Az ELKH Balatoni Limnológiai Kutatóintézet (BLKI) munkatársai folyamatosan vizsgálják a Balatonban és annak vízgyűjtőjén található antropogén eredetű szennyező anyagokat és azok vízi ökoszisztémára gyakorolt hatását. Legújabb, hiánypótló kutatásukban a Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem (MATE) és az Eurofins Analytical Services Hungary Kft. szakembereivel közös projektben arra keresték a választ, hogy a tóban kimutathatók-e mikroműanyagok, és ha igen, milyen ökológiai kockázatot jelenthetnek a vízi ökoszisztémára. Elsőként igazolták, hogy különböző típusú, 50-100 µm méretű mikroműanyagok jelen vannak a tó különböző medencéiben. Emellett egy klasszikus ökotoxikológiai modellállat, a nagy vízibolha (Daphnia magna) vizsgálatával megerősítették, hogy a mikroműanyagoknak önmagukban és egyéb, a környezetben ugyancsak mérhető antropogén eredetű kémiai szennyezőkkel – például gyógyszermaradványokkal – közösen is élettani hatásai vannak a gerinctelen élőlényekben. A vizsgálat eredményeiről szóló tanulmányt a Science of the Total Environment rangos nemzetközi szaklapban publikálták.
Az utóbbi években egyre nagyobb aggodalomra adnak okot a természetben globális szinten megjelenő mikroműanyag-szennyezések. A nemzetközi kutatások elsősorban a tengeri ökoszisztémákra fókuszálnak, így ezeknek az anyagoknak az édesvizekben való előfordulásáról kevesebb tudományos publikáció született ez idáig. Ismeretes, hogy a mikroműanyagok akut és krónikus hatásokat okozhatnak az algákban, illetve a különböző gerinctelen és gerinces szervezetekben. Továbbá ismert, hogy felületükön nagy kötőkapacitásuk van a hidrofób szennyezők – például különböző gyógyszermaradványok, vagy policiklusos aromás szénhidrogének – tekintetében, így erősíthetik az antropogén eredetű kémiai anyagok toxikus hatását, valamint elősegíthetik azok bioakkumulációját és biomagnifikációját is az élő szervezetekben.
Az elmúlt években a BLKI Ökofiziológiai és Környezettoxikológiai Kutatócsoportja Dr. Pirger Zsolt tudományos főmunkatárs vezetésével több tanulmányban leírta az emberi eredetű gyógyszermaradványok jelenlétét a Balatonban és vízgyűjtőjén, valamint azok tér- és időbeli eloszlását (Avar és mtsai., 2016a, 2016b; Maasz és mtsai., 2019; Molnar és mtsai., 2021). A kutatócsoport azt is leírta, hogy a szennyezések koncentrációja – amely általában néhány tíz ng/L és egy-két µg/L között mérhető – világviszonylatban átlagosnak tekinthető irodalmi adatok alapján. A balatoni koncentrációk ismeretében elvégzett környezeti kockázatbecslések alapján (Molnár és mtsai., 2021b) a BLKI kutatói indokoltnak tartották több hatóanyagcsoport esetében egyed-, sejt- és molekuláris szintű krónikus hatásvizsgálatok elvégzését a balatoni ökoszisztémát jellemző gerinctelen és gerinces modelleken (Maasz és mtsai., 2017; Zrinyi és mtsai., 2017; Svigruha és mtsai., 2021a, 2021b). Ugyanakkor a Balatonból kimutatott mikroműanyagok esetében ilyen típusú környezeti felmérések és kontrollált laboratóriumi körülmények között folytatott ökotoxikológiai hatásvizsgálatok mostanáig nem készültek.
A MATE Akvakultúra és Környezetbiztonsági Intézetének kutatói, valamint az Eurofins Analytical Services Hungary Kft. kollégái nyolc mintavételi pontban végeztek méréseket a saját fejlesztésű, korábban publikált szűrőrendszerük segítségével (Bordos és mtsai., 2021; Mari és mtsai., 2021), ahol 1000 liter (1 m3) vízben határozták meg a különböző típusú és méretű mikroműanyag-szemcsék számát. A kutatók hétfajta polimertípust azonosítottak az 50-100 µm mérettartományban, amelyek között – a globális trendekhez hasonlóan – a polipropilén- és a polietilén-szemcsék voltak a leggyakoribbak. Ebben a mérettartományban a polimertípustól független átlagos darabszám 5,5 volt 1000 literenként, ami hasonló a különböző európai tavakban mért értékekhez (0-7,3 db/1000 liter; 45 – 780 μm; 67 tó elemzése alapján; Tanentzap és mtsai., 2021).
1. ábra: A mikroműanyag (MP)-szemcsék azonosításának menete (mintavétel, szűrés, többtípusú detektálás, pl. lézer konfokális mikroszkóp); A: az MP-szemcsék típus szerinti eloszlása az egyes mintavételi pontokon, B: a különböző típusú MP-k mikroszkópos képe áteső fényű detektorban (B1) és fluoreszcens szűrők mellett (B2).
A balatoni felmérést követő laborkísérletekben a BLKI kutatói arra keresték a választ, hogy a két leggyakrabban kimutatott mikroműanyag önmagában, illetve például progesztogén típusú fogamzásgátló gyógyszermaradványokkal (progeszteron, drospirenon, levonorgesztrel) együtt milyen élettani hatásokat vált ki a nagy vízibolha (Daphnia magna) egyedeiben. A 21 napos krónikus kezelések során az állatokat két különböző típusú (polisztirol, polietilén) és mérettartományú (3-5 µm és ≤ 100 µm) polimerrel kezelték egyrészt önmagukban, másrészt progesztogén vegyületekkel kombinálva, környezetileg releváns koncentrációban (10 ng/L). A kezelések során a vizsgálatokat különböző biológiai végpontokon – úgymint egyedfejlődés, növekedés, viselkedési mintázatok változásai, illetve a detoxifikációban részt vevő biomarker enzimek aktivitása – végezték.
2. ábra: MP-szemcsék a szűrő táplálkozást folytató D. magna tápcsatornájában. A: Lézer konfokális mikroszkóppal megjelenített algasejtek (zöld szín) a D. magna tápcsatornájában. B1: 3-5 µm átmérőjű mesterségesen megszínezett (piros) polietilén-szemcsék natív mikroszkópos képe. B2: A 3-5 µm átmérőjű, mesterségesen színezett (piros) polietilén-szemcsék a D. magna tápcsatornájában a sarló alakú, zöld színű algasejtekkel (nyílhegy) együtt. C1: 100 µm-nél kisebb átmérőjű, különböző méretű polisztirén-szemcsék natív mikroszkópos képe. C2: 20-30 µm átmérőjű (csillagok) polisztirén-szemcsék a D. magna tápcsatornájában a sarló alakú, zöld színű algasejtekkel (nyílhegy) együtt.
A kísérletek során a kutatók számos változást figyeltek meg a vízibolhák növekedésében, szaporodásában, valamint a biomarkerek aktivitásában, és igazolták, hogy a mikroműanyagok és a progesztogének külön-külön és együtt is viselkedési és biokémiai változásokat okoztak a D. magna egyedeiben. Ugyanakkor hangsúlyozták, hogy a vártakkal ellentétben az együttes hatások elhanyagolhatók voltak. Az eredmények prognosztizálják az ember által megzavart környezet lehetséges ökológiai hatásait.