Record Details

COMPARATIVE ANALYSIS OF EXTRAPOLATION METHODS OF LABORATORY DATA TO THE ECOSYSTEM LEVEL IN AQUATIC ECOTOXICOLOGY

Наукові журнали Національного Авіаційного Університету

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title COMPARATIVE ANALYSIS OF EXTRAPOLATION METHODS OF LABORATORY DATA TO THE ECOSYSTEM LEVEL IN AQUATIC ECOTOXICOLOGY
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ЭКСТРАПОЛЯЦИИ ЛАБОРАТОРНЫХ ДАННЫХ НА УРОВЕНЬ ЭКОСИСТЕМЫ В ВОДНОЙ ЭКОТОКСИКОЛОГИИ
Порівняльний аналіз методів екстраполяції лабораторних даних на рівень екосистеми у водній екотоксикології
 
Creator Безвербна, Олена Вікторівна; Національний авіаційний університет
 
Subject Ecology
extrapolation of data; bioassay; safe concentration; phenol; aquatic ecosystem; method of safety factors; empirical statistical models; method of Kooijman; method of Van Straalen and Denneman
574.64
Экология
экстраполяция данных; биотестирование; безопасная концентрация; фенол; водная экосистема; метод коэффициентов безопасности; эмпирические статистические модели; метод Коуймана; метод Ван Страалена и Деннемана.
574.64
Екологія
екстраполяція даних; біотестування; безпечна концентрація; фенол; водна екосистема; метод коефіцієнтів безпеки; емпіричні статистичні моделі; метод Коуймана; метод Ван Страалена і Деннемана
574.64
 
Description In order to assess the environmental effects during risk assessment, in practice it is impossible to conduct laboratory and field studies for all types of organisms in the biocenosis, as well as accurately reproduce in a laboratory experiment all combinations of conditions and factors of influence. That is why it is necessary to find the most precise model of data extrapolation from laboratory toxicological experiments - bioassays - to the level of aquatic ecosystem. Regardless of the calculation method, all such models are based on determining the predicted no-effect concentration of the pollutant for living organisms that populate the reservoir. Different methods of extrapolation of laboratory toxicity data to ecosystem level are compared by the example of determining the toxicity of phenol to water bodies. Calculation is based on bioassay results and carried out by methods of safety factors and empirical statistical models (Kooijman's method and method of Van Straalen and Denneman). The method of safety factor is the simplest and fastest, but its outcome strongly depends on the quantity and quality of the toxicity profile data and does not include the probability estimation. The safe concentration value, calculated by the method of Van Straalen and Denneman, is the highest. The error occurring during estimation of NOEC on the basis of LС(EС)50 values affects on the calculation in this case. Instead, the Kooijjman method is very precise. The safe concentration calculated according to this method is significantly understated in comparison with the results of other methods, because it strongly depends on the number of species inhabiting the aquatic ecosystem and the number of investigated test objects. It has been found that when using the Kooijman's method too high backward LС(EС)50 values of the least sensitive test objects significantly reduce the safe concentration of a pollutant. These may cause difficulties in decision-making process. In order to obtain the most reliable results, it is recommended not to consider too backward LС(EС)50 values using Kooijman's method for calculation of safe concentration of the pollutant and to take into consideration all values from LС(EС)50 calculation line using the method of Van Straalen and Denneman.
Для оценки экологических эффектов при определении риска на практике невозможно провести лабораторные и полевые исследования для всех видов организмов, которые входят в состав биоценоза, а также точно воспроизвести в лабораторном эксперименте все комбинации условий и факторов влияния. Именно поэтому возникает необходимость поиска наиболее четкой модели экстраполяции данных с лабораторных токсикологических экспериментов - биотестов - на уровень водной экосистемы. Независимо от метода вычисления, все такие модели основаны на определении прогнозируемой безопасной концентрации загрязнителя для живых организмов, заселяющих водоём. В работе сравниваются разные методы экстраполяции лабораторных токсикологических данных на уровень экосистемы на примере определения токсичности фенола для водных объектов. Расчет проведен на основе результатов биотестирования методами коэффициентов безопасности и эмпирических статистических моделей (методом Коуймана и методом Ван Страалена и Деннемана). Метод коэффициентов безопасности является наиболее простым и быстрым, однако его результат сильно зависит от количества и качества данных из профиля токсичности и не включает в себя оценку вероятности. Значения безопасной концентрации, вычисленные методом Ван Страалена и Деннемана, являются самыми высокими. На точность расчета в данном случае влияет погрешность, возникающая при вычислении NOEC на основе значений LС(EС)50. Метод Коуймана является слишком точным. Рассчитанная согласно него безопасная концентрация значительно занижена по сравнению с результатами других методов, поскольку она сильно зависит от количества видов, заселяющих водную экосистему, а также количества исследованных тест-объектов. Установлено, что при применении метода Коуймана слишком высокие отстающие значение LС(EС)50 наименее чувствительных тест-объектов существенно занижают безопасную концентрацию токсиканта, что может вызвать трудности в принятии управленческих решений. Для получения наиболее достоверных результатов рекомендуется не учитывать слишком отстающие значение LС(EС)50 при расчете безопасной концентрации загрязнителя методом Коуймана и учитывать все значения из ряда вычислений LС(EС)50 при применении метода Ван Страалена и Деннемана.
Для оцінки екологічних ефектів під час визначення ризику на практиці неможливо провести лабораторні та польові дослідження для всіх видів організмів, які входять до складу біоценозу, а також точно відтворити в лабораторному експерименті всі комбінації умов і факторів впливу. Саме тому виникає необхідність пошуку найбільш чіткої моделі екстраполяції даних з лабораторних токсикологічних експериментів – біотестів – на рівень водної екосистеми. Не залежно від методу обчислення, всі такі моделі засновані на визначенні прогнозованої безпечної концентрації забруднювача для живих організмів, які заселяють водойму. В роботі порівняно різні методи екстраполяції лабораторних токсикологічних даних на рівень екосистеми на прикладі визначення токсичності фенолу для водних об’єктів. Розрахунок проведено на основі результатів біотестування методами коефіцієнтів безпеки та емпіричних статистичних моделей (методом Коуймана та методом Ван Страалена і Деннемана). Метод коефіцієнтів безпеки є найбільш простим та швидким, проте його результат сильно залежить від кількості і якості даних з профілю токсичності і не включає в себе оцінку ймовірності. Значення безпечної концентрації, обчислені методом Ван Страалена і Деннемана, є найвищими. На точність розрахунку в даному випадку впливає похибка, що виникає при розрахунку NOEC на основі значень LС(EС)50. Метод Коуймана, натомість, є занадто точним. Розрахована згідно нього безпечна концентрація значно занижена в порівнянні з результатами інших методів, оскільки вона сильно залежить від кількості видів, що заселяють водну екосистему, а також кількості досліджених тест-об’єктів. З’ясовано, що при застосуванні методу Коуймана зависокі відсталі значення LС(EС)50 найменш чутливих тест-об’єктів істотно занижують безпечну концентрацію токсиканта, що може викликати труднощі в ухваленні управлінських рішень. Задля отримання найбільш достовірних результатів рекомендовано не враховувати занадто відсталі значення LС(EС)50 при розрахунку безпечної концентрації забруднювача методом Коуймана і враховувати всі значення з ряду обчислень LС(EС)50 при застосуванні методу Ван Страалена і Деннемана.
 
Publisher National Aviation University
 
Contributor —
—
—
 
Date 2019-07-29
 
Type —
—
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/SBT/article/view/13753
10.18372/2310-5461.42.13753
 
Source Наукоємні технології; Том 42, № 2 (2019); 207-212
Science-based technologies; Том 42, № 2 (2019); 207-212
Наукоемкие технологии; Том 42, № 2 (2019); 207-212
 
Language uk
 

Технічна підтримка: НДІІТТ НАУ