Biotesty

Ryba Dafnie Řasa Řasa

Současný stav přístrojové techniky umožňuje s vysokou přesností stanovit ve vzorcích z životního prostředí velmi malá množství znečisťujících látek. Metody chemické i fyzikální analýzy, byť sebecitlivější, však nemohou zodpovědět všechny toxikologické otázky z těchto důvodů:

  1. Četné chemické a biologické reakce probíhající např. v odpadních vodách nejsou dosud dostatečně známé. Detailně je prozkoumána jen malá část látek figurujících jako polutanty v životním prostředí a ne všechny jsou měřitelné chemickou či fyzikální analýzou.
  1. Jen na základě znalosti složení a koncentrace jednotlivých sloučenin není možno spolehlivě předpovědět jejich toxický vliv na různé formy života.
  1. U směsí toxikantů nebývá vždy výsledný účinek prostým součtem toxických účinků jednotlivých složek; nelze předem určit, jestli toxikanty ve směsi nebudou vykazovat synergický nebo naopak antagonistický efekt.

Tyto mezery je obvykle možno překlenout použitím biotestů. Biotest (bioesej, angl. bioassay) je biologická analytická metoda využívající určitého počtu jedinců vhodného druhu indikátorových organismů, které se vystaví působení testovaného vzorku (např. odpadní vody), a po vhodné době expozice se posuzuje některý životní projev těchto organismů.

Moderní biotesty jsou obvykle koncipovány tak, že se indikátorové organismy sledují v několika různých koncentracích testovaného materiálu, přičemž kontrolní organismy se za stejných podmínek exponují netoxickému referenčnímu prostředí a eventuální inhibiční efekt se od toxického efektu testovaného vzorku odečítá. Z naměřených hodnot se zkonstruuje dávková křivka vyjadřující závislost sledovaného životního projevu na koncentraci vzorku, v níž lze interpolací zjistit tzv. efektivní koncentraci pro určitou procentuální hladinu snížení tohoto životního projevu. Obvykle se toxický účinek vyjadřuje pomocí tzv. „efektivní koncentrace“ EC50 (LC50), což je taková koncentrace, která vyvolává právě 50% snížení měřené životní funkce. Tato hodnota je za daných podmínek konstantní a je mírou jedovatosti dané látky. Čím je efektivní koncentrace nižší, tím je vyšší toxicita testované látky k použitým indikátorovým organismům.

Biotesty se většinou používají k detekci látek nebo směsí látek o koncentracích řádově mg/l (ppm), které vyvolávají měřitelné poškození zdravotního stavu testovacích organismů. Od biotestů nelze očekávat extrémně vysokou analytickou citlivost ani specificitu. Jsou určeny spíše ke zjišťování globálního potenciálního nebezpečí pro životní prostředí a k posuzování vzorků z biologického hlediska, zatímco přesná, specifická a vysoce citlivá detekce toxikantů zůstává doménou analytické chemie.

V německé státní normě DIN 38412 jsou již řadu let popsány 4 biotesty doporučené pro testování toxicity odpadních vod. Biotesty jsou navrženy tak, aby indikátorovými organismy byly typické druhy zastupující nejvýznamnější složky ekosystémů povrchových vod:

  • ryba (Leuciscus idus),
  • drobný korýš (Daphnia magna),
  • zelená řasa (Scenedesmus subspicatus) a
  • světélkující baktérie (Vibrio fischeri nebo Photobacterium phosphoreum).

Prvé tři indikátorové organismy, ale i mnohé další (krysy, žížaly, pstruzi), jsou také stále uváděny i v současné české legislativě.

Posledně zmiňovaný biotest (bakteriální bioluminiscenční text toxicity-BBTT), jehož aplikace je definována normami ČSN EN ISO 11348-1, 2, 3 je běžně používán v řadě světových laboratoří, včetně laboratoří v České republice. Nejčastější aplikací je měření odpadů, kontaminovaných půd, nebo povrchových vod. Důležitou aplikací je monitoring pitné vody a rozsáhlá oblast výzkumu a vědeckého využití. Přímou citaci ale v současné době v ekologickém zákonodárství v ČR nenajdeme.