Analysis of Environmental Load Dased on the Elemental Contents of Individuals

Dátum
2010-08-02T13:37:00Z
Szerzők
Simon, Edina
Folyóirat címe
Folyóirat ISSN
Kötet címe (évfolyam száma)
Kiadó
Absztrakt
The main aim of my dissertation was to develop method for analysis of small amount of animal samples which is suitable for individual analysis of insects and analysis of toe bones of amphibians. Elemental composition of insects and the toe bone of anurans were determined in population level which gives a more detailed study of environmental loads. In my dissertation the main scientific results are the following: Measured parameters of ICP-OES-USN were optimized for insect sample analysis. The robust plasma parameters were determined based on ratio of Mg II 280.270 nm / Mg I 285.213. Selection of spectral lines was based on intensities, limit of detections and results of model solution and standard addition experiments. Therefore, 36 spectral lines of 16 elements are recommended for analysis of insect samples. In the cases of other lines of elements, their limit of detections and their tolerance of interference were higher. This method is suitable for small weight insect samples and it provides a new opportunity studying variability of elemental contents of insects in population level in environmental studies. Based on our result trapping and conservation fluids were significant effect on elemental composition of insect samples. These fluids changed the wet and dry body mass therefore they biased the determination of elemental concentrations. On the other hand impurities of the common anti-freeze solution were enriched in insect tissues. Similar effect on body mass was found, when high and low quality ethylene glycols were used as trapping fluid. The analytical, puriss and technical glycols did not contain measurable impurities. Micro analytical methods give a new opportunity using anurans as bioindicators. A small toe bones provide appropriate amount of sample estimating elemental composition of bones. Our results showed that elemental composition of toe bones correlated by large part of skeleton . Anthropogenic activity of urbanized areas has effect on the elemental composition of toad toe bones. Concentration of major elements Ca, P, Mg was higher in the toe bones in rural sites, while concentration of Zn was the highest in urban sites. The developed method is appropriate for elemental analysis of small weight invertebrates and small body parts of vertebrates. In the cases of invertebrates the live trapping collection and storage under freezing conditions could be a more reliable method for quantitative analytical studies. Analysis of anurans toe bones is a new fault-free method which could apply without serious damage of living frogs. It may open further ways in environmental load assessments. A doktori értekezés célja környezeti terhelés kimutatására alkalmzaható mikroanalitikai módszerfejlesztés volt, amellyel mikrogramm mérettartományba tartozó élőlények mintáit lehet mérni. A kifejlesztett módszerrel gerinctelenek közül a verőkőltö bodobácsokat, gerincesek közül pedig béka és varangy ujjperceket vizsgáltunk. A módszer fejlesztés feltétele volt, hogy alkalmas legyen egyetlen rovar, illetve ujjperc elemösszetételének vizsgálatára. Ezáltal mind a rovarok, mind a békák/varangyok elemösszetételbeli változása populációszinten vizsgálható legyen környezetterhelést vizsgáló tanulmányokban. Ezek alapján az értekezés főbb tudományos eredményei a következők. Induktív csatolású plasma optikai emissziós spekrtometriai módszer és ultrahangos porlasztó (ICP-OES-USN) mérési körülményeit optimáltuk rovar minták egyedi elemanalitikai elemzéséhez. Meghatároztuk a készülékre jellemző robusztus plazmaparamétereket, illetve az analitikai módszer fejlesztés során az elemek színképvonalának érzékenységét, kimutatási határait és spektrális zavarásait vettük figyelembe. A rovarminták elemanalitikai vizsgálataihoz 16 elem 36 színképvonalát ajánljuk vizsgálataink alapján. A kifejlesztett mikroanalitikai módszer kis tömegű rovarminták egyedenkénti vizsgálatára alkalmas, ezáltal egy új lehetőséget jelent a rovarpopulációk elemtartalmának változására a környezetvédelmi tanulmányokban. Vizsgálatainkkal bizonyítottuk, hogy a csapdázó és tartósító oldat jelentős hatással van a rovarok elemösszetételére. Egyrészt, ezek az oldatok jelentős hatással vannak a rovar minták nedves és/vagy száraz tömegére. Másrészt, a csapdázó oldatként használt hagyományos fagyálló jelentős mennyisében tartalmaz szervetlen szennyezőket, amelyek bejuthatnak a rovar szövetekbe, ezáltal torzítva a releváns elemkoncentrációkat. A különböző minőségű hígítatlan glikolokkal végezett kísérletünkkel bizonyítottuk a csapdázó anyagként használt oldatok tömegnövekedést okozó hatását, amely torzítja a rovarok elemösszetételre kapott eredményeket. A módszerfejlesztéssel lehetőség van gerincesek közül a béka/varangy csontok elem-összetételbeli vizsgálatára is. A vizsgálatok bizonyítják, hogy a kis tömegű ujjpercek elemösszetétele alapján a vázrendszer egy része reprezentálható. A városiasodás hatásának vizsgálata során eredményeink azt mutatják, hogy az antropogén hatások okozhatnak különbségeket a ujjpercek elemösszetételében. Igazolja ezt, hogy a főcsont alkotó elemek koncentrációja alacsonyabb volt a városi területről gyűjtött varangy ujjpercekben. Az általunk kifejlesztett mikroanalitikai módszer alkalmas kis tömegű gerinctelenek és gerincesek szerveinek vizsgálatára. Eredményeim azt mutatják, hogy gerinctelenek esetében az élvefogó csapdázás és a fagyasztva tárolás a legalkalmasabb módszer a gerincteleneket indikátor szervezettként alkalmazó kvantitatív analitikai vizsgálatokban. Ugyanakkor a béka/varangy ujjpercek elemösszetételének vizsgálata pedig egy új lehetőséget jelent, amely alkalmazható élő állatokon, ezáltal a környezetminősítés becslésében indikátor szervezetekként alkalmazhatók.
Leírás
Kulcsszavak
environmental load, környezeti terhelés, ICP-OES, bioindicators, bioindikátor
Forrás