Olof Berglund Kemisk Ekologi & Ekotoxikologi

En presentation över ämnet: "Olof Berglund Kemisk Ekologi & Ekotoxikologi"— Presentationens avskrift:

1 Olof Berglund Kemisk Ekologi & Ekotoxikologi
Från cell till ekosystem – hur undersöker vi miljögifters effekter på struktur och funktion? Olof Berglund Kemisk Ekologi & Ekotoxikologi

2 Ekotoxikologi -- att fatta beslut i en värld av kemikalier
Miljögifter - vilka är de? Var hamnar de och hur mycket? Vad har de för effekt?

3 Riskbaserade beslut i miljöfrågor
Skall vi tillåta x (e.g. användande av en ny kemikalie, utsläpp av avfall)? Vad skall vi göra åt x (e.g. sanera, behandla eller restaurera)? Skall vi göra x, y, eller z (e.g. vilken strategi för skadedjursbekämpning utgör minst risk)?

4 Riskanalys - exponering och effekt
Riskkvot (Risk characterization ratio): PEC/PNEC > 1 Predicted Environmental Concentrations (Exponering) Predicted No Effect Concentrations (Effekt) Bättre att använda MEC (Measured Environmental Concentrations) Men i EU > registrerade kemikalier, till i dagligt bruk, så det kommer att ta ett tag… Verktyg för att uppskatta exponering och effektkoncentrationer ‘Multimedia partitioning models’ - Fugacitet (Exponering) Toxicitets test - enarts till ekosystem (Effekter)

5 Beräkning av PNEC Extrapoleringar
Akut till kronisk Ett stadie till hel livscykel Individ till population En art till flera arter Direkt till indirekt Ett ekosystem till ett annat PNEC = toxicitetsdata / osäkerhetsfaktor Varje extrapolering en faktor 10 Tillgänglig toxicitetsdata Osäkerhets- faktor Akut EC50 från en eller två trofiska nivåer 1000 Akut EC50 från tre trofiska nivåer 100 Kronisk NOEC från tre trofiska nivåer 10

6 + + 48 h EC50 test Daphnia magna Dead or Alive? % mortalitet 100 50
Koncentration 100 50 EC50 EC50

7 Effekter av miljögifter
Direkta Miljögiftet påverkar djuret direkt genom förgiftning Indirekta Miljögiftet påverkar djuret indirekt genom att förgifta maten, rovdjur eller konkurrenter (kan vara både positiva och negativa)

8 Miljögifter, effekter, födovävar och organisationsnivåer -- en snärjig väv att reda ut

9

10 Ekotoxikologi - effekter
Ekosystem Responser på olika organisationsnivåer - smått till stort Miljögift Samhälls- struktur Populations- förändringar Effekter på hela organismen Biokemiska/fysiologiska förändringar Ökad betydelse Walker et al, 2001

11 Effekter av jordbrukskemikalier på kväveretention i våtmarker
Anlagda våtmarker för att öka kväveretention – denitrifiering genom anaeroba bakterier I jordbrukslandskap hög belastning av både N och jordbrukskemikalier (insekticider, herbicider och fungicider) Retention av pesticider i anlagda våtmarker: % Minskning av toxicitet: 89% Schulz & Peall, 2001

12 Respons hos våtmarksekosystem på jordbrukskemikalier
Hur påverkar jordbrukskemikalier våtmarksekosystemets struktur (spec denitrifierare) och funktion (denitrifikation)? Jordbrukskemikalier Biokemiska/fysiologiska förändringar Effekter på hela organismen Populations- Samhälls- struktur Våtmarksekosystem Hur påverkar jordbrukskemikalier kväveretention i våtmarker? Stefan Weisner, WRC, Halmstad Jonas Svensson, WRC, Halmstad Per-Eric Lindgren, Linköping University Susann Milenkovski Geraldine Tiere

13 Direkta och indirekta effekter av jordbrukskemikalier
Agrochemicals Denitrifying bacteria

14 Direkta effekter på bakteriesamhällets funktion - denitrifikation
Fungicider negativa effekter Mikroorganismer målgrupp Positiva effekter: Pesticider kol/näringskälla Den enes död den andres bröd Minskad konkurrens Frisläppta näringsämnen Jordbrukskemikalier förändrar struktur och funktion i bakteriesamhällen Molykelära metoder (SSCP, DGGE) Funktion Diversitet Resilience Effekter av 54 olika jordbruks-kemikalier på denitrifikation i bakteriesamhällen i jord (Pell et al. 1998) Pesticid Pos Neg Ingen effekt Fungicider 0% 60% 40% Insekticider 5% 15% 80% Herbicider 10% 75%

15 Direkta och indirekta effekter av jordbrukskemikalier
Grazers Algae Plants Herbicides Insecticides Agrochemicals Fungicides Kolkällor Denitrifying bacteria

16 Bakteriesamhället beroende av organiska kolkällor
Kol från olika primärproducenter varierar i kvalitet och kvantitet Fytoplankton Undervatten Emergent Detta påverkar denitrifikationen Dahlberg, 2001

17 Effekter av herbicider
Makrofyter (växter) minskar - toxiska effekter Alger gynnas - minskad konkurrens om näring Skifte från makrofytdominerade till fytoplanktondominerade system Elodea Algae Effekter av metsulfuron-methyl kontroll låg hög Wendt-Rasch, 2003

18 Effekter av insekticider
Betare (zooplankton) minskar - toxiska effekter Minskad betning - fytoplankton ökar Skifte från makrofytdominerade till fytoplanktondominerade system Effekter av cypermethrin Friberg-Jensen et al, 2003

19 Direkta och indirekta effekter av jordbrukskemikalier
Grazers Insecticides Agrochemicals Herbicides Plants Algae Fungicides Kolkällor Denitrifying bacteria

20 Biokemiska/fysiologiska
Konsekvenser? jordbrukskemikalier Biokemiska/fysiologiska effekter Effekt på hela organismen Populations- förändringar Samhälls- struktur Våtmarks- ekosystem Betare Primärproducenter Förändrad N-retention? Ökad N till kust och hav?

21 Slutsatser Jordbrukskemikalier kan påverka denitrifikationen i våtmarker Direkta toxiska effekter på mikrobiella samhällen Indirekta effekter via växter och betare (kolkällor) Jordbrukskemikalier kan orsaka ökad kvävetransport till kust och hav

22

23 Tillämpat uppdrag Ekotoxikologi 2 - Tillämpad ekotoxikologi
Studenter utreder ett ekotoxikologi-relaterat problem Uppdragsgivare: kommuner, länsstyrelser, konsultbyråer (SWECO, Toxicon), myndigheter (KEMI), kustbevakningen, SNF Bra Miljöval, Åklagarmyndigheten (Miljöåklagare Stefan Karlmark), företag (VASCO) Ca 3-4 veckors arbete, litteraturstudie Redovisning i skriftlig rapport samt muntlig presentation

24 Exempel på arbeten http://www.gu.ekol.lu.se/BIOR52/t-uppdrag.html
Användbara toxikologiska och ekotoxikologiska informationskällor för miljöåklagare. Stina Nyman & Malin Johansson. Uppdragsgivare: Stefan Karlmark, Miljöåklagare, Åklagarmyndigheten Fluortelomerer - Faktaunderlag till Miljöförvaltningen i Lund. Ellen Westerlund. Uppdragsgivare: Jeanette Schlaucher och Sara Edlund Fredholm, Miljöförvaltningen i Lund Kadmium - är problemet löst? Zara Isaksson. Uppdragsgivare: Jeanette Schlaucher, Miljöinspektör, Lunds Kommun Kostvanor och rester av bekämpningsmedel i kroppen. Maria Buchholt & Camilla Persson. Uppdragsgivare: Olle Nordell, Landskrona kommun MTBE (metyltertiärbutyleter) – spridning, konsekvenser och saneringsmetoder. Kajsa Wellbro. Uppdragsgivare: Jessica Toft, Miljökontoret, Ängelholms kommun Är EUSES ett tillräckligt verktyg för att uppnå producentansvaret i den kommande kemikalielagstiftningen, REACH? - en översiktlig undersökning. Emma Östensson. Uppdragsgivare: Johan Holmqvist, SWECO