Flaskevand er ikke kun til at drikke

I dagens verden, hvor forurening og forurening ofte har en negativ indvirkning på vores naturressourcer, det er afgørende at opretholde regelmæssige og regulerede test af kemikalier, toksiner, eller andre former for forurening. Imidlertid, for at gøre dette ordentligt, vi har brug for de rigtige værktøjer og metoder, så vi kan genkende, hvornår forholdene ikke er ideelle.

Test af akvatiske økosystemer

Ferskvandsøkosystemer er særligt vigtige at overvåge, da de udgør den vigtigste drikkevandsressource for mennesker og andre organismer, samt at være hjemsted for en stor mangfoldighed af akvatiske arter. Det er også vigtigt regelmæssigt at vurdere vandkvaliteten for at sikre, at vandområderne forbliver inden for de forventede miljøsundhedsstandarder.

Der er mange metoder til at teste vandkvaliteten. For eksempel, undersøger mikroalgers helbred - encellede, fotosyntese organismer, kan fortælle os meget om tilstedeværelsen af ​​forurenende stoffer. Mikroalger er i bunden af ​​den akvatiske fødekæde, så ændringer i mængden af ​​denne art eller deres reproduktionshastigheder, kunne have effekter højere oppe i fødekæden og muligvis forstyrre produktiviteten i hele økosystemet. Mikroalgetoksicitetstest er påkrævet for at analysere toksiciteten af ​​potentielt farlige stoffer i vandmiljøet, disse tests illustrerer dog ofte ikke, hvordan toksiner fysisk påvirker mikroalgeceller.

Mange mikroalgearter lever i ferskvandsøkosystemer, dog er den grønne mikroalge Raphidocelis subcapitata en af ​​de mest anvendte i såkaldte bioassays (vurdering af et stofs koncentration eller styrke ved dets virkninger på levende celler eller væv). Som de fleste mikroalger, R. subcapitata har en kort generationstid, hvilket betyder, at nye celler replikeres hurtigt, og er let at dyrke i laboratoriet. I øjeblikket, de fleste toksicitetsbioassays af mikroalger bruger vækst og cellelevedygtighed som indikatorer for toksicitet i deres miljø. Selvom disse parametre indikerer, hvordan mikroalgebestanden har det og er økologisk relevante, de giver ingen information om, hvordan forurenende stoffer forstyrrer specifikke biologiske processer i algecellerne. For videnskabsmænd, regulatorer, og naturbeskytter, en mere detaljeret måling af individuelle algecellers sundhed kan give tidlige advarselstegn på mulig farlig kontaminering, derved forbedre overvågningsindsatsen væsentligt i forhold til de sædvanlige befolkningsbaserede parametre.

Da miljøets sundhed er afgørende for udviklingen af ​​denne mikroalge, det er vigtigt at forstå, hvordan forskellige typer forbindelser forårsager en fysiologisk reaktion i celler, og hvilke biologiske processer der kan blive påvirket. I samarbejde med universitetet i Osijek i Kroatien, forskere fra det norske institut for vandforskning (NIVA) udviklede en model til at identificere virkningerne af forbindelser i forskellige kommercielt tilgængelige flaskevand på forskellige cellulære processer af R. subcapitata. Resultaterne blev for nylig offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Videnskab om det samlede miljø . R. subcapitata blev dyrket i otte kommercielt tilgængelige flaskevand (fire fra Norge, fire fra Kroatien) i op til 72 timer. I slutningen, algeceller blev udtaget og analyseret for ændringer i vækst, cellestørrelse og kompleksitet, pigment tæthed, DNA indhold, cellelevedygtighed, samt evne til at udføre fotosyntese. Parametrene blev sammenlignet mellem de forskellige flaskevand, og til en kontrol, dyrket i et standardiseret vækstmedium, der også anvendes i algebioassays.

Test af vandet

Før du bruger dem til at dyrke alger, kemisk analyse af de forskellige flaskevand viste en klar skelnen mellem de norske og kroatiske farvande med hensyn til mineralsammensætning. Mens de norske farvande havde en kemisk sammensætning, der klassificerede dem som "bløde" farvande, de kroatiske farvande var "moderat hårde" eller "hårde". Denne forskel i mineralsammensætning havde virkninger på den generelle sundhed af mikroalgecellerne dyrket i hver type vand.

Det viser sig, den kemiske sammensætning af de norske farvande fik mikroalgerne til enten at vokse ens eller bedre end kontrolgruppen. Cellestørrelse og kompleksitet, som begge er indikative for, hvor godt en celle udvikler sig, var ens mellem mikroalger dyrket i norske farvande og kontrollen. Samlet set, R. subcapitata-kulturerne dyrket i norsk flaskevand så ud til at være i god helbredstilstand ifølge de forskellige anvendte analyseværktøjer.

Omvendt mikroalgerne dyrket i flaskevand fra Kroatien voksede ikke så godt som de norske og viste sig at vokse halvt så godt som kontrollen. Der var også en omvendt sammenhæng mellem væksthastighed og pigmentindhold i cellerne, hvilket betyder jo lavere væksthastighed, jo mere pigmentering havde de. Selvom dette kan synes at være en positiv effekt, højere niveauer af pigmentering er tidligere blevet observeret i mikroalger påvirket af metaltoksicitet i et forurenet miljø. Dermed, resultaterne her kunne tyde på, at mikroalgerne i de kroatiske farvande reagerede på de forskellige væsentlige elementer, der var til stede i disse farvande. Selvom disse kemikalier er nødvendige for at mikroalger kan vokse, de kan have skadelige virkninger, hvis de er til stede i høje koncentrationer. Ud over den lavere vækstrate, cellestørrelse og kompleksitet faldt også i mikroalger dyrket i kroatisk vand, ligesom cellelevedygtighed.

"Samlet set, undersøgelsen viser, at flaskevand fra Kroatien er et dårligere medium til at dyrke mikroalger, eller i det mindste arten R. subcapitata, sammenlignet med norsk flaskevand, " siger Ana Catarina Almeida, forsker ved NIVA og førsteforfatter til artiklen.

Forskerne udførte også målscreening af de forskellige flaskevandsprøver mod en bred liste af 1442 forbindelser (hovedsageligt lægemidler, pesticider og ulovlige stoffer). Den kvalitative analyse af prøver mod de kemikalier, der er til stede i biblioteket af forbindelser, fandt ingen positive matches, bekræfter både de kroatiske og norske farvande som sikre til konsum.

"Vores undersøgelse fremhæver vigtigheden af ​​at bruge de rigtige værktøjer og have en korrekt model til at vurdere forskellige organismers sundhed, " slutter Almeida.

De øgede detaljer, hvormed forskerne kunne observere algecellerne, viser, hvor vigtigt det er at undersøge disse parametre, samt de befolkningsbaserede, som normalt implementeres. På overfladen, de to grupper af flaskevand synes at være af samme kvalitet til dyrkning af alger, men når man studerer de fysiske processer, der foregår i de enkelte celler, det bliver tydeligt, at de er forskellige. Denne sondring kan hjælpe med at bevare vandmiljøet, da algerne kan fungere som vagtposter, indikerer tilstedeværelsen af ​​forurening og forurening, før virkningerne akkumuleres højere i fødekæden.