Stort potentiale for test af kemikalier i blandinger

tirsdag 28 apr 20

Kontakt

Philipp Mayer
Professor
DTU Miljø
45 25 15 69

Kontakt

Heidi Birch
Forsker
DTU Miljø
45 25 14 17

I dag tester man den mikrobiologiske nedbrydning af kemikalier enkeltvist, men ude i miljøet findes kemikalier altid i en blanding. Netop nedbrydningstest med blandinger har været fokus for et nyt forskningsprojekt ved DTU Miljø.

Tusindvis af kemikalier lukkes ud i miljøet hver dag. Det er ikke alle kemikalier, der er farlige, men mange kan have skadelige effekter i miljøet ved for høje koncentrationer. Derfor er det vigtigt at vide, hvor hurtigt kemikalier kan blive nedbrudt af bakterier og andre mikroorganismer i rensningsanlæg og i miljøet, og det undersøger man i dag gennem en række af tests. Der er imidlertid én vigtig faktor, som bliver overset i alle de nuværende tests.

”I dag tester man nedbrydningen af kemikalier enkeltvist, men ude i miljøet vil et kemikalie altid findes i en blanding med mange andre kemikalier. Og faktisk er mange kemikalier allerede i en blanding, når de anvendes, f.eks. i shampoo eller benzin. Alligevel ved vi meget lidt om, hvordan tilstedeværelsen af de mange kemikalier påvirker, hvor hurtigt det enkelte kemikalie nedbrydes. Det gælder især ved lave og miljørelevante koncentrationer,” siger Rikke Hammershøj, postdoc ved DTU Miljø, der har gennemført det nye forskningsprojekt.

En af grundene til den basale mangel på viden om mikrobiologisk nedbrydning af blandinger er, at de traditionelle tests ikke kan bruges til blandinger. Der har derfor været brug for at udvikle helt nye tests.

Ny eksperimentel platform
Ved at kombinere nye analytiske metoder og teknologi har et team af forskere under ledelse af professor Philipp Mayer, DTU Miljø, udviklet en ny platform til at måle nedbrydning af kemikalier i blandinger.

”Det var afgørende at finde en bedre kobling imellem testen og de avancerede analyseinstrumenter, som man kan bruge til at måle kemikalier ved meget lave koncentrationer. Vores målinger er fuldt automatiserede og udføres direkte på testsystemerne, hvor en tynd glasfiber med et endnu tyndere lag silikone bliver brugt til at opkoncentrere kemikalierne og overføre dem til analyseinstrumentet. Dermed sikrer vi minimale tab og en meget lav detektionsgrænse,” siger Philipp Mayer.

Den nye platform har gjort det muligt at teste hydrofobe (vandskyende) kemikalier og blandinger ved meget lave koncentrationer, hvilket har været nærmest umuligt med tidligere metoder. Metoden er allerede blevet brugt i flere studier, hvor man har haft fokus på at undersøge forskellen mellem at teste kemikalier alene og i en blanding.

Testkoncentrationen er vigtigere end antal kemikalier der testes
I studiet varierede Rikke Hammershøj og hendes kolleger antallet af kemikalier i en test fra 1 til 16. Derefter målte de på, hvordan det påvirkede den mikrobiologiske nedbrydning.

Det viste sig, at antallet af kemikalier i testen havde meget begrænset indflydelse på, hvor hurtigt de specifikke kemikalier blev nedbrudt, når forsøget blev udført ved meget lave koncentrationer. I samme studie blev nedbrydningen af enkelte kemikalier også målt ved forskellige koncentrationer, og her var effekten på nedbrydningen meget mere markant. Forskerne konkluderede, at det hovedsaglig var stoffernes giftighed ved de høje koncentrationer, som var skyld i den langsommere eller manglende nedbrydning.

At kemikaliernes nedbrydning ikke blev ændret i en blanding, er umiddelbart godt nyt. Det betyder, at den måde, man tester på i dag, med ét kemikalie af gangen, kan give en idé om kemikaliernes faktiske nedbrydning i miljøet. Men kun, når testen bliver udført ved lave og miljørelevante koncentrationer.

”Der er stadig mange åbne spørgsmål i forhold til mikrobiologisk nedbrydning af kemikalier i blandinger, men vores studier viser, at det er afgørende, at man tester ved lave koncentrationer. Og netop dét er blevet muligt med den nye platform,” siger Rikke Hammershøj.

Hurtigere generering af bedre data
Den nye metode har også vist sig at være en praktisk måde at få data for bionedbrydningen af et stort antal kemikalier på én gang. Det kan være en fordel, da der i øjeblikket mangler bionedbrydningsdata for cirka halvdelen af kemikalierne på det europæiske marked.

”Vi drømmer om, at den nye testmåde på sigt kan hjælpe til at få bedre og hurtigere data end i dag. Det er også noget, vi ser, at andre forskergrupper arbejder på for tiden,” siger Rikke Hammershøj.

Philipp Mayer, der har været overodnet ansvarlig for studierne, tilføjer:

”Det giver også nye muligheder med hensyn til at generere data for mange stoffer med præcist den samme prøve af mikroorganismer. På den måde kan man få datasæt, hvor forskellen i nedbrydningshastighed kun skyldes forskellen i kemikaliernes molekylestruktur og ikke skyldes forskelle i de mikroorganismer, man har brugt i testen. Sådanne datasæt vil efterfølgende kunne bruges til at kalibrere matematiske modeller til at forudsige kemikaliers nedbrydelighed”.