Toxizität im Wasser

Grafik zur Darstellung der Einflussfaktoren auf eine Atmungshemmung
Welche Faktoren beeinflussen die Atmung?

Als Toxizität (Giftigkeit) bezeichnet man die direkte schädliche Wirkung von Substanzen auf Organismen. Sie kann sich auf ganze Organismen oder nur auf bestimmte Bereiche, z.B. auf eine Zelle, auswirken. Die toxische Wirkung hängt von der Schadstoff-Konzentration, von der Empfindlichkeit der Organismen sowie von der Inkubationszeit ab. Schon bei geringen Konzentrationen kann diese auftreten.

Im Wasser wird die Toxizität häufig als EC50 bestimmt. Die Effektive Konzentration gibt diejenige Konzentration eines Stoffes an, bei der die im Index angegebene Prozentzahl (hier 50%) der Organismen geschädigt werden.

LAR Nitrifikations-Respirationshemmtest

Die eingesetzten Bakterien zehren (verbrauchen) Sauerstoff beim Umwandeln von Ammonium zu Nitrat. Der NitriTox und der ToxAlarm der LAR AG messen diese Sauerstoffzehrung. Giftige Probeinhaltsstoffe bewirken eine Hemmung (Inhibition) der Atmung (Respiration) der Bakterien, was den Sauerstoffverbrauch sinken lässt (Nitrifikationshemmung). Daraus können Rückschlüsse auf die Toxizität der Probe gezogen werden. Der LAR Test dauert 5-15 Minuten und zeichnet sich durch seine selbst-regenerierende, im Messsystem integrierte Bakterienkultur aus. Die Zucht oder der Zukauf von Testorganismen ist daher nicht notwendig.

Der Unterschied zu üblichen Methoden

Die Messmethode der LAR AG verwendet eine Bakterienkultur, die sich selbstständig und konstant im Fermenter reproduziert. Der Fermenter ist von der Messzelle getrennt und für jede Messung wird eine frische Bakterien-Teilmenge verwendet. Dies garantiert, dass für jede Messung ausreichend Bakterien vorhanden sind und das Risiko der Kontamination des Fermenters wird dadurch ausgeschlossen. Aus diesem Grund ist der Zukauf oder die Zucht von Testorganismen nicht notwendig.

Vergleich

Die Tabelle zeigt einen Vergleich häufig verwendeter Toxizitästestverfahren, bewertet nach vier Kriterien.

AlgenBiolumineszenzDaphnienFischtestNitrifikanten
VerbrauchKauf / ZuchtKauf / ZuchtKauf / ZuchtKauf / ZuchtSelbst-regenerierend
Dauer72 h50 min24 oder 48 h48 h5 min
Empfindlichkeitsehr hochmittelsehr hochhochsehr hoch
Weitere Überwachung nach einer Kontaminationjajaneinneinja

Andere Toxizitätstest

Algentest

Zur Bestimmung der Toxizität wird oftmals die einzellige Grünalge verwendet. Der Algen-Toxizitätstest misst die Hemmung der Zellteilung, die durch toxische Substanzen verursacht wird. Bei hohen Schadstoff-Konzentrationen können die Algen sterben. Aus diesem Grund müssen neue Algen vorrätig sein, um weitere Toxizitätsmessungen nach einer toxischen Belastung zu gewährleisten.

Der Algentest dauert 72 Stunden und die Versorgung mit Testorganismen muss durch Zukauf oder Zucht der Organismen sichergestellt werden.

Leuchtbakterien

Biolumineszenz ist die Produktion und Emission von Licht von lebenden Organismen. Spezielle Detektoren messen das emittierte Licht und ziehen Rückschlüsse auf die Toxizität. Giftige Substanzen führen zu einer Reduzierung des abgegebenen Lichts.

Häufig werden bei dem Leuchtbakterientest Meeresbakterien der Art Vibrio Fischeri werdendet. Diese Bakterien geben unter optimalen Lebensbedingungen Licht ab (Biolumineszenz). Toxische Substanzen verringern die Biolumineszenz oder führen sogar zum Tod der Bakterien.

Der Leuchtbakterientest dauert 50 Minuten. Die verwendeten Testorganismen müssen gekauft oder gezüchtet werden.

Daphnien

Daphnien sind kleine Krebstiere, die nur zwischen 0,2 und 5 mm lang werden. Im Allgemeinen werden sie als "Wasserflöhe" bezeichnet und oft für die Bestimmung der Toxizität verwendet. Hierfür dürfen sie jedoch nicht älter als 24 h sein.

Die verwendenten Daphnia Magna sind sehr empfindlich gegenüber Schwermetallen, aber dafür weniger empfindlich gegenüber anderen Substanzen. Gibtige Substanzen verurachen den Tod der Organismen. Anschließend werden die Überlebenden Organsmen gezählt.

Der Daphnientest dauert 24 oder 48 Stunden und die Organismen müssen gezüchtet werden.

Fischtest

Der Fischtest - auch bekannt als Goldorfentest - beschreibt einen Tierversuch, der zum Ziel hat, festzustellen, ab welcher Verdünnung des Abwassers alle Tiere 48 h lang überleben. Das Ergebnis ist der kleinste ganzzahlige Wert der Verdünnungsstufe des Abwassers (GF Wert).

Wie bei den anderen Testmethoden, verursachen giftige Substanzen den Tod der Organismen. Am Ende des Tests werden alle überlebenden Fische gezählt. In Deutschland wurde der Fischtest im Jahr 2005 durch den Fischeitest ersetzt.

Der Fischtest dauert 48 Stunden und die verwendeten Fische müssen gekauft oder gezüchtet werden.

Fischeitest

Im Gegensatz zum Fischtest werden bei dem Fischeitest keine erwachsenden Fische verwendet. Lediglich die befruchteten Eier werden dem zu testenden Abwasser zugefügt.

Giftige Probeinhaltsstoffe führen zu Fehlbildungen. Nach 48 Stunden wird festgestellt, ob sich Fehlbildungen entwickelt haben, oder ob sich aus dem Ei ein Embryo entwickeln konnte.

Der Fischeitest dauert 48 Stunden. Für den Test müssen Fische, meist Zebrabärblinge (Danio Rerio), im Aquarium zur Eiablage gebracht werden. Anschließend können nur die befruchteten Eier verwendet werden.

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