Co je to biokoncentrace?

Biokoncentrace je termín používaný ve vodní toxikologii a odkazuje na akumulaci chemické látky, když je voda výlučným zdrojem chemické látky v organismu nebo na organismu. Biokoncentrační faktor (BCF) popisuje úroveň sdílení chemických látek mezi prostředím a organismem. BCF se obvykle vyjadřuje v jednotkách litrů na kilogram a je to míra miligramů chemikálií na kilogram organismu na miligramy chemické látky na litr vody. Faktorem je poměr koncentrace organismu k koncentraci vody. Existují různé způsoby měření a hodnocení biokoncentrace a bioakumulace. Některé použité metody zahrnují rozdělovací koeficient oktanol-voda, faktor biokoncentrace (BCF), faktor kumulace biota-sedimentu (BSAF), faktor bioakumulace (BAF) a BCF založený na fugacitě.

Biokoncentrační aplikace

Biokoncentrační faktor (BCF), který je větší než jeden, je známkou toho, že jsou přítomny lipofilní nebo hydrofobní chemikálie. Je to údaj o pravděpodobnosti bioakumulace látky. Tyto lipofilní látky mají vysokou afinitu k lipidům, což jim umožňuje hromadit se ve tkáních, které mají velké množství tuků, na rozdíl od vodního prostředí, jako je cytosol. Při predikci chemického dělení v okolním prostředí se používají vědecké modely, které zase umožňují predikci biologického osudu lipofilních chemikálií. Jeden takový model je model rovnovážného rozdělení, který předpokládá scénář ustáleného stavu, a osud látky v systému by byl modelován tak, aby poskytoval předpověď koncentrací a koncových fází. Jiné vědecké modely jsou fugacity modely a modely potravin web mezi ostatními.

Biokoncentrace: Aplikace v toxikologii

Biokoncentrační faktory umožňují predikci hladin kontaminace v organismech v závislosti na chemické koncentraci okolní vody. Biokoncentrační faktory výslovně neberou v úvahu metabolismus, a proto musí být v modelech zvažovány v jiných fázích prostřednictvím eliminačních, absorpčních nebo degradačních rovnic pro dotyčné organismy. Kromě predikce, další aplikace Biocentračních faktorů zahrnuje tělesnou zátěž, která popisuje celkové množství chemické látky v těle organismu.

Biologické faktory

Biologické faktory jsou rozhodující při určování výskytu biokoncentrace a existuje konkurence proti rychlosti expozice organismu prostřednictvím dýchacích povrchů a rychlosti vylučování, což je chemická ztráta. Poměr povrchu k objemu organismu může určit rychlost příjmu látek z okolní vody. Primárním faktorem ovlivňujícím hodnoty biokoncentračních faktorů jsou sledované druhy, neboť stanoví biologické faktory, které mění biokoncentraci.

Environmentální parametry

Některé faktory prostředí ovlivňují biokoncentraci. Kvalita vody může ovlivnit biologickou dostupnost. Znečišťující látky a obsah přírodních částic se mohou vázat na částice nalezené ve vodě, které brání absorpci a požití kontaminovaných částic organismem. Teplotní změny ovlivňují také bioenergetiku a metabolickou transformaci. Změna pH, která je ovlivněna změnou teploty, ovlivňuje biologickou dostupnost iontových kontaminantů.

Účinky biokoncentrace a bioakumulace na vodní ekosystém

Dlouhodobé účinky bioakumulace a biokoncentrace jsou snížení populace volně žijících živočichů a poškození organismů. Když se těžké kovy, jako je rtuť, kadmium a olovo, váží na buněčné stěny, existuje riziko narušení buněčných povrchů, které v některých případech ovlivňuje metabolismus vedoucí k smrti. Podle studie o účincích stříbra v zooplanktonu z roku 2001 vede toxicita kovů k problémům v reprodukčním systému. Studie zjistila, že došlo ke snížení počtu vajec a také k narušení vývoje vaječníků. Studie o biologické dostupnosti a toxicitě kovů v čerstvých vodách z roku 2015 ukázala, že ryby vystavené kadmiu měly v cytoplazmě hrubé granule. Další pozorování bylo rozšířené cévy ve většině střev ryb.