Hidrológiai Közlöny 1999 (79. évfolyam)

4. szám - A Magyar Hidrológiai Társaság XVII. Országos Vándorgyűlése, Miskolc, 1999. július 7–8.

334 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 1999. 79. ÉVF. 6. SZ. Az „akkumulátor szervezetek" használhatósága a Dunában nehézfémek biomonitorozására Oertel Nándor MTA ÖBKI - Magyar Dunakutató Állomás, 2131. Göd, Jávorka S. u. 14. Kulcsnavak: Biomonitorozás, nehézfémek, vízi gerinctelenek, hínár növények, Duna. Bevezetés A vízminőség ellenőrzés - hagyományosan - mindenütt a világon elsősorban a kémiai és fizikai mérésekre hagyatkozik, amikor a toxikus szennyezők kibocsátását szabályozza, önmagában a kémiai-analitikai megközelítés nem nyújt elegendő és kellően egyértelmű információt ahhoz, hogy a felszíni vizeket a szennyezéstől megvédjük. Sürgető a biomonitorozás módszereinek bevezetése a vízminőségvédelem napi gyakorlatába, hogy ki lehessen mutatni ill. elörejelezni a befogadókba érkező szennyezések ökológiai hatását, kiegészítvén a kémiai vizsgálatokat A biológiai vízminősítés előnye a kémiaival szemben, hogy az előbbi a hosszabb távú vízminőséget tükrözi, és a vízi szervezeteket ért szennyezők hatásait direkt és integrált módon mutatja. A fizikai és kémiai monitorozással csak nehezen, vagy egyáltalán nem detektálható zavarásokat nyomon követni, és azokat interpretálni csak biológiai módszerekkel lehet Szakmai és környezetpolitikai szempontokat tekintve is egyértelmű, hogy a biológiai hatások vizsgálata soha nem fogja helyettesíteni a kémiai analízist. A rutin kémiai analízisek számát azonban nagy mértékben lehet csökkenteni azzal, hogy csak a detektált biológiai hatások után végeznek kémiai analízist (integrált monitorozás). A mikroszennyezők - így a nehézfémek - kimutatására célszerű a jó bioakkumulációs tulajdonságokkal rendelkező élőlényeket, az ú. n. "akkumulátor szervezeteket" használni. Segítségükkel valóban a biológiailag felvehető komponensek és azok megjelenési formái detektálhatok. Időbeli és hatást integráló képességükkel komplex módon tükrözik viszsza a környezetükben lévő szennyezők ill. az azok felvételét befolyásoló környezeti tényezők együttes hatását. Ily módon hívebben tükrözik a valós tendenciákat, mint a külső koncentrációban - gyakran hirtelen - bekövetkező változásokat detektáló fizikai-kémiai mérések. Az élő szervezetek bioakkumulációs tulajdonságaira építő - passzív és aktív - biomonitorozási technikákat alkalmazzuk az 1980-as évek eleje óta a Duna vízrendszerében a nehézfémek detektálására, szennyezések felderítésére. Biomomtorként olyan szervezeteket ill. közösségeket mint pl. a periphyton - választottunk vizsgálati objektumnak, amelyek a Duna bentikus és litorális zónájában honosak. Mindezekhez olyan módszereket párosítottunk, - mint pl. a mesterséges alzatok, transzlokációs technikák - amelyektől várható volt, hogy terepkörülmények között a legadekvátabb öko-toxikológiai választ adják. A nehézfémek biomonitorozása során végzett kutatásaink célja elsősorban az volt, hogy megvilágítsuk egyes ökotoxikológiai problémák ökológiai oldalát, másodsorban pedig, hogy tudományosan megalapozott és szabványosítható technikákat javasoljunk a mindennapi vízminősítés és kontroll számára. Az 1. táblázat összegzi az egyes projektekben a passzív ill. aktív monitorozás alkalmával használt szervezeteket időpont, folyószakasz és a biomonitorozás fö funkciói: eszköz ("ínstrument"), jelzés v. riasztás ("alarm"), előrejelzés ("trend") és ellenőrzés ("control") szerint csoportosítva. Minden tevékenységben több funkció is jelentkezik együttesen, szétválasztásuk nehéz és mesterséges. Elsősorban a kitűzött cél, ill. vizsgálatok szempontjából kitüntetettek kapnak hangsúlyt egy-egy kiemelt példa ismertetésekor. [Az irodalomjegyzék a egyes projektek eredményeit bemutató legfontosabb publikációt is tartalmazza a cikkben idézettek mellett ] Eszköz ("ínstrument") funkció Az eszköz funkció elsődlegesen a biomonitorozás alapjául szolgáló folyamatok, jelenségek feltárásában jelentkezik, de szerepe nyomon követhető a módszerek használhatóságának tisztázásától a gyakorlati alkalmazásig. A környezeti (vízminőségi) monitorozás esetében nem lehet és nem is szabad szétválasztani a környezeti tényezők monitorozását a biológiai paraméterekétől, azoknak az ökológiai alapelvekből fakadó kauzális kapcsolata miatt. Egymáshoz való arányuk, súlyuk a monitorozás eltérő fázisaiban eltérő lehet A kutatási fázisban vizsgálandó a monitorzásra használható biológiai válasz, ill. alkalmazott módszer relevanciája. A monitorozás gyakorlati megvalósítása során összegyűlt eredmények és tapasztalatok azután visszacsatolás formájában finomíthatják az alkalmazott eljárást, de nem egy esetben módosíthatják, gazdagíthatják még az alapfelismeréseket is. Az 1980-as évek elején kezdtük kísérleteinket a rögzült fonalas zöldalgával a Cladophora glomeratával, hogy jó bioakkumulációs képességeit kihasználva detektáljuk a Duna nehézfém-koncentrációit. A kisebb vízfolyásokban már bevált módszereket közvetlenül nem lehetett alkalmazni a nagy, eutrofizálódó, iparilag szennyezett folyóban biomonitorazásra. A lokálisan mindenhol előforduló alga fáj rövid idő (1-2 hét) alatt megtelepszik a felületében és struktúrájában alkalmas úszó mesterséges alzaton. így a passzív és aktív biomonitorozás kombinálásával módszert, ill. eszközt fejlesztettünk ki, amellyel ki lehetett küszöbölni a parti zónára jellemző változékony vízjárás okozta bizonytalanságokat, s mennyiségileg elegendő anyagot lehetett biztosítani a kémiai analízishez. A mesterséges alzat használatával vált ismertté, hogy a Cladophoragyep esetében a legnagyobb direkt hatást a nehézfémek akkumulációjára - azok vízbeli koncentrációja mellett - magának az algának a száraz tömegében - évszakosan a fejlődési stádiumoknak megfelelően, térben pedig a vertikális elhelyezkedéstől függően - beálló változása okozza. A vegetációs periódusban és vertikális rétegekben jelentkező "száraztömeg-hígító" hatást megismerve, és azzal számolva olyan "háttér" koncentráció kalkulálható a vizsgált folyószakaszra, amelynél a szignifikánsan magasabb szintek egyértelműen jelzik a nehézfém-szennyezést (Oertel, 1993). A Duna különböző szakaszain (Szigetköz, Dunakanyar, Soroksári Duna-ág) kagylókkal és csigákkal végzett passzív biomonitorozás során számtalan bizonyítékát láttuk a lokális populációkban rejlő természetes variabilitásnak (földrajzilag, egyedszámban eltérő populációk eltérő genetikai állománnyal, eltérő élettörténet és fizikai-kémiai környezet, méret és korcsoportban kevert állományok, évszakos változások). A variabilitás mértékének lényeges csökkenését lehet elérni az aktív biomonitorozás során alkalmazott telepítéses technikák és a kontroll állományok használatával. A kisebb vízfolyásokban sikerrel alkalmazott módszerek egyes elemeinek felhasználásával több év alatti fokozatos fejlesztéssel jutottunk el a Dunában - nagy folyókban - alkalmas eszközhöz, az ú. n. "Dreissena-kosárhoz". Segítségével a folyó állandóan változó vízjárása és a nagy dimenziókból fakadó mintavételi nehézségek ellenére is sikerült a kémiai elemzésekhez szükséges mennyiségű és kondíciójú vándorkagylót biztosítani A kagylók a nehézfém-terhelés változásának érzékeny detektálása mellett képesek a kisebb stresszhatásokat (szennyezések, toxicitás) tolerálni. A kondíció indexeikkel mérhető változásokkal egyben indikálják az általános vízminőséget is. A modulszerű, könnyen kezelhető és olcsó szerkezet és eljárás javasolható a felszíni vízminősítés hálózatszerű monitorozási rendszerébe, mint a hosszútávú trend és ellenőrzés megbízható módszere (Oertel, 1997,1998b). Jelzés vagy riasztás ("alarm") funkció A jelzés vagy riasztás funcióban - megfelelően a két szó jelentésbeli különbségének - két különböző fogalom is benne foglaltatik. A jelzés a káros hatás meglétét detektálja, leíró és kvalitatív jellegű, míg a riasztás az ok-okozat között mennyiségileg is ismert összefüggések fokozataihoz kapcsolódik, kvantitatív és az operatív folyamatok kiindulópontja. Az előbbibe mindenféle biológiai indikáció észlelése beletartozik, az utóbbi a már jól mérhető paraméterekre építő monitorozási technikák, módszerek fontos következménye, eredménye. Az összehasonlítható adatsorokat szolgáltató tevékenység első eredménye mindig valamiféle jelzés: magának a szennyezők emelt szintjének a megléte, szennyező források, "hot-spot"-ok, ill. szakaszok feltárása.