Danio rerio — Zebrinė danija (7)(17)(18) Cyprinus carpio — Paprastasis karpis (8) (19) Oryzias latipes — Japoninė medaka (20) (21) Pimephales promelas – (8) (22) 1B LENTELĖ. Kitų, dokumentais patvirtintų, naudotų rūšių pavyzdžiai Gėlavandenės Sūriavandenės (jūrų) Carassius amatus – Sidabrinis karosas (8) Menidia peninsula – Tidewater silverside (23) (24) (25) Lepomis macrochirus — Melsvažiaunis saulešeris (8) Clupea harengus — Strimelė (24) (25) Godus morhua – Menkė (24) (25) Cyprinodon variegatus Margoji lėlžuvė (23) (24) (25) 1 priedas TOKSIŠKUMO DANIJOS (BRACHYDANIO RERIO) EMBRIONAMS IR MAILIUI SU TRYNIO MAIŠELIU BANDYMO REKOMENDACIJOS ĮVADAS Danijos yra Indijos Koromandelio (Coromandel) pakrančių žuvis, gyvenanti srauniose upėse. Tai yra paplitusi karpinių šeimos akvariumų žuvis. Informacijos apie jos priežiūros ir auginimo būdus galima rasti tropinių žuvų auginimo standartų kataloguose. Žuvies biologija ir naudojimas žuvininkystės tyrimams buvo apžvelgti Laale'so veikale (1).
\nŽuvis retai yra ilgesnė kaip 45 mm. Kūnas cilindriškas su 7 — 9 tamsiai mėlynomis horizontaliomis juostomis sidabriniame fone. Šios juostos eina iki kaudalinio ir analinio pelekų. Nugara yra alyvuogių žalumo. Patinėliai yra liaunesni už pateles. Patelės yra labiau sidabriškos, o jų pilvai yra daugiau išspūtę, ypač prieš nerštą.
\nSuaugusios žuvys gali išverti didelius temperatūros, pH ir vandens kietumo svyravimus. Tačiau norint gauti sveikų žuvų, kurios nerštų geros kokybės ikrus, reikia sudaryti optimalias sąlygas.
\nNeršiant patinas persekioja patelę ir bado ją galva, ir kai tik ikrai yra išneršiami, jie iš karto apvaisinami. Ikrai, permatomi ir nelipnūs, krenta į dugną, kur juos gali suryti suaugusios žuvys. Nerštui įtakos turi ir apšvietimas. Jei rytą pakanka šviesos, žuvis dažniausiai neršia anksti, kai tik išaušta.
\nPatelė gali neršti po kelis šimtus ikrų kas savaitę.
\nMOTININIŲ ŽUVŲ BŪSENA, REPRODUKCIJA IR ANKSTYVOSIOS GYVENIMO STADIJOS Parenkamas atitinkamas skaičius sveikų žuvų ir prieš numatytą neršto laiką bent dvi savaites laikomas tinkamame vandenyje (pvz., 4 priedas). Žuvų grupei turi būti leista bent kartą neršti prieš tai, kaip bus ruošiama bandymui skirtų ikrų partija. Žuvų tankis šiuo laikotarpiu turi būti ne didesnis kaip 1 gramas žuvų litrui vandens. Tankis gali būti didesnis, jei vanduo keičiamas reguliariai ar naudojamos valymo sistemos. Temperatūra talpyklose turi būti (25 ± 2)°C. Žuvys turėtų būti šeriamos įvairiu maistu, kurį gali sudaryti, pvz., atitinkamas parduodamas sausas maistas, gyvos ką tik išsiritusios artemijos, chironomidai, dafnijos, baltosios kirmėlės (Enchytraeids).
\nToliau pateikti dviejų metodikų aprašai. Jas taikant galima gauti pakankamą skaičių sveikų apvaisintų ikrų:
\nIkrai turi būti pernešti į bandymo indus naudojant stiklinius vamzdelius (vidinis skersmuo ne mažesnis kaip 4 mm), turinčius lanksčias siurbimo kriaušes. Su ikrais pernešamo vandens turi būti kuo mažiau. Ikrai yra sunkesni kaip vanduo ir iškrenta iš vamzdelio. Reikia žiūrėti, kad ikrams (ir lervoms) nepatektų oro. Siekiant užtikrinti, kad pradinėse vystymosi stadijose nebūtų nukrypimų nuo normos, ikrų partijų ėminiai turi būti ištirti mikroskopu. Ikrų dezinfekuoti negalima.
\nIkrų daugiausia žūva per pirmąsias 24 h po apvaisinimo. Šiuo laikotarpiu dažnai jų žūva nuo 5% iki 40 %. Ikrai išsigimsta dėl nesėkmingo apvaisinimo ar dėl nenormalaus vystymosi. Atrodo, kad ikrų partijos kokybė priklauso nuo patelių, nes kai kurios patelės visą laiką neršia geros kokybės ikrus, o kitoms tai niekuomet nepavyksta. Skiriasi ikrų partijų vystymosi greitis ir išsiritimo trukmė. Sėkmingai apvaisintų ikrų ir lervų su trynio maišeliu išliekamumas yra geras, dažniausiai didesnis kaip 90 %. Esant 25 °C temperatūrai, lervos išsirita per 3-5 paras po apvaisinimo, o trynio maišelis absorbuojamas maždaug per 13 parupo apvaisinimo.
\nEmbrioninį vystymąsi gerai aprašė Hisaoka and Battle (2). Ikrai ir išsiritusios lervos yra permatomi, todėl galima sekti žuvies vystymąsi ir pastebėti išsigimimus. Praėjus maždaug keturioms valandoms po neršto, neapvaisintus ikrus galima atskirti nuo apvaisintų (3). Šiam tyrimui ikrai ir lervos dedami į mažo tūrio bandymo indus ir tiriami mikroskopu.
\nAnkstyvosioms gyvenimo stadijoms taikomos bandymo sąlygos yra išvardytos 2 priede. Optimalios praskiedimo vandens pH ir kietumo vertės yra lygios 7,8 ir 250 mg CaCO3/l.
\nAPSKAIČIAVIMAI IR STATISTIKA Siūlomas dviejų stadijų metodas. Iš pradžių statistiškai analizuojami gaištamumo, nenormalaus vystymosi ir išsiritimo trukmės duomenys. Vėliau pagal tas koncentracijas, kurioms esant neigiamo poveikio šiems parametrams nebuvo aptikta, statistiškai įvertinamas kūno ilgis. Siūloma taikyti šį metodą, nes nuo toksiškos medžiagos gali selektyviai žūti kai kurios mažesnės žuvys, vėluoti išsiritimo laikas ir atsirasti akivaizdžių išsigimimų, taigi dėl to gali būti gauti netikslūs ilgio matavimai. Be to, kiekvienam veikimui reikės išmatuoti maždaug tokį pat žuvų skaičių, o taip bus garantuotas bandymo statistikos pagrįstumas (patikimumas).
\nLC50 IR EC50 NUSTATYMAS Išgyvenusių ikrų ir lervų procentinė dalis, darant pataisą dėl gaištamumo kontroliniuose bandymuose, apskaičiuojama pagal Abbotto formulę (4): čia:
\nP = pataisyta išgyvenamumo vertė %;
\nP' = stebėta išgyvenamumo vertė %, esant bandomajai koncentracijai;
\nC = stebėta išgyvenamumo vertė kontroliniuose bandymuose.
\nJei įmanoma, bandymo pabaigoje tinkamu metodu nustatoma LC50.
\nJei vertinant EC50 į statistiką norima įtraukti morfologines anomalijas, rekomendacijų galima rasti Stephan darbe (5).
\nLOEC IRNOEC ĮVERTINIMAS Ikrų ir mailiaus su trynio maišeliu bandymo tikslas – nenulines koncentracijos vertes palyginti su kontroliniais bandymais, t. y. nustatyti LOEC. Taigi turi būti taikomos bendro palyginimo {multiple comparison) metodikos (6) (7) (8) (9) (10).
\nNUORODOS
\n2 priedas REKOMENDUOJAMŲ RŪŠIŲ BANDYMŲ SĄLYGOS, TRUKMĖ IR IŠGYVENAMUMO KRITERIJAI Rūšis Temperatūra, °C Druskin-gumas, 0/00 Apšvietimo trukmė, valandos Stadijų trukmė (paros) Tipiška bandymo trukmė Išgyvenamumas kontroliniuose bandymuose (ne mažesnis kaip, %) embrionas mailius su trynio maišeliu išsiritimo sėkmė po išsiritimo GĖLAVANDENĖS Brachydanio rerio Zebrinė danija 25±1 12-16 3-5 8-10 Kiek įmanoma greičiau po apvaisinimo (ankstyvoji gastrulės stadija) iki 5 parų po išsiritimo (8-10 parų) 80 90 Oncorhynchus mykiss Vaivorykštinis upėtakis 1O±11 12±12 03 30-35 25-30 Kiek įmanoma greičiau po apvaisinimo (ankstyvoji gastrulės stadija) iki 20 parų po išsiritimo (50-55 paros) 66 70 Cyprinus carpio Paprastasis karpis 21-25 12-16 5 >4 Kiek įmanoma greičiau po apvaisinimo (ankstyvoji gastrulės stadija) iki 4 parų po išsiritimo (8-9 paros) 80 75 Oryzias latipes Japoninė medaka 24±11 23±12 12-16 8-11 4-8 Kiek įmanoma greičiau po apvaisinimo (ankstyvoji gastrulės stadija) iki 5 parų po išsiritimo (13-16 parų) 80 80 Pimephales promelas 25±2 16 4-5 5 Kiek įmanoma greičiau po apvaisinimo (ankstyvoji gastrulės stadija) iki 4 parų po išsiritimo (8-9 paros) 60 70 1 Embrionų.
\n2 Lervų.
\n3 Embrionas ir lerva vieną savaitę po išsiritimo laikomi tamsoje, išskyrus kai jie yra tikrinami. Toliau visą bandymo laiką palaikomas silpnesnis apšvietimas.
\n3 priedas KITŲ DOKUMENTAIS TINKAMAI PATVIRTINTŲ RŪŠIŲ BANDYMŲ SĄLYGOS, TRUKMĖ IR IŠGYVENAMUMO KRITERIJAI Rūšis Temperatūra °'c Druskin-gumas, 0/00 Apšvietimo trukmė, valandos Stadijų trukmė (paros) Tipiška embriono ir mailiaus su trynio maišeliu bandymo trukmė Išgyvenamumas kontroliniuose bandymuose (ne mažesnis kaip, %) embrionas mailius su trynio maišeliu išsiritimo sėkmė išsiritimo sėkmė GĖLAVANDENĖS Carassius auratus Sidabrinis karosas 24±1 - - 3^ >4 Kiek įmanoma greičiau po apvaisinimo (ankstyvoji gastrulės stadija) iki 4 parų po išsiritimo (7 paros) 80 Leopomis macrochirus Melsvažiaunis saulešeris 21±1 16 3 >4 Kiek įmanoma greičiau po apvaisinimo (ankstyvoji gastrulės stadija) iki 4 parų po išsiritimo (7 paros) 75 JUROS Menidia peninsulae Tidevvater silverside 22-25 15-22 12 1,5 10 Kiek įmanoma greičiau po apvaisinimo (ankstyvoji gastrulės stadija) iki 5 parų po išsiritimo (6-7 paros) 80 60 Clupea harengus Strimelė 10±1 8-15 12 20-25 3-5 Kiek įmanoma greičiau po apvaisinimo (ankstyvoji gastrulės stadija) iki 3 parų po išsiritimo (23- 27 paros) 60 80 Gadus morhua Menkė 5±1 5-30 12 14-16 3-5 Kiek įmanoma greičiau po apvaisinimo (ankstyvoji gastrulės stadija) iki 3 parų po išsiritimo (18 parų) 60 80 Cyprinodon variegatus Margoji lėlžuvė 25±1 15-30 12 Kiek įmanoma greičiau po apvaisinimo (ankstyvoji gastrulės stadija) iki 4 ar 7 parų po išsiritimo (28 paros) >75 80 4 priedas KAI KŪMOS SKIEDIMO VANDENS CHEMINĖS SAVYBĖS Medžiaga Koncentracija Kietosios dalelės < 20 mg/l Bendra organinė anglis < 2 mg/l Nejonizuotas amoniakas < 1 μg/l Liekamasis chloras < 10 μg/1 Bendras fosforo organinių pesticidų kiekis < 50 ng/l Bendras chloro organinių pesticidų ir polichlorintų difenilų kiekis < 50 ng/l Bendras organinis chloras < 25 ng/l NAMINĖS BITĖS. ŪMAUS ORALINIO TOKSIŠKUMO BANDYMAS (C.16.) 1 METODAS Šis ūmaus toksiškumo bandymo metodas yra OECD TG 213 (1998) kopija.
\n1.1 ĮVADAS Šis toksiškumo bandymas yra laboratorinis metodas, skirtas įvertinti augalų apsaugai skirtų produktų ir kitų cheminių medžiagų ūmų oralinį toksiškumą suaugusioms naminėms bitėms darbininkėms.
\nVertinant ir nustatant cheminių medžiagų toksiškumo savybes, gali prireikti nustatyti jų ūmų oralinį toksiškumą naminėms bitėms, pvz., kai naminės bitės gali būti veikiamos chemine medžiaga. Ūmaus oralinio toksiškumo bandymas atliekamas, siekiant nustatyti pesticidų ir kitų cheminių medžiagų būdingą toksiškumą bitėms. Šio bandymo rezultatai turėtų būti taikomi vertinant pesticidų pavojų bitėms. Tokios programos turi būti pradedamos vykdyti nuo laboratorinių toksiškumo bandymų, o baigiamos atliekant bandymus pusiau lauko ir lauko sąlygomis (1). Pesticidai gali būti bandomi kaip aktyviosios medžiagos (a. m.) ir kaip preparatai.
\nTuri būti vartojamas toksiškumo etalonas, tikrinant bičių jautrumą ir bandymo metodo tikslumą.
\n1.2 APIBRĖŽIMAI Ūmus oralinis toksiškumas. Žalingo poveikio pasekmės, kurios pasireiškia per 96 valandas (h), davus oralinę vienkartinę bandomosios medžiagos dozę.
\nDozė. Suvartotos medžiagos kiekis. Dozė išreiškiama kaip bandomosios medžiagos masė (μg) vienam bandymo gyvūnui (μg/bitei). Tikroji dozė kiekvienai bitei negali būti apskaičiuota, nes bitės maitinamos kartu, tačiau galima įvertinti vidutinę dozę (bendras suvartotas bandomosios medžiagos kiekis padalintas iš bandomųjų bičių skaičiaus viename narvelyje).
\nOralinė LD50 (medianinė letali dozė). Tai yra statistiškai apskaičiuota vienkartinė medžiagos dozė, kurią duodant oraliniu būdu, gali žūti 50 % gyvūnų. LD50 vertė yra išreiškiama (μg) bandomosios medžiagos kiekiu vienai bitei. Jei tai pesticidai, bandomoji medžiaga gali būti aktyvioji medžiaga (a. m.) arba apibrėžtos sudėties produktas, kuriame yra viena ar daugiau kaip viena aktyvioji medžiaga.
\nMirštamumas. Bitė registruojama kaip mirusi, kai ji visiškai nejuda.
\n1.3 BANDYMO METODO ESMĖ Suaugusios naminės bitės darbininkės (Apis meili/era) yra paveikiamos sacharozės tirpale ištirpyta bandomąja medžiaga, skiriant tam tikrą kiekį dozių. Toliau bitės maitinamos tuo pačiu maistu, bet be bandomosios medžiagos. Mirštamumas registruojamas kasdien, bent 48 h, jis lyginamas su mirštamumo kontroliniuose bandymuose vertėmis. Jei mirštamumas didėja per 24h – 48 h, o mirštamumas kontroliniuose bandymuose lieka priimtinas, t. y. < 10 %, bandymą reikia tęsti iki 96 h. Rezultatai analizuojami, kad būtų galima apskaičiuoti LD50 po 24 h ir 48 h, o į ei bandymas tęsiamas, tai ir po 72 h bei 96 h.
\n1.4 BANDYMO PAGRĮSTUMAS Bandymas yra pagrįstas, jei galioja šios sąlygos:
\n1.5 BANDYMO METODO APRAŠYMAS 1.5.1 Bičių rinkimas Turi būti pasirinktos jaunos, suaugusios ir tos pačios kilmės bitės darbininkės, t. y. to paties amžiaus, vienodai maitinamos ir t. t. Bitės turi būti gaunamos iš tinkamai maitinamų, sveikų, kuo sveikesnės ir geresnės motinėlės šeimų, kurių istorija ir fiziologinė būklė yra žinoma. Jos gali būti renkamos tą rytą, kai numatoma tirti, arba vakare prieš bandymą, ir laikomos bandymo sąlygomis iki kitos dienos. Tinka bitės, surinktos nuo rėmelių, kuriuose nėra perų. Reikia vengti rinkti bites ankstyvą pavasarį ar vėlyvą rudenį, nes tuomet keičiasi bičių fiziologija. Jei bandymai turi būti atliekami anksti pavasarį ar vėlai rudenį, bitės gali būti užaugintos inkubatoriuje ir vieną savaitę maitinamos bičių duonele (iš korių surinkta žiedadulkių masė) ir sacharozės tirpalu. Bitės, apdorotos cheminėmis medžiagomis, pvz., antibiotikais, preparatais nuo varoatozės (ektoparazitinė bičių liga) ir 1.1, toksiškumo bandymams neturi būti imamos, jei po paskutinio apdorojimo dar nėra praėjusios keturios savaitės.
\n1.5.2 Laikymo ir maitinimo sąlygos Naudojami lengvai plaunami ir gerai vėdinami narveliai. Galima naudoti bet kurios tinkamos medžiagos, pvz., nerūdijančio plieno, vielos tinklelio, plastiko, vienkartinius medinius narvelius ir t.t. Siūloma pasirinkti 10-ies bičių grupes viename narvelyje. Narvelių dydis turi atitikti bičių skaičių, t. y. joms turi būti pakankamai erdvės.
\nBitės bandymų patalpoje turi būti laikomos tamsoje, esant 25 ± 2 °C temperatūrai. Santykinė drėgmė, dažniausiai apie 50 – 70 %, turi būti registruojama visą bandymą. Bičių tvarkymo procedūras, įskaitant apdorojimą ir stebėjimus, galima atlikti esant (dienos) šviesai. Maistas yra sacharozės vandeninis tirpalas, kurio galutinė koncentracija yra 500 g/l (50 % w/v). Paveikus bandomąja medžiaga, bitės toliau maitinamos pasirinktiną laiką. Maitinimo sistema turi leisti registruoti maisto suvartojimą kiekviename narvelyje. Galima naudoti stiklinį vamzdelį (maždaug 50 mm ilgio ir 10 mm vidinio skersmens, kurio atvirasis galas susiaurintas maždaug iki 2 mm skersmens).
\n1.5.3 Bičių ruošimas Surinktos bitės atsitiktiniu būdu paskirstomos į bandymo narvelius, kurie atsitiktiniu būdu išdėstomi bandymų patalpoje.
\nPrieš bandymo pradžią bites galima laikyti nemaitintas ne daugiau kaip 2 h. Rekomenduojama, prieš veikiant bandomąja medžiaga, bičių nemaitinti, kad bandymo pradžioje visų bičių virškinimo trakto turinys būtų vienodas. Prieš pradedant bandymą mirštančios bitės turi būti pašalintos ir pakeistos sveikomis.
\n1.5.4 Dozių ruošimas Jei bandomoji medžiaga yra su vandeniu susimaišantis junginys, jį galima tiesiogiai disperguoti 50 % sacharozės tirpale. Vandenyje blogai tirpius techninės paskirties produktus ir medžiagas galima naudoti kartu su bitėms mažai toksiškais tirpikliais, pvz., organiniu tirpikliu, emulsikliu ar dispergatoriumi (pvz., acetonu, dimetilformamidu, dimetilsulfoksidu). Tirpiklio koncentracija priklauso nuo bandomosios medžiagos tirpumo ir turi būti vienoda visoms bandomoms koncentracijoms. Dažniausiai paskiriama 1 % nešiklio koncentracija neturi būti viršijama.
\nTuri būti paruošti atitinkami kontroliniai tirpalai, t. y., jei bandomajai medžiagai soliubilizuoti naudojamas tirpiklis ar dispergatorius, turi būti naudojamos dvi atskiros kontrolinių bandymų grupės: sacharozės tirpalas vandenyje ir sacharozės tirpalas su tirpikliu ar nešikliu tokios pat koncentracijos, kokia naudojama bandomajame tirpale.
\n1.6 BANDYMO EIGA 1.6.1 Bandymų ir kontrolinės grupės Dozių ir lygiagrečių bandymų skaičius turi atitikti statistinius LD50 nustatymo reikalavimus, esant 95 % pasikliovimo ribai. Dažniausiai bandymui atlikti reikia penkių dozių, išdėstytų geometrine progresija, kurių daugiklis būtų ne didesnis kaip 2,2 ir galima būtų nustatyti LD50. Skiedimo veiksnys ir dozavimui naudojamų koncentracijų skaičius turi būti nustatyti pagal toksiškumo kreivės (mirštamumas, kaip dozės funkcija) krypties koeficientą ir atsižvelgiant į pasirinktą statistinį metodą, skirtą analizuoti rezultatus. Dozavimui tinkamas koncentracijas galima pasirinkti pagal diapazono nustatymo bandymo rezultatus.
\nKiekvienos koncentracijos doze turi būti paveiktos ne mažiau kaip trys bandymų grupės po 10 bičių. Turi būti ne mažiau kaip trys kontrolinės bandymų grupės po 10 bičių, neskaičiuojant bandomosios serijos. Kontrolinės grupės taip pat turi būti įtrauktos ir naudojamiems tirpikliams ar nešikliams (žr. 1.5.4).
\n1.6.2 Toksiškumo etalonas Į bandymų seriją turi būti įtrauktas toksiškumo etalonas. Kiekvienai bandomajai dozei turėtų būti bent trys narveliai su 10 bičių kiekviename narvelyje. Toksiškumo etalonu geriau naudoti dimetoksatą (dimethoate), kuriam oralinės 24 h LD50 vertės diapazonas yra 0,10 – 0,35 μg aktyviosios medžiagos vienai bitei (2). Tačiau būtų priimtini ir kiti toksiškumo etalonai, jei būtų pateikta pakankamai duomenų tikrinant laukiamą atsaką į dozės poveikį (pvz., tiofosas).
\n1.6.3 Poveikis 1.6.3.1. Dozių davimas Kiekvienai bičių bandymo grupei turi būti duodama 100 – 200 ui 50 % sacharozės vandeninio tirpalo, kuriame būtų reikiamos koncentracijos bandomoji medžiaga. Blogai tirpiems, mažo toksiškumo produktams ar mažos koncentracijos preparatams reikalingas didesnis tūris, nes turi būti sunaudota didesnė sacharozės tirpalo dalis. Turi būti kontroliuojamas grupės suvartotas bandomojo maisto kiekis. Maistą suvartojus (dažniausiai per 3-4 h), maitinimo įtaisas (penėtuvė) turi būti pašalintas iš narvelio ir pakeistas maitinimo įtaisu vien tik su sacharozės tirpalu. Toliau sacharozės tirpalai duodami pasirinktinam vartojimui. Esant kai kurių junginių didesnei koncentracijai, bandomosios dozės gali būti atmetamos, nes maisto suvartota mažai arba bitės gali jo visiškai nevartoti. Ne vėliau kaip po 6 h nesuvartotas bandomasis maistas turi būti pakeistas vien tik sacharozės tirpalu. Turi būti įvertintas nesuvartoto bandomojo maisto kiekis (pvz., matuojant nesuvartoto maisto tūrį arba masę).
\n1.6.3.2. Trukmė Pirmenybė teikiama 48 h bandymo trukmei, po kurios bandomasis tirpalas pakeičiamas vien tik sacharozės tirpalu. Jei mirštamumas po pirmųjų 24 h didėja daugiau kaip 10 %, bandymo trukmė turi būti ilgesnė, bet ne daugiau kaip 96 h, jei mirštamumas kontroliniuose bandymuose yra ne didesnis kaip 10 %.
\n1.6.4 Stebėjimai Mirštamumas registruojamas praėjus 4 h nuo bandymo pradžios, o vėliau 24 h ir 48 h (t. y. po dozės davimo). Jei reikalingas ilgas stebėjimo laikotarpis, tolesni vertinimai turi būti daromi kas 24 h, bet ne ilgiau kaip 96 h, jei mirštamumas kontroliniuose bandymuose yra ne didesnis kaip 10 %.
\nTuri būti įvertintas grupės suvartoto maisto kiekis. Apdoroto (bandomojo) ir neapdoroto maisto suvartojimo greičio per 6 h lyginimas gali suteikti informacijos apie apdoroto maisto priimtinumą.
\nTuri būti registruojami visi bandymą atliekant pastebėti neįprasto elgesio reiškiniai.
\n1.6.5 Ribinis bandymas Kartais (pvz., kai manoma, kad bandomosios medžiagos toksiškumas turėtų būti mažas) galima atlikti ribinį bandymą, naudojant 100 μg aktyviosios medžiagos vienai bitei, taip norint parodyti, kad LD50 yra didesnė už šią vertę. Turi būti naudojama ta pati procedūra, įskaitant tris lygiagrečias bandymų grupes bandomajai dozei, atitinkamus kontrolinius bandymus ir toksiškumo etaloną. Jei pasitaiko mirštamumo atvejų, turi būti atliekamas visas tyrimas. Jei pastebimi subletalūs poveikiai (žr. 1.6.4), jie turi būti užregistruoti.
\n2 DUOMENYS IR ATASKAITA 2.1 DUOMENYS Kiekvienos dozės grupės, kontrolinių bandinių ir toksiškumo etalono grupių duomenys turėtų būti apibendrinti lentelėse, nurodant bičių skaičių, mirštamumą kiekvieną stebėjimo momentą ir bičių, kurios neįprastai elgiasi, skaičių. Mirštamumo duomenys analizuojami atitinkamais analizės metodais (pvz., probito funkcijos analizė, slenkamasis vidurkis, binominio skirstinio tikimybė) (3) (4). Nubraižomos kiekvieno rekomenduoto stebėjimo momento (t. y. 24 h, 48 h ir, jei reikia, 72 h, 96 h) dozės funkcijos kreivės ir apskaičiuojami kreivių krypties koeficientai bei medianinės letaliosios dozės (LD50) su 95 % pasikliovimo riba. Galima padaryti pataisas dėl mirštamumo kontroliniuose bandymuose, naudojant Abbotto pataisą (4) (5). Jei apdorotas maistas suvartojamas ne visiškai, turi būti nustatyta grupės suvartota bandomosios medžiagos dozė. LD50 turi būti išreikšta bandomosios medžiagos μg vienai bitei.
\n2.2 BANDYMO ATASKAITA Bandymo ataskaitoje turi būti ši informacija:
\n2.2.1 Bandomoji medžiaga:
\n2.2.2 Bandymų gyvūnai:
\n2.2.3 Bandymo sąlygos:
\n2.2.4 Rezultatai:
\nNAMINĖS BITĖS. ŪMAUS TOKSIŠKUMO BANDYMAS SĄLYČIO BŪDU (C.17.) 1. METODAS Šis ūmaus toksiškumo bandymo metodas yra OECD TG 214 (1998) kopija.
\n1.1 ĮVADAS Šis toksiškumo bandymas yra laboratorinis metodas, skirtas įvertinti augalų apsaugai skirtų produktų ir kitų cheminių medžiagų ūmų toksiškumą, dėl sąlyčio, suaugusioms naminėms bitėms darbininkėms.
\nVertinant ir nustatant cheminių medžiagų toksiškumo savybes, gali prireikti nustatyti ūmų toksiškumą naminėms bitėms sąlyčio būdu, pvz., kai naminės bitės gali būti veikiamos chemine medžiaga. Ūmaus toksiškumo bandymas sąlyčio būdu atliekamas, siekiant nustatyti pesticidų ir kitų cheminių medžiagų būdingą toksiškumą bitėms. Šio bandymo rezultatai turėtų būti naudojami pesticidų pavojaus bitėms vertinimo programose, vykdomose kaip laboratoriniai toksiškumo bandymai ir net kaip bandymai pusiau lauko ir lauko sąlygomis (1). Pesticidai gali būti bandomi kaip aktyviosios medžiagos (a. m.) ar kaip preparatai.
\nTuri būti vartojamas toksiškumo etalonas bičių jautrumui ir bandymo metodo tikslumui tikrinti.
\n1.2 APIBRĖŽIMAI Ūmus toksiškumas sąlyčio būdu. Žalingos pasekmės, kurios pasireiškia ne vėliau kaip per 96 h po vienkartinės bandomosios medžiagos dozės vietinio užtepimo.
\nDozė. Užteptos medžiagos kiekis. Dozė yra išreiškiama kaip bandomosios medžiagos masė μg vienam bandymų gyvūnui (μg/bitei).
\nSąlyčio LD50 (medianinė letali dozė). Yra statistiškai apskaičiuota vienkartinė medžiagos dozė, kurią naudojant gali žūti 50 % gyvūnų. LD50 vertė yra išreiškiama bandomosios medžiagos μg vienai bitei. Jei tai pesticidai, bandomoji medžiaga gali būti aktyvioji medžiaga (a. m.) ar apibrėžtos sudėties produktas, kuriame yra viena ar daugiau kaip viena aktyvioji medžiaga.
\nMirštamumas. Bitė registruojama kaip mirusi, kai ji visiškai nejuda.
\n1.3 BANDYMO METODO ESMĖ Suaugusios naminės bitės darbininkės (Apis mellifera) tam tikrais laiko tarpais yra veikiamos tinkamame nešiklyje ištirpinta bandomąja medžiaga, ją tiesiogiai užlašinant ant torakso (lašeliais). Bandymo trukmė yra 48 h. Jei mirštamumas per 24 h – 48 h didėja, o mirštamumas kontroliniuose bandymuose lieka priimtino lygio, t. y. ≤10 %, bandymą reikia tęsti 96 h. Mirštamumas registruojamas kasdien ir lyginamas su mirštamumo kontroliniuose bandymuose vertėmis. Rezultatai yra analizuojami, kad būtų galima apskaičiuoti LD50 po 24 h ir 48 h, o jei bandymas yra tęsiamas, po 72 h ir 96 h.
\n1.4 BANDYMO PAGRĮSTUMAS (PATIKIMUMAS) Bandymas yra pagrįstas (patikimas), jei galioja šios sąlygos:
\n1.5 BANDYMO METODO APRAŠYMAS 1.5.1 Bičių rinkimas Turi būti tiriamos jaunos suaugusios bitės darbininkės, t. y. to paties amžiaus, vienodai maitinamos, tos pačios rasės ir t. t. Bitės turi būti gaunamos iš tinkamai maitinamų, sveikų ir vienos motinėlės šeimų, kurių istorija ir fiziologinė būklė yra žinoma. Jos gali būti renkamos tą rytą, kai numatomos tirti, ar vakare prieš bandymą ir laikomos esant bandymo sąlygoms iki kitos dienos. Tinka bitės, surinktos nuo rėmelių, kuriuose nėra perų. Reikia vengti rinkti bites ankstyvą pavasarį ar vėlyvą rudenį, nes tuomet keičiasi bičių fiziologija. Jei bandymai turi būti atliekami anksti pavasarį ar vėlai rudenį, bitės gali būti užaugintos inkubatoriuje ir vieną savaitę maitinamos bičių duonele (iš korių surinkta žiedadulkių mase) ir sacharozės tirpalu. Bitės, apdorotos cheminėmis medžiagomis, pvz., antibiotikais, preparatais varoatozės ir t. t, toksiškumo bandymams neturi būti naudojamos, jei po apdorojimo paskutinį kartą dar nėra praėjusios keturios savaitės.
\n1.5.2 Laikymo ir maitinimo sąlygos Naudojami lengvai plaunami ir gerai vėdinami narveliai. Galima naudoti bet kurios tinkamos medžiagos, pvz., nerūdijančio plieno, vielos tinklelio, plastiko, vienkartinius medinius narvelius ir t.t. Narvelių dydis turi atitikti bičių skaičių, t. y. joms turi būti pakankamai erdvės. Siūloma naudoti dešimties bičių grupes viename narvelyje.
\nBitės bandymų patalpoje turi būti laikomos tamsoje, esant 25 ± 2 °C temperatūrai. Santykinė drėgmė, dažniausiai apie 50 – 70 %, turi būti registruojama per visą bandymą. Bičių tvarkymo procedūras, įskaitant apdorojimą ir stebėjimus, galima atlikti (dienos) šviesoje. Maistas, sacharozės vandeninis tirpalas, kurio galutinė koncentracija yra 500 g/l (50 % w/v), duodamas ed libidum (pasirinktu laiku) per visą bandymą, naudojant bičių maitinimo įtaisą. Tai gali būti stiklinis vamzdelis (maždaug 50 mm ilgio ir 10 mm vidinio skersmens, kurio atvirasis galas susiaurintas maždaug iki 2 mm skersmens).
\n1.5.3 Bičių ruošimas Surinktos bitės gali būti anestezuotos anglies dioksidu ar azotu, kad būtų galima užtepti bandomąją medžiagą. Anestezuojančios medžiagos kiekis ir veikimo trukmė turi būti kiek įmanoma mažesni. Prieš pradedant bandymą, mirštančios bitės turi būti pašalintos ir pakeistos sveikomis.
\n1.5.4 Dozių ruošimas Bandomoji medžiaga, o tai yra tirpalas su nešikliu, t.y. ji ištirpinama organiniame tirpiklyje ar vandenyje, turinčiame drėkiklio, užtepama ant bitės. Kaip organinį tirpiklį geriau būtų naudoti acetoną, tačiau galima naudoti ir kitus bitėms mažai toksiškus tirpiklius (pvz., dimetilformamidą, dimetilsulfoksidą). Jei tai vandenyje disperguoti cheminiai preparatai ir organiniuose tirpikliuose netirpios labai polinės organinės medžiagos, lengviau juos užtepti, paruošus nedidelės koncentracijos kurio nors prekybinio drėkiklio (pvz., Agral, Cittowett, Lubrol, Triton, Tweeri) tirpalą.
\nTuri būti paruošti atitinkami kontroliniai tirpalai, t. y., jei bandomajai medžiagai soliubilizuoti naudojamas tirpiklis ar dispergatorius, turi būti naudojamos dvi atskiros kontrolinių bandymų grupės: vienos grupės bitės apdorojamos vandeniu, kitos grupės bitės tirpikliu ir nešikliu.
\n1.6 BANDYMO EIGA 1.6.1 Bandymų ir kontrolinės grupės Dozių ir lygiagrečių bandymų skaičius turi atitikti statistinius LD50 nustatymo reikalavimus, esant 95 % pasikliovimo ribai. Dažniausiai bandymui reikia penkių LD50 diapazono dozių, išdėstytų geometrine progresija, tarp kurių daugiklis būtų ne didesnis kaip 2,2. Skiedimo veiksnys ir dozavimui naudojamų koncentracijų skaičius turi būti nustatyti pagal toksiškumo kreivės (mirštamumas kaip dozės funkcija) krypties koeficientą ir atsižvelgiant į rezultatams analizuoti parinktą statistinį metodą. Dozavimui tinkamas koncentracijas galima pasirinkti pagal diapazono nustatymo rezultatus.
\nKiekvieną bandymo koncentraciją reikia tepti ne mažiau kaip trims bandymų grupėms po 10 bičių.
\nBe bandomosios serijos, turi būti bandomos trys kontrolinės grupės po 10 bičių. Jei naudojamas organinis tirpiklis ar drėkiklis, tirpikliui ar drėkikliui turi būti naudojamos papildomos trys kontrolinės grupės, kurių kiekvienoje būtų po 10 bičių.
\n1.6.2 Toksiškumo etalonas Į bandymų seriją turi būti įtrauktas toksiškumo etalonas. Laukiamai LD50 dozei turi būti pasirenkamos bent trys dozės. Kiekvienai bandomajai dozei turi būti bent trys narveliai su 10 bičių kiekviename narvelyje. Kaip toksiškumo etalonui pirmenybė teikiama dimetoksatui (dimethoate), kuriam sąlyčio 24 h LD50 vertės diapazonas yra (0,10 – 0,30) μg aktyviosios medžiagos vienai bitei (2). Tačiau būtų priimtini ir kiti toksiškumo etalonai, jei būtų pateikta pakankamai duomenų laukiamam dozės poveikio atsakui patikrinti (pvz., tiofosas).
\n1.6.3 Veikimas 1.6.3.1. Dozių davimas Anestezuotos (apmarintos) bitės apdorojamos kiekviena atskirai, darant vietinį užtepimą (užlašinimą). Bitės skirtingoms bandomosioms dozėms ir kontroliniams bandiniams paskirstomos atsitiktinai. Ant kiekvienos bitės torakso dorsalinės pusės mikropipete užtepamas 1 μl tinkamos koncentracijos bandomosios medžiagos tirpalo. Galima naudoti kitokius tūrius, jei tai yra pagrįsta. Užlašinus bitės paskirstomos į narvelius ir joms duodama sacharozės tirpalo.
\n1.6.3.2. Trukmė Pirmenybė teikiama 48 h bandymo trukmei, jei mirštamumas 24 h — 48 h laikotarpiu didėja daugiau kaip 10 %. Bandymo trukmė turi būti ilginama ne daugiau kaip iki 96 h, jei mirštamumas kontroliniuose bandymuose yra ne didesnis kaip10 %.
\n1.6.4 Stebėjimai Mirštamumas registruojamas po 4 h nuo dozės davimo, o vėliau 24 h ir 48 h. Jei reikalingas ilgesnis stebėjimo laikotarpis, tolesni vertinimai turi būti daromi kas 24 h ne ilgiau kaip iki 96 h, jei mirtingumas kontroliniuose bandiniuose yra ne didesnis kaip 10 %. Turėtų būti registruojami visi bandymo metu pastebėti neįprasto elgesio reiškiniai.
\n1.6.5 Ribinis bandymas Kartais (pvz., kai manoma, kad bandomosios medžiagos toksiškumas turėtų būti mažas) galima atlikti ribinį bandymą, naudojant 100 μg aktyviosios medžiagos vienai bitei, taip norint parodyti, kad LD50 yra didesnė už šią vertę. Turėtų būti naudojama ta pati procedūra, įskaitant tris lygiagrečias bandymų grupes bandomajai dozei, atitinkamus kontrolinius bandymus ir toksiškumo etalono naudojimą. Jei pasitaiko mirštamumo atvejų, turi būti atliekamas visas tyrimas. Jei pastebimi subletalūs poveikiai (žr. 1.6.4 skirsnį), jie turi būti užregistruoti.
\n2 DUOMENYS IR ATASKAITA 2.1 DUOMENYS Kiekvienos dozės grupės duomenys turi būti apibendrinti ir pateikti lentelėse, kontrolinių bandymų ir toksiškumo etalono grupėms nurodant tirtų bičių skaičių, mirštamumą kiekvieną stebėjimo momentą ir neįprastai besielgiančių bičių skaičių. Mirštamumo duomenys analizuojami atitinkamais analizės metodais (pvz., probito funkcijos analizė, slenkamasis vidurkis, binominio skirstinio tikimybė) (3) (4). Nubraižomos kiekvieno rekomenduoto stebėjimo momento (t. y. 24 h, 48 h ir, jei reikia, 72 h, 96 h) atsako, kaip dozės funkcijos, kreivės ir apskaičiuojami kreivių krypties koeficientai bei medianinės letalios dozės (LD50) su 95 % pasikliovimo ribomis. Galima padaryti kontrolinių bandymų pataisas dėl mirštamumo, naudojant Abbotto pataisą (4) (5). LD50 turi būti išreikšta μg bandomosios medžiagos vienai bitei.
\n2.2 BANDYMO ATASKAITA Bandymo ataskaitoje turi būti ši informacija:
\n2.2.1 Bandomoji medžiaga:
\n2.2.2 Bandymų gyvūnai:
\n2.2.3 Bandymo sąlygos:
\n2.2.4 Rezultatai:
\n3 NUORODOS
\nADSORBCIJA IR DESORBCIJA TAIKANT ĮKROVOS PUSIAUSVYROS METODĄ (C.18.) 1 METODAS Šis metodas yra OECD (Organization for Economic Cooperation and Development – Ekonominio bendradarbiavimo ir plėtros organizacijos) TG (Test Guidlines – Bandymų rekomendacijų) 106 dėl dirvožemio adsorbcijos ir desorbcijos, taikant įkrovos pusiausvyros metodą, kopija (2000).
\n1.1 ĮVADAS Metodas atsižvelgia į tarplaboratorinio palyginimo bandymą ir į seminaro apie dirvožemio atranką, tobulinant adsorbcijos metodą, medžiagą (1) (2) (3) (4), taip pat į nacionaliniu lygiu taikomas rekomendacijas (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11).
\nAdsorbcijos ir desorbcijos tyrimai yra naudingi kaupiant svarbią informaciją apie cheminių medžiagų judrumą ir jų pasiskirstymą biosferos dirvožemio, vandens ir oro sudedamosiose dalyse (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21). Informacija gali būti naudojama numatant ar įvertinant, pvz., kaip cheminės medžiagos gali būti skaidomos (22) (23), kaip jas keičia ir įsisavina organizmai (24); kaip jos išplaunamos per dirvos sluoksnius (16) (18) (19) (21) (25) (26) (27) (28); koks jų lakumas nuo dirvožemio paviršiaus (21) (29) (30); koks nuotėkis nuo žemės paviršiaus į natūraliuosius vandenis (18) (31) (32). Adsorbcijos duomenys gali būti naudojami palyginant ir modeliuojant (19) (33) (34) (35).
\nCheminės medžiagos pasiskirstymas dirvožemyje ir vandeninėse fazėse yra sudėtingas procesas, kuris priklauso nuo daugelio skirtingų veiksnių: medžiagos cheminės prigimties (12) (36) (37) (38) (39) (40), dirvožemio savybių (4) (12) (13) (14) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) ir klimato veiksnių, pvz., lietaus, temperatūros, saulės šviesos ir vėjo. Taigi daugybės reiškinių ir mechanizmų, kurie dirvožemyje dalyvauja cheminių medžiagų adsorbcijos procese, negali visiškai išaiškinti toks supaprastintas laboratorinis modelis, kaip čia pateiktas metodas. Tačiau, nors šis bandymas negali apimti visų galimų aplinkoje atvejų, jis suteikia vertingos informacijos apie cheminės medžiagos adsorbcijos svarbą aplinkai.
\n1.2 TAIKYMO SRITIS Metodu siekiama įvertinti, kaip medžiagos dirvožemiuose adsorbuojamos ir desorbuojamos. Tikslas yra gauti sorbcijos vertę, kuri galėtų būti naudojama prognozuojant pasiskirstymą, esant įvairioms aplinkos sąlygoms; cheminių medžiagų adsorbcijos pusiausvyros koeficientai nustatomi kaip dirvožemio savybių (pvz., organinės anglies kiekio, molio kiekio, dirvožemio tekstūros bei pH) funkcija. Turi būti naudojami įvairūs dirvožemio tipai, kad būtų galima kiek įmanoma plačiau aptarti konkrečios medžiagos sąveiką su natūraliai esančiais dirvožemiais.
\nŠiame metode adsorbcija yra cheminės medžiagos susijungimo su dirvožemio paviršiumi procesas; metodas neskiria skirtingų adsorbcijos procesų (fizinės ir cheminės adsorbcijos) ir kitų procesų, pvz., paviršiaus katalizuojamo skaidymo, tūrio adsorbcijos ar cheminės reakcijos. Neatsižvelgiama į adsorbciją, kuri vyksta ant dirvožemyje susidarančių koloidinių dalelių (skersmuo < 0,2 μm).
\nAdsorbcijai svarbiausi dirvožemio parametrai yra: organinės anglies kiekis (3) (4) (12) (13) (14) (41) (43) (44) (45) (46) (47) (48), molio kiekis, dirvožemio tekstūra (3) (4) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) ir, jei tai jonizuojami junginiai, pH vertė (3) (4) (42). Kiti dirvožemio parametrai, kurie galėtų veikti konkrečios medžiagos adsorbciją ir desorbciją, yra efektyvioji katijonų mainų talpa (EKMT), amorfinių geležies ir aliuminio oksidų kiekis, ypač vulkaninės kilmės ir tropikų dirvožemių atvejais (4), taip pat savitasis paviršius (49).
\nBandymas skirtas įvertinti cheminės medžiagos adsorbciją į skirtingus dirvožemio tipus su kintamu organinės anglies kiekiu, molio kiekiu ir dirvožemio struktūra bei įvertinti pH. Jį sudaro trys etapai:
\n1 etapas: Parengiamasis tyrimas, siekiant nustatyti:
\n2 etapas: Atrankos bandymas – tiriama penkių skirtingų tipų dirvožemio adsorbcija, matuojant adsorbcijos kinetiką, esant vienai koncentracijai ir nustatant pasiskirstymo koeficientus Kd ir Koc.
\n3 etapas: Freundlicho adsorbcijos izotermių apskaičiavimas, norint nustatyti koncentracijos įtaką adsorbcijos dirvožemiu laipsniui. Desorbcijos tyrimas, taikant desorbcijos kinetiką ir Freundlicho desorbcijos izotermes (1 priedas).
\n1.3 APIBRĖŽIMAI IR VIENETAI Simbolis Apibrėžimas Vienetai Ati adsorbcijos procentinė dalis laiko momentu t % Aeq adsorbcijos procentinė dalis adsorbcijos pusiausvyros sąlygomis % msads (ti) bandomosios medžiagos, adsorbuotos dirvožemiu laiko momentu ti, masė μg msads (Δti) bandomosios medžiagos, adsorbuotos dirvožemiu per laiką Ati, masė μg msads (eq) bandomosios medžiagos, adsorbuotos dirvožemiu adsorbcijos pusiausvyros sąlygomis, masė μg m0 adsorbcijos bandymo pradžioje mėgintuvėlyje esančios bandomosios medžiagos masė μg mmads (ti) bandomosios medžiagos masė, išmatuota tirpalo alikvotinėje dalyje (VAa ) laiku ti μg maqads (eq) medžiagos tirpale masė adsorbcijos pusiausvyros sąlygomis μg msoil dirvožemio fazės kiekis, išreikštas sauso dirvožemio mase g cst medžiagos pradinio tirpalo masės koncentracija μg x cm-3 c0 sąlytyje su dirvožemiu esančio bandomojo tirpalo pradinė masės koncentracija μg x cm-3 Caqads (ti) medžiagos vandeninės fazės masės koncentracija laiko momentu t, kai buvo daroma analizė μg x cm-3 Csads (eq) dirvožemiu adsorbuotos medžiagos kiekis adsorbcijos pusiausvyros sąlygomis μg x g-1 Caqads (eq) medžiagos vandeninės fazės masės koncentracija adsorbcijos pusiausvyros sąlygomis μg x cm-3 v0 sąlytyje su dirvožemiu esančios vandeninės fazės pradinis tūris atliekant adsorbcijos bandymą cm3 VAa alikvotinės tirpalo dalies, kurioje išmatuota bandomoji medžiaga, tūris cm3 Kd adsorbcijos pasiskirstymo koeficientas cm3 x g-1 Koc adsorbcijos koeficientas normalizuotas pagal organinę anglį cm3 x g-1 Kom pasiskirstymo koeficientas normalizuotas pagal organinę medžiagą cm3 x g-1 KFads Freundlicho adsorbcijos koeficientas μg1-1/n x (cm3)1/n x g-1 1/n Freundlicho lygties laipsnio rodiklis Dti desorbcijos procentinė dalis laiku t % DΔti desorbcijos procentinė dalis, atitinkanti laiko intervalą Ati % Kdes tariamasis desorbcijos koeficientas cm3 x g-1 KFdes Freundlicho desorbcijos koeficientas μg1-1/n x (cm3)1/n x g-1 maqdes (ti) bandomosios medžiagos, desorbuotos nuo dirvožemio laiku t, masė μg maqdes (Δti) bandomosios medžiagos, desorbuotos nuo dirvožemio per laiko tarpą Ati, masė μg mmdes (eq) medžiagos, analiziškai nustatytos vandeninėje fazėje desorbcijos pusiausvyros sąlygomis, masė μg maqdes (eq) bandomosios medžiagos, desorbuotos desorbcijos pusiausvyros sąlygomis, bendroji masė μg msdes (Δti) medžiagos, kuri liko adsorbuota dirvožemiu praėjus laiko tarpui Ati, masė μg mAaq medžiagos, likusios po adsorbcijos pusiausvyros bandymo dėl ne visiško tūrio pakeitimo, masė μg Csdes (eq) bandomosios medžiagos, kuri liko adsorbuota dirvožemiu desorbcijos pusiausvyros sąlygomis, kiekis
\nμg x g-1 Caqdes (eq) bandomosios medžiagos vandeninėje fazėje masės koncentracija desorbcijos pusiausvyros sąlygomis μg x cm-3 VT vandeninės fazės, esančios sąlytyje su dirvožemiu, atliekant desorbcijos kinetikos bandymą nuosekliuoju metodu, bendras tūris cm3 VR tirpalo virš nuosėdų, pašalinto iš mėgintuvėlio pasiekus adsorbcij os pusiausvyrą ir pakeisto tokiu pat tūriu 0,01 M CaCl2 tirpalo, tūris cm3 VDa tirpalo, paimto iš mėgintuvėlio (i) bandomosios medžiagos kiekiui nustatyti atliekant desorbcijos kinetikos bandymą nuosekliuoju metodu, alikvotinės dalies tūris cm3 Vir tirpalo, paimto iš mėgintuvėlio (i) bandomosios medžiagos kiekiui nustatyti atliekant desorbcijos kinetikos bandymą (lygiagretusis metodas), tūris cm3 VFr tirpalo, paimto iš mėgintuvėlio bandomosios medžiagos kiekiui nustatyti desorbcijos pusiausvyros sąlygomis, tūris cm3 MB masių balansas % mE bandomosios medžiagos, dviem etapais ekstrahuotos iš dirvožemio ir nuo sienelių, bendroji masė μg Vrec adsorbcijos pusiausvyros sąlygomis regeneruoto tirpalo virš nuosėdų tūris cm3 Pow pasiskirstymo tarp oktanolio ir vandens koeficientas pKa disociacijos konstanta Sw tirpumas vandenyje g x 1-1 1.4 BANDYMŲ METODO ESMĖ Žinomi bandomosios medžiagos, neturinčios ar turinčios žymėtųjų atomų, tirpalo 0,01 M CaCl2 tūriai yra sumaišomi su žinomos sauso dirvožemio masės bandiniais, prieš tai laikytais 0,01 M CaCl2, kad nusistovėtų pusiausvyra. Mišinys tam tikrą laiką maišomas. Paskui dirvožemio suspensija atskiriama centrifugavimu ir, jei to pageidaujama, filtravimu, o vandeninė fazė analizuojama. Dirvožemio bandiniu adsorbuotos bandomosios medžiagos kiekis apskaičiuojamas kaip skirtumas tarp pradinio bandomosios medžiagos kiekio tirpale ir jos kiekio bandymo pabaigoje (netiesioginis metodas).
\nPagal kitą metodą atliekama dirvožemio analizė ir tiesiogiai nustatomas adsorbuotos bandomosios medžiagos kiekis (tiesioginis metodas). Šis metodas, kurį sudaro dirvožemio ekstrahavimas tam tikrais etapais atitinkamu tirpikliu, rekomenduojamas tais atvejais, kai negalima tiksliai nustatyti bandomosios medžiagos tirpalo koncentracijos skirtumo. Tokių atvejų pavyzdžiai yra: bandomosios medžiagos adsorbcija ant bandymų indų paviršiaus; bandomosios medžiagos nestabilumas atliekant bandymą; silpna adsorbcija, todėl tirpalo koncentracijos pokytis yra labai mažas; stipri adsorbcija, todėl tirpalo koncentracija labai sumažėja ir negali būti tiksliai nustatyta. Naudojant medžiagą su radioaktyviąja žymena, dirvožemio galima ir neekstrahuoti, jei dirvožemio fazės analizei taikomas sudeginimo ir skysčių scintiliacijos skaičiavimo metodas. Skysčių scintiliacijos skaičiavimas yra ne specifinis metodas ir juo negalima atskirti pradinių produktų nuo jų kitimo produktų; taigi jis turi būti taikomas tik tokiu atveju, jei cheminė medžiaga yra stabili atliekant tyrimą.
\n1.5 INFORMACIJA APIE BANDOMĄJĄ MEDŽIAGĄ Cheminiai reagentai turi būti analiziškai gryni. Rekomenduojama naudoti bent 95 % grynumo žinomos sudėties radioaktyviųjų žymenų neturinčias bandomąsias medžiagas ar žinomos sudėties radioaktyviai grynas medžiagas su radioaktyviąja žymena. Jei radioaktyviųjų izotopų pusamžis yra trumpas, turi būti taikomos skilimo pataisos.
\nPrieš atliekant adsorbcijos ir desorbcijos bandymą, apie bandomąją medžiagą turi būti žinoma ši informacija:
\n1.6 BANDYMO TAIKOMUMAS Bandymas tinka cheminėms medžiagoms, kurioms nustatyti yra turimas pakankamo tikslumo analizės metodas. Svarbus parametras yra bandomosios medžiagos stabilumas atliekant bandymą, kuris gali turėti įtakos rezultatų patikimumui, ypač taikant netiesioginį metodą. Taigi atliekant parengiamąjį tyrimą, būtina tikrinti stabilumą; jei atliekant bandymą stebimas medžiagos kitimas, atliekant pagrindinį tyrimą – rekomenduojama analizuoti dirvožemio ir vandeninę fazes.
\nGali kilti sunkumų, atliekant bandymą su bandomosiomis medžiagomis, kurių tirpumas vandenyje yra mažas (Sw < 10-4 g x1-1), taip pat esant dideliam bandomųjų medžiagų kiekiui, nes medžiagos koncentracija vandeninėje fazėje negali būti analiziškai nustatyta pakankamai tiksliai. Šiais atvejais būtina imtis papildomų priemonių. Nurodymai, kaip spręsti šias problemas, pateikti atitinkamuose šio metodo aprašymo poskyriuose.
\nBandant lakiąsias medžiagas, reikia imtis atsargumo priemonių per bandymą išvengti nuostolių.
\n1.7 METODO APRAŠYMAS 1.7.1 Aparatūra ir cheminiai reagentai Reikalinga ši standartinė laboratorinė įranga:
\n1.7.2 Dirvožemio tipo apibūdinimas ir parinkimas Dirvožemio tipą turėtų apibūdinti trys parametrai, kurie daro didžiausią įtaką adsorbcijos gebai: organinė anglis, molio kiekis ir dirvožemio tekstūra bei pH. Kaip minėta (žr. poskyrį „Taikymo sritis“), konkrečios medžiagos adsorbcijai ir desorbcijai gali turėti įtakos kitos fizinės ir cheminės dirvožemio savybės, o tokiais atvejais į jas turi būti atsižvelgta.
\nMetodai, taikyti dirvožemiui apibūdinti, yra labai svarbūs ir gali turėti didelės įtakos rezultatams. Taigi atitinkamu ISO metodu (ISO-10390-1) rekomenduojama išmatuoti dirvožemio 0,01 M CaCl2 tirpale (t. y. tirpale, naudojamame adsorbcijos ir desorbcijos bandymuose) pH vertę. Taip pat rekomenduojama, kad standartiniais metodais (pvz., ISO, „Handbook of Soil Analysis“) būtų nustatytos kitos reikalingos dirvožemio savybės; tai leidžia sorbcijos duomenis analizuoti pagal visam pasauliui standartizuotus dirvožemio parametrus. Kai kurie duomenys apie esamus standartinius dirvožemio analizės ir apibūdinimo metodus pateikti nuorodose (50 – 52). Dirvožemio bandymų metodams kalibruoti rekomenduojama naudoti etaloninius dirvožemius.
\nNurodymai, kaip parinkti dirvožemius adsorbcijos ir desorbcijos bandymams, pateikti 1 lentelėje. Parinkti septyni dirvožemio tipai apima vidutinėse geografinėse zonose pasitaikančius dirvožemio tipus. Jei bandomosios medžiagos yra joninės, parinkti dirvožemio tipai turi apimti platų pH verčių diapazoną, kad būtų galima įvertinti jonizuotos ir nejonizuotos medžiagos adsorbciją. Nurodymai, kiek skirtingų dirvožemio tipų naudoti įvairiuose bandymo etapuose, pateikti 1.9 poskyryje „Bandymo eiga“.
\nJei tinkamesnis kitų tipų dirvožemis, jis turi būti apibūdintas tais pačiais parametrais ir jo savybės turi įvairuoti panašiai kaip 1 lentelėje aprašytos savybės, net jei tiksliai kriterijų ir neatitinka.
\n1 lentelė. Nurodymai, kaip parinkti dirvožemio bandinius adsorbcijos ir desorbcijos bandymams Dirvožemio tipas pH diapazonas (0,01 M CaCl2) Organinės anglies kiekis, % Molio kiekis, % Dirvožemio tekstūra1 1 4,5-5,5 1,0-2,0 65-80 Molis 2 >7,5 3,5 – 5,0 20-40 sunkus priemolis 3 5,5 – 7,0 1,5-3,0 15-25 rudasis priemolis 4 4,0-5,5 3,0-4,0 15-30 priemolis 5 <4,0-6,02 <0,5-l,52'3 <10-152 priemolio smėlis 6 >7,0 < 0,5-1,02'3 40-65 sunkus priemolis ar molis 7 <4,5 >10 <10 smėlis ar priemolio smėlis 1 Pagal FAO (Food and Agricultural Organisation – Maisto ir žemės ūkio organizacija) ir JAV sistemą (85).
\n2 Būtų geriau, jei atitinkamų kintamųjų vertės būtų nurodytame diapazone. Tačiau, jei kyla sunkumų rasti tinkamą dirvožemį, priimtinos mažesnės negu nurodytos mažiausios vertės.
\n3 Dirvožemis, kuriame organinės anglies yra mažiau kaip 0,3 %, gali sugriauti naudoti dirvožemį kuriame organinės anglies būtų ne mažiau kaip 0,3 %.
\n1.7.3 Dirvožemio bandinių rinkimas ir laikymas 1.7.3.1. Rinkimas Nėra rekomenduojami kokie nors specifiniai bandinių ėmimo metodai ar priemonės; bandinių ėmimo metodas priklauso nuo tyrimo tikslo (53) (54) (55) (56) (57) (58).
\nReikia atsižvelgti į šiuos dalykus:
\nDirvožemio bandiniai turi būti gabenami konteineriuose, esant tokiai temperatūrai, kuri garantuotų pradines dirvožemio savybes ir jų labai nepakeistų.
\n1.7.3.2. Laikymas Geriau naudoti ką tik iš lauko paimtą dirvožemį. Jei tai neįmanoma, išdžiovintas ore dirvožemis gali būti laikomas kambario temperatūros sąlygomis. Rekomendacijų apie laikymo trukmės ribas nepateikiama, tačiau daugiau kaip trejus metus laikytas dirvožemis prieš naudojant turi būti vėl analizuojamas, kad būtų nustatytas organinės anglies kiekis, pH ir katijonų mainų talpa (KMT).
\n1.7.3.3. Dirvožemio bandinių apdorojimas ir paruošimas bandymui Dirvožemis džiovinamas ore kambario temperatūros sąlygomis, geriau 20 — 25 °C. Smulkinti reikia kuo mažesne jėga, kad pradinė dirvožemio sandara pasikeistų kuo mažiau. Dirvožemis sijojamas, kol lieka 2 mm dydžio ir smulkesnės dalelės; sijoj ant reikėtų laikytis ISO standarto dirvožemio bandinių ėmimo rekomendacijų (ISO 10381-6). Rekomenduojama dirvožemį kruopščiai homogenizuoti, nes tai pagerina rezultatų atkuriamumą. Kiekvieno dirvožemio bandinio drėgmės kiekis nustatomas tris alikvotines dalis kaitinant 105 °C temperatūroje tol, kol masė daugiau nesikeičia (maždaug 12 h). Visiems skaičiavimams nurodoma krosnyje išdžiovinto dirvožemio masė, t. y. dirvožemio, atėmus drėgmės kiekį, masė.
\n1.7.4 Bandomosios medžiagos paruošimas maišymui su dirvožemiu Bandomoji medžiaga ištirpinama 0,01 M CaCl2 tirpale, kuriam paruošti naudojamas distiliuotas ar dejonizuotas vanduo; CaCl2 tirpalas yra naudojamas kaip vandeninis tirpiklis centrifugavimui palengvinti ir katijonų mainams, kiek įmanoma, sumažinti. Pradinio tirpalo koncentracija turėtų būti trimis dydžio eilėmis didesnė už analizės metodo aptikimo ribą. Ši riba garantuoja tikslius matavimus, taikant šį metodą; be to, pradinio tirpalo koncentracija turėtų būti mažesnė už bandomosios medžiagos tirpumo vandenyje vertę.
\nPradinį tirpalą geriau ruošti prieš pat maišymą su dirvožemio bandiniais. Paruoštas tirpalas turi būti uždengtas ir laikomas tamsoje, esant 4 °C temperatūrai. Laikymo trukmė priklauso nuo bandomosios medžiagos stabilumo ir nuo tirpalo koncentracijos.
\nMažai tirpioms medžiagoms (Sw < 10-4 g x 1-1), kai bandomąją medžiagą sunku ištirpinti, gali būti reikalingas atitinkamas soliubilizavimo agentas. Šis soliubilizavimo agentas: a) turi maišytis su vandeniu, pvz., metanolis ar acetonitrilas; b) jo koncentracija neturi būti didesnė kaip 1 % bendrojo pradinio tirpalo tūrio ir turi būti mažesnė nei sąlytyje su dirvožemiu esančios bandomosios medžiagos koncentracija (geriau, jei mažesnė kaip 0,1 %); c) neturi būti paviršiaus aktyvioji medžiaga arba dalyvauti solvolizės reakcijoje su bandomąja medžiaga. Duomenų ataskaitoje turi būti nurodytas ir pagrįstas tokio soliubilizavimo agento naudojimas.
\nKitas mažai tirpioms medžiagoms taikomas būdas yra pridėti bandomosios medžiagos į bandymo sistemą, naudojant pagalbinį tirpiklį: bandomoji medžiaga ištirpinama organiniame tirpiklyje, alikvotinė šio tirpalo dalis pridedama į dirvožemio ir 0,01 M CaCl2 tirpalo distiliuotame ar dejonizuotame vandenyje sistemą. Organinio tirpiklio kiekis vandeninėje fazėje turi būti kuo mažesnis, dažniausiai ne didesnis kaip 0,1 %. Medžiagos pridėjimas, naudojant tirpalą organiniame tirpiklyje, gali pabloginti tūrio atkuriamumą. Taigi gali atsirasti papildoma paklaida, nes bandomosios medžiagos ir pagalbinio tirpiklio koncentracija visuose bandymuose gali būti nevienoda.
\n1.8 ADSORBCIJOS IR DESORBCIJOS BANDYMO BŪTINOSIOS SĄLYGOS 1.8.1 Analizės metodas Pagrindiniai parametrai, galintys turėti įtakos sorbcijos matavimams, yra tirpalui ir adsorbuotoms fezėms analizuoti taikomo analizės metodo tikslumas, bandomosios medžiagos stabilumas ir grynumas, sorbcijos pusiausvyros pasiekimas, tirpalo koncentracijos pokyčio dydis, dirvožemio ir tirpalo santykis, dirvožemio struktūros pokyčiai, nusistovint pusiausvyrai (35) (59 – 62). Keletas pavyzdžių, susijusių su tikslumo problemomis, pateikta 2 priede.
\nTaikomo analizės metodo patikimumas turi būti patikrintas pagal koncentracijų diapazoną, kuris greičiausiai bus taikomas atliekant bandymą. Bandytojas gali laisvai tobulinti atitinkamą metodą, turintį reikiamą tikslumą, atkuriamumą, aptikimo ribas ir atgavimo lygį. Toliau pateikti nurodymai, kaip tokį bandymą atlikti.
\nAtitinkamas 0,01 M CaCl2 tirpalo tūris, pvz., 100 cm3, 4 h maišomas su tam tikra labai adsorbuojančio, t. y. turinčio didelį organinės anglies ir molio kiekį, dirvožemio mase, pvz., 20 g; ši masė ir tūris gali skirtis priklausomai nuo analizės poreikių, tačiau dirvožemio ir tirpalo santykis – 1:5 yra patogus pradžios taškas. Mišinys centrifuguojamas ir vandeninė jo fazė gali būti filtruojama. Į vandeninę fazę įpilamas tam tikras tūris bandomosios medžiagos pradinio tirpalo, kad būtų pasiekta vardinė koncentracija koncentracijų diapazone, kuris bus numatomas atliekant bandymą. Šis tūris turi sudaryti ne daugiau kaip 10 % galutinio vandeninės fazės tūrio, kad kuo mažiau pasikeistų pradiniam pusiausvyros nusistovėjimui paimto tirpalo savybės. Tirpalas analizuojamas.
\nNorint patikrinti analizės metodo artefaktus ir dėl dirvožemio atsiradusius matricos efektus, turi būti įtrauktas vienas tuščias bandymas, kurį sudaro sistema iš dirvožemio + CaCl2 tirpalo (be bandomosios medžiagos).
\nAnalizės metodus, kurie gali būti taikomi sorbcijai matuoti, sudaro dujų ir skysčių chromatografija (Gas-Liquid Chromatography, GLC), didelio efektyvumo skysčių chromatografija (high-performance liąuid chromatography, HPLC), spektrometrija (pvz., GC/masių spektrometrija, HPLC/masių spektrometrija) ir skysčių scintiliacijos skaičiavimas (medžiagų su radioaktyviąja žymena). Nepriklausomai nuo analizės metodo, patenkinamu laikomas aptikimo lygis, kuris sudaro 90 % — 110 % vardinės vertės. Norint medžiagą aptikti ir įvertinti po įvykdyto atskyrimo, analizės metodo aptikimo riba turi būti bent dviem dydžio eilėmis mažesnė už vardinę koncentraciją.
\nAdsorbcijos tyrimams taikomo analizės metodo savybės ir aptikimo riba yra labai svarbios, apibrėžiant bandymo sąlygas ir bendrą bandymo veiksmingumą. Šis metodas pateikia bendrąją bandymo eigą ir numato rekomendacijas alternatyviems sprendimams ten, kur galimybes gali riboti analizės metodas ir laboratorijos įranga.
\n1.8.2 Optimalaus dirvožemio ir tirpalo santykio parinkimas Tinkamo dirvožemio ir tirpalo santykio parinkimas sorbcijos tyrimams priklauso nuo pasiskirstymo koeficiento Kd ir nuo pageidaujamo santykinio adsorbcijos laipsnio. Matavimo, pagrįsto adsorbcijos lygties forma ir analizės metodo riba, statistinį tikslumą, nustatant medžiagos tirpalo koncentraciją, lemia šios koncentracijos pokytis. Taigi naudinga pasirinkti kelias pastovias santykio vertes, kurioms adsorbuotos medžiagos procentinė dalis yra didesnė negu 20 %, geriau didesnė negu 50 % (62), ir pasirūpinti, kad bandomosios medžiagos tirpalo koncentracija būtų palaikoma tokia, kad ją būtų galima tiksliai nustatyti. Tai ypač svarbu, kai yra didelė adsorbcijos procentinė dalis.
\nPatogus būdas parinkti tinkamą dirvožemio ir vandens santykį, pagrįstą Kd vertės įverčiu, atliekant išankstinius tyrimus arba taikant sukurtus vertinimo metodus (3 priedas). Tinkamą santykį galima pasirinkti pagal dirvožemio ir tirpalo santykio bei nustatytos adsorbcijos procentinės dalies Kd grafiką (1 pav.). Šiam grafikui nubrėžti daroma prielaida, kad adsorbcijos lygtis yra tiesiška (3)13. Tinkamas sąryšis gaunamas Kd 4 lygtį pertvarkant į 1 lygtį: ar į jos logaritminę išraišką, darant prielaidą, kad, Pasiskirstymo koeficientas Kd (cm3 x g-1) 1 pav. Dirvos ir tirpalo santykio, ir Kd sąryšis, esant įvairioms adsorbuotos medžiagos procentinėms dalims 1 pav. Reikiamas dirvožemio ir tirpalo santykis pateiktas kaip Kd funkcija esant įvairiems adsorbcijos lygiams. Pvz., jei dirvožemio ir tirpalo santykis yra 1:5, ir Kd 20, adsorbcijos laipsnis maždaug 80 %. 50% adsorbcijai gauti, esant tam pačiam Kd, turi būti taikomas santykis 1:25. Šis tinkamo dirvožemio ir tirpalo santykio pasirinkimo būdas leidžia bandytojui lanksčiai prisitaikyti prie bandymo sąlygų.
\nSunkiau yra panaudoti tas sritis, kuriose medžiaga adsorbuojama labai stipriai arba labai silpnai. Jei adsorbcija vyksta silpnai, rekomenduojamas 1:1 dirvožemio ir tirpalo santykis, nors kai kuriems dirvožemiams su dideliu organinės medžiagos kiekiu šį santykį būtina padidinti norint gauti suspensiją. Reikia pasirūpinti analizės metodu mažiems tirpalo koncentracijos pokyčiams matuoti, kitaip adsorbcijos matavimas bus netikslus. Kita vertus, esant labai dideliems pasiskirstymo koeficientams Kd, dirvožemio ir tirpalo santykį galima mažinti iki 1:100, kad cheminės medžiagos tirpale liktų daug. Reikia užtikrinti gerą sumaišymą ir būtina duoti pakankamai laiko sistemai pasiekti pusiausvyrą. Alternatyvus šių ribinių atvejų naudojimo būdas, kai nėra tinkamo analizės metodo, yra Kd vertės prognozė, taikant vertinimo metodikas, pagrįstas, pvz., Pow vertėmis (3priedas). Tai gali būti naudinga ypač silpnai adsorbuojamoms ar polinėms medžiagoms, kurių Pow < 20, ir lipofilinėms ar stipriai sorbuojamoms cheminėms medžiagoms, kurių Pow > 104.
\n1.9 BANDYMŲ EIGA 1.9.1 Bandymų sąlygos Visi bandymai atliekami aplinkos temperatūros ir, jei įmanoma, pastovios temperatūros nuo 20 °C iki 25 °C sąlygomis.
\nCentrifugavimo sąlygos turi būti tokios, kad būtų galima pašalinti iš tirpalo didesnes kaip 0,2 μm daleles. Ši vertė atitinka mažiausią dydį iki kurio dalelė dar laikoma kietąja dalele, ir tai yra riba tarp kietųjų ir koloidinių dalelių. Kaip nustatyti centrifugavimo sąlygas, nurodyta 4 priede.
\nJei negalima garantuoti, kad centrifugavimo priemonės pašalins didesnes kaip 0,2 μm daleles, būtų galima taikyti centrifugavimo ir filtravimo pro 0,2 μm filtrus derinį. Norint išvengti ant filtrų bet kokių bandomosios medžiagos nuostolių, indai turi būti pagaminti iš tinkamos inertinės medžiagos. Bet kuriuo atveju turi būti įrodyta, kad filtruojant nepatiriama jokių bandomosios medžiagos nuostolių.
\n1.9.2.1 etapas. Parengiamasis tyrimas Pradinio tyrimo vykdymo tikslas jau buvo nurodytas poskyryje „Taikymo sritis“. Toliau pateikiamos rekomendacijos, kaip atlikti tokį bandymą.
\n1.9.2.1. Optimalaus dirvožemio ir tirpalo santykio verčių parinkimas Naudojami du dirvožemio tipai ir trys dirvožemio ir tirpalo santykio vertės (šeši bandymai). Vieno tipo dirvožemyje yra didelis organinės anglies ir mažas molio kiekis, kito tipo dirvožemyje — mažas organinės anglies ir didelis molio kiekis. Siūloma naudoti tokius dirvožemio ir tirpalo santykius:
\nMažiausias dirvožemio kiekis, su kuriuo gali būti atliekamas bandymas, priklauso nuo laboratorijos įrangos ir taikomų analizės metodų. Tačiau, norint gauti patikimus bandymo rezultatus, rekomenduojama naudoti nemažiau kaip 1 g, o geriau 2 g dirvožemio.
\nBandomosios medžiagos stabilumui CaCl2 tirpale ir jos galimai adsorbcijai ant bandymų indų paviršių patikrinti – vienas kontrolinis bandinys, kurį sudaro 0,01 M CaCl2 tirpale ištirpinta bandomoji medžiaga (be dirvožemio), pereina tiksliai tuos pačius etapus kaip ir bandomosios sistemos.
\nTuščiasis bandymas kiekvienam dirvožemiui su tuo pačiu dirvožemio kiekiu ir bendru 50 cm3 0,01 M CaCl2 tirpalo tūriu (be bandomosios medžiagos) atliekamas pagal tą pačią bandymo metodiką. Atliekant analizę, šis bandymas yra fono kontrolės priemonė, norint aptikti trukdančių medžiagų ar užterštų dirvožemių.
\nVisi bandymai, įskaitant kontrolinius ir tuščiuosius, turi būti atliekami mažiausiai po du kartus. Bendras tyrimui paruoštų bandinių skaičius gali būti apskaičiuotas atsižvelgiant į taikomą metodą.
\nParengiamojo tyrimo ir pagrindinio tyrimo metodai dažniausiai yra tie patys, būtinos išimtys yra nurodomos.
\nNorint pasiekti pusiausvyrą ore, išdžiovinti dirvožemio bandiniai sumaišomi su ne mažesnio kaip 45 cm3 tūrio 0,01 M CaCl2 tirpalu ir mišinys maišomas per naktį (12 h) prieš bandymo atlikimo dieną. Vėliau įpilamas tam tikras tūris bandomosios medžiagos pradinio tirpalo taip, kad būtų gautas galutinis 50 cm3 tūris. Šis įpilamo pradinio tirpalo tūris: a) neturi sudaryti daugiau kaip 10 % galutinio 50 cm3 vandeninės fazės tūrio, kad kuo mažiau pasikeistų pradinei pusiausvyrai nusistovėti naudoto tirpalo savybės; b) būtų toks, kad sąlytyje su dirvožemiu esančio bandomosios medžiagos pradinio tirpalo koncentracija (C0>) būtų bent dviem dydžio eilėmis didesnė negu analizės metodo aptikimo ribos vertė; šis ribinis dydis leidžia daryti tikslius matavimus, esant didelio laipsnio adsorbcijai (> 90%) ir vėliau apskaičiuoti adsorbcijos izotermes. Be to, rekomenduojama, kad pradinė medžiagos koncentracija (C0>), jei tai įmanoma, būtų ne didesnė kaip pusė tirpumo vertės.
\nToliau pateikiamas pavyzdys, kaip apskaičiuoti pradinio tirpalo koncentraciją (Cst). Tarkime, kad aptikimo riba yra 0,01 μg x cm-3 ir adsorbcijos laipsnis 90 %; taigi sąlytyje su dirvožemiu esančios bandomosios medžiagos pradinė koncentracija turi būti 1 μg x cm-3 (dviem dydžio eilėmis didesnė kaip aptikimo ribos vertė). Darant prielaidą, kad įpilamo pradinio tirpalo tūris yra didžiausias, koks buvo rekomenduotas, t. y. 5 cm3 į 45 cm3 0,01 M CaCl2 pusiausvyros nusistovėjimo tirpalo (pradinis tirpalas sudaro 10 % 50 cm3 bendrojo vandeninės fazės tūrio), pradinio tirpalo koncentracija turi būti 10 μg x cm-3; ji yra trimis dydžio eilėmis didesnė už analizės metodo aptikimo ribinę vertę.
\nVandeninės fazės pH vertė turi būti matuojama prieš sąlytį su dirvožemiu ir po jo, kadangi ji visą adsorbcijos procesą yra svarbi, ypač jei tai jonizuojamosios medžiagos.
\nMišinys maišomas tol, kol pasiekiama adsorbcijos pusiausvyra. Pusiausvyros nusistovėjimo trukmė dirvožemiams yra labai nevienoda, atsižvelgiant į cheminę medžiagą ir dirvožemį; dažniausiai pakanka 24 h (77). Atliekant parengiamąjį tyrimą, bandinius per visą 48 h maišymo laikotarpį galima imti nuosekliai (pvz., 4, 8, 24,48 h). Tačiau rinktis analizės laiką reikėtų lanksčiai ir atsižvelgiant į laboratorijos darbo grafiką.
\nYra du galimi būdai bandomosios medžiagos vandeniniam tirpalui analizuoti: a) lygiagretusis metodas ir b) nuoseklusis metodas. Pabrėžtina, kad, nors eksperimentinio darbo lygiagrečiuoju metodu yra daugiau, matematinis rezultatų apdorojimas yra paprastesnis (5 priedas). Tačiau metodą pasirinkti leidžiama pačiam bandytojui, kuris turės atsižvelgti į laboratorijos įrangą ir lėšas.
\nPagal vardinę pradinę koncentraciją ir koncentraciją, išmatuotą bandinio ėmimo momentui (t), pataisytą pagal tuščiojo bandymo vertę, kiekvienam laiko momentui (ti) apskaičiuojama adsorbcijos Ati procentinė dalis. Braižomi Ati kitimo laike grafikai (5 priedas, 1 pav.), kad būtų galima nustatyti, ar jau pasiekta pusiausvyros horizontalioji kreivės dalis (1). Taip pat apskaičiuojama Kd vertė pusiausvyros sąlygomis. Pagal šią Kd vertę (1 pav.) pasirenkamas tinkamas dirvožemio ir tirpalo santykis, kad adsorbcijos procentinė dalis būtų didesnė kaip 20 %, o geriau, jei > 50 % (61). Visos taikomos lygtys ir grafikų sudarymo principai pateikti poskyryje „Duomenys ir ataskaita“ ir 5 priede.
\n1.9.2.2. Adsorbcijos pusiausvyros nusistovėjimo, trukmės ir pusiausvyros sąlygomis adsorbuotos medžiagos kiekio nustatymas Kaip jau sakyta, Ati ar Cadsaq kitimo per tam tikrą laiką grafikai leidžia įvertinti, ar pasiekta adsorbcijos pusiausvyra ir koks yra pusiausvyros sąlygomis adsorbuotos bandomosios medžiagos kiekis. Tokių grafikų pavyzdžiai pateikti 5 priede. Pusiausvyros nusistovėjimo trukmė – tai laikas, per kurį sistema pasiekia kreivės horizontaliąją dalį.
\nJei konkrečiai medžiagai kreivės lygiagrečioji dalis nepasiekiama, bet adsorbcija visą laiką didėja, gali būti sunkinančių veiksnių, pvz., biologinis skaidymas ar lėta difuzija. Biologinį skaidymą galima įrodyti, pakartojant bandymą su steriliu dirvožemio bandiniu. Jei ir dabar lygiagrečioji kreivės dalis nepasiekiama, bandytojas turi ieškoti kitų reiškinių, trukdančių vykdyti specifinį tyrimą; tai galima padaryti atitinkamai pakeitus bandymo sąlygas (temperatūrą, maišymo trukmę, dirvožemio ir tirpalo santykį). Bandytojas pats turi spręsti, ar tęsti bandymą, nepaisant to, kad gali ir nepavykti pasiekti pusiausvyrą.
\n1.9.2.3. Adsorbcija ant bandymų indų paviršiaus ir bandomosios medžiagos stabilumas Tam tikros informacijos apie bandomosios medžiagos adsorbciją ant bandymų indų paviršiaus, taip pat apie jos stabilumą, galima gauti analizuojant kontrolinius bandinius. Jei pastebimas medžiagos išeikvojimas yra didesnis už analizės metodo standartinę paklaidą, gali vykti abiotinis skaidymas ir (ar) adsorbcija ant bandymų indų paviršiaus. Šiuos du reiškinius galima atskirti, jei indų sienelės gerai nuplaunamos žinomu kiekiu atitinkamo tirpiklio ir plovimui naudotas tirpalas analizuojamas, norint nustatyti bandomąją medžiagą. Jei adsorbcija ant indų paviršiaus nevyksta, medžiagos išeikvojimas rodo abiotinį bandomosios medžiagos nestabilumą. Jei adsorbcija įrodoma, būtina keisti medžiagas, iš kurių pagaminti bandymų indai. Tačiau duomenys, gauti atliekant šį bandymą, negali būti tiesiogiai ekstrapoliuoti dirvožemio ir tirpalo bandymui. Šiai adsorbcijai įtakos gali turėti dirvožemis.
\nPapildomos informacijos apie bandomosios medžiagos stabilumą galima gauti, nustatant pradinės medžiagos masės balansą per tam tikrą laiką. Tokiu atveju vandeninė fazė, dirvožemio ekstraktai ir bandymų indų sienelės analizuojamos, norint nustatyti bandomąją medžiagą. Pridėtos bandomosios medžiagos masės ir bandomosios medžiagos vandeninėje fazėje, ekstraktuose ir ant bandymų indų sienelių masių sumos skirtumas yra lygus masei medžiagos, kuri buvo suardyta ir (ar) išgaravo, ir (ar) nebuvo ekstrahuota. Norint nustatyti masių balansą, atliekant bandymą turi būti pasiekta adsorbcijos pusiausvyra.
\nMasių balansas sudaromas dviem dirvožemiams ir kiekvieno dirvožemio vienam dirvožemio ir tirpalo santykiui, kuriam pusiausvyros sąlygomis gaunamas didesnis negu 20 %, o geriau didesnis negu 50 % išeikvojimas. Baigus santykio nustatymo bandymą, kai po 48 h padaroma paskutinė vandeninės fazės bandinio analizė, fazės yra atskiriamos centrifugavimu ir, jei pageidaujama, filtravimu. Iš dirvožemio išgaunama kuo didesnio laipsnio vandeninė fazė, vėliau, norint ekstrahuoti bandomąją medžiagą, į jį įpilama tinkamo ekstrahavimo tirpiklio (ekstrahavimo veiksnys bent 95%). Rekomenduojama nuosekliai ekstrahuoti bent du kartus. Nustatomas medžiagos kiekis dirvožemio ir bandymų indų ekstraktuose ir apskaičiuojamas masių balansas (10 lygtis, „Duomenys ir ataskaita“). Jei jis yra mažesnis negu 90 %, laikoma, kad bandomoji medžiaga, atliekant bandymą, yra nestabili. Tyrimus galima tęsti toliau, atsižvelgiant į bandomosios medžiagos nestabilumą; rekomenduojama, atliekant pagrindinį tyrimą, analizuoti abi fazes.
\n1.9.3 2 etapas. Adsorbcijos kinetika, esant vienai bandomosios medžiagos koncentracijai Naudojami iš 1 lentelės pasirinkti penki dirvožemio tipai. Jei tinka, tarp šių penkių tipų naudinga turėti kai kuriuos dirvožemio tipus, naudotus atliekant parengiamąjį tyrimą. Tuomet parengiamajam tyrimui naudotiems dirvožemio tipams 2 etapo bandymų daryti nereikia.
\nPusiausvyros nusistovėjimo trukmė, dirvožemio ir tirpalo santykis, dirvožemio bandinio masė, susijęs su dirvožemiu vandeninės fazės tūris ir bandomosios medžiagos tirpalo koncentracija pasirenkami pagal parengiamojo tyrimo rezultatus. Analizę būtų geriau atlikti maždaug po 2, 4, 6, 8 (galbūt dar po 10 h) ir po nusistovėjimo trukmė. Analizės laiką reikėtų rinktis lanksčiai.
\nKiekvienas bandymas (vienas dirvožemis ir vienas tirpalas) atliekamas bent du kartus, kad būtų galima įvertinti rezultatų sklaidą. Atliekant kiekvieną bandymą, lygiagrečiai atliekamas tuščiasis bandymas. Jį sudaro dirvožemis ir 0,01 M CaCl2 tirpalas be bandomosios medžiagos, kurių tūris yra atitinkamai toks pat kaip ir bandymo su bandomąja medžiaga masė. Norint išvengti netikėtumų, pagal tą pačią bandymo metodiką atliekamas kontrolinis bandymas tik su bandomąja medžiaga, ištirpinta 0,01 M CaCl2 tirpale (be dirvožemio).
\nA A Apskaičiuojama kiekvieno laiko momento Ati ir (ar) laiko tarpo AΔti (pagal poreikį) adsorbcijos procentinė dalis ir pateikiamas adsorbcijos kitimo tam tikrą laiką grafikas. Apskaičiuojamas pasiskirstymo koeficientas Kd pusiausvyros sąlygomis, taip pat pagal organinę anglį normalizuotas adsorbcijos koeficientas Koc (nepolinių organinių medžiagų).
\nAdsorbcijos kinetikos bandymo rezultatai Tiesinė Kd vertė dažniausiai tiksliai aprašo dirvožemio sorbcinį elgesį (35) (78) ir yra cheminių medžiagų būdingo judrumo dirvožemyje išraiška. Pvz., cheminės medžiagos, kurių Kd < 1 cm3 x g-1, kokybiškai laikomos judriomis. Panašiai MacCall et ai. (16) buvo sukurta judrumo klasifikavimo schema, pagrįsta Koc vertėmis. Be to, yra išplovimo klasifikavimo schemos, pagrįstos Kd ir DT-50[3] santykiu (32) (79).
\nPagal paklaidų analizės tyrimus (61) mažesnės kaip 0,3 cm3 x g-1 Kd vertės negali būti tiksliai įvertintos pagal vandeninės fazės koncentracijos mažėjimą, netgi taikant palankiausią (tikslumo požiūriu) dirvožemio ir tirpalo santykį, t. y. 1:1. Šiuo atveju rekomenduojama analizuoti abi fazes, dirvožemį ir tirpalą.
\nAtsižvelgiant į šias pastabas, rekomenduojama tęsti adsorbcinį cheminės medžiagos dirvoje elgesio ir jos potencialaus judrumo tyrimą, nustatant Freundlicho adsorbcijos izotermes tų sistemų, kurių Kd vertes galima tiksliai nustatyti pagal šio metodo aprašymą. Tiksliai nustatyti galima, jei Kd ir dirvožemio ir tirpalo santykio sandaugos vertė yra > 0,3, matuojant vandeninės fazės koncentracijos mažėjimą (netiesioginis metodas) ar > 0,1, kai analizuojamos abi fazės (tiesioginis metodas) (61).
\n1.9.4 3 etapas. Adsorbcijos izotermes ir desorbcijos kinetika bei desorbcijos izotermes 1.9.4.1. Adsorbcijos izotermes Naudojamos penkios bandomosios medžiagos koncentracijos ir rekomenduojama, kad jų vertės apimtų dvi dydžio eiles; pasirenkant šias koncentracijas, reikia atsižvelgti į tirpumą vandenyje ir gaunamą vandeninės fazės pusiausvyros koncentraciją. Tas pats dirvožemio ir tirpalo santykis turi būti taikomas visą tyrimą. Adsorbcijos bandymas atliekamas taip, kaip aprašyta pirmiau, skirtumas tik toks, kad vandeninė fazė analizuojama vieną kartą pusiausvyros nusistovėjimo momentu, nustatytu pagal 2 etapo rezultatus. Nustatoma tirpalų pusiausvyros koncentracija ir pagal medžiagos kiekio tirpale sumažėjimą arba tiesioginiu metodu apskaičiuojamas adsorbuotos medžiagos kiekis. Adsorbuotos medžiagos masė, tenkanti dirvožemio masės vienetui, grafiškai pateikiama kaip bandomosios medžiagos pusiausvyros koncentracijos funkcija (žr. „Duomenys ir ataskaita“).
\nBandymo rezultatai, norint gauti adsorbcijos izotermę Apibūdinant adsorbcijos procesus iš ligi šiol pasiūlytų matematinių adsorbcijos modelių dažniausiai taikoma Freundlicho izotermė. Smulkesnė informacija, interpretuojant adsorbcijos modelius ir jų svarbą, pateikta nuorodose (41), (45), (80), (81), (82).
\nPASTABA. Reikėtų paminėti, kad skirtingų medžiagų KF (Freundlicho adsorbcijos koeficiento) vertes galima palyginti, jei šios KF vertės yra išreikštos tais pačiais vienetais (83).
\n1.9.4.2. Desorbcijos kinetika Šio bandymo tikslas yra ištirti, ar cheminę medžiagą dirvožemis adsorbuoja grįžtamai ar negrįžtamai. Ši informacija yra svarbi, kadangi cheminės medžiagos elgesiui dirvožemyje lauko sąlygomis desorbcijos procesas taip pat turi svarbią įtaką. Be to, desorbcijos duomenys yra naudingi kaip įvesties duomenys kompiuteriu modeliuojant išplovimą ir ištirpusių medžiagų nuotėkį. Jei norima vykdyti desorbcijos tyrimą, rekomenduojama, kad su kiekviena sistema, kurios Kd buvo galima tiksliai nustatyti, atliekant ankstesnį adsorbcijos kinetikos bandymą, būtų atliekamas toliau aprašytas tyrimas.
\nPanašiai kaip atliekant adsorbcijos kinetikos tyrimą, yra du desorbcijos kinetikos bandymo metodai: a) lygiagretusis metodas ir b) nuoseklusis metodas. Pasirinkti metodą patikima bandytojui, kuris turi atsižvelgti į laboratorijos įrangą ir lėšas.
\nApskaičiuojama kiekvieno laiko momento (Dti) ir (ar) laiko tarpo (DΔti) (pagal tyrimo poreikius) desorbcijos procentinė dalis ir braižomas kitimo tam tikrą laiką grafikas. Taip pat apskaičiuojamas desorbcijos koeficientas Kdes pusiausvyros sąlygomis. Visos taikomos lygtys pateiktos poskyryje „Duomenys ir ataskaita“ ir 5 priedėlyje.
\nDesorbcijos kinetikos bandymo rezultatai Bendri desorbcijos procentinės dalies Dti ir adsorbcijos Ati kitimo tam tikrą laiką grafikai leidžia įvertinti adsorbcijos proceso grįžtamumą. Adsorbcija laikoma grįžtamąja, jei laikas, skirtas pasiekti desorbcijos pusiausvyrą, yra trumpesnis už dvigubą laiką, reikalingą pasiekti adsorbcijos pusiausvyrai, o bendroji desorbciją sudaro daugiau negu 75 % adsorbuoto kiekio.
\n1.9.4.3. Desorbcijos izotermės Apskaičiuojamos dirvožemių, kuriems buvo apskaičiuojamos adsorbcijos izotermės, Freundlicho desorbcijos izotermės. Desorbcijos bandymas daromas, kaip aprašyta skirsnyje „Desorbcijos kinetika“, išskyrus tai, kad vandeninė fazė analizuojama tik vieną kartą, kai nusistovi desorbcijos pusiausvyra. Apskaičiuojamas desorbuotos bandomosios medžiagos kiekis. Desorbcijos pusiausvyros sąlygomis likęs dirvožemio adsorbuotos bandomosios medžiagos kiekis grafiškai pateikiamas kaip bandomosios medžiagos tirpalo pusiausvyros koncentracijos funkcija (žr. „Duomenys ir ataskaita“ ir 5 priedą).
\n2 DUOMENYS IR ATASKAITA Analizės duomenys pateikiami lentelėse (žr. 6 priedą). Pateikiami atskiri matmenys ir apskaičiuotos vidutinės vertės. Adsorbcijos izotermės pateikiamos grafiškai. Apskaičiuojama taip, kaip nurodyta toliau.
\nAtliekant šį bandymą laikoma, kad 1 cm3 vandeninio tirpalo masė yra 1 g. Dirvožemio ir tirpalo santykis gali būti išreikštas m/m ar m/V, skaitmeninė šių dydžių vertė yra vienoda.
\n2.1 ADSORBCIJA Adsorbcija (Ati) yra išreiškiama bandymo sąlygomis dirvožemio adsorbuotos medžiagos procentine dalimi nuo jos kiekio bandymo pradžioje. Jei Ą bandomoji medžiaga yra stabili ir indo sienelės jos labai neadsorbuoja, Ati kiekvienu laiko momentu Ati apskaičiuojama pagal lygtį: čia:
\nAti = adsorbcijos procentinė dalis laiko momentu į (%), msads (ti) = laiku ti dirvožemiu adsorbuotos bandomosios medžiagos masė (μg), mo= bandymo pradžioje mėgintuvėlyje esančios bandomosios medžiagos masė (μg).
\nInformacija, kaip apskaičiuoti adsorbciją Ati lygiagrečiuoju ir nuosekliuoju metodu, išsamiai aprašyta 5 priede.
\nPasiskirstymo koeficientas Kd yra medžiagos kiekio dirvožemio fazėje ir vandeninio tirpalo masės koncentracijos santykis bandymo sąlygomis, pasiekus adsorbcijos pusiausvyrą. čia:
\nCsads (eq) = dirvožemiu adsorbuotos medžiagos kiekis adsorbcijos pusiausvyros sąlygomis (μg x g-1), Caqads (eq) = medžiagos vandeninės fazės masės koncentracija adsorbcijos pusiausvyros sąlygomis (μg x cm-3). Ši koncentracija nustatoma analizės būdu, atsižvelgiant į vertes, gautas atlikus tuščiuosius bandymus, msads (eq) = dirvožemiu adsorbuotos medžiagos masė adsorbcijos pusiausvyros sąlygomis (μg), maqads (eq) = medžiagos masė tirpale adsorbcijos pusiausvyros sąlygomis (μg), msoil = dirvožemio fazės kiekis, išreikštas sauso dirvožemio mase (g), Vo = su dirvožemiu susijusios vandeninės fazės pradinis tūris (cm3).
\nAeq, ir Kd santykis aprašomas lygtimi: čia:
\nAeq = adsorbcijos procentinė dalis adsorbcijos pusiausvyros sąlygomis %.
\nPagal organinę anglį normalizuotas adsorbcijos koeficientas Koc susieja pasiskirstymo koeficientą Kd ir dirvožemio bandinio organinės anglies kiekį: čia: %oc = organinės anglies dirvožemio bandinyje procentinė dalis (g x g-1).
\nKoc koeficientas rodo vienintelę vertę, kuri dažniausiai apibūdina neporinių organinių cheminių medžiagų pasiskirstymą tarp dirvožemio organinės anglies ar nuosėdų ir vandens. Šių cheminių medžiagų adsorbcija susiejama su organinės medžiagos kiekiu adsorbuojančioje kietojoje medžiagoje (7); taigi Koc vertės priklauso nuo humusinių dalių, kurių sorbcijos galia labai skiriasi dėl kilmės, genezės ir kt. specifinių savybių.
\n2.1.1. Adsorbcijos izotermės Freundlicho adsorbcijos izotermių lygtis susieja adsorbuotos bandomosios medžiagos kiekį ir bandomosios medžiagos tirpalo koncentraciją pusiausvyros sąlygomis (8 lygtis).
\nDuomenys apdorojami, kaip nurodyta „Adsorbcijos“ poskyrio bendrojoje dalyje, ir kiekvienam mėgintuvėliui po adsorbcijos bandymo apskaičiuojamas dirvožemiu adsorbuotos bandomosios medžiagos kiekis (Csads (eq), kitur žymimas x/m). Daroma prielaida, kad pusiausvyra yra pasiekta ir kad Csads (eq) rodo pusiausvyros vertę:
\nFreundlicho adsorbcijos lygtis pateikta (8): ar kaip tiesė: čia:
\nKFads = Freundlicho adsorbcijos koeficientas; jo dimensija yra cm3 x g-1, tik jei l/n= 1; visais kitais atvejais į KFads dimensiją įvedamas krypties koeficientas 1/n [μg1-1/n x (cm3)1/n x g-1], n = regresijos konstanta; 1/n dažniausiai kinta 0,7 – 1,0 ribose. Tai rodo, kad sorbcijos duomenys dažnai yra šiek tiek netiesiški.
\nGali būti nubrėžti 8 ir 9 lygčių grafikai ir, taikant 9 lygtį, regresijos analizės metodu apskaičiuojami KFads ir 1/n. Taip pat apskaičiuojamas logaritminės lygties koreliacijos koeficientas r2. Tokių grafikų pavyzdys pateiktas 2 pav.
\n2 pav. Freundlicho adsorbcijos įprastas ir ištiesintas grafikas.
\n2.1.2 Masių balansas Masių balansas (MB) apibrėžiamas kaip medžiagos, galinčios būti analiziškai išgautos po adsorbcijos bandymo, procentinė dalis nuo medžiagos vardinio kiekio bandymo pradžioje.
\nDuomenų apdorojimas skirsis, jei tirpiklis visiškai maišosi su vandeniu. Jei tirpiklis maišosi su vandeniu, ekstrahuojant tirpikliu nustatyti atgaunamos medžiagos kiekį galima taikyti duomenų apdorojimo būdą, aprašytą „Desorbcijos“ poskyryje. Jei tirpiklis su vandeniu maišosi blogiau, reikia nustatyti atgautos medžiagos kiekį.
\nAdsorbcijos atveju masių balansas MB apskaičiuojamas, kaip nurodyta toliau. Daroma prielaida, kad narys (mB) atitinka bandomosios cheminės medžiagos, organiniu tirpikliu ekstrahuojamos iš dirvožemio ir nuo bandymų indo sienelių, masių sumą: čia:
\nMB= masių balansas (%) mE bandomosios medžiagos, dviem etapais ekstrahuotos iš dirvožemio ir nuo sienelių, bendroji masė (μg), Co= sąlytyje su dirvožemiu esančio bandomojo tirpalo pradinė masės koncentracija (μg x cm-3) Vrec= adsorbcijos pusiausvyros sąlygomis išgauto virš nuosėdų tirpalo tūris (cm3).
\n2.2 DESORBCIJA Desorbcija (D) apibrėžiama kaip desorbuotos bandomosios medžiagos procentinė dalis nuo medžiagos kiekio, prieš tai adsorbuotos bandymo sąlygomis: čia:
\nDti = desorbcijos procentinė dalis laiko momentu į (%) maqdes (ti) = laiko momentu ti nuo dirvožemio desorbuotos bandomosios medžiagos masė (μg) msads (eq) = adsorbcijos pusiausvyros sąlygomis dirvožemiu adsorbuotos bandomosios medžiagos masė (μg).
\nInformacija, kaip apskaičiuoti desorbcijos procentinę dalį Dti lygiagrečiuoju ir nuosekliuoju metodu, išsamiai aprašyta 5 priede. Tariamasis desorbcijos koeficientas (Kdes) bandymo sąlygomis yra dirvožemio fazėje likusios medžiagos kiekio ir desorbuotos medžiagos vandeninio tirpalo masės koncentracijos santykis pasiekus desorbcijos pusiausvyrą: čia:
\nKdes = desorbcijos koeficientas (cm3 x g“1) maqads (eq) = nuo dirvožemio desorbuotos bandomosios medžiagos bendroji masė desorbcijos pusiausvyros sąlygomis (μg) Vt= atliekant desorbcijos kinetikos bandymą sąlytyje su dirvožemiu esančios vandeninės fazės bendrasis tūris (cm3).
\nKaip apskaičiuoti maqdes (eq), nurodyta 5 priedo poskyryje „Desorbcija“.
\nPASTABA. Jei prieš tai atliekant adsorbcijos bandymą buvo taikomas lygiagretusis metodas, laikoma, kad tūris VT 12 lygtyje yra lygus Vo.
\n2.2.1 Desorbcijos izotermės Freundlicho desorbcijos izotermių lygtis susieja desorbcijos pusiausvyros sąlygomis likusios dirvožemiu adsorbuotos bandomosios medžiagos kiekį ir bandomosios medžiagos tirpalo koncentraciją (16 lygtis).
\nDesorbcijos pusiausvyros sąlygomis likusios dirvožemio adsorbuotos medžiagos kiekis kiekvienam mėgintuvėliui apskaičiuojamas taip: maqdes (eq) yra apibrėžiama taip: čia:
\nCsdes (eq) = bandomosios medžiagos, kuri liko adsorbuota dirvožemiu desorbcijos pusiausvyros sąlygomis, kiekis (μg x g ), mmdes (eq) = medžiagos, analiziškai nustatytos vandeninėje terpėje desorbcijos pusiausvyros sąlygomis, masė (μg), mAaq = bandomosios medžiagos, likusios po adsorbcijos pusiausvyros bandymo dėl ne visiško tūrio pakeitimo, masė (μg), maqdes (eq) = medžiagos, esančios tirpale adsorbcijos pusiausvyros sąlygomis, masė (μg) VFr = tirpalo, paimto iš mėgintuvėlio, norint nustatyti bandomosios medžiagos kiekį desorbcijos pusiausvyros sąlygomis, tūris (cm3), VR= virš nuosėdų esančio tirpalo, pašalinto iš mėgintuvėlio, kai pasiekta adsorbcijos pusiausvyra ir pakeista tokiu pat tūriu 0,01 M CaCl2 tirpalo, tūris (cm3).
\nFreundlicho desorbcijos lygtis pateikta (16): ar kaip tiesė: čia:
\nKFdes = Freundlicho desorbcijos koeficientas n = regresijos konstanta, Caqdes (eq) = medžiagos vandeninėje fazėje masės koncentracija desorbcijos pusiausvyros sąlygomis (μg x cm-3).
\nGali būti nubrėžti 16 ir 17 lygčių grafikai ir taikant 17 lygtį regresijos analizės metodu apskaičiuojami KdesF ir 1/n.
\nPASTABA. Jei Freundlicho adsorbcijos ar desorbcijos laipsnio rodiklis 1/n yra lygus 1, Freundlicho lygčių adsorbcijos ar desorbcijos konstantos (KFads ir KFdes) bus lygios atitinkamai adsorbcijos ar desorbcijos pusiausvyros konstantoms (Kd ir Kdes), ir Cs priklausomybės nuo Caq grafikas dažniausiai būna tiesė. Jei laipsnių rodikliai nėra lygūs 1, Cs priklausomybės nuo Caq grafikai nebūna tiesės ir adsorbcijos bei desorbcijos konstantos dažniausiai keičiasi išilgai izotermių.
\n2.2.2 Bandymų ataskaita Bandymų ataskaitoje turi būti ši informacija:
\n1 priedas BANDYMO PLANAS 2 priedas ANALIZĖS METODO TIKSLUMO IR KONCENTRACIJOS POKYČIO ĮTAKA ADSORBCIJOS REZULTATŲ TIKSLUMUI Iš toliau pateikiamos lentelės (84) matyti, kad jei tirpale esančios bandomosios medžiagos pradinės masės (m0 =110 μg) ir pusiausvyros masės maqads (eq) = 100 μg) skirtumas labai mažas (nes yra 5 % paklaida), tai matuojant pusiausvyros koncentraciją susidaro 50 % paklaida, kai apskaičiuojamas dirvožemiu adsorbuotos medžiagos masė msads (eq), ir 52,4 % paklaida, apskaičiuojant Kd.
\nDirvožemio kiekis msoil = 10 g Tirpalo tūris V0=100cm3 maqads (eq) Caqads (eq) R msads (eq)* Csads (eq)* R* Kd* R* (μg x cm-3) (μg) (μg x g-1) (μg) mo=110 μg ar A = 9 % 100 1,000 Tikroji vertė 10 1,00 Tikroji vertė 1 Co= 1,100 μg /cm3 101 1,010 1% 9 0,90 10% 0,891 10,9 % 105 1,050 5% 5 0,50 50% 0,476 52,4 % 109 1,090 9% 1 0,10 90% 0,092 90,8 % mo=110 μg ar A = 55 % 50,0 0,500 Tikroji vertė 60,0 6,00 tikroji vertė 12,0 Co= 1,100 μg /cm3 50,5 0,505 1% 59,5 5,95 0,8 % 11,78 1,8 % 52,5 0,525 5% 57,5 5,75 4,0 % 10,95 8,8 % 55,0 0,550 10% 55,0 5,50 8,3 % 10,00 16,7 % mo=110 μg ar A = 99 % 1,100 0,011 tikroji vertė 108,9 10,89 tikroji vertė 990 Co= 1,100 μg /cm3 1,111 0,01111 1% 108,889 10,8889 0,01 % 980 1,0 % 1,155 0,01155 5% 108,845 10,8845 0,05 % 942 4,8 % 1,21 0,0121 10% 108,790 10,8790 0,10% 899 9,2 % Čia: msads (eq) = bandomosios medžiagos dirvožemio fazėje masė pusiausvyros sąlygomis, μg, maqads (eq) = bandomosios medžiagos vandeninėje fazėje masė pusiausvyros sąlygomis, μg, Csads (eq) = bandomosios medžiagos dirvožemio fazėje kiekis pusiausvyros sąlygomis, μg x g-1, Caqads (eq) = bandomosios medžiagos vandeninės fazės koncentracija pusiausvyros sąlygomis, μg x cm-3, R = analizinė paklaida nustatant maqads (eq), R*= apskaičiuota paklaida dėl analizinės paklaidos R.
\n3 priedas Kd VERTINIMO METODAI 1. Vertinimo metodai leidžia daryti Kd vertės prognozę, pagrįstą koreliacija, su, pvz., Pow vertėmis (12) (39) (63 – 68), tirpumo vandenyje duomenimis (12) (19) (21) (39) (68 – 73) ar poliškumo duomenimis, gautais taikant atvirkštinių fazių HPLC metodą (74 – 76). Kaip parodyta 1 ir 2 lentelėse, pagal tas lygtis apskaičiuojamos Koc ar Kom vertės ir vėliau netiesiogiai pagal šias lygtis apskaičiuojama Kd:
\n1 lentelė. Adsorbcijos pasiskirstymo koeficiento ir oktanolio-vandens pasiskirstymo koeficiento koreliacijos pavyzdžiai; kiti pavyzdžiai pateikti (12) (68) Medžiagos Koreliacijos lygtys Autoriai Karbamido pakaitalai log Kom = 0,69 + 0,52 log Pow Briggs(1981)(39) Chlorinti aromatiniai junginiai log Koc = – 0,779 + 0,904 log Pow Chiouetal. (1983) (65) Įvairūs pesticidai log Kom = 4,4 + 0,72 log Pow Gerstl and Mingelgrin (1984) (66) Aromatiniai angliavandeniliai log Koc =-2,53+ 1,15 log Pow Vowles and Mantoura (1987) (67) 2 lentelė. Adsorbcijos pasiskirstymo koeficiento ir tirpumo vandenyje koreliacijos pavyzdžiai; kiti pavyzdžiai pateikti (68), (69) Junginiai Koreliacijos lygtys Autoriai Įvairūs pesticidai log Kom = 3,8 -0,561 log Sw Gerstl and Mingelgrin (1984) (66) Alifatinės, aromatinės chlorintos medžiagos log Kom = (4,040 ±0,038)-(0,557 ±0,012) log Sw Chiouetal. (1979) (70) a – naftolis log Koc = 4,273-0,686 log Sw Hassetetal.(1981)(71) Ciklinės, alifatinės aromatinės medžiagos log Koc = – 1,405 – 0,921 log Sw -0,00953 (mp-25) Karickhoff (1981) (72) Įvairūs junginiai log Kom = 2,75-0,45 log Sw Moreale van Blade (1982) (73) 4 priedas SKAIČIAVIMAI CENTRIFUGAVIMO SĄLYGOMS APIBRĖŽTI 1. Centrifugavimo trukmė nustatoma pagal šią formulę, darant prielaidą, kad dalelės yra rutulio formos:
\nSiekiant supaprastinti, visi paramerai yra išreikšti ne SI vienetais (g, cm).
\nČia: ω= sukimosi greitis (=2П x rpm/60), rad x s-1; rpm= apsukų dažnis, min-1; η = tirpalo klampumas, g x s-1 x cm-1; rp = dalelių spindulys, cm; ρs = dirvožemio tankis, g x cm-3; ρaq = tirpalo tankis, g x cm-3;
\nRt = nuotolis nuo centrifugos rotoriaus centro iki tirpalo centrifugavimo mėgintuvėlyje viršaus, cm;
\nRb = nuotolis nuo centrifugos rotoriaus centro iki tirpalo centrifugavimo mėgintuvėlyje apačios, cm;
\nRb – Rt = dirvožemio ir tirpalo mišinio stulpelio centrifugavimo mėgintuvėlyje ilgis, cm.
\nKad būtų garantuotas visiškas atskyrimas, praktikoje taikoma trukmė dažniausiai yra dvigubai ilgesnė už apskaičiuotąją.
\nTuomet centrifugavimo trukmė išreiškiama 2 lygtimi:
\nJei bandymus atliekanti laboratorija turi ultracentrifugavimo ar ultrafiltravimo priemonių, medžiagos adsorbcija ir desorbcija dirvožemiu galėtų būti ištirta išsamiau, įskaitant informaciją apie medžiagos adsorbciją koloidinėmis dalelėmis. Šiuo atveju norint atskirti tris fazes: dirvožemį, koloidines daleles ir tirpalą, turi būti taikomas ultracentrifugavimas 60000 min-1 apsukų dažniu ar ultrafiltravimas pro filtrą, kurio akytumas 100 000 Daltonų. Atitinkamai turi būti pakeistas bandymų protokolas, kad visos trys fazės būtų išanalizuotos.
\nCentrifugos apsukų dažnis (min-1) 1a pav. Centrifugavimo trukmės (t) priklausomybė nuo centrifugos apsukų dažnio (min-1), esant skirtingam dirvožemio tankiui (ρs). Rt = 10 cm, Rb – Rt = 10 cm, η = 8,95 x 10-3 g x s-1 x cm-1 ir ρad = 1,0 g x cm-3 25 °C temperatūroje Centrifugos apsukų dažnis (min-1) 1b pav. Centrifugavimo trukmės (t) priklausomybė nuo centrifugos apsukų dažnio (min-1), esant skirtingam mišinio stulpelio centrifugavimo mėgintuvėlyje ilgiui (Rb – Rt) = L; Rt = 10 cm, η = 8,95 x 10-3 g x s-1 x cm-1, ρaq = 1,0 g x cm-3 25 °C temperatūrai ir ρs = 2,0 g x cm-3 5 priedas ADSORBCIJOS A (%) IR DESORBCIJOS D (%) APSKAIČIAVIMAS Metodikai taikyta laiko schema:
\nDarant visus skaičiavimus taikoma prielaida, kad bandomoji medžiaga yra stabili, ir jos labai neadsorbuoja indo sienelės.
\nADSORBCIJA A (A%)
\nAti = adsorbcijos procentinė dalis (%) laiko momentu t, msads (ti) = dirvožemiu adsorbuotos bandomosios medžiagos masė laiko momentu ti, kai buvo atliekama analizė (μg), mo = bandymo pradžioje mėgintuvėlyje buvusios bandomosios medžiagos masė (μg), Co= sąlytyje su dirvožemiu esančio bandomojo tirpalo pradinė masės koncentracija (μg x cm-3),