Vývoj metody pasivního vzorkování POPs v v tkáních měkkýšů/ryb pro odhad vnitřní chemické activity

Bc. Petra Brunnerová

Master's thesis

Method development on passive sampling of POPs in mussel/fish tissue to estimate the internal chemical activity

Abstract:

Rovnovážné vzorkování perzistentních organických polutantů (POPs) do poly-dimethylsiloxanu (PDMS) představuje inovativní techniku monitorování kontaminace v různých složkách životního prostředí, včetně tkání vodních živočichů. V této práci byly užity tři typy PDMS filmů od různých výrobců o různé tloušťce (Altesil, SSP250, SSP100) pro rovnovážné vzorkování polychlorovaných bifenylů (PCBs), organochlorovaných pesticidů (OCPs) a polybromovaných difenyletherů (PBDEs) v rybí tkáni. Byla sledována kinetika přestupu POPs v systému PDMS film/rybí tkáň, dále pak koncentrace akumulovaných POPs v rovnováze v závislosti na objemu PDMS filmu a vliv opakovaného postupného vkládání jednotlivých čistých PDMS filmů do stejného řezu v rybí tkáni na distribuci POPs. Hodnoty celkové koncentrace POPs v rybí tkáni, normalizované na obsah lipidů v tkáni, byly porovnány s koncentrací v lipidu, vypočítanou z rovnovážné koncentrace v PDMS za pomoci hodnot rovnovážného rozdělovacího koeficientu v systému lipid-PDMS, Klipid-PDMS. Byl potvrzen předpoklad rychlého ustanovení rovnováhy mezi PDMS filmy typu Altesil, SSP250 a rybí tkáni (12 – 24 h). V rybí tkáni se vyskytovaly nižší totální koncentrace (vyjádřené jako koncentrace v lipidu) jednotlivých kongenerů BDEs (0,01 – 2,53 ng/g) ve srovnání s jednotlivými kongenery PCBs (2,32 – 17,18 ng/g) a OCPs (0,07 – 42,74 ng/g). Metodou celkové extrakce z tkáně a pomocí PDMS filmů byly naměřeny nejvyšší koncentrace (rovněž vyjádřené jako koncentrace v lipidu) pesticidů HCB (19,10 ng/g; 22,35 ng/g) a p,p´-DDE (36,56 ng/g; 42,74 ng/g). Celkové koncentrace většiny látek v lipidech, zís-kané z rovnovážné koncentrace v obou typech PDMS, nebyly statisticky významně odlišné od totálních koncentrací analytů v tkáni, stanovených v extraktu lipidů do organických rozpouštědel. Srovnáním celkové koncentrace HCB v rybí tkáni s hodnotou normy environmentální kvality ze Směrnice 2013/39/EU bylo zjištěno, že v rybě se vyskytuje koncentrace HCB blízká limitní hodnotě 10 ng/g (vyjádřené jako koncentrace v tkáni za mokra).

Abstract:

Equilibrium sampling of persistent organic pollutants (POPs) with polydimethylsiloxane (PDMS) is an innovative technique of monitoring contamination in various environmental compartments, including the tissues of aquatic organisms. Three types of PDMS films from different manufacturers with different thickness (Altesil, SSP250, SSP100) were used in this work for equilibrium sampling of polychlorinated biphenyls (PCBs), organochlorine pesticides (OCPs) and polybrominated diphenylethers (PBDEs). The kinetics of the transfer of POPs in the PDMS film/fish tissue system were monitored, further the relation between the concentration of the accumulated POPs in equilibrium and the volume of PDMS films, and the influence of repeated sequential insertion of individual clean PDMS films into the same incision in the fish tissue on the equilibrium distribution of POPs. The values of total POPs concentrations in fish tissue (normalized to the lipid content in the tissue) were compared with the concentration in the lipid, which was calculated from the equilibrium concentration in PDMS using the lipid-PDMS equilibrium partition coefficient, Klipid-PDMS. The assumption that equilibrium between Altesil and SSP250 PDMS films and fish tissue would be reached quickly (12-24 h), was confirmed. The fish tissue contained lower amounts (expressed as concentration in the lipid) of individual congeners of BDEs (0,01 – 2,53 ng/g) in comparison with individual congeners of PCBs (2,32 – 17,18 ng/g) and OCPs (0,07 – 42,74 ng/g). The highest concentrations (also expressed as the concentration in the lipid) of pesticides pesticide HCB (19,10 ng/g; 22,35 ng/g) and p,p´-DDE (42,74 ng/g; 36,56 ng/g) were measured by all applied methods. The total concentrations of most compounds in lipids, determined using the equilibrium concentration in both types of PDMS, are not significantly different from concentrations determined by tissue extraction using organic solvents. A comparison of the total concentration of HCB in the fish tissue with the value of the environmental quality standard from the Directive 2013/39/EU showed that concentration of HCB in fish was close to the limit value of 10 ng/g (expressed on wet tissue basis).

Keywords

Bioakumulace, biota, organochlorované pesticidy, perzistentní organické polutanty, polybromované difenylethery, polychlorované bifenyly, polydimethylsiloxan, rovnovážné pasivní vzorkování, rybí tkáň, silikonová guma, Vodní rámcová směrnice Bioaccumulation, organochlorinated pesticides, persistent organic pollutants, polybrominated diphenyl ethers, polychlorinated biphenyls, polydimethylsiloxane, equilibrium passive sampling, fish tissue, silicone rubber, Water Framework Directive

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 5. 6. 2014
• Supervisor: doc. Ing. Branislav Vrana, PhD.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Chemistry / Environmental Chemistry