µg/L. Mejni test je povzročil 100 % smrtnost vodnih bolh. Glede na rezultate opazimo, da je natrijev klorat(I) zelo toksičen za vodne organizme, saj povzroča negibnost pri koncentracijah 8,533 µg/L in 85,33 µg/L. Test strupenosti je bil veljaven, saj je bilo preživetje vodnih bolh v kontrolni skupini 95 %, količina raztopljenega kisika pa ≥ 3,0 mg/L.
5.1 Uporaba v izobraževalnem procesu
Ker zaključujem izobraževanje v programu dvopredmetni učitelj biologije in kemije na Pedagoški fakulteti sem razmislila o tem, kako bi lahko teste strupenosti vključili v osnovnošolsko izobraževanje. Ozaveščanje učencev o varnem ravnanju s kemikalijami se mi zdi zelo pomembno, sploh za snovi, ki jih lahko najdemo doma in med katere spada natrijev klorat(I).
V skladu s tradicionalnim načinom poučevanja pomeni izobraževanje za trajnostni razvoj sprejetje celovitejšega pristopa k izobraževanju z namenom »ustvariti boljši svet« za današnje generacije in za generacije za nami. Vključevanje trajnostnega razvoja omogoča vsakemu otroku, da pridobi znanje, spretnosti, stališča in vrednote, ki so potrebne za oblikovanje trajnostne prihodnosti (Nayor, 2016).
Glede na učni načrt bi lahko testi strupenosti pokrili kar nekaj učnih ciljev. V učnem načrtu za biologijo v 8 razredu bi lahko teste strupenosti vključili v vsebino »raziskovanje in poskusi«, kjer učenci samostojno postavijo raziskovalna vprašanja in načrtujejo preprosto raziskavo. V 9 razredu pa bi lahko tematiko vključili v vsebino »varstvo narave in okolja« (Vilhar idr., 2011).
Po pregledu literature sem našla projekt, ki se ukvarja s preizkušanjem toksičnosti kemikalij na kaljivost semen rastlin. Prednost tega projekta je v tem, da gre še zmeraj za ekotoksikološki test, vendar ta ne vključuje umrljivosti večjega števila živali. Avtor navaja, da je test primeren tako za osnovno, kot za srednjo šolo. Prednost tega je, da za izvedbo testa ne potrebujemo veliko pripomočkov, učenci po skupinah opravljajo teste strupenosti na semenih, pri čemer pozorno spremljajo odmerek in koncentracijo kemikalij. Učenci bi načrtovali raziskavo, kjer bi postavili hipoteze, semena izpostavili različnim koncentracijam vodnih raztopin snovi, ki bi jo
22 proučevali, kasneje opazovali kalitev in dolžino korenine, potrdili/zavrnili hipoteze in narisali graf (Vannier, 2000).
V okviru te diplomske naloge smo pripravili tudi navodila za gojenje vodnih bolh, ki so priložena v prilogi 8. Z njimi bomo učencem poskušali olajšati gojenje vodnih bolh.
23 6. VIRI IN LITERATURA
Abdellatif, A., Kadikoy, H., Patel, J. S., Peck, B. in Workeneh, B. (2011). Spectrum of Sodium Hypochlorite Toxicity in Man--Also a Concern for Nephrologists. Nephrology Dialysis Transplantation, 231-235.
Agency for Toxic Substances and Disease Registry. (2002). Calcium Hypochlorite, Sodium Hypochlorite. Pridobljeno 1. 8 2017 iz https://www.atsdr.cdc.gov/toxfaqs/tfacts184.pdf Ahmed, T. M. (brez datuma). Risk Assessment, Theory and Practices. Egypt. Pridobljeno 28.
7 2017
Alves, L. R., & Cardoso, N. B. (2016). Overview of the Standard Methods for Soil ecotoxicology testing. 35-49.
Animal Diversity Web, 2014. (brez datuma). Daphnia magna. Pridobljeno 19. julij 2017 iz http://animaldiversity.org/accounts/Daphnia_magna/
Birdsong, N. L., Bowman, K., Pasley, D. H. in Pasley, E. L. (2007). Cytotoxic Vffects of NaOCl on Tital Tissue. Elsevier, 525-528.
Bitenc, K. (24. 6 2009). Trihalometani v bazenski kopalni vodi. Ljubljana. Pridobljeno 1. 8
2017 iz
http://www.nijz.si/sites/www.nijz.si/files/datoteke/trihalometani_v_bazenski_kopalni_
vodi.pdf
Blanchard, M. J., Evens, E., Keck, G., Perrin, Y. in Vermande, P. (2004). Toxicological Effects of Disinfections Using Sodium Hypochlorite on Aquatic Organisms and Its Contribution to AOX Formation in Hospital Wastewater. Environment International.
891-900.
Boersna, M., Hinnerk, B. in Mitchell, E. S. (2000). Maternal Effect After Sexual Reproduction in Daphnia magna. Journal of Plankton Research, 279-285.
Boyko, R., Buschini, A., Gabba, M., Ghardini, P. G., Matthius, E. in Racioppi, F. i. (1996).
Quantitative in Situ Monitoring of Organohalogen Compounds in Domestic Sewage Resulting from the Use of Hypochlorite Bleach. Water Research, 2193-2205.
24 Brennan, J. S., Brougham, A. C., Forgaty, M. A. in Roche, J. J. (6. 1 2006). Multi-Generational
Effects of Gour Selected Enviromental Oestrogens on Daphnia magna. Chemosphere, 49-55.
Brunch, K. M. (2007). Toxicity and Safety of Topical Sodium Hypochlorite. (J. G. Mishkin, &
C. Ronco, Ured.) Contributions to Nephrology, 24-36.
Casanueva, F. J., Galinso, L. C., Garrido, M. C. in Nebot, E. (11. 2. 2010). Degredation Models and Ecotoxicity in Marine Waters of two Antifouling Compounds; Sodium Hypochlorite and a Alhylamine Surfactant. Science of total Enviroment, 1779-1785.
Caudata.org. (junij 2002). An Aquarists Guide. Daphnia. Pridobljeno 19. julij 2017 iz http://www.caudata.org/daphnia/#anatomy
Chanda, A. in Mishra, P. (20. 8 2016). A Preliminary Study on a New Phyto-fish Toxicant.
International Journal of Current Researc, 35787-35793.
Chang, H.-S., Hsu, Y.-L., Ton, S.-S., Wang, S.-K. in Hsuan-Meng, W. (2012). Evaluation of Acute Toxicity and Teratogenic Effects of Disinfectants by Daphnia magna Embryo Assay. Enviromental Pollution, 54-61.
Chlorine Chemistry. (12 2003). Sodium hypochlorite: A Public Health Champion. Pridobljeno 1. 8 2017 iz https://chlorine.americanchemistry.com/Science-Center/Chlorine- Compound-of-the-Month-Library/Sodium-Hypochlorite-A-Public-Health-Champion/
Ebert, D. (2005). Ecology, Epidemiology and Evolution of Parasitism in Daphnia. National Center for Biotechnology Information.
Hanazato, T. (1998). Growth Analysis of Daphnia Early Juvenile Stages as an Alternative Method to Test the Cronic Effect of Chemicals. Chemosphere, 1903- 1909.
Hanazato, T. (2001). Pesticide Effects on Freshwater Zooplankton: An Ecological Pespective.
Enviromental Pollution, 1-10.
Hodgson, E. (2010). A Textbook of Modern Toxicology. North Carolina: John Wiley & Sons, Inc.
Hopkin, S., Peakall, D., Sibly, R. in Walker, H. (2006). Principles of Ecotoxicology. Brooken Sound Parkway NW: Taylor & Francis Group.
25 Lenntech (1998). Disinfectants Hodium hypochlorite. Pridobljeno 22. 7 2017 iz
http://www.lenntech.com/processes/disinfection/chemical/disinfectants-sodium- hypochlorite.htm
Luttrell, W. (2001). Toxic Tips: Sodium hypochlorite. Chemical Health & Safety.
MicroPhoto. (2017). Daphnia magna. Pridobljeno 1. 8 2017 iz http://www.microphoto.co.uk/image-
gallery/crustacea/branchiopoda/cladocera/daphniidae/daphnia/daphnia-magna/
National Pesticide Information Center. (Marec 2011). Ecotoxicology. Pridobljeno iz http://npic.orst.edu/factsheets/ecotox.html
Nayor, A. (29. 10 2019). Importance of Education for Sustainable Development. Pridobljeno
1. 8 2017 iz
http://wwf.panda.org/about_our_earth/search_wwf_news/?210950/Importance-of- Education-for-Sustainable-Development
OECD. (13. 4 2004). OECD Guideline for the Testing of Chemicals. Daphnia sp., Acute Immobilisation Test, str. 202.
PanReac AppliChem ITW reagents. (15. 3 2017). Varnostni list. Pridobljeno 28. 7 2017 iz https://www.applichem.com/fileadmin/datenblaetter/A1647_sl_SI.pdf
Petrusek, A. in Jaromir, S. (2011). Daphnia as a Model Organism in Limnology and Aquatic Biology: Instroductory Remarks. Special Insert, 337-334.
Ponzano, P. G. (2007). Sodium Hypochlorite; History, Properties, Electrochemical Production.
(J. G. Mishkin, & C. Ronco (ur.) Contributions to Nephrology, 7-23.
Rhind, M. (2009). Anthropogenic Pollutants; A Threat to Ecosystem Sustainability.
Philosophical Transactions of the Royal Society, 3391-3401.
Sweet, D. (brez datuma). Daphnia Culture made simple. London. Pridobljeno 1. 8 2017 iz http://www.mkka.net/articles/DaphniaCultureMadeSimple.html
Valavanidis, A. in Vlachogianni, T. (Avgust 2015). Ecotoxicity Test Methods and Ecological Risk Assessment. Aquatic and Terrestrial Guidelines of Intenational Oeganizations.
Science Advences on Enviromental Chemistry, Toxicology and Ecotoxicology issues.
26 Vannier, D. (2000). Toxicity testing: The Effect of Chemicals on Radish Seed Germination.
Pridobljeno 1. 8 2017 iz
https://www.drugabuse.gov/sites/default/files/files/VannierRadishSeeds.pdf
Vilhar, B. (2011). Učni načrt, program osnovna šola : Biologija. Ljubljana, Slovenija.
Pridobljeno 1. 8 2017 iz
http://www.mizs.gov.si/fileadmin/mizs.gov.si/pageuploads/podrocje/os/prenovljeni_U N/UN_Biologija.pdf
27 7. PRILOGA
