Порівняльний аналіз методів екстраполяції лабораторних даних на рівень екосистеми у водній екотоксикології
DOI:
https://doi.org/10.18372/2310-5461.42.13753Ключові слова:
екстраполяція даних, біотестування, безпечна концентрація, фенол, водна екосистема, метод коефіцієнтів безпеки, емпіричні статистичні моделі, метод Коуймана, метод Ван Страалена і ДеннеманаАнотація
Для оцінки екологічних ефектів під час визначення ризику на практиці неможливо провести лабораторні та польові дослідження для всіх видів організмів, які входять до складу біоценозу, а також точно відтворити в лабораторному експерименті всі комбінації умов і факторів впливу. Саме тому виникає необхідність пошуку найбільш чіткої моделі екстраполяції даних з лабораторних токсикологічних експериментів – біотестів – на рівень водної екосистеми. Не залежно від методу обчислення, всі такі моделі засновані на визначенні прогнозованої безпечної концентрації забруднювача для живих організмів, які заселяють водойму.
В роботі порівняно різні методи екстраполяції лабораторних токсикологічних даних на рівень екосистеми на прикладі визначення токсичності фенолу для водних об’єктів. Розрахунок проведено на основі результатів біотестування методами коефіцієнтів безпеки та емпіричних статистичних моделей (методом Коуймана та методом Ван Страалена і Деннемана).
Метод коефіцієнтів безпеки є найбільш простим та швидким, проте його результат сильно залежить від кількості і якості даних з профілю токсичності і не включає в себе оцінку ймовірності. Значення безпечної концентрації, обчислені методом Ван Страалена і Деннемана, є найвищими. На точність розрахунку в даному випадку впливає похибка, що виникає при розрахунку NOEC на основі значень LС(EС)50. Метод Коуймана, натомість, є занадто точним. Розрахована згідно нього безпечна концентрація значно занижена в порівнянні з результатами інших методів, оскільки вона сильно залежить від кількості видів, що заселяють водну екосистему, а також кількості досліджених тест-об’єктів.
З’ясовано, що при застосуванні методу Коуймана зависокі відсталі значення LС(EС)50 найменш чутливих тест-об’єктів істотно занижують безпечну концентрацію токсиканта, що може викликати труднощі в ухваленні управлінських рішень. Задля отримання найбільш достовірних результатів рекомендовано не враховувати занадто відсталі значення LС(EС)50 при розрахунку безпечної концентрації забруднювача методом Коуймана і враховувати всі значення з ряду обчислень LС(EС)50 при застосуванні методу Ван Страалена і Деннемана.Посилання
Extrapolation practice for ecotoxicological effect characterization of chemicals / K. R. Solomon, T. С. M. Brock, D. De Zwart et al. – Boca Raton: CRC Press, 2008. – 408 p., doi:10.1002/ieam.5630050225.
Поромов А. А., Терехова В. А., Шитиков В. К. Проблемы использования экстраполяции при оценке риска загрязнения природной среды. Biodiagnostics and assessment of environmental quality: approaches, methods, criteria and reference standards in ecotoxicology. Book of Abstracts of the International Symposium, October 25-28, 2016, Moscow, Russia, GEOS, 2016. 434 p. GEOS, 2016. С. 180–189.
Бойченко С.В., Черняк Л.М., Радомская М.М., Бондарук А.В. Проблема очищення природних водойм, забруднених стічними водами об'єктів сфери нафтопродуктозабезпечення. Наукоємні технології. 2015. № 4 (28), C. 353 – 357. doi:10.18372/2310-5461.28.9682
Forbes V. E., Calow, P. Species sensitivity distributions revisited: A critical appraisal. Human and Ecological Risk Assessment. 2002. no. 8 (3). 473-492. doi:10.1080/10807030290879781.
Kooijman S.A.L.M. A safety factor for LC50 values allowing for differences in sensitivity among species. Water Research. 1987. no. 21. 269-276. doi:10.1016/0043-1354(87)90205-3.
Van Leeuwen, K. Van Leeuwen. Ecotoxicological effects assessment in The Netherlands; Recent development. Environmental Management. 1990. no. 14. 779-792. doi:10.1007/BF02394172.
Aldenberg Tom & Slob, Wout. Confidence Limits for Hazardous Concentrations Based on Logistically Distributed NOEC Toxicity Data. Ecotoxicology and environmental safety. 1993, no. 25, 48-63, doi:10.1006/eesa.1993.1006.
Wagner, C., Løkke H. Estimation of ecotoxicological protection levels from NOEC toxicity data. Water Research. 1991. no. 25 (10). 1237-1242. doi:10.1016/0043-1354(91)90062-U.
Aldenberg T., Jaworska J. Uncertainty of the Hazardous Concentration and Fraction Affected for Normal Species Sensitivity Distributions. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2000, no. 46, 1-18, doi:10.1006/eesa.1999.1869.
Stephan C. E., Mount D. J., Hanse, J. H. Gentile, Chapman, G. A. and Brungs, W. A. Guidelines for Deriving Numerical National Water Quality Criteria for the Protection Of Aquatic Organisms and Their Uses. U.S. EPA report. 1985.
Załęska-Radziwiłł M. Wyznaczanie bezpiecznych stężeń zanieczyszczeń w wodach powierzchniowych na podstawie testów toksykologicznych. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych. 1999. №18. С. 491 – 501.
Van der Hoeven, N. Estimating the 5-Percentile of the Species Sensitivity Distributions Without Any Assumptions about the Distribution. Ecotoxicology. 2001. no. 10 (1). 25–34. doi:10.1023/A:1008998405241.
Załęska-Radziwiłł M. Badania ekotoksykologiczne w procesie ekologicznej oceny ryzyka w środowisku wodnym. Warszawa, 2007. 196 s.
Дем'янова О.М., Рибалова О.В. Новий підхід до оцінювання екологічного ризику погіршення стану басейну річки Інгулець в Херсонській області. Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2013. № 1, С. 45–49.
