Bi5620 Ekotoxikologické biotesty

Přírodovědecká fakulta
jaro 2013
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Mgr. Klára Hilscherová, Ph.D. (přednášející)
prof. Ing. Blahoslav Maršálek, CSc. (přednášející)
prof. RNDr. Jakub Hofman, Ph.D. (přednášející)
doc. RNDr. Pavel Čupr, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Ivan Holoubek, CSc.
RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Klára Hilscherová, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
St 9:00–10:50 D29/252-RCX1
Předpoklady
NOW( Bi5620c Ekotox. biotesty - cv. )
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Hlavním cílem kurzu je získání přehledu a hlubších odborných znalostí a kompetencí v problematice ekotoxikologického hodnocení nebezpečnosti různých typů materiálů a chemických látek

Na konci tohoto kurzu bude student schopen:
- objasnit legislativní rámec ekotoxikologických biotestů, přístupy k testování chemických látek a nebezpečných materiálů v ČR i EU
- orientovat a vyznat se v normách, jejich struktuře a systému standardizovaných ekotoxikologických testů
- diskutovat využitelnost standardních a alternativních metod pro praxi
- vybrat nejvhodnější přístupy a modelové organismy pro ekotoxikologické zhodnocení rizikovosti testovaných materiálů
- navrhnout optimální test či baterii testů dle požadavků dané studie
- sestavit design jedno i více faktorových testů ekotoxicity
- zhodnotit limitace a výhody testů toxicity a genotoxicity s mikroorganismy
- charakterizovat nejčastěji požadované baterie testů, testy se zástupci autotrofních organismů (producentů) i konzumentů
- porovnat biotesty pro hodnocení toxicity pevných matric z životního prostředí
- popsat možnosti pro hodnocení toxicity pro vyšší živočichy v terestrickém i akvatickém prostředí
- obhájit využitelnost a potřebu in vitro a in vivo biotestů pro hodnocení ekotoxicity a zohlednit jejich vypovídací schopnost
- posoudit potenciální vliv dalších faktorů na výsledky testů
- stanovit a odvodit základní parametry charakterizující toxicitu z výsledků testu toxicity
- kombinovat výsledky chemických analýz s výsledky ekotoxikologických testů pro účely hodnocení rizik kontaminovaných složek prostředí
- integrovat výsledky z různých typů biotestů pro účely hodnocení rizik
- detailně analyzovat a kriticky interpretovat výsledky biotestů v širších souvislostech
Osnova
  • 1) Úvod do předmětu, návaznost na další předměty. Základní pojmy. Potřebnost, požadavky a rozdělení ekotoxikologických biotestů. Tři generace ekotoxikologických biotestů, charakteristika, výhody a nevýhody. Akutní, prodloužené a chronické ekotoxikologické biotesty.
  • 2) Baterie ekotoxikologických biotestů pro různé typy vzorků. Důvod použití, složení detekčních systémů. Zvláštní typy baterií. Jednodruhové a vícedruhové biotesty. Předúprava vzorků pro biotesty.
  • 3) Legislativní rámec ekotoxikologických biotestů. Zastřešující zákony, prováděcí vyhlášky a nařízení. Testy povinné, doporučené a alternativní. Používání standardních metod, zásady správné laboratorní praxe. Standardizace a akreditace ekotoxikologických biotestů. Národní a evropské přístupy k testování chemických látek. Implementace legislativy REACH.
  • 4) Design a vyhodnocení ekotoxikologických testů. Faktory ovlivňující výsledky ekotoxikologických biotestů a možnosti jejich ovlivnění. Zdroje variability, reprezentativnost a faktory ovlivňující interpretaci výsledků testů. Prahové a bezprahové působení, křivky dávka-odpověď, hormeze. Působení směsí.
  • 5) Testy ekotoxicity s destruenty. Důležitost pro ekotoxikologické analýzy. Typy testů, jejich limitace, interpretace a reprezentativnost v analýze environmentálních rizik
  • 6) Testy genotoxicity - úvod do problematiky, kategorizace testů genotoxicity a mutagenity, popis metodik a limitů testů, vyhodnocování, interpretace a extrapolace výsledků testů, postup pří výběru vhodných testovacích systémů - baterie testů, speciální testy
  • 7) Ekotoxikologické biotesty s producenty, testy na vyšších rostlinách a na řasách. Faktory ovlivňující výběr biotestu, testovací design, způsoby vyhodnocení. Testy trofie, její vliv na masový rozvoj toxických mikroorganismů.
  • 8) Základy ekotoxikologických biotestů pro hodnocení půdy, expozice v půdním prostředí, biodostupnost. Kontaktní testy, modelové organismy, artificiální půda, standardní půdní testy ISO, OECD, EPPO, US EPA. Půdní testy s bezobratlými, mikrobiální testy, rostlinné testy, další normované testy; alternativní testy.
  • 9) Ekotoxikologické biotesty s konzumenty - hodnocení ekotoxicity pro bezobratlé živočichy ve vodním i terestrickém prostředí. Hodnocení akutních i chronických účinků. Testy na včelách. Experimentální modely ekotoxicity - standardní a alternativní.
  • 10) Ekotoxikologické biotesty s konzumenty - hodnocení ekotoxicity pro obojživelníky, obojživelníci jako modelové organismy, FETAX, hodnocení embryotoxicity a teratogenity.
  • 11) Ekotoxikologické biotesty s rybami, akutní, chronické účinky, embryonální a embryolarvální testy. Způsoby uspořádání rybích testů. Testy ovlivnění reprodukce, subletální účinky, testy bioakumulace, parametry validity.
  • 12) Hodnocení toxicity sedimentů. Specifické vlastnosti sedimentů, jejich vliv na hodnocení ekotoxicity. Příprava vzorků ze sedimentů na testování. Testy výluhové a kontaktní, akutní a chronické.
  • 13) Ekologické souvislosti biotestů, biodegradace, biokoncentrace, kumulační koeficienty. Společná interpretace ekotoxikologických biotestů a chemických analýz. Integrovaný přístup k hodnocení ekotoxikologických biotestů.
  • 14) Testy toxicity na vyšších obratlovcích (ptáci, savci). Rozdělení testů dle různých typů expozice. Standardizace, využitelnost, systémy standardních norem. Klasické a alternativní testy. Fyziologická aktivita testovacích organismů jako indikace dlouhodobých účinků.
  • 15) Relevance testů ekotoxicity pro situaci v prostředí. Speciální ekotoxikologické biotesty s vyšší relevancí. Důvody použití, interpretace. Vícedruhové testy, mikrokosmy, mezokosmy. Biologické systémy včasného varování.
  • 16) Studium biochemických a buněčných mechanismů toxicity v ekotoxikologických biotestech, biomarkery expozice, účinku.
  • 17) Etické souvislosti – principy 3R, alternativní biotestační systémy. Ekotoxikologické biotesty in vitro. Relevance a využití různých typů modelů.
  • 18) In silico přístupy, techniky QSAR a jejich využití v hodnocení nebezpečnosti chemických látek.
Literatura
  • NEWMAN, Michael C. a William H. CLEMENTS. Ecotoxicology : a comprehensive treatment. Boca Raton, Fla.: CRC Press, 2008, 852 s. ISBN 9780849333576. info
  • NEWMAN, Michael C. a Michael A. UNGER. Fundamentals of ecotoxicology. 2nd ed. Boca Raton: Lewis Publishers, 2003, 458 s. ISBN 1566705983. info
  • Fundamentals of aquatic toxicology : effects, environmental fate, and risk assessment. Edited by Gary M. Rand. 2nd ed. Boca Raton: CRC Press, 1995, xxi, 1125. ISBN 1560320915. info
  • HOFFMAN, D.J. a B.A. RATTNER. Handbook of Ecotoxicology. Boca Raton, FL, USA: CRC Press, 1994. info
  • CALOW, P. Handbook of Ecotoxicology Vol. I and II. London, U.K.: Blackwell Scientific publications, 1993. info
Výukové metody
Výuka probíhá formou přednášek s prezentací materiálů v programu Power Point, a diskusí nad přednášenými tématy. Součástí výuky je samostaná domácí práce ve formě zpracovávání odpovědí na zadané Pracovní otázky. V rámci předmětu každý student samostatně připravuje prezentaci k vybranému biotestu, v rámci přípravy se seznámí se strukturou norem a dalších podkladových materiálů k biotestům.
Metody hodnocení
V průběhu semestru každý student zpracuje 10 min. prezentaci na zadané téma, znalosti jsou upevňovány dvěma sadami pracovních otázek k domácímu zpracování. Splnění prezentace a odevzdání pracovních otázek je podkladem pro získání zápočtu. Závěrečné hodnocení je založeno na písemném testu a následné ústní zkoušce.
Navazující předměty
Informace učitele
Studenti obdrží před započetím kurzu kopie prezentací pro přednášky a kompletní kopie ilustračních obrázků a schemat, která využijí jako pracovní materiál pro vlastní poznámky a následující studium. Ostatní literatura slouží k doplnění ev. rozšíření obsahu přednášek. Students are provided with the copies of all presentations, figures, schemes and charts, used for lectures. These handouts serve for students notes and studies. Recommended literature should be used to extend the matter of lectures.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2004, podzim 2005, podzim 2006, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2019.