TECHNIEKSHEET

Onderzoekstechniek: Bioassay - algemeen

Versie: November 2016

[Naar zoekapplicatie]

Samenvattende omschrijving techniek (gebaseerd op praktijkervaring van onafhankelijk techniekexpert)

Bioassays zijn gestandaardiseerde laboratoriumexperimenten waarin levende testorganismen onder gecontroleerde omstandigheden worden blootgesteld aan een (extract van een) milieumonster. Hiermee wordt vastgesteld of de aanwezige verontreinigingen negatieve effecten hebben op deze organismen. In sommige ruimere definities van het begrip vallen hier ook testen onder waarbij het functioneren van organismen in het veld wordt bepaald.

In de bioassays worden parameters als overleving, groei, groeisnelheid, reproductie, gedrag, afbraaksnelheid, omzettingssnelheid enzovoorts bepaald. De keuze voor een bepaalde bioassay wordt afgestemd op de sleutelorganismen in het ecosysteem dat onderzocht wordt.

Algemene informatie (gebaseerd op informatie van techniekaanbieder)

Naam

Bioassay - algemeen

Meeteenheid en parameter

Afhankelijk van de uitvoering van de bioassays, bijvoorbeeld % (overleving), aantal (reproductie), mg/dag (groeisnelheid, afbraaksnelheid), % t.o.v. de blanco (groei, gedrag, activiteit)

Bodemfase

Aard techniek

Plaats van toepassing

Detectiewijze

Toepasbaar in afzonderlijke lagen

Minimale dikte laag:

n.v.t.

Bodemtypen waarvoor techniek geschikt is

Landbodem/waterbodem

Stap in keten van dataverzamelen

Moment van beschikbaarheid resultaten

Ontwikkelingsfase techniek

Wijze van inkopen

Algemene omschrijving uitvoeringswijze

Er zijn verschillende uitvoeringswijzen mogelijk:

1. Een testorganisme wordt in het laboratorium gedurende een bepaalde tijd onder gecontroleerde omstandigheden blootgesteld aan een grondmonster of sediment. Daarna wordt de overleving, groei, reproductie enzovoorts bepaald. Het is bekend wat de normale prestaties van het testorganisme in het betreffende bodemtype zijn. Afwijkende prestaties worden als effect beoordeeld. De meeste bioassays zijn van dit type.

2. De activiteit van de organismen die al in de bodem aanwezig zijn wordt in het laboratorium onder gecontroleerde omstandigheden bepaald. Soms wordt hiervoor een substraat (voedsel) toegevoegd. Het betreft bijvoorbeeld de vorming van CO2 als gevolg van afbraak van organisch materiaal of de activiteit van bacteriën die betrokken zijn bij de stikstofkringloop.

3. De activiteit van organismen die al in de bodem aanwezig zijn wordt in het veld bepaald. Hierbij moet gedacht worden aan de afbraak van strooisel of voedsel van een gestandaardiseerde samenstelling en/of hoeveelheid. Er is geen concensus of dit type onderzoek ook onder de bioassays valt of dat dit een veldinventarisatie betreft.

4. Er wordt gebruik gemaakt van een cellijn, in plaats van het hele organisme. Deze bioassays worden in vitro bioassays genoemd, in tegenstelling tot eerder genoemde bioassays die in vivo bioassays genoemd worden. Door de cellijn genetisch aan te passen is het mogelijk om een specifiek effect (bijvoorbeeld hormoonverstoring of metaaltoxiciteit) te meten.

Verder kan onderscheid gemaakt worden tussen acute en chronische bioassays. In principe is het verschil gebaseerd op de verhouding tussen de blootstellingsduur en de duur van de levenscyclus van het testorganisme. Acute testen duren enkele minuten tot enkele dagen, waarbij meestal naar sterfte wordt gekeken. Chronische testen daarentegen duren dagen tot weken, waarbij de testduur een belangrijk deel van de levensduur van het betreffende organisme beslaat. In chronische bioassays worden meestal subletale (niet dodelijke) effecten gemeten, zoals reproductie, ontwikkeling en groei. Chronische testen leveren meestal duidelijker waarneembare afwijkingen in de testresultaten op dan acute testen, vanwege de langere blootstellingsduur en de gevoeligere effectparameters.

Werkingsprincipe

Het testorganisme wordt gedurende een bepaalde tijd aan de bodem blootgesteld. Bij acute bioassays wordt soms eerst een extract (elutriaat) van de bodem gemaakt door deze gedurende een bepaalde tijd uit te schudden, waaraan vervolgens het testorganisme wordt blootgesteld. Tijdens en/of aan het einde van de blootstellingsduur wordt het functioneren van het testorganisme bepaald. De te testen bodem wordt in meerdere replica’s (3 tot 5) onderzocht.

Er wordt altijd een standaardbodem meegenomen. Het is bekend wat de prestaties van het testorganisme in deze bodem zou moeten zijn. De standaardbodem dient ter controle van de geldigheid van de test, d.w.z. of het testorganisme normaal functioneerde en of de testomstandigheden goed waren.

Bodemeigenschappen zoals pH, lutum en organisch stof beïnvloeden het normaal functioneren van testorganismen.

Punt / lijnmeting / volumemeting

Technische specificaties

(w.o. nauwkeurigheid)

De technische specificaties (voorbehandeling, gebruikte materialen, testduur, testomstandigheden enzovoorts) zijn afhankelijk van het organisme.

De precisie, uitgedrukt als variatiecoëfficiënt (CV) is over het algemeen <30%.

De hoeveelheid benodigd monstermateriaal kan oplopen tot 10 liter of enkele kilogrammen per monster indien meerdere bioassays op hetzelfde monster worden uitgevoerd.

Typisch dieptebereik

0,0 - 0,20 m. NB: afhankelijk van de onderzoeksvraag kunnen ook diepere monsters worden gebruikt

Tijdeigenschappen

Alleen een ‘in vitro’ bioassay kan maar één keer worden verricht, de andere vormen kunnen meerdere malen worden herhaald op hetzelfde organisme.

Meetsnelheid

De meetsnelheid is afhankelijk van het type bioassay, acute bioassays duren minuten tot dagen, chronische bioassays dagen tot weken. Zeer uitgebreide chronische bioassays kunnen maanden duren.

Presentatie resultaten

In de vorm van een analyselijst met het resultaat: overleving, groei, reproductie, activiteit enzovoorts.
Indien uitgevoerd als onderdeel van een Triade-onderzoek (ecologische risicobeoordeling) vindt meestal ook verdere uitwerking in de vorm van grafische presentatie, een beoordeling (géén, matig of ernstig effect), vergelijking met andere onderzoeken, expert judgement enzovoort plaats.

Kosten

Uitvoering bioassay: € 200 tot € 2.000
De kosten nemen af als er meerdere monsters tegelijkertijd worden onderzocht.
Verdere interpretatie en uitwerking afhankelijk van omvang, vormt meestal een onderdeel van een groter onderzoek.

Trends en ontwikkelingen

Er worden regelmatig nieuwe bioassays ontwikkeld. Ontwikkelingen zijn er met name op het gebied van in vitro bioassays die specifieke (selectieve) effecten kunnen meten.

Illustratie

[Figuur]

Gebruikersinformatie (gebaseerd op praktijkervaring van onafhankelijk techniekexpert)

Beschikbaarheid

Wordt techniek vaak toegepast?

Onderzoeksfase waarin techniek toepasbaar is

Verificatiemetingen / ijkmetingen

Veel gebruikte toepassing in praktijk

• Binnen Triade onderzoeken (ecologische risicobeoordeling).
• Evaluatie van het saneringsresultaat.

Geschiktheid

• Bioassays kunnen voor zowel land- als waterbodems worden uitgevoerd.
• De bodemeigenschappen en het bodemgebruik bepalen de aanwezigheid en het belang van een organisme binnen een bodemecosysteem. Dit speelt mee in de keuze van bioassay(s).
• Voor bodems met extreme eigenschappen bijvoorbeeld zeer zandig, zeer kleiig of zeer zuur bestaan weinig geschikte bioassays.
• Bioassays met de bodemmatrix zelf zijn ecologisch realistischer dan bioassays waarbij een extract van de bodem (poriewater of elutriaat) wordt getest.

Praktijkervaringen in Nederland

Indien binnen de Kader Richtlijn Water de ecologische doelen niet worden gehaald, dan kunnen bioassays helpen de oorzaak te achterhalen.

Ecologische spoedbepaling.

“Do's“

Kies zowel voor verzamelen, analyse als interpretatie een partij met ervaring met de uitvoering van bioassays.

Bodemeigenschappen beïnvloeden de prestaties in een bioassay. Daarom is het van belang een referentiemonster mee te nemen, het liefst locale referentie van een niet verontreinigde locatie in de buurt.

“Don'ts “

-

Ook geschikt voor

(Afval)wateronderzoek, toxiciteit van vast afval

Achtergrondinformatie / Links

Bodemstandaard

De OECD en de ISO hebben gestandaardiseerde normen uitgebracht voor de uitvoering van een groot aantal bioassays. Overzichten zijn te vinden op de site van ISO.

Literatuur

NOBIS rapport 96-618: Effectiviteit van bioassays bij het monitoren en beoordelen van het milieurendement van in situ biorestauratie. Deelrapport 1, 2, 3 en eindrapport (1998)

PGBO-rapport 36, Generen en beoordelen van terrestrische ecotesten (2000)

Hyperlinks (internet)

-