Toxikologi/ ekotoxikologi Uno Wennergren Ekolog/matematiker

Om kursen knappt halvfart Ekotoxikologi – Ekologi Föreläsningar, seminarie, räknestuga Professionella metoder Laboration, dafnier, räknestuga Miljöövervakning (undervisas av yrkesverksamma) Koppling till ekotoxikologi Föreläsningar –Calluna, mfl Fält:Vattendrag -Calluna Labmätning Fält: Skog

Om kursen examination Ekotoxikologi – Miljöövervakning Lab rapport + seminarie 2 seminarier hemtenta Miljöövervakning Lab rapport 2 fält dagar 1 dugga

Toxikologi kontra ekotoxikologi Hur påverkar en substans en individ, på vilket sätt (fysiologiskt) vad blir effekten (överlevnad o dyl) Ekotoxikologi – Hur påverkas de i naturen förekommande populationerna På vilket sätt (minskar populationen/erna?) Vad blir effekten (för populationerna och ekosystemet och även för ekosystemfunktioner som ämnestransport o dyl eller störningskänslighet)

Grundfunktion - relation Någon typ av effekt på cellulär nivå Oftast binder påverkar någon molekyl som ingår i cellfysiologin Ekotoxikologi – Från effekt på cellfysiologi dra slutsatser om effekter på ekosystem nivå!!!!!

Kapitel 6 Dos och konc respons (toxikologi i första hand) Vad är effekten hos en individ? Dos respons relation: Mäts på olika sätt Överlevnad Tillväxt Utveckling Reproduktion Morfologiska förändringar Vävnadsförändringar Beteende Vanligast är överlevnad Akut test (kortare tid) Kroniskt test (helst hela livslängden)

Akut test (fig 6.1 och 6.2) Vad testas: Essentiellt ämne eller icke essentiellt ämne/miljögift (obs: alla ämnen är gifter i tillräcklgt höga konc) Essentiell: Överlevnad som bäst vid ’medium’ koncentration Icke essentiell: överlevnad som bäst vid konc 0 Se fig 6.1 Hur testas: Oftast överlevnad i 4-5 dagar se fig 6.2 Oftast testgrupper om 10 individer

Dos respons kurva överlevnad - LD50 Sigmoid kurva, dvs ingen effekt vid låga konc Därefter ökar effekten nästan linjärt med dos Avslutningsvis har alla dött och därmed planar kurvan ut Vid vilken koncentration har hälften av gruppen dött vid slut av test? – LD50 Vad är den lägsta koncentration då man får statistiskt säkra effekter ?- LOEC Vad är den högsta koncentration då man inte har statistiskt säkra effekter? - NOEC

termer LD50, dos då 50% dör LC50 koncentration då 50% dör IC50 koncentration då effekten på tillväxten är 50% EC50 koncentration då 50% av förväntad effekt sker (dvs annat än tillväxt eller överlevndastest) EC50 och IC50 skall vara lägre än LD50/LC50

Hur kan dos respons kurvorna skilja sig åt? (framför allt överlevnad) Respons alltid från 0-100% Kan luta olika mycket i ’mellanfasen’ Mer tröskeleffekt om kraftig lutning, mer riskfullt, snabb övergång från ingen till alla döda

Komplikationer Kroniska test Variation i koncentration Vad händer om utsatt hela livslängden? Variation i koncentration Vad händer om koncentrationen, som den oftast gör, varierar kraftigt? Flera gifter på en gång? Påverkar de varandra: Synergi – förstärker varandra Antagonister – försvagar effekterna Additativa – summan är lika med delarna (neutralt) (är vanligast)

Vilka organismer gör man tester på? Kortlivade Lätta att ha på lab Lätta att föröka (gärna jungfrufödande) Gärna akvatiska Eftersom giftet kommer via vatten (andning) till skillnad från föda på terrestra. Vet hur mycket föda de får. Gärna finnas i recipient (utsläppsmiljön) Daphnia, daggmaskar, hoppstjärtar m fl Se även sid 108-109

Att göra tester på lab Kontrollera att inget annat varierar: temperatur, pH, syre, ljus mm Vad skall du mäta (beroende variabel)? Välj någon av de gängse, dvs överlevnad, tillväxt, reproduktion el dyl. Kontrollgrupper: Negativ kontroll dvs inget ämne men i övrigt samma Lösningskontroll, dvs med lösningsämnet (dock utan ’gift’) Positiv kontroll, använd substans med känd effekt (’kalibrering’) Negativ och lösningskontroll skall ha mindre än 10% mortalitet annars dålig inställning av t ex temperatur o dyl (punkt 1)

Hur tolka resultaten? Betyder LD50 att halva populationen kommer dö? Betyder det att en art som har högre LD50 än en annan att den kommer påverkas mindre i naturen? Betyder lågt LD50 att det blir kraftiga effekter på ekosystem nivå? Nästa föreläsning kommer ta upp ekotoxikologi, dvs effekter på populationer och ekosystem (så gått det går)

Hur man räknar ut dos-respons mål: via en rät linje bestämma 50% effekt Omvandla data till den variabel du skall mäta. T ex räkna om antal döda till andel döda av ursprungspopulationen. Korrigera din nollnivå. T ex tag bort ’naturlig’ mortalitet, dvs den mortalitet som är kvar skall fördelas över 100%. Rita en sigmoid graf, enbart punkter. Avsätt dos eller koncentration på x-axeln och kumulativ respons, % av maxeffekt, på y-axeln. Omvandla dina mätvärden, som är i procent av maxutfallet, till nya värden som skall kunna ge en rät linje istället för sigmoid. Använd Probit tabell. Avsätt log konc på x axeln och dina nya probitvärden på y-axeln. Gör en linjär regression på log konc och probitvärden. Använd Excel eller annat statistikprogram. Du kan även använda miniräknare och kvadratsummor, se formel i bifogat material. Använd din ekvationen för din räta linje och bestäm koncentrationen då effekten är 50%. I probit tabellen kan du se att probitvärdet för 50% är 5.00. Klart!

Hur man räknar ut dos-respons Omvandla data till den variabel du skall mäta. T ex räkna om antal döda till andel döda av ursprungspopulationen. Concentration (mg/l) kumulativt antal dör akut test 5 dagar. 20 från början andel som dör % 1 5% 0,06 0,2 2 10% 0,35 4 20% 0,43 7 35% 0,64 16 80% 0,75 19 95% 1,13 20 100%

Hur man räknar ut dos-respons Korrigera din nollnivå. T ex tag bort ’naturlig’ mortalitet, dvs den mortalitet som är kvar skall fördelas över 100%. Concentration (mg/l) andel som dör Korrigerad mortalitet till 0-100% intervall 5% 0% =(5-5)/(100-5) 0,06 0% =(5-5)/(100-5) 0,2 10% 5% =(10-5)/(100-5) 0,35 20% 16% =(20-5)/(100-5) 0,43 35% 32% =(35-5)/(100-5) 0,64 80% 79% =(80-5)/(100-5) 0,75 95% 95% =(955)/(100-5) 1,13 100% 100% =(100-5)/(100-5) Ekvation: ursprungliga består av 5% för mycket, dvs hela intervallet är 100-5. Och det skall börja på 0, dvs 5 skall bort på alla värden.

Hur man räknar ut dos-respons Rita en sigmoid graf. Avsätt dos eller koncentration på x-axeln och kumulativ respons, % av maxeffekt, på y-axeln. ????? Dos vid 50% mortalitet Conc (mg/l) Korrigerad mortalitet 0% 0,06 0,2 5% 0,35 16% 0,43 32% 0,64 79% 0,75 95% 1,13 100% Lättare om det vore en rät linje istället för en otrevlig sigmoid sak

Hur man räknar ut dos-respons Omvandla dina mätvärden, som är i procent av maxutfallet, till nya värden som skall kunna ge en rät linje. Använd Probit tabell. Omvandla dos till log conc. mg/l log conc korr mortalitet probit mortalitet 0% 0,06 -1,22 0,2 -0,70 5% 3,35 0,35 -0,46 16% 4,01 0,43 -0,37 32% 4,53 0,64 -0,19 79% 5,81 0,75 -0,12 95% 6,65 1,13 0,05 100% Probit tabell Exempel: probitvärdet för 47 är 4.92.  % 1 2 3 4 5 6 7 8 9   2.67 2.95 3.12 3.25 3.35 3.44 3.52 3.59 3.66 10 3.72 3.77 3.82 3.87 3.92 3.96 4.01 4.05 4.08 4.12 20 4.16 4.19 4.23 4.26 4.29 4.33 4.36 4.39 4.42 4.45 30 4.48 4.50 4.53 4.56 4.59 4.62 4.64 4.67 4.70 4.72 40 4.75 4.77 4.80 4.82 4.85 4.87 4.90 4.92 4.95 4.98 50 5.00 5.03 5.05 5.08 5.10 5.13 5.15 5.18 5.20 5.23 60 5.25 5.28 5.31 5.33 5.36 5.38 5.41 5.44 5.47 5.50 70 5.52 5.55 5.58 5.61 5.64 5.67 5.71 5.74 5.77 5.81 80 5.84 5.88 5.92 5.95 5.99 6.04 6.08 6.13 6.18 6.23 90 6.28 6.34 6.41 6.48 6.56 6.65 6.75 6.88 7.05 7.33

Hur man räknar ut dos-respons Plotta probit respons mot log conc. Gör linjär regression. Beräkna concentration vid 50% mortalitet dvs då probit är 5! Add trendline i excel Dos vid 50% mortalitet log conc probit mortalitet -1,22 -0,70 3,35 -0,46 4,01 -0,37 4,53 -0,19 5,81 -0,12 6,65 0,05 Linjär ekvation y=6,5128x+6,2874 Sätt in probit 5. Bestäm x 5=6,5128x+6,2874 x=(5-6,2874 )/6,5128=-0,19767227 Log konc=-0,2 ger konc =10-0,2=0,63435 Svar LC50= 0,63 mg/l avrunda först vid svaret. Kontrollera ditt svar mot figur och tabell

Och lite exempel Lite extra under föreläsningen, finns ej på power point