Biotillgänglighetstester 1 magsaftextraktion

Ekotoxikologiska riskbedömningar av förorenade markområden grundar sig oftast enbart på kemiska analyser och haltbaserade riktvärden med en väl tilltagen säkerhetsmarginal för att inte underskatta miljöriskerna. Ett huvud­ problem med denna metod är att halter inte är detsamma som biotillgänglig­ het, dvs att t ex höga totala halter av föroreningar i jord inte behöver medföra en hög toxicitet eftersom biotillgängligheten av gifterna kan variera avse­ värt. Föroreningarnas biotillgänglighet beror på många faktorer, som ämnets kemiska egenskaper (vatten­ och fettlöslighet, sorbtionsförmåga, persistens/ nedbrytbarhet), marktyp (mängd och typ av organiskt kol, partikeltyp och storlek, markens kompaktionsgrad), samt marklevande organismernas eko­ logi (levnad­ och födostrategier). Biotillgängligheten är därmed ytterst plats­ specifik, eftersom den styrs av både jordens och föroreningarnas kemiska och fysiska egenskaper. Så länge föroreningarnas biotillgänglighet är okänd måste stora osäkerhetsfaktorer användas vid jämförelse av totala gifthalter i marken

ning av den ”biotillgängliga fraktionen” av föroreningar i mark är därför av högsta prioritet. Biologiska upptag och toxicitetstester ger en mätning av vilka halter föroreningar som tas upp och ackumuleras i växt eller djurvävnad, och därmed indirekt en mätning av biotillgängligheten. Problemet med dessa biologiska tester är att de tar tid, innebär mycket arbete och utgör oftast den dyraste delen av en detaljerad ekologisk riskbedömning. Därför finns ett stort intresse för biotillgänglighetstestser, som kan användas som screeningtester och ge en snabb uppskattning av biotillgängligheten.

Ett flertal kemiska metoder har föreslagits för att mäta biotillgänglighet. De vanligaste testerna i mark är laktester, där jordprov skakas på labora­ toriet med antingen vatten eller ett organiskt lösningsmedel som metanol. Problemet med dessa kemiska extraktionsmetoder är att de skiljer sig avsevärt från de biologiska mekanismer som styr giftupptaget i marklevande organis­ mer. Upptaget av organiska ämnen i en marklevande organism som E. cryp-

ticus är lik matsmältningsprocessen av andra fettlösliga ämnen som lipider,

där gallsyra och lipaser frisätts för att emulsifiera lipiderna till fettsyror och sedan transportera dem in i blodomloppet genom magtarmepiteliet. Upptag av metaller sker annorlunda utan hjälp av gallsyra och lipaser, istället binds metallerna till proteiner och fria aminosyror och transporteras sedan in i blodet.

I denna studie har vi testat en ny ”biomimetisk metod” (dvs en metod som efterliknar en biologisk process) för att mäta biotillgänglighet med hjälp av artificiell magsaft. Metoden har fördelarna av en kemisk extraktion, dvs att den är snabb och lätt att använda, men samtidigt biologisk relevant, eftersom extraktionen sker i en fysiologisk lösning som efterliknar matsmältningspro­ cessen som sker i tarmen på en jordlevande organism. Metoden utvecklades först med naturlig magsaft från en marin havsborstmask Arenicola brasie-

liensis (Weston & Mayer, 1998). Goda korrelationer mellan desorberad gift­

fraktion i magsaft och bioackumuleringstester har visats för både metaller (Weston & Maruya, 2002) och organiska ämnen (Weston & Mayer, 1998). Nyligen har två artificiella magsafter tagits fram för att mäta biotillgänglig­ het; den ena för organiska ämnen (Voparil & Mayer, 2004); den andra för metaller (Weston & Mayer, pers com). I denna studie har vi, för första gången, testat dessa två artificiella magsafter på svenska jordprover. Metoden går ut på att inkubera ett jordprov med artificiell magsaft (antingen för metaller eller för organiska ämnen) i provrör under några timmar, varefter rören centrifugeras och den desorberade giftfraktionen kvantifieras. Till skillnad från ett upptags­ test som tar flera veckor görs magsaftextraktionen på några timmar.

Magsaftextraktionen ger en uppskattning av den biotillgängliga frak­ tionen. Den biotillgängliga fraktionen uttrycks som DFEE (Digestive Fluid

Den biotillgängliga fraktionen (DFEE) kan sedan jämföras med andra biotill­ gänglighetsmätningar som % lakad fraktion, från laktester, eller BAF (upp­ tagsfaktorer in vivo) i mask eller i växter. DFEE kan också användas för att räkna ut en biotillgänglig halt:

Biotillgänglig halt = (DFEE x Total halt)/100

Biotillgängliga halter för enskilda metaller eller PAH i jorden kan sedan användas i stället för totala halter och därmed minska osäkerheten i risk­ bedömningen.

2.5.2 magsaftextraktioner för metaller

Artificiell magsaft för metaller förbereddes genom att blanda 56 g mjölk­ protein BSA (Bovine Serum Albumine) till 1 L saltat avjoniserat vatten (D. Weston, pers. com; Voparil & Mayer, 2004). Ca 3 g (torrvikt) jordprov pla­ cerades i ett 20 ml centrifugrör, med 12 ml artificiell magsaft. Rören skaka­ des sedan kraftigt med en vortex under 5 s och placerades på ett skakbord vid rumstemperatur under 3 timmar. Därefter centrifugerades rören (3000 g, 20 min) och supernatanten filtrerades genom ett 0,45 µm filter och spa­ rades för kemiska analyser av biotillgängliga metaller. Metallanalyser gjor­ des med ICP­AES & ICP­SFMS på Analytica (EPA 200.7­8, SS­EN 13506). Magsaftextraktionen kvantifieras som ”DFEE” (Digestive Fluid Extraction Efficiency”) dvs total mängd solubiliserad metall i magsaft / total mängd metall i jorden) *100.

2.5.3 magsaftextraktioner för pah

Artificiell magsaft för organiska ämnen preparerades enligt Voparil & Mayer (2004). Gallsyra, 1,75 g sodium taurocholate tillsattes med 1,25 g BSA till 250 ml saltat avjoniserat vatten. Ca 6 g (torrvikt) jord placerades i ett 50 ml centrifugrör, med 26 ml artificiell magsaft. Därefter utfördes extraktionerna så som för metallerna. PAH­analyser i magsaft utfördes på IVL enigt metoder beskrivna i Allard et al 2205. Kontroller bestående av endast artificiell mag­ saft kördes för båda magsaftextraktionerna. Provrör och laboratoriematerial rengjordes med 0,1 M HNO3 före användning vid analyser av metaller och med aceton vid analys av PAH. Analytiska triplikater utfördes för varje prov, och polades till ett komposit prov för analys.

2.6 Laktester

Laktester på prover från Björkå och Västerås gjordes endast för metaller på 4 provpunkter och genomfördes på IVL enligt standardmetoden ISO TC 190/SC 7. All laboratoriematerial syratvättades först med 0,1M HNO3. Ca 90 g jord (TS) blandades med 900 ml H2O och 0,001M CaCl2 i glasflaskor. Flaskorna

ning av metoden se ISO TC 190/SC 7 och Linghede, 2006. Laktester på prover från Krylbo gjordes både för metaller och för PAH på 10 prover och utfördes på AnalyCen enligt metoden (EN 12457/1­4). Både lakktester med vatten (Metod LidMet. 0A.01.02) och med metanol (Metod: LidMet. 0A.01.03 & metod LidMiljö. 0A.01.05) utfördes.

2.7 Prover för lak- och biotillgänglighetstester