Kierunki badań
Pracownia Transformacji Substancji Toksycznych
W naszej Pracowni prowadzimy interdyscyplinarne badania nad transformacjami toksycznych substancji chemicznych. Analizujemy ich występowanie, przemiany i wpływ na biotyczne i abiotyczne elementy środowiska wodnego. Skupiamy się na związkach o szczególnym znaczeniu ekotoksykologicznym: metalach ciężkich w tym rtęci, pochodnych fenolu: m.in. bisfenol A, 4-tert-oktylofenol i 4-nonylofenol), wielopierścieniowych węglowodorach aromatycznych, które mogą wykazywać działanie kancerogenne i endokrynnie aktywne. Badamy również wybrane aspekty obiegu mikroplastików w środowisku morskim.
Nasze badania koncentrują się przede wszystkim na obszarach przybrzeżnych Europy, głównie Morza Bałtyckiego, ale obejmują również odległe regiony polarne – Arktykę i Antarktykę.
Główne kierunki badań:
• Rtęć i inne metale: analiza występowania, frakcjonowanie i specjacja, transport w sieciach troficznych oraz dystrybucja w organizmach wodnych. Rtęć i jej związki/formy: oznaczanie stężenia rtęci całkowitej (THg), metylortęci (MeHg) oraz frakcji Hg w wodzie, powietrzu, glebach, osadach, zawiesinie, aerozolach i organizmach; ocena biodostępności rtęci (frakcje labilne i stabilne), dystrybucja w tkankach oraz transport w sieciach troficznych. Analizy wykonujemy z wykorzystaniem automatycznych analizatorów rtęci DMA-80, TEKRAN i MERX-M, MERX-T. Nasz zespół opracował metodę frakcjonowania Hg i wdrożył ją do badań środowiskowych, co umożliwia nam rozpoznanie źródeł Hg oraz przemian zachodzących w środowisku jak również w organizmach
(doi: 10.1016/j.talanta.2017.03.026; doi: 10.1016/j.talanta.2018.01.082;doi:10.1016/j.talanta.2018.07.047; doi:10.1016/j.marpolbul.2022.114560).
• Endokrynnie aktywne pochodne fenolu: badania nad bioakumulacją, dystrybucją, eliminacją oraz transferem troficznym pochodnych fenolu, takich jak bisfenol A (BPA), 4-tert-oktylofenol (4-t-OP) i 4-nonylofenol (4-NP) w różnych matrycach środowiskowych: wodzie, osadach dennych, zawiesinie oraz w organizmach planktonowych, bentosowych, rybach, ptakach i fokach. Oznaczenia prowadzone są z wykorzystaniem wysokosprawnej chromatografii cieczowej – chromatograf Dionex UltiMate™ 3000 z detektorem fluorescencyjnym. W Pracowni stosowane są opracowane i zwalidowane procedury przygotowania próbek (m.in. ekstrakcja oraz oczyszczanie SPE), umożliwiające oznaczanie pochodnych fenolu na poziomie śladowym przy wysokiej czułości i selektywności metody ( doi.org/10.1016/j.mex.2018.09.007).
• Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne : występowanie w wodzie, osadach, organizmach oraz aerozolach strefy przybrzeżnej.
• Mikroplastiki: W Pracowni prowadzone są kompleksowe badania środowiskowe i eksperymentalne obiegu mikroplastików w środowisku morskim. Obejmujące ich identyfikację (matryce biotyczne i abiotyczne), źródła, transport oraz czynniki kształtujące ich losy w ekosystemie. Identyfikacja polimerów prowadzona jest z wykorzystaniem spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR) przy użyciu mikroskopu FTIR PerkinElmer Spotlight 200. Technika ta umożliwia precyzyjne oznaczanie rodzaju polimerów, analizę rozmieszczenia cząstek w próbkach oraz wykrywanie bardzo małych fragmentów mikroplastików
• Wtórne źródła zanieczyszczeń: wpływ gleb i wraków statków jako potencjalnych rezerwuarów substancji toksycznych dla środowiska morskiego.
• Zatopiona broń w Morzu Bałtyckim: ocena zagrożeń związanych z obecnością broni chemicznej i konwencjonalnej.
• Obieg zanieczyszczeń w rejonach polarnych.
Wyniki naszych prac są publikowane w renomowanych czasopismach naukowych i wykorzystywane w ocenie stanu środowiska oraz formułowaniu strategii jego ochrony. Projekty realizujemy we współpracy z prestiżowymi ośrodkami badawczymi w Polsce i na świecie.
Zapraszamy studentki i studentów zainteresowanych tematyką obecności i przemian substancji toksycznych w środowisku morskim do współpracy w ramach praktyk, prac dyplomowych oraz pomocy w realizacji badań laboratoryjnych!
Nasze ostatnie badania eksperymentalne podważają przekonanie o
ekologicznym charakterze polimerów kompostowalnych, takich
jak polilaktyd (PLA). W warunkach środowiska morskiego, szczególnie
przy niskiej temperaturze i ograniczonym dostępie tlenu, PLA
może utrzymywać się w osadach dennych przez długi czas.
Zamiast pełnej biodegradacji obserwowana jest powolna erozja
powierzchniowa tworzywa, prowadząca do powstawania mikro- i nanoplastików.
Badania te wskazują, że stosowanie PLA jako „ekologicznej alternatywy” w kontekście środowiska
morskiego wymaga krytycznej oceny.
Naukowcy z naszej Katedry, udowodnili, że oprócz materii organicznej
i drobnej frakcji osadów również okrzemki są ważnym czynnikiem
odpowiedzialnym za akumulację toksycznej rtęci w osadach.
PCB i HCB w większości przypadków były niewykrywalne
w badanym materiale pochodzącym od pingwinów, co sugeruje
skuteczność regulacji. Pozostałe badane zanieczyszczenia
organiczne były wykrywalne, co wskazuje na trwające lokalne
zanieczyszczenie rejonu Antarktydy. Wyniki te podkreślają
ekologiczne zagrożenia związane z zanieczyszczeniami
antropogenicznymi i przemawiają za podjęciem działań
ochronnych na Antarktydzie.
Badania makrozoobentosu wykazały obecność pochodnych fenolu
pochodzenia antropogenicznego nawet w arktycznych ekosystemach morskich,
co świadczy o wpływie działalności człowieka w polarnym ekosystemie,
zarówno w wyniku transportu transgranicznego, jak i źródeł miejscowych.
Nasz artykuł jako pierwszy pokazuje, że ptaki morskie zimujące w Bałtyku gromadzą
w gonadach substancje zaburzające gospodarkę hormonalną, takie jak BPA i alkilofenole.
Wykazaliśmy wyraźne różnice zależne od wieku i płci, co wskazuje na realne ryzyko
wpływu zanieczyszczeń na rozród ptaków. To ważny krok w zrozumieniu,
jak chemiczne zanieczyszczenie morza może przekładać się na spadek liczebności populacji.
Nasze najnowsze badania pokazują, że topnienie lodowców może istotnie modyfikować obieg rtęci w przybrzeżnych ekosystemach Antarktyki, uruchamiając dodatkowy dopływ tego metalu do wód Zatoki Admiralicji. Wykazaliśmy, że potoki zasilane wodą z topniejących lodowców zawierały średnio 2,5 razy więcej rtęci całkowitej niż woda morska. Udział metylortęci był stosunkowo niewielki, ale wyraźnie zróżnicowany między komponentami środowiska (1,1% w wodzie, 0,7% w zawiesinie, 2,4%w mikroplanktonie), co wskazuje na selektywne włączanie tej formy rtęci do najniższych poziomów troficznych. Kluczową nowością pracy jest równoczesne powiązanie specjacji i frakcjonowania rtęci (a nie wyłącznie jej stężenia całkowitego) z parametrami środowiskowymi, co pozwala precyzyjniej identyfikować mechanizmy decydujące o biodostępności i potencjale transferu rtęci w ekosystemie morskim Antarktyki.
W pracy przedstawiono pierwsze dane dotyczące stężenia metylortęci (MeHg) w glebach z północnej Polski. Badania wykazały, że mimo bardzo niskich stężeń metylortęci w glebach, mogą one okresowo stanowić źródło rtęci dla rzek, a w konsekwencji także dla środowiska morskiego. Na podstawie piętnastu dwumetrowych profili glebowych z Pomorza i doliny Narwi wykazano, że metylortęć stanowi jedynie ok. 0,11% całkowitej rtęci, a jej wzrost jest powiązany z depozycją atmosferyczną oraz uwodnieniem gleby. Podkreślono też znaczenie jakości materii organicznej - jej degradacja ogranicza efektywność procesu metylacji, nawet gdy warunki środowiskowe teoretycznie powinny stymulować ten proces.