 |
Potential impacts of micropollutants on the morphological features of certain aquatic organisms in a tourist-highlighted region of Hungary
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
138612 |
| Type |
PD |
| Principal investigator |
Staszny, Ádám |
| Title in Hungarian |
Mikroszennyezők potenciális hatásai az egyes vízi élőlények alaktani jellemzőire Magyarország egy turisztikailag kiemelt régiójában |
| Title in English |
Potential impacts of micropollutants on the morphological features of certain aquatic organisms in a tourist-highlighted region of Hungary |
| Keywords in Hungarian |
geometriai morfometria, hal, tízlábú rákfajok, PhACs |
| Keywords in English |
geometric morphometrics, fish, decapoda, PhACs |
| Discipline |
| Pisciculture, fishery (Council of Complex Environmental Sciences) | 100 % |
|
| Panel |
Plant and animal breeding |
| Department or equivalent |
Institute for Aquaculture and Environmental Safety (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences) |
| Starting date |
2021-09-01 |
| Closing date |
2023-03-31 |
| Funding (in million HUF) |
18.052 |
| FTE (full time equivalent) |
1.60 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Az analitikai módszerek érzékenyebbé válásával, az elmúlt években egyre inkább előtérbe került az olyan, a tisztított szennyvízben is megtalálható vegyületek környezetre (és az emberre) gyakorolt potenciális hatásainak vizsgálata, amelyek alacsony koncentrációjuk miatt eddig kimutathatatlanok voltak. Ezek a vegyületek számos csoportba sorolhatók és hatásmechanizmusukat tekintve is eltérőek lehetnek. Többségük valamilyen gyógyszerhatóanyag-maradvány vagy azok metabolitja (pl. szelektív szerotonin újrafelvétel gátlók, β-blokkolók, gyulladáscsökkentők), illetve egyéb endokrin diszruptor (EDC) tulajdonságokkal is rendelkezhetnek. Ezen anyagok nem célszervezetekre kifejtett valós hatásai a környezetben nem kellően tisztázottak. Ennek kapcsán egy korábbi (NVKP) projekt keretein belül vizsgáltuk a Budapest várostérség kisvízfolyásaiban mérhető fent részletezett anyagok hatásait a halak különböző morfológiai jellemzőire (test- és pikkelyalak). Sikeresen kimutattuk több anyag esetén a fenotípus-módosító hatást. Ezen kutatás folytatásaként kívánjuk megvizsgálni egy turisztikai szempontból kiemelt régió (Balaton-vízgyűjtő) terheltségét és az ott kimutatható anyagok hatását a halak és más vízi szervezetek (elsősorban tízlábú rákfajok) morfológiájára. A vizsgálat analitikai méréseit egy TKP-projekt (KP2020-NKA-16) finanszírozza. Vizsgálataink során a jelenleg legmodernebbnek számító geometriai morfometria eszköztárát kívánjuk felhasználni, kiegészítve többváltozós statisztikai módszerekkel. Alapvető célunk feltárni, hogy milyen, a fent említett hatóanyagok mutathatóak ki a Balaton-vízgyűjtőn, ezeknek van-e és ha igen, milyen hatása van a halak és más vízi élőlények fenotípusára.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A gyógyszerhatóanyagok jelentős része olyan alapvegyületekből áll, melyek vizes közegben perzisztensek, vagy a folyamatos terhelés miatt szemi-perzisztensek, azaz folyamatosan jelen vannak. Közös jellemzőjük, hogy jórészt változatlan formában jutnak át a jelenlegi szennyvízkezelési technológiákon, ezáltal bejutva a természetes vizekbe. A terhelés elsődleges forrása humán-eredetű, a bevitt hatóanyagok bizonyos hányada változatlan formában ürül a kiválasztás során. A nem célszervezetekre kifejtett hatás már jóval a megjelölt effektív koncentráció alatt is jelentkezhet. Az egyes gyógyszerek estén végeznek ugyan ökotoxikológiai teszteket nem célszervezeteken is, azonban a természetben előforduló hatóanyag-mixek valós, sok esetben addíciós hatása nem modellezhető. Ennek a problémának a megválaszolása a legegyszerűbben az effektív kimutatható hatás irányából lehetséges. Ennek egyik leghatékonyabb módja a fenotípusban bekövetkező változások kimutatása, hiszen pl. a halak alakja a legkülönbözőbb környezeti hatásokra is érzékenyen reagál. Vizsgálatunk arra kérdésre ad választ, hogy a turisztikailag kiemelt régiónak számító Balaton-vízgyűjtőn milyen hatóanyagok kerülnek kimutatható (ng/l-es) koncentrációban a természetes vizekbe, és ezeknek van-e hatása a halak és más vízi élőlények fenotípusára. Alapvető hipotézisünk, hogy más jellegű hatóanyagok lesznek kimutathatóak, mint a Budapest várostérségben található vízfolyásokban, ezáltal más anyagok lesznek hatással a halak és tízlábú rákfajok morfológiájára.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Az általunk bevezetett új megközelítés, melynek során a kimutatott hatóanyagok közül többváltozós statisztikai módszerekkel mutatjuk ki a fenotípusra szignifikánsan ható tényezőket, számos más területen, más élőlénycsoportokkal, illetve eltérő szennyező-források esetén is alkalmazható. Ez a módszer, melynek első eredményeit a PeerJ-folyóiratban (Q1) tudtuk megjelentetni, nem csupán a mérhető koncentrációkról (legyen szó környezeti koncentrációról vagy effektíve az élőlényből kimutatható koncentrációról) ad számot, hanem a kifejtett hatás oldaláról vizsgálja a hatóanyag-mixek hatását. Az alapvető erősségünk a versenytársakhoz képest, hogy a módszertant a korábbi pályázat során mi dolgoztuk ki, ezáltal egy bevett protokoll mentén tudjuk a vizsgálatokat elvégezni. Másik előnyünk, hogy jelenleg mi jegyezzük az egyetlen ilyen jellegű publikációt, ezáltal alapadataink könnyen összevethetőek a korábbi kutatásunk adataival, így rá tudunk mutatni a különböző jellegű terhelések (nagy népsűrűségből adódó magas terhelés szemben az idény-jellegű, turizmusból eredő terheléssel) között különbségekre és hasonlóságokra. Szintén új irányt jelenthet a különböző tízlábú rákfajok bevonása az elemzésekbe, hiszen ez az állatcsoport kifejezetten a külső szilárdító vázába allokálja a káros anyagokat, melyek jól mérhető fenotípusos eltéréseket eredményezhetnek náluk. Az ehhez hasonló, különböző mikroszennyezők környezetben való kockázatának vizsgálata komoly érdeklődésre tart számot a tudományos életben, az ilyen kutatási eredmények rangos szaklapokban jelenhetnek meg, így eredményeink publikálhatósága nem kérdéses.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A környezetszennyezés különböző antropogén eredetű formái komoly érdeklődésre tartanak számot az egész világon. Ennek egyik részét képezik azok a mikroszennyezők, főként gyógyszerhatóanyag-maradványok, melyek a szennyvíztisztítókon képesek átjutni és megjelenni a természetes vizekben. Ilyen jellegű anyagokat már a ’80-as években is kimutattak különböző természetes vizekből. Ezek az anyagok kifejezetten alacsony koncentrációban jelennek meg vizeinkben, azonban az ott élő élőlények lényegesen alacsonyabb dózis esetén is érzékenyen reagálhatnak rájuk. Jelen pályázatunk során azt vizsgáljuk, hogy a turisztikai szempontból kiemelt Balaton régió természetes vízfolyásaiban milyen mikroszennyezők mutathatók ki, és hogy ezeknek milyen hatása van a bennük élő halfajokra és más vízi élőlényekre (elsősorban tízlábú rákokra). Eredményeinkből kiderül majd, hogy mely komponensek vannak kimutatható hatással ezekre az élőlényekre és hogy ez mekkora veszélyt jelent vizeink élővilágára nézve.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
As analytical methods have become more sensitive, in recent years there has been an increasing focus on investigating the potential effects of compounds found in treated wastewater on the environment (and on humans). These compounds can be divided into several groups and may differ in their mechanism of action. Most may have some drug residue or metabolite (eg, selective serotonin reuptake inhibitors, β-blockers, anti-inflammatory agents) or other endocrine disruptor (EDC) properties. The real effects of these substances on non-target organisms in the environment are not sufficiently clear. In connection with this, within the framework of a previous (NVKP) project, we examined the effects of the above-described substances measurable in the small watercourses of the Budapest urban area on the different morphological characteristics of fish (body and scale shapes). We have successfully demonstrated the phenotype-modifying effect of several substances. As a continuation of this research, we want to examine the load of a tourism-highlighted region point of view (Balaton catchment) and the effect of the substances that can be detected there on the morphology of fish and other aquatic organisms (mainly decapod crustaceans). The analytical measurements of the study are funded by a TKP project (KP2020-NKA-16). In our research, we intend to use the currently most up-to-date toolkit of geometric morphometrics, supplemented by multivariate statistical methods. Our basic goal is to find out what of the above-mentioned active substances can be detected in the Balaton catchment, whether they have and, if so, what effect they have on the phenotype of fish and other aquatic organisms.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
A significant proportion of pharmaceutically active compounds (PhACs) consist of parent substance which are persistent in water or semi-persistent due to continuous loading. What they have in common is that they are largely unchanged through current wastewater treatment technologies, thereby usually entering natural waters. The primary source of them is of human origin through excretion. The effects on non-target organisms may be well below the indicated effective concentrations. Although ecotoxicological tests are performed on non-target organisms for individual drugs, the often additive effects of naturally occurring drug mixtures cannot be modeled. The easiest way to answer this problem is from the direction of the detectable effects. One of the most effective ways to do this is to detect changes in the phenotype, since e.g. the shape of the fish is very sensitive to a variety of environmental influences. Our study answers the question of which active substances are released into natural waters in detectable (ng l) concentrations in the Balaton catchment, which is a tourist-highlighted region, and whether they have an effect on the phenotype of fish and other aquatic organisms. Our basic hypothesis is that other types of active substances will be detectable than in the watercourses of the Budapest metropolitan area, thus other substances will have an effect on the morphology of fish and decapod crustaceans.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
The new approach we have introduced, in which the factors that significantly affect the phenotype are detected by multivariate statistical methods among the detected active substances, can be applied in many other areas, with different groups of organisms and in case of different pollution sources. The first results of this method were published in the journal PeerJ (Q1), which not only reports the measurable concentrations (be it environmental concentration or the concentration that can be effectively detected in the organisms), but also examines the effect of drug mixtures on the side of the effect. Our basic strength compared to our competitors is that we developed the methodology during the previous project, so we can perform the tests according to a well-established protocol. Another advantage is that we currently note the only publication of this kind, so that our basic data can be easily compared with the data of our previous research, so we can point out the differences and similarities between different types of loads (high population density versus seasonal tourism load). The inclusion of different ten-legged crustaceans in the analyzes could also be a new direction, as this group of animals specifically allocates harmful substances to the outer skeleton, which can result in well-measurable phenotypic differences in them. The study of the risk of various micropollutants in the environment like this is of great interest in the scientific life, such research results may appear in prestigious journals, so the publishability of our results is not in question.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Various forms of pollution of anthropogenic origin are of great interest throughout the world. Part of this is the micro-contaminants, mainly drug residues, that are able to pass through wastewater treatment plants and appear in natural waters. Such substances have already been detected in various natural waters since the 1980s. These substances appear in extremely low concentrations in our waters, but the organisms living there can react sensitively to them even at significantly lower doses. In the course of our present application, we examine the micro-pollutants that can be detected in the natural watercourses of the Balaton region highlighted from the point of view of tourism, and the impact of these on fish species and other aquatic organisms (mainly decapod crabs). Our results will show which components have a detectable effect on these organisms and how much danger it poses to the fauna of our waters.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
