Be gerai žinomų, uždraustų ar kontroliuojamų aplinkos teršalų, mokslininkai vis daugiau dėmesio skiria naujos kartos taršai. Mikroplastikai, vaistų likučiai ir pesticidai vis dažniau aptinkami vandens telkiniuose. Šios medžiagos į vandens aplinką patenka su nepakankamai išvalytomis nuotekomis, dėl netinkamo atliekų tvarkymo bei paviršinio nuotėkio iš žemės ūkio teritorijų. Vilniaus universiteto (VU) Gyvybės mokslų centro Biomokslų instituto Ekologijos ir aplinkotyros centro mokslininkė doc. Virginija Kalcienė su kolegomis pasitelkia švytinčias bakterijas ir kitus metodus, siekdami įvertinti teršalų sukeliamus pokyčius organizmuose.
Nuo biocheminių pokyčių analizės gamtoje iki biotestų laboratorijoje
Doc. V. Kalcienė pasakoja, kad Ekotoksikologijos laboratorijoje tiria skirtingo tipo mėginius, kurių nemaža dalis atkeliauja iš vandens telkinių. Mokslininkai atlieka tyrimus nuo pat biocheminių pokyčių nustatymo organizmuose, surinktuose gamtoje, iki aplinkos mėginių ir skirtingų cheminių medžiagų biotestavimo laboratorijoje. Nustatant biocheminius pokyčius, tokius kaip fermentų aktyvumas, siekiama įvertinti ankstyvąjį neigiamą teršalų poveikį.
„Tam naudojame biocheminių biožymenų nustatymo metodus. Vertiname biožymenų atsakus moliuskuose, surinktuose iš skirtingų Nemuno upės vietovių. Analizuojame, ar antropogeninė veikla turi įtakos moliuskų antioksidantinei gebai, nervų sistemai. Biocheminius pokyčius analizuojame ir laboratorijos sąlygomis, konkrečiomis cheminėmis medžiagomis ir jų mišiniais paveiktuose vandens organizmuose – žuvyse, moliuskuose, švytinčiuose bakterijose. Tokie griežtai kontroliuojamomis eksperimento sąlygomis gauti tyrimų rezultatai padeda suprasti kompleksinį cheminių medžiagų poveikį bei paaiškinti toksinio jų veikimo mechanizmus“, – sako mokslininkė.
Bendradarbiaudami su mokslininkais iš kitų Lietuvos mokslinių institutų, doc. V. Kalcienė su kolegomis pasitelkia ne tik bakterijų švytėjimo slopinimo, bet ir aukštesniųjų organizmų – dumblių augimo slopinimo, dafnijų judrumo ir žuvų mirtingumo biotestus.
„Šie ekotoksikologiniai testai naudojami ne tik aplinkos mėginių toksiškumo vertinimui, bet ir įvairių pavienių aplinkos teršalų ir jų mišinių poveikiui nustatyti. Pavyzdžiui, tiriame sunkiųjų metalų toksiškumą mišiniuose su kartu aplinkoje randamais pesticidais ir vaistais“, – atskleidžia mokslininkė.
Kalmarų nematomumo paslaptis ir taršą atskleidžianti šviesa
Tirdami cheminių medžiagų bei įvairių aplinkos mėginių: vandens telkinių dugno nuosėdų, nuotekų ar sąvartynų filtratų toksiškumą, mokslininkai naudoja bakterijųAliivibrio fischeribioliuminescencijos slopinimo testą.
„Šio testo metu naudojamos jūrinės, natūraliai švytinčios bakterijos, kurios gamtoje randamos planktone, kalmaruose ir kituose organizmuose. Pavyzdžiui, kalmaruose šios bakterijos sudaro šviesos organą. Bakterijos panaudoja šeimininko organines medžiagas, o kalmarai pasinaudoja bioliuminescencija, apsisaugant nuo plėšrūnų ir tampa nematomi mėnulio šviesoje“, – apie bioliuminescencijos reikšmę gamtoje pasakoja mokslininkė.
Bioliuminescencijos intensyvumas priklauso nuo fermento aktyvumo, deguonies ir kitų reakcijos substratų prieinamumo. Jei šios bakterijos veikiamos toksiška medžiaga – stebimas bioliuminescencijos slopinimas lyginant su kontroliniu mėginiu.
„Kuo toksiškesnis tiriamas mėginys, tuo silpnesnis šių bakterijų švytėjimas. Vertinant mėginių pavojingumą, šis požymis itin svarbus“, – teigia tyrėja.
Bakterijų bioliuminescencijos slopinimo biotestas, lyginant su kitais ekotoksikologiniais testais, pasižymi keliais svarbiais pranašumais. Vienas jų – greitis.
„Šis testas yra greitas ir jautrus, nes toksiškumo rezultatus turime jau po 15–30 minučių. Tyrimuose naudojant standartinius dumblių augimo slopinimo ar žuvų mirtingumo testus – rezultatus gauname tik po 72 arba 96 valandų. Ši testo savybė leidžia jį panaudoti atrankos (angl. screening) tyrimuose, kai analizuojama didelė mėginių apimtis“, – atskleidžia mokslininkė.
Taip pat šis bandymas yra palyginti pigus ir paprastas: jam reikalinga minimali įranga bei nedideli mėginių kiekiai, lyginant su gyvų bandomųjų organizmų, tokių kaip žuvys ar bestuburiai, palaikymu.
Mokslinių tyrimų rezultatai prisideda prie aplinkosaugos politikos formavimo
BakterijųAliivibrio fischeribioliuminescencijos slopinimo bandymas kartu su kitais biotestais naudojamas Lietuvoje ir visoje Europoje, atliekant toksiškų mėginių atranką ir vykdant konkrečius projektus, kurių rezultatai prisideda prie aplinkosaugos politikos formavimo.
„Vertinant cheminių medžiagų pavojingumą aplinkai, mokslininkai naudoja eksperimentų su modeliniais organizmais duomenis. Jei medžiagos jau naudojamos, tiriamas jų poveikis gamtoje. Remiantis šiais rezultatais priimami sprendimai, ar drausti naudoti tam tikras chemines medžiagas“, – teigia tyrėja.
Svarbu pabrėžti, kad nuo teršalų keliamos problemos aptikimo iki draudimo priėmimo gali praeiti keli dešimtmečiai. Pavyzdžiui, dar 1970 m. mokslininkai nustatė, kad organiniai alavo junginiai jūrinių sraigių organizmuose sukeliaimposexreiškinį, kai patelių organizmuose vystosi vyriški lytiniai organai.
„Nors tributilalavo naudojimas buvo pradėtas riboti 1980 m. pabaigoje, globaliu mastu jis uždraustas tik 2008 m. Šiuo metu tributilalavas priskiriamas prioritetinėms pavojingoms medžiagoms pagal „Vandens pagrindų direktyvą“. Tai vienas iš daugelio pavyzdžių, kaip moksliniai įrodymai prisideda prie aplinkosauginių sprendimų“, – pabrėžia mokslininkė.
Ne mažiau svarbu ir tai, kad aplinkos taršos ir biologinių efektų tyrimai parodo egzistuojančias problemas ir padeda priimti pagrįstus sprendimus, mažinančius taršą.
„Duomenys apie vaistų likučius nuotekų valyklų išleidžiamame vandenyje bei tokio vandens poveikį tiriamųjų organizmų endokrininei sistemai ir kitus biologinius efektus, paskatino tam tikrus vaistus (steroidinius estrogenus, diklofenaką, tam tikrus antibiotikus, antidepresantus bei beta blokatorius) įtraukti į Europos Sąjungos vandens pagrindų direktyvos stebėtinų medžiagų sąrašą. Tai buvo padaryta siekiant surinkti daugiau informacijos rizikos vertinimo procedūrai ir išsiaiškinti, ar šioms medžiagoms nereikia taikyti aplinkos kokybės standartų“, – vardija tyrėja.
Švaresnė aplinka prasideda nuo kiekvieno iš mūsų
Aplinkos taršą galima mažinti didinant energijos efektyvumą, diegiant švaresnes technologijas, skatinant ekologinį ūkininkavimą, modernizuojant nuotekų valymą ir pereinant prie žiedinės ekonomikos. Doc. V. Kalcienė pabrėžia, kad taip pat labai svarbu stiprinti visuomenės supratimą, jog taršos mažinimas prasideda nuo kiekvieno iš mūsų.
„Turime susimąstyti, kokias chemines medžiagas nuo ryto iki vakaro išleidžiame į nutekamuosius vandenis, kaip rūšiuojame buityje susidarančias atliekas, ar naudojame daugkartinius maišelius ir daugkartines maisto dėžutes, kaip prisidedame prie atliekų mažinimo bei švaresnio savo kaimo ar miesto oro. Yra dalykų, kurie neišvengiami ir tapo įprasto gyvenimo dalimi, bet kiekvienas galime padaryti tai, kas priklauso nuo mūsų sąmoningumo ir atsakingumo“, – sako mokslininkė.
Visuomenę vis dar reikia šviesti šia tema ir rasti kuo įdomesnių ir patrauklesnių būtų, kaip įtraukti tiek suaugusiuosius, tiek jaunimą ir vaikus. Čia svarbų vaidmenį užima ir mokslo bendruomenė.
„Viešos paskaitos, ekskursijos laboratorijose, moksliniai straipsniai ir piliečių iniciatyvos padeda žmonėms suprasti aplinkos problemas ir jų sprendimo būdus, didina pasitikėjimą mokslu bei skatina rūpintis švaresne ir sveikesne aplinka“, – sako tyrėja.