Name: use of a battery of chemical and ecotoxicological methods for the assessment of the efficacy of wastewater treatment processes to remove estrogenic potency
Uploaded: 2016-09-11T14:00:00
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Projects presented in this paper were funded by Severn Trent Water and Brunel University London. The authors would like to thank Alan Henshaw and John Churchley for providing field and laboratory assistance. T.J.C. thanks the Heinz Endowments for support. M.R.M. thanks the Steinbrenner Institute for a Steinbrenner Doctoral Fellowship and Carnegie Mellon University for a Presidential Fellowship.

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	<li>Bergman, &. #. 1. 9. 7. ;., Heindel, J., Jobling, S., Kidd, K., Zoeller, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=State-of-the-science+of+endocrine+disrupting+chemicals.">State-of-the-science of endocrine disrupting chemicals.</a> Toxicol. Lett. 211, (2012).</li><li>Rodgers-Gray, T. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exposure+of+juvenile+roach+(Rutilus+rutilus)+to+treated+sewage+effluent+induces+dose-dependent+and+persistent+disruption+in+gonadal+duct+development.">Exposure of juvenile roach (Rutilus rutilus) to treated sewage effluent induces dose-dependent and persistent disruption in gonadal duct development.</a> Environ. Sci. 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The authors have nothing to disclose.

Kläranlagen sind die Hauptroute von Oberflächenwasser kontaminiert mit EDC. Eine Bewertung der Wirksamkeit der Entfernung von endokrinen Aktivität von herkömmlichen, fortgeschrittenen oder neuen Behandlungsverfahren erfordert die Verwendung einer Vielzahl von chemischen und biologischen Assays. Die chemische Analyse unter Verwendung von nicht-zielgerichtete und gezielte Analyse liefert qualitative oder quantitative Daten über die Wirksamkeit der Entfernung der einzelnen Komponenten und erlaubt somit eine Beurteilung gegen Umweltqualitätsnormen getroffen werden oder vorhergesagt keine Wirkung Konzentrationen für die Verbindungen oder Mischungen von Verbindungen analysiert. Die Erzeugung von Umwandlungsprodukten aus der unvollständigen Mineralisation von Stoffen allein nach der Behandlung und das Vorhandensein von unbekannten biologisch aktiven Komponenten im Abwasser begrenzt die Nützlichkeit von chemischen Tests. Eine Kombination von in vivo und in vitro Bioassays in Kombination mit analytischen Chemikerry-Screening stellt ein nützliches Tool-Box von den Schwellenabwasserbehandlungsverfahren, die Wirksamkeit von EDC Entfernung zu bestimmen. Diese Tests, wenn neben der traditionellen Wasserqualitätsparameter durchgeführt und andere toxikologische und mikrobiologische Endpunkte ermöglichen, eine kritische Bewertung der aktuellen und neuen Abwasserbehandlungstechnologien. Es ist wichtig , dass Hefe basiert Östrogen Bildschirme (beispielsweise YES) sind nicht die einzige in vitro - Assays zur Bestimmung östrogene Potenz von Chemikalien und Abwässern zu beachten. Eine Anzahl von stabil transfizierten Säugerzelle basierenden Assays wurden auch entwickelt, beispielsweise die ER-CALUX 27 und hER &amp; agr;-HeLa-9903 28 mit menschlichen Brustkrebszellen oder zervikalen Tumorzellen sind. Die JA hat auf ähnliche Säugetierzelle basierte Assays verglichen worden und wurde eine vergleichbare hohe Reproduzierbarkeit, richtig positiv und negativ wahr östrogene Erkennungsraten 29, altho gefunden zu habenigitt wird es manchmal als etwas weniger empfindlich 27 zu sein. Ein Vorteil von Hefe-basierten Reporter-Assays ist, dass in den Labors ohne große Erfahrung mit Säugetier-Zellkultur kann die JA leichter angenommen werden, da es erfordert weniger strengen Bio-Kontrollmaßnahmen und sterile Techniken (JA kann auf der Tischplatte bei Bedarf durchgeführt werden) . Die menschlichen Zellen basierenden Assays erfordern auch CO 2 Inkubatoren und Luminometer im Vergleich zu den Standard - Inkubator und Mikroplatten - Reader in der YES verwendet. Zwei Hefe basiert Östrogen Reporter - Assays (JA, Saccharomyces cerevisiae und A-YES, Arxula adeninivorans) sind derzeit in der Interlabor - Trails für die Validierung von ISO 19040 &quot;Wasserbeschaffenheit - Bestimmung des östrogene Potential von Wasser und Abwasser&quot; Hervorhebung der Industrie Interesse an dieser Techniken. Es gibt eine Reihe von Einschränkungen der Verfahren beschrieben, die die potentielle Kontamination umfassenvon Proben während der Probenahme, Probenlagerung und Analysen mit östrogene Substanzen aus dem Feld oder im Labor Umwelt oder durch menschliche Verschmutzung Ursprung (zB Weichmacher, Tenside, Körperpflegeprodukte). Diese Art der Kontamination in der JA-Assays (oder anderen zellbasierten Reporterassays) den Hintergrund erhöhen, und die Verwendung des Assays beeinflussen. Die Wasserproben oder in Plastikflaschen aufbewahrt Lösungsmittel können leicht Fehlalarme verursachen. Falsch negativ sind auch von Belang, da beide LCMS / MS und die YES-Test SPE erfordern Östrogene zu nachweisbaren Mengen zu konzentrieren. Die Matrix, die Wahl der SPE Sorbens und Elutionslösungsmittel kann die Extraktionseffizienz beeinflussen, und die Arten von Verbindungen eluiert. Mit C18 SPE-Kartuschen für die Extraktion unter Verwendung der in diesem Protokoll beschriebenen Bedingungen kann eine negative Vorspannung erzeugen, wie stark polare und basischen Verbindungen würden schlecht vom Sorbens zurückgehalten werden. Darüber hinaus erfordert dieses Protokoll Rekonstitution des eluierten JA Eluent aus methanol durch Verdampfung zu Ethanol funder Stickstoff in dem Verlust von flüchtigen Verbindungen ergeb zur Trockne ein. Als Ergebnis konnte das Protokoll östrogene Aktivität der getesteten Proben unterschätzt bieten. Diese Einschränkungen sind besonders wichtig, wenn die YES-Test als unbekannte oder unerwartete Verbindungen unter Berücksichtigung könnte verpasst werden, weil sie nicht extrahiert wurden, oder sie werden durch Verdunstung verloren. Außerdem macht die LCMS / MS-Technik Verwendung von markierten internen Standards für die Wiederherstellung zu korrigieren; Dieser Ansatz kann nicht mit dem YES-Assay verwendet werden. Wesentliche Einschränkungen in - vivo - Tests von Abwässern sind hohe Kosten und die Zeit für die Bewertung erforderlich im Vergleich zu In - vitro - Methoden. Derzeit ist die Verwendung von Fischembryotests östrogene Aktivität zu erkennen ist begrenzt. Jedoch hat es einige Erfolg mit Östrogen reagierende transgenen Herstellung glühenden Fischembryonen 30, die zukünftige Anwendungen haben könnte. Elritze (in diesem Protoc verwendetol) sind ein gemeinsames Labortieren und dem VTG - Induktion in männlichen Fischen ist eine gut dokumentierte Bio-Marker von östrogene Exposition und ein quantifizierbares Maß für Abwasser anfällt , östrogene 22 oder andere östrogene Verbindungen oder Mischungen 31. OECD - Prüfrichtlinien für endokrin wirksame Substanzen wurden mit adulten Dickkopfelritze, japanischen Medaka und Zebrabärbling 32,33 validiert, mit VTG ein empfindlicher Biomarker von Östrogen Exposition in allen drei Arten erfolgen soll. Allerdings ist die VTG Induktion nicht direkt an Fortpflanzungsschäden korrelieren und damit die ökologischen Folgen von Abwasserrisiko, da in stark intersex Rotauge 3 zu sehen. Auf der anderen Seite, Rotaugen sind kein klassisches &quot;Labortieren&quot; für die ökotoxikologischen Forschung aufgrund ihrer großen Größe, lange Generationszeit, reproduktive Stil (2-3 Jahre die Geschlechtsreife zu erreichen); Gruppe Laich (Zucht) findet einmal im Jahr, und die Schwierigkeit, Männer von Frauen (andere zu identifizieren, als währenddie Laichzeit). Doch diese normalerweise gonochoristic Spezies sehr gut ist in Großbritannien aufgrund der Entdeckung , dass hinter östrogene Abwässern, männlichen Fische Störungen ihrer Endokrinologie zeigten studiert (zB Anwesenheit von spezifisch weiblichen vitellogenin im Blut) und Histopathologie (Ovotestes - Eier in den Hoden und / oder weiblichen Fortpflanzungskanälen) 5,6 entwickeln. Daher ist, wie eine zukünftige Anwendung dieser Protokolle, Rotauge (oder ähnliche Arten) könnte eine nützliche Wild Sentinel-Arten zu zeigen, wenn reale Verbesserungen der Abwasserqualität (und reduzierte östrogene) in Flüssen gesehen fortgeschritten behandelt Abwässer zu empfangen. Sie können auch in Ende von Rohrsystemen eingesetzt werden technologisch verbesserten Abströme aus Pflanzen Pilotmaßstab 7 zu überwachen. Wenn die Arten unter Berücksichtigung dort zu verwenden , bei in vivo Abwasser Assessments ist ein Kompromiss zwischen relativ schnell und Tests mit Labortieren im Vergleich zu den gesteuertenmehr Feld basiert, aber umweltrelevanten, Tests mit einheimischen Arten. Jedoch sind solche in vivo Beurteilungen hohen Kosten und sollten nur als letzte Satz von Tests in Betracht gezogen werden nachstehenden Bewertungen chemische Analyse unter Verwendung von und in vitro - Assays. Kritische Schritte im Rahmen der beschriebenen Protokolle umfassen die Herstellung und Handhabung von Proben und Glaswaren (dh Flaschen und Probenahmegeräte sollten mit geeigneten oberflächenaktiven Reinigungsmittel vorbehandelt werden) Kontamination der Proben von Umweltverunreinigungen zu vermeiden , einschließlich Grenzkontakt von Proben mit Kunststoffen und andere Materialien, die Fehlalarme produzieren kann. Dies ist ebenso wichtig bei der Gestaltung und dem Aufbau Aquarien und Fischbelichtungssysteme. Idealerweise Aquarien (Wohnungsbestände und bei Aufnahmen) sollten aus Materialien mit geringer Adsorption 32 mit minimalem Kontaminationsrisiko gebaut werden. Edelstahl kann für Abwasser oder Wasserhaltetanks verwendet werden.Während Tanks einer Glaskonstruktion für Aquarien bevorzugt werden (da dies auch eine einfache Beobachtung der Fische). Die Verwendung von minderwertigen Kunststoffrohre oder Schläuche sollten 32, 34 und ABS PVC kann , wenn &quot;richtig gewürzt &#39;verwendet werden , vermieden werden, dh nach links alle Verunreinigungen auszuwaschen in Laufverdünnungswasser für mindestens 12 Stunden vor der Verwendung. Medical Grade Silikonschlauch wurde für peristaltische Pumpe Lieferung von Chemikalien und Abwasser / Verdünnungswasser zu Tanks erfolgreich in unserer Einrichtung beschäftigt. Sowie östrogene Kontamination in Bau und angesichts des Schwimmsystem ausgeführt wird, ist es auch wichtig, über die Nahrung der Fische zu denken; viele Anstand Fischfutter haben sich als östrogene zu Fisch. Deshalb ist es wichtig , alle Lebensmittel , die für Aktivität zu testen (beispielsweise in dem Yeast Estrogen Bildschirm finden Beresford et al. 14) , bevor sie in diesen Arten von Studien verwenden. Fehlerbehebungder chemischen Analyse oder JA Testprotokolle vereinfacht beschrieben wird, wenn die Qualitätssicherung Proben mehrere Reise einschließlich, Labor-und Lösungsmittel-Rohlinge werden neben positiven Kontrollen und realen Proben zu eliminieren falsch positive und falsch negative Ergebnisse analysiert. Positive (zB EE2) und negativen (Verdünnungswasser) Kontrolle sollte auch immer in den in - vivo - Assays verwendet werden , die Empfindlichkeit der erwarteten biologischen Biomarker zu bestätigen oder Endpunkt (dh VTG oder Histopathologie) und erlauben unerwartete Verunreinigung festgestellt werden ( zum Beispiel von Versuchsaufbau, Diät oder Verdünnungswasser). Alle Änderungen im Protokoll sollte die Durchführung jede Studie vor validiert werden. Mit strengeren Regulierung der östrogene Verbindungen, die die Umwelt über Abwässer der Kläranlage Eingabe ist es ins Auge fassen, dass eine effizientere Abwasserbehandlungstechnologien werden entwickelt werden müssen. Die Batterie von Tests in diesem Manuskript beschrieben Kompliment an dieökotoxikologische und chemische Tests zur Beurteilung normalerweise Kläranlage Abwassereinleitungen angewendet. Daher sollte die künftige Anwendung dieser Art von ganzheitlicher Batterie von Testabwassertechnik-Entwicklern ermöglichen, und Anlagenbetreiber, die ökologisch sicheren Designs zu implementieren, um die besten Methoden unter Berücksichtigung sowohl spezifisch geregelt östrogene Chemikalien und die allgemeine biologische Aktivität zu entfernen.

Bedenken in Bezug auf die negativen Auswirkungen der endokrinen Verbindungen auf die Tierwelt der reproduktiven Gesundheit hat die Europäische Union führte zwei östrogene Substanzen zu platzieren (Estradiol und Ethinylestradiol) auf eine &quot;Watchlist&quot; im Rahmen der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL). EDC eine Vielzahl von chemischen Klassen umfassen, einschließlich natürlicher und synthetischer Steroidöstrogene, Medikamente, Pestizide und Industriechemikalien und Bestandteile von Konsumgütern mit bekannten negativen Auswirkungen auf die Tierwelt. Einige dieser Verbindungen können möglicherweise die menschliche Gesundheit auswirken 1. Die Forschung hat gezeigt , dass die Abwässer aus Kläranlagen sind östrogene 2 zu fischen , und als Folge viele Vorfluter sind auch Östrogene zu Fisch 3. Dies wurde zum ersten Mal im Vereinigten Königreich durch nationale Erhebungen zeigten , dass erhöhte Konzentrationen vitellogenin zeigte (eine weibliche spezifischen Dotterproteinvorläufer 4) im Blut von wilden männlichen Fischen und einem hohen PreWertigkeit von Intersex in der Regel gonochoristic Fischarten 5,6 (Eier und / oder weiblichen Fortpflanzungskanäle in den Hoden von männlichen Fischen zu entwickeln). Konventionelle Abwasserbehandlung ist in der Regel ein dreistufiger Prozess einer Vorprüfung durch primäre und sekundäre Behandlung gefolgt besteht, die beide gelöst entnimmt und organischen Stoffen ausgesetzt. Die Wirksamkeit der Entfernung einzelner EDC ist abhängig von den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Substanzen und auf die Wirksamkeit des angewendeten Behandlungsverfahren. Für viele EDC Entfernung durch Adsorption und biologischen Abbau kann signifikant, aber unvollständig. Tertiäre Behandlung, wie Sandfiltration, kann auf eine Erhöhung EDC Entfernung 7 während erweiterte Behandlung mit Advanced Oxidation (zum Beispiel Ozon) oder Aktivkohle wirksam sein kann bei der Erreichung nahezu vollständige Entfernung 7 wirksam. Die Beurteilung einer neuen Technologie für die Abwasserbehandlung needs die Wirksamkeit des vorgeschlagenen Verfahrens in EDC Entfernung zu bestimmen. Eine Batterie von Tests, einschließlich gezielte chemische Analyse neben Ökotoxikologie Tests, unter Verwendung von in vivo und in vitro Biotests, liefert umfassende Daten für diesen Zweck. Obwohl sehr nützlich für regulatorische Zwecke, können gezielte chemische Analyse liefern nur Daten über die Verbindungen (und spezifische Metaboliten) überwacht. Biotests erlauben zusätzlich die &quot;Erkennung&quot; von schädlichen Wirkungen von Metaboliten und behandlungsAbwasser Umwandlung von Nebenprodukten , die sonst 8,9 unentdeckt bleiben würden. Dieses Papier beschreibt die Verwendung einer Batterie von chemischen und Ökotoxizität Labor-Tests die Wirksamkeit einer Reihe von neuen und fortgeschrittenen Abwasserbehandlungsverfahren bei der Entfernung der östrogene Potenz von rohem und gereinigtem Abwasser und Vorfluter zu beurteilen.

use of a battery of chemical and ecotoxicological methods for the assessment of the efficacy of wastewater treatment processes to remove estrogenic potency

Endocrine Disrupting Compounds pose a substantial risk to the aquatic environment. Ethinylestradiol (EE2) and estrone (E1) have recently been included in a watch list of environmental pollutants under the European Water Framework Directive. Municipal wastewater treatment plants are major contributors to the estrogenic potency of surface waters. Much of the estrogenic potency of wastewater treatment plant (WWTP) effluents can be attributed to the discharge of steroid estrogens including estradiol (E2), EE2 and E1 due to incomplete removal of these substances at the treatment plant. An evaluation of the efficacy of wastewater treatment processes requires the quantitative determination of individual substances most often undertaken using chemical analysis methods. Most frequently used methods include Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GCMS/MS) or Liquid Chromatography-Mass Spectrometry (LCMS/MS) using multiple reaction monitoring (MRM). Although very useful for regulatory purposes, targeted chemical analysis can only provide data on the compounds (and specific metabolites) monitored. Ecotoxicology methods additionally ensure that any by-products produced or unknown estrogenic compounds present are also assessed via measurement of their biological activity. A number of in vitro bioassays including the Yeast Estrogen Screen (YES) are available to measure the estrogenic activity of wastewater samples. Chemical analysis in conjunction with in vivo and in vitro bioassays provides a useful toolbox for assessment of the efficacy and suitability of wastewater treatment processes with respect to estrogenic endocrine disrupting compounds. This paper utilizes a battery of chemical and ecotoxicology tests to assess conventional, advanced and emerging wastewater treatment processes in laboratory and field studies.

Versuche, die Auswirkungen von Verbesserungen an Abwasserbehandlungsprozesse zu verstehen, oder die am besten geeignete Technologie nachzurüsten Ausrüstung als tertiäre Behandlung bei bestehenden Kläranlage in Bezug auf die Wirksamkeit der Entfernung von endokrinen Aktivität der abgeführten Abwässer, um zu bestimmen, bedarf es nicht nur um die Messung von chemischen Schlüssel Komponenten, die die Werke, sondern erfordert die Analyse der Abbauprodukte, die endokrine Wirkung haben können auch eingeben. In häuslichem Abwasser Abwässer, die meisten östrogene Substanzen sind die Steroidhormone, Östron (E1), 17β-Estradiol (E2) und 17α-Ethinylestradiol (EE2) 5,8. Steroidöstrogene werden in erster Linie aus dem Körper als ein Gemisch von inaktiven Konjugaten 16,17 ausgeschieden. Diese konjugierten Östrogenen sind in der Kanalisation durch bakterielle Aktivität und einen weiteren Abbau erfolgt in der Kläranlage im Wesentlichen dekonjugiert. Die dekonjugiert Steroide are aus dem Abwasserstrom durch Adsorption entfernt Schlamm oder während sekundären Behandlungs biologisch abgebaut in der Formation führt, zunächst Transformationsnebenprodukte und schließlich vollständige Mineralisierung der anfänglichen aktiven Komponente auftreten. Die chemische Analyse aller Einzelverbindungen im Austragsstrom wäre schwierig, zeitaufwendig und kostspielig und würde nicht unbekannten aktiven Komponenten in einer Probe vorhanden bedecken. Darüber hinaus wird eine Summe der östrogenen Beitrag jeder Komponente nur einen Hinweis auf die kumulative östrogene Potenz einer Probe der untersuchten Verbindungen bereitzustellen. Dies ist ein Risiko, wo Transformationsprozesse erzeugen unbekannte östrogene Substanzen oder wo das einfließende ist industrieller Herkunft. Chemische Analyse kombiniert mit in vivo und in vitro Bioassays ökotoxikologische stellt eine Lösung für das Vorhandensein von unbekannten östrogenen Komponenten in Mischungen , wie beispielsweise behandelte Abwasser. In - vitro - Assays wie den Yeast Estrogen Screen (YES) wurden in behandelten Proben 8,18,19 ausgiebig zu bestimmen , die östrogene Aktivität von Abwässern und zur Identifizierung der aktiven Komponenten verwendet. Doch Vergleiche zwischen in vivo und in - vitro - Tests können 11 und eine umfassende Beurteilung neuer Prozesse in Bezug auf die Behandlung von endokrin wirksame Potenz von Bedeutung sein erfordert eine Batterie von chemischen und ökotoxikologischen Tests. Eine Bestimmung, ob einzelne Behandlungsanlagen oder Prozesse entfernen Wirkstoffe aus dem Abwasserstrom erreicht werden kann, die chemische Analyse unter Verwendung der Probenextraktion, Konzentration und clean-up des Extraktes vor der Analyse, meist folgt mit LCMS (/ MS) durchgeführt oder GCMS (/ MS) Methoden. Die Daten aus der chemischen Analyse erhalten wird, kann verwendet werden , die Einhaltung zu bestimmen , mit individuellen keine Wirkung Konzentrationen vorhergesagt (PNEC) 20 oder Umweltqualitätsnorms (EQS) 21 spezifischer Einzelverbindungen und deshalb sind solche Verfahren für die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften Daten von entscheidender Bedeutung. Darüber hinaus gezielt oder nicht gezielte chemische Analyseverfahren ermöglichen die Identifizierung und Quantifizierung von einzelnen Verbindungen oder Isomere im Vergleich zu biologischen Verfahren, die eine Gesamtantwort bereitzustellen. Chemische Analyseverfahren erlauben daher die Bewertung von diskreten Verbindungen hergestellt werden gerecht zu werden und diese Abwasserbehandlung Herausforderungen auf einer individuellen Behandlung pflanzlicher Basis zu adressieren. Studien haben gezeigt , dass herkömmliche Abwasserbehandlung (beispielsweise Belebungsanlagen) in der Entfernung von natürlichen Steroidhormone hochwirksam sein , obwohl die Entfernung des synthetischen Hormon EE2 weniger wirksam zu sein tendiert. Feldstudien erweiterte Behandlung unter Verwendung von Techniken wie Ozon verwendet, granulierter Aktivkohle (GAC) und Membranen haben gezeigt, wenn auch zu hohen Kosten, dass sie als End-of-pipe-Lösung verwendet werden EE2 zu entfernen, um unter predicted Wirkungsebenen und unterhalb der Nachweisgrenzen. Abbildung 3 zeigt die Entfernung von EE2 GAC Skala kommunalen Kläranlage in einem Pilot verwenden. Studien im Pilotmaßstab bei kommunalen Kläranlagen durchgeführt unter Verwendung von Rohrende GAC Behandlung zeigen auch die Reduktion der östrogene Potenz folgenden GAC gemessen , um die Hefe Estrogen Screen mit (JA) , wie in Abbildung 4 zu sehen. <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/54243/54243fig3.jpg" /> Abbildung 3. Beispiel Felddaten die Entfernung von Ethinylestradiol folgenden erweiterten tertiären Behandlung zeigt. (A) werden Proben aus der Kläranlage gesammelt herkömmlichen folgenden (Belebtschlammanlage) Behandlung nach den Verfahren zur Konservierung der Proben beschrieben. (B) Die Proben werden extrahiert unter Verwendung von Festphasenextraktion, aufgeräumte Störstoffe SPE mit normalen Phase zu entfernen undGelpermeationschromatographie. (C) Die saubere konzentrierte Extrakt wird auf ein niedriges Volumen konzentriert und analysiert unter Verwendung von Negativ - Ionen - Elektrospray - LCMS / MS in MRM - Modus. Die Ergebnisse werden mit internen Standardisierung berechnet isotopenmarkierten internen Standards. In dem gezeigten Beispiel ist EE2 in der endgültigen ASP Abwasser in einer Konzentration über dem vorhergesagten no effect level (PNEC) von 0,1 ng / L und wird unter Verwendung von GAC und Ozon entfernt (O 3) auf eine umweltverträgliche Konzentration. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54243/54243fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/54243/54243fig4.jpg" /> Abbildung 4. Foto eines Yeast Estrogen Screen (YES) Assayplatte (A) zeigt Farbwechsel von gelb bis rot, in Bezug auf östrogene Aktivität der Proben. Stücke aus der JA - Testplatte zeigt erstellt korrigierte Absorption (540nm) des Östradiol - Standard (B), Belebtschlammverfahren Abwasser (ASP) und körnige Aktivkohle (GAC) behandelte Abwasser Abwasserproben (C). Jede Probe wurde doppelt getestet. ASP und GAC Abwässer wurden extrahiert und konzentriert , um die SPE Methoden im Abschnitt 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54243/54243fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> Ozonierung ist auch effizient in Steroid Östrogene und östrogene Aktivität von konventionell behandelten Kläranlagen zu entfernen. Ozon ist in der Lage eine Vielzahl von organischen Verunreinigungen und gelösten organischen Substanzen in Abwasserproben zu oxidieren und Desinfektionseigenschaften bietet. Die Wirksamkeit der Ozonisierung hängt von der Wasser Eigenschaften wie pH, der Menge an organischer Substanz und der applizierten Dosis von Ozon. Östrogene, die durch konventionelle Behandlung schlecht entfernt werden kannentfernt von Abwasser mit Dosen zwischen 0,8 und 2 mg O 3 / mg DOC. Ozon ist ein selektiver Oxidationsmittel, die mit reichen Standorten Elektron reagiert (ungesättigte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen, aromatische Verbindungen, einschließlich aromatische Alkohole), die Ozon anwendbar für den Abbau einer Reihe von EDC macht. Allerdings ist die Eliminierung von Einzelverbindungen nicht notwendigerweise auf die vollständige Mineralisierung der ursprünglichen Verbindung führen. Organischen Substanzen folgende Ozonisierung Erzeugungs transformiert werden können Zwischenprodukte oder Transformation Oxidationsnebenprodukte, die eine Anzahl von niedrigem Molekulargewicht umfassen polare Klassen von Verbindungen, wie Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren, Ketosäuren und bromierte Verbindungen. Beispiele umfassen, Bromat, Formaldehyd, Acetaldehyd und Carbonsäuren. Mit In - vivo und in - vitro - Biotests hat sich gezeigt, dass , obwohl Ozon die resultierenden Haupttransformationsprodukte eine geringere estrog nur zum Teil einige chemische Substanzen oxydiert, habenENIC Wirksamkeit und damit die Anwendung von Ozon bei einer geeigneten Dosis einen hohe Entfernung von östrogene Aktivität. Einer der wichtigsten Vorteile der zusätzlichen Behandlung von Abwässern ist die Verringerung der Verweiblichung männlicher Fischgewässer in Empfang; eine nachteilige Wirkung , die 3 zu einer verminderten Fruchtbarkeit führen kann. In - vivo - Studien Fisch (zB, Rotauge oder Dickkopfelritze) ausgesetzt Abwasser zeigen weibliche Keimzellen oder Eizellen in den Hoden der männlichen Fische (zB wie in Abbildung 5 zu sehen ist ). Intersex oder männlich VTG fehlt oder erheblich in Fisch folgenden erweiterten Behandlung wie GAC 7 oder Ozon verringert 22. Diese Studien zeigen, dass die Umwandlungsprodukte bei der Ozonisierung hergestellt sind nicht östrogene, was jedoch nicht die Toxizität des Abwassers nicht adressieren erzeugt. Dieses Problem wurde in anderen Studien, zum Beispiel eine Studie von Magdeburg et al gerichtet. <sbis&gt; 23 , die zeigt , dass Ozon - Oxidation Nebenprodukte sind giftig zu Regenbogenforelle , aber diese Toxizität kann durch nachgeschaltete Sandfiltration folgende Ozonierung entfernt werden. <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/54243/54243fig5.jpg" /> Abbildung 5. Mikroskopische Aufnahmen eines normalen männlichen (A) und Intersex (B, C) ​​Gonaden aus adulten Plötze (Rutilus rutilus) ausgesetzt Abwässer in einem Feld basierte Bewertung. Mikroskopische Aufnahme-A, zeigt einen histologischen Schnitt von normalen männlichen Hoden. Mikroskopische Aufnahme-B und -C, zeigt histologische Schnitte eines intersex männlichen Fische, für sechs Monate zu Belebtschlammverfahren Abwasser anfällt, ausgesetzt wurde. Die Pfeile zeigen die Eizellen in dem Hodengewebe. Maßstabsbalken entspricht 100 &amp; mgr; m in jedem Mikrobild . <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54243/54243fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54243/54243fig5large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; Die hohen Kosten der Behandlungsende Rohr unter Verwendung von Ozon, GAC oder Membrantechnologie erfordert die Entwicklung alternativer kostengünstiger, nachhaltige Methoden für endokrin wirksame Chemikalie (EDC) Entfernung. Weiterhin Adsorptions- und Trennverfahren trennen einfach EDC von einer Phase zur anderen statt sie über Abbau zu eliminieren. TAML Aktivatoren wurden entwickelt , Wasserstoffperoxid Oxidation von organischen Mikroverunreinigungen im Abwasser 12,24 zu katalysieren - 26. TAML Aktivatoren mit H 2 O 2 effektiv EE2 abbauen und andere Steroide Östrogene in reinem Laborwasser sowie in den Abwässern aus kommunalen Kläranlagen und in Stachelurinproben 12. Laboruntersuchungen, zeigt TAML / H 2 O 2 -Behandlung hohe Steroid Östrogen Entfernung einschließlich EE2 Entfernung liefert und reduziert wesentlich östrogene Aktivität in vitro gemessen mit dem JA - Bioassay und Substantially nimmt in vivo Fisch Feminisierung der VTG - Bioassay gemessen (Abbildung 1 und Abbildung 6). <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/54243/54243fig6.jpg" /> Abbildung 6. Durchschnittliche EE2 - Konzentration und östrogene Aktivität in behandelten und unbehandelten Tankwasser (A) und Plasma - Vitellogenin in der Basislinie und exponierten männlichen Fischen (B). A) EE2 - Konzentration (ng / L, dunkelblaue Balken) wurde gemessen durch LCMS / MS , östrogene Aktivität (EE2 Äquivalent ng / L, dunkelgrün Balken) wurde gemessen durch in vitro Yeast Estrogen Screen (JA). B) Plasma vitellogenin (ng / ml, hellblaue Balken) Konzentration bei männlichen Elritze wurden über eine quantitative Enzym gemessen -verknüpften immunosorbent assay (ELISA). EE2 chemischen Analyseergebnisse als &lt;0,03 ng / L EE2 (dh unter der Nachweisgrenze (LOD)) wurden als mit Halb LOD (dh behandelt, </em&gt; 0.015 ng / L EE2) für die Verwendung in den Berechnungen der Mittelwerte, Standardfehler und statistische Analyse. EE2 und östrogene Aktivität sind durchschnittlich gemessenen Konzentrationen über den gesamten Belichtungs 21 Tage abgetastet. Plasma VTG wurde vor der Belichtung (Baseline) gemessen und nach 21 Tagen Exposition. Das Behandlungsregime bestand aus; Negativkontrolle (Verdünnungswasser), EE2 + H 2 O 2 + TAML, EE2 + H 2 O 2 und EE2 geschützt. Die Fehlerbalken in Graph-A stellen die Standardfehler des Mittelwerts, Fehlerbalken in Graph-B stellen die Standardabweichung. Briefe über Balken in der Grafik-B stellen statistische Ähnlichkeit. Diese Zahl wurde von Mills modifizierte et al. 12 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54243/54243fig6large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54243/54243fig6large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a>

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Use of a Battery of Chemical and Ecotoxicological Methods for the Assessment of the Efficacy of Wastewater Treatment Processes to Remove Estrogenic Potency

Endokrin wirksame Stoffe (EDC) stellen ein erhebliches Risiko für die aquatische Umwelt. Kommunale Kläranlagen leisten einen wesentlichen Beitrag zur östrogene Potenz von Oberflächengewässern. Die Methodik in diesem Papier geliefert wird, ermöglicht eine Beurteilung der Wirksamkeit und Eignung von Abwasserbehandlungsverfahren in Bezug auf EDC Entfernung.

Die Verwendung einer Batterie von chemischen und ökotoxikologischen Methoden zur Beurteilung der Wirksamkeit von Abwasserbehandlungsprozesse zu entfernen Estrogenic Potency

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