바이오콘센트레이션

Bioconcentration

생화학은 화학 물질의 근원이 단지 물일 때 유기체 내부 또는 유기체 위에 화학물질이 축적되는 것이다.[1] 생체역학은 수생 독성학 분야에서 사용하기 위해 만들어진 용어다.[1] 생물 집적화는 또한 수인성 화학물질에 노출되어 수생생물에서 화학적 농도가 물에서 화학적 농도를 초과하는 과정으로 정의될 수 있다.[2]

생체적응과 생체적응을 측정하고 평가하는 방법에는 여러 가지가 있다. 여기에는 옥탄올-물 분할계수(KOW), 생물집적계수(BCF), 생체적응계수(BAF), 생물침적계수(BSAF), 생물침적계수(BSAF) 등이 포함된다. 이들 각각은 수학 모델뿐만 아니라 경험적 데이터나 측정을 사용하여 계산할 수 있다.[3] 이러한 수학적 모델 중 하나는 돈 맥케이가 개발한 도망자 기반 BCF 모델이다.[4]

또한 생물 집적 인자는 유기체의 화학 물질 농도와 주변 환경의 화학 물질 농도의 비율로 표현될 수 있다. BCF는 유기체와 주변 환경 사이의 화학적 공유의 정도를 측정한 것이다.[5]

표면 물에서, BCF는 유기체의 화학 물질 농도와 화학 물질의 수용 농도의 비율이다. BCF는 종종 킬로그램 당 리터 단위로 표현된다.[6] BCF는 단순히 관측된 비율일 수도 있고 분할 모델의 예측일 수도 있다.[6] 분할 모델은 화학물질이 물과 수생 생물 사이에 분할된다는 가정과, 화학[6] 평형이 발견되는 수생 환경과 유기체 사이에 존재한다는 생각에 기초한다.

계산

생물 집적화는 생물 집적 인자(BCF)로 설명할 수 있는데, 이는 유기체 또는 생물체 내 화학적 농도와 물 내 농도의 비율이다.[2]

[2]

생물 집적 인자는 옥탄올-물 분할 계수 K와도 관련이ow 있을 수 있다. 옥탄올-물 분할 계수(Kow)는 유기체에서 화학물질이 생물학적으로 축적될 가능성과 상관 관계가 있다. BCF는 로그ow K, 구조 활동 관계(SAR)[7]에 기반한 컴퓨터 프로그램 또는 선형 방정식을 통해 예측할 수 있다.

[8]

위치:

상태에서 W

도망력

도망성과 BCF는 다음 방정식에서 서로 관련된다.

[6]

여기서 Z는Fish 물고기 내 화학물질의 푸가시티 용량과 같으며, P는Fish 물고기의 밀도(질량3/길이3)와 같고, BCF는 물고기와 물(길이/질량) 사이의 파티션 계수며, H는 헨리의 법칙 상수(길이2/시간2)[6]와 같다.

어류 추정 회귀 방정식

방정식 방정식을 얻기 위해 사용되는 화학 물질 사용된 종
84 뚱뚱한 머리 민나우, 블루길 선피쉬, 레인보우 송어, 모기장
[4] 44 다양한
36 브룩 송어, 레인보우 송어, 블루길 선피쉬, 팻헤드 미니우, 잉어
[9] 7 다양한
13 다양한

사용하다

규제 용도

는 2002년 10월 프로파일러의 사용과 기준 미국 환경 보호국에 의해가 독성 물질 관리 법에 따라 세트를 사용하여를 통해(TSCA), 내용 하더라도요 물질이 아닌 것으로 간주된 호염기 구주 화성인자 이하 1000만약 10005000[10]까지 매우 그것은 호염기 구주 화성인자 greate다 물질은 호염기 구주 화성인자가 물질의 하나.r건축5천 [10]달러

REACH 하의 문턱값은 > 2000 L/kg bzw의 BCF이다. B의 경우 및 vB의 경우 5000 L/kg.[11]

적용들

1보다 큰 생물 집적 인자는 소수성 또는 지방질 화학물질을 나타낸다. 그것은 화학물질이 생체적산될 가능성이 얼마나 있는지를 보여주는 지표다.[1] 이 화학물질들은 지질의 친화력이 높으며, 세포솔과 같은 수용성 환경 대신 지질의 함량이 높은 조직에 집중될 것이다. 모델은 환경에서의 화학적 분할을 예측하기 위해 사용되며, 이는 지방질 화학물질의 생물학적 운명을 예측하는 것을 가능하게 한다.[1]

평형 분할 모델

가정된 정상 상태 시나리오에 기초하여 시스템에서 화학 물질의 운명은 예측된 엔드포인트 단계와 농도를 제공하는 모델링.[12]

안정 상태에 도달하려면 다음 등식(시간 단위)을 사용하여 추정된 상당한 시간이 필요할 수 있다는 점을 고려할 필요가 있다.[13][14]

로그(KOW)가 4인 물질의 경우, 따라서 유효 안정 상태에 도달하는 데 약 5일이 걸린다. 6의 로그(KOW)의 경우 평형 시간은 9개월로 증가한다.

푸가시티 모델

도망성은 압력의 단위가 있는 단계들 사이의 평형을 위한 또 다른 예측 기준이다. 그것은 대부분의 환경적 목적에서 부분적인 압력에 해당한다. 그것은 물질의 절대적 성향이다.[1] BCF는 도망성 모델의 출력 매개변수로 결정할 수 있으므로 유기체와 즉시 상호작용하고 가능한 화학 물질의 분율을 예측하는 데 사용된다.

푸드 웹 모델

유기체 특유의 도망도 값을 이용할 수 있다면 영양 웹을 고려한 푸드 웹 모델을 만들 수 있다.[1] 이것은 특히 분해 산물로 쉽게 대사되지 않는 보수적인 화학물질에 적절하다. 독성 금속과 같은 보수적인 화학물질의 생체분화는 오르카 고래, 오스피리, 대머리 독수리 같은 정점 포식자들에게 해로울 수 있다.

독성학으로의 적용

예측

생물 집적 인자는 주변 물의 화학적 농도에 기초하여 유기체의 오염 수준을 예측하는 것을 용이하게 한다.[12] BCF는 수생생물에만 적용된다. 공기 호흡 유기체는 다른 수생 유기체와 같은 방식으로 화학물질을 섭취하지 않는다. 예를 들어 물고기는 질 라멜레의 삼투성 그라데이션과 섭취를 통해 화학물질을 흡수한다.[6]

벤트닉 매크로인버브레이트로 작업할 때 물과 벤트릭 퇴적물 모두 유기체에 영향을 미치는 화학물질을 포함할 수 있다. 바이오타-시멘트 축적 인자(BSAF)와 바이오마그네이션 인자(BMF)도 수생 환경의 독성에 영향을 미친다.

BCF는 명시적으로 신진대사를 고려하지 않기 때문에 선택된 유기체에 대한 섭취, 제거 또는 분해 방정식을 통해 다른 지점의 모델에 추가될 필요가 있다.

신체부담

BCF 값이 높은 화학 물질은 지방질 함량이 더 높으며 평형 유기체에서는 시스템의 다른 단계보다 화학 물질의 농도가 더 높을 것이다. 신체 부담은 유기체의 체내에 있는 화학 물질의 총량이며,[12] 지방질 화학물질을 다룰 때 신체 부담은 더 커질 것이다.

생물학적 요인

생물학적 요인이 발생하는 정도를 결정할 때는 생물학적 요인을 염두에 두어야 한다. 유기체가 호흡기 표면을 통해 노출되고 유기체의 피부 표면과 접촉하는 속도는 유기체의 배설 속도와 경쟁한다. 배설 속도는 호흡기 표면으로부터의 화학 물질 손실, 성장 희석, 배설, 그리고 대사 생체 변성이다.[15] 성장 희석은 실제 배설 과정이 아니라 오염물질 농도가 일정하게 희석된 상태에서 유기체의 질량이 증가하기 때문이다.

입력과 출력 간의 상호 작용은 다음과 같다.
[15]
변수는 다음과 같이 정의된다.
유기체 내 농도(g*kg−1)이다B.[15] t는 시간의 단위(d−1)를 나타낸다.[15] k는1 호흡기 표면(L*kg−1*d−1)의 물에서 화학적 흡수에 대한 속도 상수다.[15] C는WD 물(g*L−1)에 용해된 화학적 농도다.[15] k2,kE,kG,k는B 호흡기 표면에서 나오는 유기체로부터의 배설, 배설, 대사 변환, 성장 희석(d−1)[15]을 나타내는 비율 상수다.

정적 변수는 BCF에도 영향을 미친다. 유기체는 지방 봉지로 모델링되기 때문에 지질 대 물 비율이 고려되어야 할 요소다.[6] 크기는 또한 표면 대 부피 비율이 주변 물의 흡수 속도에 영향을 미치는 역할도 한다.[15] 관심 종은 BCF를 변경하는 모든 생물학적 요인을 결정하기 때문에 BCF 값에 영향을 미치는 주요 요인이다.[6]

환경 매개변수

온도

온도는 신진대사의 변형과 생명에너지에 영향을 미칠 수 있다. 그 예로 유기체의 움직임뿐만 아니라 배설 속도도 변할 수 있다.[15] 오염물질이 이온성인 경우 온도 변화에 영향을 받는 pH의 변화도 생체이용률에[1] 영향을 미칠 수 있다.

수질

물의 유기 탄소 함량뿐만 아니라 자연 입자 함량은 생물 이용가능성에 영향을 미칠 수 있다. 이 오염 물질은 물 속의 입자와 결합하여 더 어렵게 만들 수 있을 뿐만 아니라 유기체에 의해 섭취될 수도 있다. 이러한 섭취는 오염원을 단순한 물 이상의 오염원으로 만들 수 있는 오염된 입자로 구성될 수 있다.[15]

참조

  1. ^ a b c d e f g Landis WG, Sofield RM, Yu MH (2011). Introduction to Environmental Toxicology: Molecular Structures to Ecological Landscapes (Fourth ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. pp. 117–162. ISBN 978-1-4398-0410-0.
  2. ^ a b c Gobas FAPC; Morrison HA (2000). "Biococentration and biomagnification in the aquatic environment". In Boethling RS; Mackay D (eds.). Handbook of Property Estimation Methods for Chemicals: Environmental and Health Sciences. Boca Raton, FL, USA: Lewis. pp. 189–231.
  3. ^ Arnot, Jon A.; Frank A.P.C. Gobas (2004). "A Food Web Bioaccumulation Model for Organic Chemicals in Aquatic Ecosystems". Environmental Toxicology and Chemistry. 23 (10): 2343–2355. doi:10.1897/03-438. PMID 15511097.
  4. ^ a b Mackay, Don (1982). "Correlation of bioconcentration factors". Environmental Science and Technology. 16 (5): 274–278. Bibcode:1982EnST...16..274M. doi:10.1021/es00099a008. PMID 22257252.
  5. ^ "Chapter 173–333 WAC Persistent Bioaccumulative Toxins" (PDF). Department of Ecology. Archived from the original (PDF) on 9 February 2017. Retrieved 6 February 2012.
  6. ^ a b c d e f g h Hemond, Harold (2000). Chemical Fate and Transport in the Environment. San Diego, CA: Elsevier. pp. 156–157. ISBN 978-0-12-340275-2.
  7. ^ EPA. "Category for Persistent, Bioaccumulative, and Toxic New Chemical Substances". Federal Register Environmental Documents. USEPA. Retrieved 3 June 2012.
  8. ^ Bergen, Barbara J.; William G. Nelson; Richard J. Pruell (1993). "Bioaccumulation of PCB Congeners by Blue Mussels (Mytilus edulis) deployed in New Bedford Harbor, Massachusetts". Environmental Toxicology and Chemistry. 12 (9): 1671–1681. doi:10.1002/etc.5620120916.
  9. ^ Chiou CT, Freed VH, Schmedding DW, Kohnert RL (1977). "Partition Coefficient and Bioaccumulation of Selected Organic Chemicals". Environmental Science and Technology. 29 (5): 475–478. Bibcode:1977EnST...11..475C. doi:10.1021/es60128a001.
  10. ^ a b "Bioaccumulation Criteria". Archived from the original on 1 May 2016. Retrieved 3 June 2012.
  11. ^ 정보 요구 사항 및 화학적 안전성 평가에 대한 지침: R.11장: PBT 평가(버전 1.1), 2012, 페이지 15
  12. ^ a b c Rand, Gary (1995). Fundamentals of Aquatic Toxicology. Boca Raton: CRC Press. pp. 494–495. ISBN 978-1-56032-091-3.
  13. ^ OECD 화학 물질 시험 지침: 305번 시험: 어류의 생체적응: 수용성 및 식이 노출, S. 56, doi: 10.1787/9789264185296-en
  14. ^ 호커 D.W.와 코넬 D.W. (1988)는 물고기와 함께 있는 생체역학에서 지방질 화합물의 분할 계수가 미치는 영향이다. Wat. res. 22: 701–707, doi: 10.1016/0043-1354(88)90181-9.
  15. ^ a b c d e f g h i j Arnot, Jon A; Gobas, Frank APC (2006). "A review of bioconcentration factor (BCF) and bioaccumulation factor (BAF) assessments for organic chemicals in aquatic organisms". Environmental Reviews. 14 (4): 257–297. doi:10.1139/a06-005.

외부 링크