Økotoksikologi - nucleus...Økotoksikologi © 2008 • by nucleus forlag • illustration: finn...
TRANSCRIPT
ØkotoksikologiOm PCB, bromerede flammehæmmere og klorerede opløsningsmidlerAf Carsten Bagge JensenIllustrationer: Finn Petersen© Nucleus Forlag ApSEksemplarfremstilling af papirkopier/prints fra denne hjemmeside til undervisningsbrug på uddannelsesinstitutioner og intern administrativ brug er tilladt med en aftale med Copydan Tekst & Node. Eksemplarfremstillingen skal ske inden for de rammer der er nævnt i aftalen.
Figurer Fra Økotoksikologi
ØKOTOKSIKOLOGIOm PCB, bromerede flammehæmmere og klorerede opløsningsmidler
PCB ender i isbjørne og modermælk
Frugtbarhed, kønsdifferentiering og kønsforvirring
Bromerede flammehæmmere
Klorerede opløsningsmidler – en trussel mod vores drikkevand
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Frugtbarhed, kønsdifferentiering og kønsforvirring
Figur 2. De endokrine kirtler.
Figur 3. Steroidskelet. Produktion af kønshormoner og vitamin D ud fra kolesterol.
Figur 4. Steroidhormonet testosterons virkemåde.
Figur 5. Kemiske stoffer med østrogen og anti-østrogen effekt.
Figur 6. PCB-forbindelse omsættes til 3’,4’,5’-triklor4-bifenylol.
Figur 7. Sammenhæng mellem mænds sædcelleantal og fertilitet.
Figur 8. Testiklernes opbygning.
Figur 9. Østrogene stoffer og sædcelleproduktion.
Figur 10. Kønsdifferentiering hos pige- og drengefostre.
Figur 11. Østrogene stoffers påvirkning af den mandlige kønsudvikling.
Figur 12. Antal konstaterede tilfælde af testikelkræft i perioden 1945-2005.
Figur 14. Tensid med hydrofob og hydrofil ende.
Figur 15. Eksempel på et nonylfenol-molekyle.
Figur 16. Oktylfenol.
Figur 18. Koncentration af blommeprotein i blodet hos hanner af regnbueørred.
Figur 19. Intersex hos hanner i engelske floder.
Figur 20. Parabener.
Figur 21. Forsøg med parabener og ørreder.
Figur 22. Parabeners effekt på hanrotter.
Figur 23. Bisfenol A.
Figur 24. Sammenhængen mellem et miljøfarligt stofs koncentration og virkning på forsøgsorganismen.
Figur 26. Naturligt og syntetisk østradiol.
Figur 27. Hanzebrafisks svømmelængder.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Hypothalamus
Hypofyse
Skjoldbruskkirtel
Binyre
Bugspytkirtel
Testikel
Æggestok
Figur 2. De endokrine kirtler.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
HO
H3C
H3C
H3C
H3C
H3C
H3C
CH3
CH3H3C
O
OH
H3C OH
O
O
HO
OH
Kolesterol
Progesteron Østron
Vitamin D
UV-lys
a
b
Steroidskelet
Testosteron
11 keto-testosteron
17 β-østradiol
Figur 3. a. Steroidskelet. b. Produktion af kønshormoner og vitamin D ud fra kolesterol.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Blodkar Hormonproducerendekirtel
Celle Cellekerne
Transportprotein
Hormon
Hormon Receptor
DNA
mRNA
Protein
+
+
+
Figur 4. Steroidhormonet testosterons virkemåde.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Stof AØstrogen effekt
÷
Stof B Hormon (østrogen)
Hormon-receptor
Hormon-receptor
Hormonaltrespons
Ingenrespons
Anti-østrogen effekt
Figur 5. Kemiske stoffer med østrogen og anti-østrogen effekt.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Cl
Cl
Cl
Cl OH
Cl
Cl
3,4,5-triklorbifenyl(en PCB)
3ı,4ı,5ı-triklor-4-bifenylol
Figur 6. PCB-forbindelse omsættes til 3’,4’,5’-triklor4-bifenylol.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Koncentration af sædceller (mio./mL)500
10
0
20
30
100 150 200 250
Sandsynlighed for graviditet pr. ægløsning (%)
Figur 7. Sammenhæng mellem mænds sædcel-leantal og fertilitet.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
a b
Testikel Bitestikel Sædleder
Sædrør
Sædrør Sertolicelle Leydigcelle
Sertolicelle Sædcelle
Blodkar
Stamceller
Sædrør
Figur 8. Testiklernes opbygning.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Sædrør
Østrogenestoffer
HypothalamusGnRH
Hypofyse
FSHLH
Øgetnegativ
feedback
Norm
al ne
gativ
feedb
ack
Almindeligblod-
cirkulation
LeydigcelleSertolicelle
R
Nedsat mængde
Receptormolekyle
Testosteron
Opretholdelseaf hanlige
kønskarakterer
R
R
Figur 9. Østrogene stoffer og sædcelleproduktion.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Anlæg til:- kønskirtler- nyrer- sædledere- æggeledere
Urinblære
Udifferentieret
Udifferentieret
Pige
ÆggestokÆggeleder
UrinrørSkede
Livmoder
Degenereredeanlæg til
sædledere
Dreng
Testikel
Sædleder
Testikel
Degenereredeanlæg til
æggeledere
Pige
Klitoris
Skedeåbning
Endetarmsåbning
Små kønslæberUrinrørsåbning
Store kønslæber
Dreng
Urinrørsåbning
Pung
Endetarmsåbning
Penis
Figur 10. Kønsdifferentiering hos pige- og drengefostre.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Østrogenlignende stoffer
Mandlig kønsudvikling hæmmes.Risiko for: infertilitet, kryptorkisme,
hypospadi, testikelkræft
Udskillelse af testosteron falder
Nedsat aktivering af Leydigceller
Færre Sertoliceller
FSH-produktion falder
Binder sig til østrogen-receptoreri hypothalamus
Risiko for nedsat sædkvalitet som voksen
Utilstrækkelig undertrykkelse afkvindelig kønsudvikling
Produktion af Müllersk hæmstof falder
Figur 11. Østrogene stoffers påvirkning af den mandlige kønsudvikling.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
1943
1953
1963
1973
1983
1993
2003
50
0
100
150
200
250
300
350
Antal testikelkræft-tilfælde
År
Figur 12. Antal konstaterede tilfælde af testikel-kræft i perioden 1945-2005.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Snavs
Tensid
Hydrofil ende Hydrofob og lipofil ende
Figur 14. Tensid med hydrofob og hydrofil ende.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
HOO O
O O
CH3CH3CH3
CH3
HOO
O
CH3CH3CH3
CH3
HOO
CH3CH3CH3
CH3
HO
CH3CH3CH3
CH3
Nonylfenoltetraethoxylat (APE)
Nonyl (hydrofob ende)FenolEthoxylat (hydrofil ende)
Figur 15. Eksempel på et nonylfenol-molekyle.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
HO
CH3
CH2
CH3
C
CH3
CH3
CH3C
Oktylfenol
Figur 16. Oktylfenol.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
10–3
10–2
10–1
10
1
0 5 10 15 36
102
103
104
105
µg blommeprotein/L blod
Km fra udledning
Aire
StourChelmer
Arun
AireflodenChelmerflodenArunflodenStourfloden
Figur 18. Koncentration af blommeprotein i blodet hos hanner af regnbueørred.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
10
0
20
30
40
50
60
70
% skaller med intersex
Kontrol NedstrømsOpstrøms
Figur 19. Intersex hos hanner i engelske floder.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
HOO
O
HOO
OHO
O
OH
HOO
O
Ethylparaben
PropylparabenPara-hydroxybenzosyre
Butylparaben
Figur 20. Parabener.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
0 6 12
102
103
104
105
5x105
µg blommeprotein/L blod
Tid/Dage
300 mg ethylparaben pr. kg ørred
300 mg propylparaben pr. kg ørred200 mg butylparaben pr. kg ørred
Kontrol
Figur 21. Forsøg med parabener og ørreder.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
0 10 102 103 20000
5
10
µg testosteron/L bloda
Mg paraben/kg
0 10 102 103 20000
10
20
30
40
Daglig sædcelleproduktion i mio.b
Mg paraben/kg
propylparaben butylparaben
Figur 22. Parabeners effekt på hanrotter.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
HO OH
CH3
CH3
C
Bisfenol A
Figur 23. Bisfenol A.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
KoncentrationLav
NOECLOEC
LC50/EC50
50
0
100
Høj
% dødelighed eller effekt
Figur 24. Sammenhængen mellem et mil-jøfarligt stofs koncentration og virkning på forsøgsorganismen.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
CH3
HO
OH
CH3
HO
OHC CH
17 β-østradiol
17 α-ethinyløstradiol(syntetisk p-pillehormon)
Figur 26. Naturligt og syntetisk østradiol.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
0 30 50 100 150 170Svømmelængde i gydeområdet (m)
0,005 µg/L vand
0 µg/L vand
Figur 27. Hanzebrafisks svømmelængder.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Figur 29. PCB-fund i fedtvævet fra isbjørne i det arktiske område.
Figur 32. PCB’s grundstruktur og udvalgte PCB-forbindelser.
Figur 33. Ophobning af PCB i de arktiske haves fødekæder.
Figur 34. Ophobning af PCB i et arktisk landområde i Canada.
Figur 35. Koncentrationen af PCB i fedtvæv fra arktiske land- og havpattedyr.
Figur 36. Binding af PCB til østrogenreceptor.
Figur 38. Total-PCB-indholdet i kvinders blod i arktiske områder sammenlignet med ikke-arktiske områder.
Figur 39. Skjoldbruskkirtlen.
Figur 40. Binding af PCB til transthyretin.
Figur 41. Thyroxin og et PCB-molekyle.
Figur 42. PCB målt i blodet.
Figur 43. Sammenhæng mellem PCB-niveau og andelen af bevægelige sædceller.
Figur 44. PCB og sandsynlighed for graviditet.
Figur 46. Udvikling i PCB-koncentrationen i torskelever i danske farvande.
Figur 47. Udviklingen i indholdet af PCB i modermælk i Danmark og Sverige.
Figur 48. Eksempel på havfødekæder.
PCB ender i isbjørne og modermælk
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
0
10
20
µg PCB/g fedt
Figur 29. PCB-fund i fedtvævet fra isbjørne i det arktiske område.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Cl Cl
Cl Cl
Cl Cl
Cl
Cl Cl
Cl Cl
Cl Cl
ClCl
1 1ı
23 2ı
6 6ı
3ı
5 5ı
4 4ı
3,3ı,4,4ı-tetraklorbifenyl
3,3ı,4,4ı,5-pentaklorbifenyl
2,2ı,4,4ı,5,5ı-hexaklorbifenyl (PCB-153)
a
b
Figur 32. PCB’s grundstruktur og udvalgte PCB-forbindelser.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
10.000 µg/kg
3.000 µg/kg
300 µg/kg
3 µg/kg
0,002 µg/kgHavvand
Planteplankton
Torsk
Sæl
Isbjørn
Figur 33. Ophobning af PCB i de arktiske haves fødekæder.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
µg PCB/kg fedt
Ulv
Ren
Lav
Inuvik
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
Figur 34. Ophobning af PCB i et arktisk landområde i Canada.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
10–2
10–1
1
10
100
µg PCB/g fedt
Påvirkning af korttidshukommelse hos børn
Land HavIs
bjør
n (S
valb
ard)
Ren
Ulv
Ring
sæl
Isbj
ørn
(Grø
nlan
d)
50 % mindre kuldstørrelse hos minkNedsat frugtbarhed hos spættet sæl
Øget ungedødelighed hos odder
Påvirkning af visuel hukommelse hos børn
Figur 35. Koncentrationen af PCB i fedtvæv fra arktiske land- og havpattedyr.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
CellemembranPCB
Østrogenreceptor Cellekerne
Figur 36. Binding af PCB til østrogenreceptor.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
NordvestcanadaNunavik (Canada)
Grønland Island
Norge
Nikel (Rusland)
Sverige
µg total PCB/L blodplasma
1,6
10,0
14,8
4,6
3,6
6,1
4,2
Region
Nordvestcanada
Nunavik (Canada)
Grønland
Island
Norge
Sverige
Nikel (Rusland)
Figur 38. Total-PCB-indholdet i kvinders blod i arktiske områder sammenlignet med ikke-arktiske områder.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Figur 39. Skjoldbruskkirtlen.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
ThyroxinPCB
Transthyretin
Figur 40. Binding af PCB til transthyretin.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Cl Cl
Cl Cl
ClCl
HO I
II O
OI
OHH2N
PCB-153
Thyroxin
Figur 41. Thyroxin og et PCB-molekyle.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
µg PCB/g fedt i blod
Grønland Polen Sverige Ukraine
PCB i mænd
µg PCB/g fedt i blod
Grønland Polen Sverige Ukraine0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
PCB i kvinder
Figur 42. PCB målt i blodet.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
0,001 0,01 0,1 1 100
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
% bevægelige sædceller
Grønland
µg PCB/g fedt i blod
Polen Ukraine
Sverige
Figur 43. Sammenhæng mellem PCB-niveau og andelen af bevægelige sædceller.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Sandsynlighed for at blive gravid
Høj0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
PCB-niveauLav Mellem
Figur 44. PCB og sandsynlighed for graviditet.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
1988
1990
1991
1992
1995
1996
1998
1999
2000
2001
2002
2003
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
mg PCB/kg torskelever
Østersøen,Bælthavet og
Øresund
Kattegat Skagerrak
Nordsøen
År
Figur 46. Udvikling i PCB-koncentrationen i torskelever i danske farvande.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
1987
1993
-94
1995
1996
-97
2000
0
5
10
15
20
25
30
35
pg PCB/g mælkefedt
Danmark
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
0
20
40
60
80
100
120
pg PCB/g mælkefedt
Sverige
Figur 47. Udviklingen i indholdet af PCB i modermælk i Danmark og Sverige.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Spækhugger
Planteplankton
Dyreplankton
Fisk
Sæler
Isbjørn Havfugle
Krill
Blåhval Pingviner
Figur 48. Eksempel på havfødekæder.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Figur 50. Reaktion med brom.
Figur 51. Den kemiske opbygning af de meste udbredte bromerede flammehæmmere.
Figur 52. Blod-hjerne-barrieren og moderkagen.
Figur 53. Den kemiske lighed mellem thyroxin, PBDE og PCB.
Figur 57. Udviklingen i indholdet af bromerede flammehæmmere i svenske kvinders modermælk.
Figur 58. Additiv, synergistisk og antagonistisk effekt.
Figur 59. Bromerede flammehæmmere og BMI.
Figur 60. Koncentrationer af PBDE og PBB i spækprøver af marine dyr fra Grønland og Færøerne.
Figur 61. De fremherskende vinde fra industricentrene.
Figur 62. Citronsyre og eddikesyre.
Bromerede flammehæmmere
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Br Br
Br–
Br–
Br–
HBr
Br–
Br–
Br–
Br Br Br Br
BrO
Br
Br Br
+ H+ og OH–
OH–
H+
H2O
Deca-BDE
Polyethen
Figur 50. Reaktion med brom.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
1 1ı
23 2ı
6 6ı
3ı
5 5ı
4 4ı
PBB
Br Br
Br Br Br Br
BrO
Br
Br BrDeca-BDE
HO C OH
Br
Br Br
Br
CH3
CH3
TBBPA
Figur 51. Den kemiske opbygning af de meste udbredte bromerede flammehæmmere.
a b c
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
a
b
Blod-hjerne-barriere
Livmoder med moderkage
Nervestøttecelle(gliacelle)
Kapillærvæggensceller sidder tæt
sammen
Kapillær
Moderens blod
NavlestrengArterie Vene
Fosterets blodkar
Figur 52. Blod-hjerne-barrieren og moderkagen.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Br Br
Br Br Br Br
BrO
Br
Br Br
Cl Cl
Cl Cl
ClCl
HO I
II O
OI
OHH2N
Deca-BDE
PCB-153
Thyroxin
Figur 53. Den kemiske lighed mellem thyroxin, PBDE og PCB.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
0
0,0005
0,001
0,0015
0,002
0,0025
0,003
0,0035
0,004
0,0045
µg PBDE/g mælkefedt
År
Figur 57. Udviklingen i indholdet af bromerede flammehæmmere i svenske kvinders modermælk.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
1
2
3
4
0
Effekt
Stof A
Stof B
Additiveffekt
Synergistiskeffekt
Anta-gonistisk
effekt
Figur 58. Additiv, synergistisk og antagonistisk effekt.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
BMI19
70
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
0
0,001
10
50,002
0,003
0,004
µg PBDE/g mælkefedtAndel med BMI> 30 kg/m2 (%)
År
PBDE
Figur 59. Bromerede flammehæmmere og BMI.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
0,001
0,01
0,1
µg/g fedt
PBDE
PBB
a
b
Grønland
Almindelig ulk
Vest-grønland
Øst-grønland
Vest-grønland
Øst-grønland
Ringsæl Vågehval Isbjørn
0,01
0,1
1
µg/g fedt
Færøerne
Grindehval
Unger Hanner Hunner Hanner Hunner
Mallemuk
Figur 60. Koncentrationer af PBDE og PBB i spækprøver af marine dyr fra Grønland og Færøerne.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Figur 61. De fremherskende vinde fra industricentrene.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
C COOHH
C COOHHO
C COOHH
H
H
C COOHH
H
H
Eddikesyre
Citronsyre
Figur 62. Citronsyre og eddikesyre.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Figur 64. Substitution og addition.
Figur 65. De almindeligste klorerede opløsningsmidler.
Figur 67. Spredning af klorerede opløsningsmidler.
Figur 68. Klorerede opløsningsmidlers fordelingskonstant og kogepunkt.
Figur 69. Abiotisk deklorering af 1,1,1-TCA.
Figur 70. Anaerob reduktiv deklorering.
Figur 71. Cis-formen og trans-formen af diklorethylen.
Figur 72. Nedbrydning vha. halorespirerende bakterier.
Figur 74. PCR.
Figur 75. Elektroforeseapparat med buffer.
Figur 76. Plasmidoverførsel mellem bakterier.
Figur 77. Laboratorieforsøg med nedbrydning af TCE.
Figur 78. Forsøgsoversigt.
Figur 80. Laboratorieforsøg hvor nedbrydning af TCE undersøges.
Figur 81. Nedbrydning i overvågningsboring.
Figur 82. Metode til beregning af molfraktion.
Figur 83. Danske grænseværdier for klorerede opløsningsmidler og deres nedbrydningsprodukter.
Figur 84. Spredning og akkumulering af giftstof.
Figur 85. Dosis-responskurve.
Figur 86. Fysiologiske påvirkninger ved forskellige koncentrationer af PCE.
Figur 87. Fald i PCE-forbruget i Danmark.
Figur 88. Forbruget af klorerede opløsningsmidler og grundvandets alder.
Klorerede opløsningsmidler – en trussel mod vores drikkevand
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
H
H
H
H
C
C C
HH
H
H
C ClHCl Cl
H
H
C
Cl
C HH
H
HH
+
H Cl+
H Cl+
Methan Klormethan Saltsyre
Klorethan (CA)Ethen
Substitution
Addition
Klor
Saltsyre
Lys
Figur 64. Substitution og addition.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
CCl
Cl
H
Cl
Cl Cl
Cl
CC C H
H
HCl
Cl
Cl
Cl
C C
1,1,1-TCATCEPCE
Figur 65. De almindeligste klorerede opløsningsmidler.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Spild af kloreret opløsningsmiddel
Fordampning
Forureningsfane
Forureningsfane
SandGrundvandsmagasin
SandGrundvandsmagasin
Ler-lag med sprækker
Ler
Pools
Figur 67. Spredning af klorerede opløsningsmidler.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
CH4 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 1,1,1-TCA PCB Methan Monoklor- Diklor- Triklor- Tetraklor- methan methan methan methan
Log Kow - 0,91 1,25 1,97 2,64 2,49 > 8
Kogepunkt (°C) –164 –24 40 62 77 74,1 171-320
Figur 68. Klorerede opløsningsmidlers fordelingskonstant og kogepunkt.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
O
OH
C
CCl
Cl
Cl
C H
H
H
CCl
Cl
C H
H
HOH OH
OHH2O
CO2 + CH4
HClC
Cl
C H
H
H
H2O HCl
C H
H
H
HCl
Acetat
1,1,1-TCA
Figur 69. Abiotisk deklorering af 1,1,1-TCA.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
CCl
Cl
H
Cl
Cl
Cl
Cl
C
C C
H
H
H
CCl
Cl
C H
H
HH
Cl
Cl
Cl
Cl
C CH2 HCl
H2 HClC
Cl
C HH
H
HH
H2 HCl
Cl
H H
Cl
C CH2 HCl H H
HCl
C CH2 HCl H
H
H
H
C CH2 HCl
1,1,1-TCA DCA CA
TCE DCE VC EthenPCE
Figur 70. Anaerob reduktiv deklorering.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Cl
H
Cl
H
C C
Cl
HCl
H
C C
Cis-1,2-DCE
a
Trans-1,2-DCE
b
Figur 71. Cis-formen og trans-formen af diklorethylen.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Cl
H
Cl
Cl
C C
Cl
Cl
Cl
Cl
C C2H HCl
Cl
H H
Cl
C C2H HCl H H
HCl
C C2H HCl H
H
H
H
C C2H HCl
TCE DCE VC EthenPCE
Kun nogle typer af Dehalococcoides
Kan ophobes hvis de rigtige bakterier mangler
Halorespirerende bakterier
Figur 72. Nedbrydning vha. halorespirerende bakterier.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
dTTP dCTPdATP dGTP
Gentagelse afreplikation
94 °C
55 °CPrimers
72 °C
DNA-polymerase
DNA-nukleotider
1
2
5
3
4
Figur 74. PCR.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Identiske DNA-stykker
Brønd med DNA-prøve
Brønd med kendt DNA
Gel
Figur 75. Elektroforeseapparat med buffer.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Plasmid med gen forvinylkloridreduktase
Plasmid med gen forvinylkloridreduktase
Kromosom
Replikationaf plasmid
Plasmidetoverføres
Figur 76. Plasmidoverførsel mellem bakterier.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Figur 77. Laboratorieforsøg med nedbrydning af TCE.
00 50 100 150 200 250 300 350
1
2
3
4
µmol/flaske
Anaerob deklorering
Ingen tilsætning af donor – kontrol
Dage
Tid0
0 50 100 150 200 250 300 350
1
2
3
4
Dage
Tid
µmol/flaske
Tilsætning af laktat
VCTCE DCE Ethen
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Boring – sediment Boring 1Dybde i m 11,0-11,5Sediment type Sand
Grundvand fra boring Boring 1Filterdybde i m 10,5-11,5Start konc. af TCE i forsøg (µg/L) 1550
Dato for forsøg opsat 14.02.2008Tilsat bakterier 20.04.2008
Nr. Forsøg1 Kontrol (ingen tilsætning af donor) Flaske 12 Kontrol (ingen tilsætning af donor) Flaske 23 Tilsætning af ethanol Flaske 34 Tilsætning af ethanol Flaske 45 Tilsætning af ethanol + bakterier Flaske 56 Tilsætning af ethanol + bakterier Flaske 6
Figur 78. Forsøgsoversigt.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
00 50 100 150 200 250
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
0,5
µmol/flaske
Kontrol
Dage
Tid
00 50 100 150 200 250
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
0,5
µmol/flaske
Ethanol
Dage
Tid
00 50 100 150 200 250
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
0,5
µmol/flaske
Ethanol(KB1 tilsat på dag 67)
Dage
Tid
VCTCE DCE Ethen
Figur 80. Laboratorieforsøg hvor nedbrydning af TCE undersøges.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
– 16 15 25 41 62 76 90 104
116
132
145
158
175
2010
20
40
60
80
100
Molfraktion (%)
Dage efter tilsætning af laktat
Tid
VCDCE Ethen
Figur 81. Nedbrydning i overvågningsboring.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Molkoncentration og molfraktion
Molkonc. (µmol/L) =Konc. (µg/L)
Molvægt (µg/µmol)
Molfraktion (%) =DCE
∑ TCE + DCE + VC + ethen
Man skal kende molkoncentrationerne af alle stoffer fra moderstof til ethen for at bestemme molfraktionen af et enkelt stof.
Beregning af molfraktion af DCE når TCE er moderstof:
x 100 %
Figur 82. Metode til beregning af molfraktion.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Stof Grundvand Jord Luft Drikkevand
Ved afgang fra I forbrugerens vandværk vandhane
µg/L mg/kg mg/m3 µg/L µg/L
PCE 1 5 0,006 1 1
TCE 1 5 0,006 1 1
DCE 1 85 0,4 1 1
VC 0,2 0,4 4 x 10–5 0,3 0,5
1,1,1-TCA 1 200 0,5 1 1
DCA - - - 1 1
CA - - - 1 1
Sum af kloreredeopløsningsmidler
1 - - 3 3
Figur 83. Danske grænseværdier for klorerede opløsningsmidler og deres nedbrydningsprodukter.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
Forurening medgiftstof
Grundvandsmagasin
Figur 84. Spredning og akkumulering af giftstof.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
LD50
50
100
Dødelighed i %
Koncentration (mg/kg)
Figur 85. Dosis-responskurve.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
7
340
500
1400
7500
140
Mg PCE/m3 luft
Irritationaf øjne og
luftveje
Ved langvarigudsættelse
Øgetabortrisiko
m.m.
Beruselse ogbevidstløshed
Hovedpine, kvalme,nedsat koncentration
Nedsatfarvesyn
m.m.
Nedsatkoordinations-
evne
Figur 86. Fysiologiske påvirkninger ved forskellige koncentrationer af PCE.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
1968 1978 1988 1998 2008
40065
3200
t PCE
År
Figur 87. Fald i PCE-forbruget i Danmark.
Økotoksikologi © 2008 • by Nucleus Forlag • Illustration: Finn Petersen • ISBN 978-87-90363-36-9.
1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Forbrug af TCE/PCE
År
Grundvandets alder og udvikling i forbruget af TCE/PCE
Grundvandets alder
Figur 88. Forbruget af klorerede opløsningsmidler og grundvandets alder.