Kedves Érdeklődő!
Üdvözöllek az oldalon. Hogy miről is szól? Nemrég Magyary Zoltán posztdoktori ösztöndíjat nyertem, a pályázatom címe és témája: Kiegészítő víztisztítási módszerek fejlesztése endokrin rendszert károsító vegyületek eltávolítására. Az ösztöníj időtartama 16 hónap és 2013 szeptember elsejével indult. A weboldal indításának és vezetésének célja, hogy bemutassam hogyan is történik egy természettudományos témájú kutatási pályázat megvalósítása ami alatt természetesen nem csupán a laboratóriumi kutatómunkát értem, hanem annak előkészítését, az eredmények prezentálását, továbbadását és minden mást.
Ki is vagyok én? A nevem Alapi Tünde, jelenleg a Szegedi Tudományegyetem Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszékén dolgozom mint egyetemi tanársegéd. AZ SZTE-re még az előző évezredben, 1999-ben jelentkeztem kémia-fizika szakra, két másik fiatallal együtt. Hát igen, már akkor is igen népszerű volt ez a szakpárosítás. Amikor a három fős évfolyamunk végzett, még két év alatt megcsináltam a vegyész képzést. Aztán úgy döntöttem még ez sem elég és maradtam az egyetemen, 2002-ben elkezdtem doktori tanulmányaimat a Környezettudományi Doktori Iskola keretén belül, Dombi András kutatócsoportjában. A doktori címet 2007-ben szereztem meg, bár a személy igazolványomban még mindig nincs benne az bizonyos két betű. Jelenleg is a Környezeti Kémiai Kutatócsoporton belül végzem a kutatómunkát. Hogy ez miről is szól? Mindenféle szerves szennyezőanyagot próbálunk különféle Nagyhatékonyságú Oxidációs Eljárással eltüntetni, elsősorban vízből. Kíváncsiak vagyunk arra is, hogy hogyan lehet ezeket a módszereket optimalizálni, a gyakorlati életbe átültetni, illetve hogy hogyan történik az egyes szerves vegyületek átalakulása.
Közben persze azért magánéletet is élek. Az elmúlt öt év alatt két gyermekem születt Luca lányat 2008-ban, Hangát pedig 2012-ben köszöntötte a nagyvilág. Napsugaras kis lelkek, sokszor elcsábítanak a számítógép mellől. Nem könnyű mellettük egyensúlyban taratani a munkát és a velük való szórakozást.
Néhány szót a pályázatról. Eddig háromszor próbáltam elnyerni a Magyary Zoltán posztdoktori ösztöndíjat, és (mint a mesékben) harmadszorra sikerült is. Miről is szól ez a pályázat? A címe sokmindent elárul a szakmabelieknek, de azok kedvéért akik nem szakmabeliek egy kicsit egyszerűbben az alábbiról van szó...
Az emberi tevékenységek nyomán a környezetben kerülő antropogén környezetszennyező anyagok különféle káros humán és ökotoxikológiai hatásokat váltanak ki, melyek közül az elmúlt évtizedben főleg az endokrin rendszert zavaró hatások kerültek a figyelem középpontjába. Endokrin hatásúnak tekinthetők – a belső elválasztású mirigyek által termelt hormonokon kívül – mindazok az emberi vagy állati szervezetbe kívülről bekerülő anyagok, amelyek az endokrin rendszer befolyásolásával megzavarják egészséges egyedek vagy utódaik életfunkcióit (Endocrin Disrupting Chemicals (EDCs). Hatásuk elsősorban a vízi állatoknál figyelhető meg, melyeknél a nemi arányok eltolódását, a nemi jellegek megváltozását ezen keresztül pedig egyes fajok kihalását okozhatják. Emberi szervezetre gyakorolt hatásuk napjainkban inkább megalapozottan feltételezett, mint bizonyított, de ezen vegyületeket tartják felelősnek bizonyos betegségek (cukorbetegség, daganatos betegségek, autoimmun betegségek, elhízás, meddőség, a nemi szerveket érintő daganatos betegségek, tanulási és koncentrációs zavarok stb.) gyakoriságának napjainkban tapasztalt megnövekedéséért és egyes nemi jellegek megváltozásáért egyaránt. A helyzetet az is súlyosbítja, hogy az ECD-k természetben összekeveredett elegyeinek hatáskombinációja (ösztrogén szinergizmus) megjósolhatatlan.
Az endokrin rendszert befolyásoló anyagok skálája kémiai értelemben igen széles, ide tartoznak a természetes és mesterséges hormonok (pl: fogamzásgátlók) mellett bizonyos gyógyszer-, peszticid hatóanyagok, detergensek, anionos tenzidek, kiemelt figyelmet érdemelnek a nonil-fenolok és egyéb ösztrogén hatású fenolszármazékok, a biszfenol-A és egyes nehézfémek. Mindezek közül a forgalmazott termékek mennyiségét és ökotoxikológia hatását is figyelembe véve kiemelkedő jelentőségűek a peszticid hatóanyagok.
A szennyvizekben néhány évvel ezelőtt kimutatott endokrin hatású anyagok egészségi kockázatának már hangot adott az EU a „Környezeti közegekbe került hormonokkal kapcsolatos közösségi stratégia” című, 1999-ben közzétett kiadványa. A kilencvenes évek óta a célzott biológiai és analitikai vizsgálatok nyomán az EDC vegyületek köre immár több száz vegyületet felölelő listára bővült, melynek nyomán nagyszámú hatóanyag felhasználásának korlátozásra illetve visszavonására került sor. A közelmúltban (2012. január 23-án) az EU által megjelentetett "State of the art assessment of endocrine disrupters" tanulmány részletesen kitér az EDC vegyületek definíciójára, meghatározására használt tesztek ismertetésére és az egyes vegyületcsoportok jelentőségére.
Az élő szervezetek, köztük az ember is, leginkább a vízhasználat ciklusában vannak kitéve EDC-k hatásának. A szennyvíztisztítókat nem a kis koncentrációban jelenlévő EDC-k eltávolítására tervezték. A szennyvíznek a tisztítóműben nem teljesen lebontott anyagai közül a vízoldhatók a kifolyó „tisztított” áramba, onnan közvetlenül a befogadó élővízbe, a vízben kevésbé oldódók, a szennyvíziszapba, onnan a talajerőpótlással, vagy szivárgás útján szintén felszíni vízbe vagy talajvízbe jutnak. Itt meg kell jegyezni, hogy a mezőgazdaság által használt perzisztens peszticid származékok közvetlenül is bemosódhatnak élővizeinkbe, ezért jelentőségük fokozott figyelmet érdemel. Ezen vegyületeket sajnos ma már nyomokban ivóvizeinkben is megjelentek.
Mértékadó szakvélemények szerint az endokrin rendszert zavaró vegyületek évezredünk legjelentősebb környezeti problémájává válhatnak. A hagyományos víztisztítási módszerekkel ezen kis koncentrációban jelenlévő vegyületek és metabolitjaik nem távolíthatók el, ezért egészségünk, valamint a következő generáció védelme megköveteli e célra is alkalmas, gazdaságos és hatékony kiegészítő víztisztítási módszerek kidolgozását.. Mindezt jól tükrözi, hogy a bizonyítottan, vagy feltételezetten endokrin hatású vegyületeknek vizeinkből történő kimutatására, a hagyományos vízkezelési módszerekkel történő eltávolításuk korlátainak feltárására és következésképpen az új, additív vízkezelési módszerekkel (pl. nagyhatékonyságú oxidációs eljárásokkal, AOPs) történő eltávolításukra irányuló kutatásokkal foglalkozó publikációk száma az elmúlt öt év során ugrásszerűen növekedett.
A kutatásaim célja bizonyos endokrin hatású peszticid hatóanyagok oxidatív lebontásának vizsgálata különböző, a nagyhatékonyságú oxidációs eljárások csoportjába tartozó vízkezelési módszerek és kombinációik alkalmazásával, toxikológiai vizsgálatokkal összekötve. A célvegyületek kiválasztásánál a szakirodalom mellett figyelembe vettem az EU 2000-ben és a 2012-ben közzétett tanulmányát, mely 146 endokrin hatású, fokozott figyelmet kívánó vegyület listáját is tartalmazza. A vizsgálatra kiválasztott modellvegyületek (diuron, linuron, atrazine, acetochlor) mindegyike klórtartalmú peszticid hatóanyag, melyet széles körben, nagy mennyiségben használ a mezőgazdaság, több esetben kimutatták ivóvizekből, illetve szennyvizekből és bizonyítottan hatással vannak az endokrin rendszerre.
A nagyhatékonyságú oxidációs eljárások elsősorban gyökgeneráláson alapulnak. Tekintettel arra, hogy minden eljárás számos előnnyel és hátránnyal rendelkezik, azok ésszerű kombinációja a gyakorlati életben is jól alkalmazható technológia alapját képezheti. Ezen projekt keretein belül az ultraibolya (UV) fotolízis, ózonos kezelés (O3), hidrogén-peroxid (H2O2), és heterogén fotokatalízis, valamint ezen módszerek praktikus kombinációit tervezem vizsgálni. Az egyes módszereknek alkalmazásával kapcsolatban korábbi vizsgálataim során már jelentős tapasztalatra tettem szert, melynek során olyan laboratóriumi méretű reaktorokat terveztem és használtam, melyek segítségével az egyes módszerekkel kapott eredmények biztonsággal összehasonlíthatók, így bizonyos fokú költségbecslésre is lehetőset adnak. Jelen projekt megvalósítása során is ezeket a reaktorokat tervezem használni.
A 254 nm-en sugárzó kisnyomású higanygőzlámpákat elterjedten használják vizek fertőtlenítésére, így számos víztisztító mű rendelkezik azokkal. Az UV fotolízisnek a szerves anyagok elbontására való alkalmazhatósága azonban erősen korlátozott.
Az ózonos kezelés ipari méretben is alkalmazott módszer szennyvizek elő- és utókezelése, és kezelt vizek fertőtlenítésére. Az ózon szerves anyagokkal való reakciójának sebességi állandói széles skálán változnak, így az ózonozás a szerves anyagok oxidációja szempontjából meglehetősen szelektív módszer.
Vizes közegben az ózon UV fotolízise (254 nm) során hidroxilgyök képződik, mely az egyik legreaktívabb gyök. Ehhez hasonlóan a hidrogen-peroxid és UV fotolízis, illetve a hidrogén-peroxid és ózon, valamint ezek együttes alkalmazása számottevően megnöveli a reaktív gyökök koncentrációját.
A szerves anyagok heterogén fotokatalitikus átalakulása fotokatalizátor (többnyire TiO2), megfelelő hullámhosszúságú UV fény és hatékony elektronbefogó együttes jelenlétét igényli. A heterogén fotokatalízis a nagyhatékonyságú oxidációs eljárások között az egyik legígéretesebb és legintenzívebben kutatott. A módszer hatékonysága növelhető ózon hozzáadásával, ami részben elektronbefogóként csökkenti a fotogenerált töltéshordozók rekombinációját, részben pedig maga is hidroxilgyök forrásként szolgál. A módszer hátránya, hogy az általánosan használt töménységű vizes TiO2 szuszpenziónak vékony rétege képes elnyelni a fényforrás által kibocsátott UV fényt. Ez a probléma kiküszöbölhető a katalizátor hordozón való rögzítésével (immobilizálásával), melyre sikeres módszert fejlesztett ki a kutatócsoportunk.
Maga a témaválasztás indokolja, hogy az oxidációs módszerek hatékonyságának jellemzéséhez elengedhetetlen az egyes módszerek hatékonyságának toxikológia szempontból történő vizsgálata. A kiválasztott peszticidek funkciójuk miatt kiemelkedő jelentőségűek nemcsak endokrin hatásuk, hanem ökotoxicitás szempontjából is. A célvegyületek bomlásgörbéinek megmérésével az egyes peszticidek átalakulásával párhuzamosan vizsgálni fogom a képződött többkomponensű elegyeket ökotoxicitás szempontjából. A célvegyületek kiválasztásának egyik szempontja azok endokrin rendszert befolyásoló hatása, így az ökotoxicitáshoz hasonlóan az egyes célvegyületek, az azokból képződött köztitermékek, valamint a célvegyületek különböző kezelése során képződött többkomponensű elegyek endokrin hatásának vizsgálata elengedhetetlen. Ehhez sem a képzettség sem pedig az infrastruktúra nem áll rendelkezésemre, azonban más kutatócsoportokkal való együttműködés keretén belül az általam készített minták általános hormonális és endokrin valamint karcinogén hatását, in vivo és in vitro kísérletek során is lehetőség van megvizsgálni.