Prüfsysteme im Ökotoxikologielabor

Das Ökotoxikologielabor verwendet aquatische Biotests der OECD, um die Wirkung von Chemikalien auf Organismen im Wasser zu messen. In diesen Biotests werden Wasserorganismen als sogenannte Prüfsysteme eingesetzt. Mit seiner Arbeit hilft das UBA, die Gefahren neuer Chemikalien für die Umwelt mit geeigneten Biotests zu messen.

Inhaltsverzeichnis

 

Süßwasseralgen und Cyanobakterien im Wachstumsinhibitionstest

Der Test wird mit Süßwasseralgen (Desmodesmus subspicatus) oder Cyanobakterien (Anabaena flos-aquae) als Prüforganismen durchgeführt. Der Wachstumsinhibitionstest hat das Ziel, chronisch toxische Effekte von Stoffen oder Stoffgemischen auf das Wachstum von planktischen Süßwasseralgen oder Cyanobakterien zu bestimmen (OECD TG 201). Hierzu werden die Prüforganismen mit der Prüfsubstanz in einem definierten Medium über mehrere Generationen kultiviert.

Messgröße hierbei ist die Zellkonzentration (Zellzahl pro Volumeneinheit), die mit Hilfe einer Extinktionsmessung ermittelt wird. Das Ergebnis wird mit dem Wachstum von Prüforganismen in einer Negativ-Kontrolle (Prüfansatz ohne Prüfsubstanz) verglichen. Hieraus werden die zur Bewertung der Toxizität wichtigen Parameter abgeleitet/berechnet.

Prüfgefäße aus Glas mit einer grünen Flüssigkeit stehen vor einer Lichtquelle und werden angeleuchtet.
Versuchsaufbau im klimatisierten Raum, Anordnung der Prüfgefäße vor der Lichtquelle.
Quelle: UBA
 

Daphnia-spec.-Test auf akute Schwimmunfähigkeit

Das Verfahren wird zur Bestimmung der akuten Wirkung von im Wasser enthaltenen Stoffen auf den Großen Wasserfloh Daphnia magna angewandt (OECD TG 202).

Als Prüforganismus dient Daphnia magna aus der Hälterung des UBA. Die Prüforganismen werden 48 Stunden lang einer Konzentrationsreihe des zu prüfenden Stoffes oder Stoffgemisches ausge-setzt.

Nach Ablauf von 24 und 48 Stunden werden die schwimmunfähigen Wasserflöhe in den Kontroll- und Prüfansätzen gezählt. Anhand der ermittelten Dosis-Wirkungsbeziehung wird die Toxizität der Stoffe oder Stoffgemische bewertet.

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Daphnia magna-Reproduktionstest

Das Verfahren wird zur Bestimmung der chronischen Wirkung von im Wasser enthaltenen Stoffen oder Stoffgemischen auf den Großen Wasserfloh (Daphnia magna) angewandt (OECD TG 211). Als Prüforganismus dient Daphnia magna aus der Hälterung des Umweltbundesamtes.

Die Prüforganismen werden über 21 Tage einer Konzentrationsreihe des zu prüfenden Stoffes oder Stoffgemisches ausgesetzt.

Am Ende der Exposition wird die gesamte Anzahl an lebenden Nachkommen der am Ende der Prü-fung noch lebenden Elterntiere bewertet. Die Reproduktionsleistung der Tiere, die der Prüfsubstanz ausgesetzt wurden, wird mit der Fortpflanzungsleistung der Tiere in der Negativkontrolle verglichen. So werden die niedrigste getestete Konzentration mit Wirkung (LOEC) und die höchste getestete Konzentration ohne Wirkung (NOEC) bestimmt.

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Lemna-spec.-Wachstumsinhibitionstest

Als Prüforganismus dient die Kleine Wasserlinse Lemna minor. Der Lemna-spec.-Wachstumsinhibitionstest bestimmt die toxische Wirkung von im Wasser enthaltenen Stoffen oder Stoffgemischen auf das Wachstum und die Vermehrung der Kleinen Wasserlinse (OECD TG 221).

Der Prüforganismus wird sieben Tage lang der Wirkung von im Wasser enthaltenen Stoffen oder Stoffgemischen ausgesetzt. Die Stoffwirkung wird daran gemessen, bei welcher Konzentration das Wachstum des Organismus zu einem bestimmten Prozentsatz gehemmt wurde. Zum Vergleich dient eine Negativ-Kontrolle.

Als Zähl- oder Messparameter können die Gesamtblattoberfläche, die Blattzahl, der Chlorophyll a - Gehalt oder das Trockengewicht ausgewertet werden. Es müssen aber mindestens zwei Parameter protokolliert werden. Weiterhin werden auffällige qualitative Veränderungen an den Testpflanzen aufgenommen, wie zum Beispiel Chlorose und Nekrose, die durch Vergilbung beziehungsweise weiße oder braune Verfärbung angezeigt werden.

In einem Glasgefäß im Labor schwimmen auf den Wasser einige Exemplare der kleinen Wasserlinse.
Die kleine Wasserlinse L. minor.
Quelle: UBA
 

Leuchtbakterientest mit Vibrio fischeri

Der Leuchtbakterientest ist ein Kurzzeittest, bei dem die Hemmung der Lichtemission der Prüforganismen Vibrio fischeri ermittelt wird (DIN EN ISO 11348-2). Die Messgröße ist die bakterielle Leucht-intensität, die mit speziellen Messgeräten erfasst werden kann.

Hierzu werden definierte Volumina eines Stoffes oder Stoffgemisches mit der Leuchtbakteriensuspension in einer Küvette zusammengebracht. Endpunkt ist die nach einer Kontaktzeit von 15 und 30 Minuten gemessene Leuchtintensitätsabnahme gegenüber einer Kontrolle.

Eine Mitarbeiterin des Umweltbundesamtes, deren Hände im Bild sind, bestückt Küvetten im Labor mit Leuchtbakterien.
Versuchsaufbau: Küvetten im Messgerät werden mit Leuchtbakteriensuspension und Proben bestückt.
Quelle: UBA