METODEUTVIKLING FOR VANNSØYLEOVERVÅKNING - ZOOPLANKTON Forum for Offshore Miljøovervåkning 18.10.2016 Bjørn Henrik Hansen (SINTEF) & Dag Altin (BioTrix)
Oversikt Bakgrunn og målsetning Laboratorie-eksperimenter Analyser og endepunkter Preliminære resultater Gjenstående arbeid og foreløpige anbefalinger 2
Bakgrunn og målsetning Bakgrunn Økt fokus på potensielle effekter av produsert vann på pelagiske arter i Vannsøyleovervåkningen Etterspurt arbeid spesifikt på pelagiske hoppekreps Målsetning om å etablere metodikk som kan benyttes i forbindelse med prøvetaking i felt 3
Bakgrunn og målsetning Forprosjekt Evaluere nytteverdien av PAH body burden, fluorescence og biomarkører for å studere effekter av produsert vann på hoppekreps Utvikle prosedyrer for å studere relevante endepunkter i hoppekreps samplet i felt Evaluere potensialet produsertvann har til å forårsake skadelige effekter på pelagiske hoppekreps 4
Laboratorie-eksperimenter Hovedaktiviteter Mottak, ekstraksjon og karakterisering av produsertvann fra Statfjord A (SFA) Tre eksperimenter: Akutt toksisitet og range-finding Matrise-eksperiment Scenarie-basert eksperiment Analyse Rapportering (SOP) 5
Laboratorie-eksperimenter PW karakterisering Mottak Vannkjemiske parametere (ph, temp, salinitet og oksygen) Vannprøver (filtrert og ufiltrert) Ekstraksjon (ekstraksjon av både filtrert og ufiltrert) Analyse med GC-MS og GC-FID 6
Laboratorie-eksperimenter Akutt giftighet og range-finding Standard toks-tester på Calanus finmarchicus og Skeletonema costatum : Produsert vann ufiltrert Produsert vann filtrert Ekstrakt av ufiltrert PV Ekstrakt av filtrert PV 7
Laboratorie-eksperimenter Matrise-forsøk Statisk eksponering i 2L flasker (totalt 60 flasker) Eksponeringskonsentrasjoner på 6.4, 0.64 og 0.064 mg/l (nominelt) Sampling etter 12, 24 og 48 timer 8
Laboratorie-eksperimenter Flow-forsøk Simulering av felt-eksponering 10,000x fortynning over 96 timer Start-konsentrasjon:6.4 mg/l Sampling etter 24 og 96 timers eksponering 9
Analyser og endepunkter Vannprøver target liste - GC-MS analyse Naphthalene C1-naphthalenes C2-naphthalenes C3-naphthalenes Biphenyl Acenaphthylene Acenaphthene Fluorene C1-fluorene C2-fluorene C3-fluorene Phenanthrene Anthracene C1-phenanthrenes/anthracenes C2-phenanthrenes/anthracenes C3-phenanthrenes/anthracenes Dibenzothiophene C1-dibenzothiophenes C2-dibenzothiophenes C3-dibenzothiophenes Fluoranthene Pyrene Benz(a)anthracene Chrysene Benzo(b)fluoranthene Benzo(k)fluoranthene Benzo(e)pyrene Benzo(a)pyrene Perylene Indeno(1,2,3-c,d)pyrene Dibenz(a,h)anthracene Benzo(g,h,i)perylene 30 ab hopane 2,4,6- tri-tert-butylphenol 4-sec-butyl-(2,6-di-tert-butyl)phenol 2,4-bis(a,a-dimethylenzyl)phenol Phenol C1-phenols 2-metylphenol 4-metylphenol C2 Phenols (4-ethyl-phenol) C2 4-etylphenol C2 2,4-dimetylphenol C2 3,5-metylphenol C3 Phenols (4-n-propyl-phenol) C3 4-n-propylphenol C3 2,4,6-trimetylphenol C3 2,3,5-trimetylphenol C4 Phenols (4-n-butyl-phenol) C4 4-n-butylphenol C4 4-tert-butylphenol C4 4-isopropyl-3-metylphenol C5 Phenols (4-n-pentylphenol) C5 2-tert-butyl-4-metylphenol C5 4-n-pentylphenol C5 4-tert-butyl-2-metylphenol C6 4-n-hexylphenol C6 2,5-diisopropylphenol C6 2,6-diisopropylphenol C6 2-tert-butyl-4-ethylphenol C6 6-tert-butyl-2,4-dimetylphenol C7 4-n-heptylphenol C7 2,6-dimethyl-4-(1,1-dimethylpropyl) C7 4-(1-ethyl-1-methylpropyl)-2-methyl C8 4-n-octylphenol C8 4-tert-octylphenol C8 2,4-di-sec-butylphenol C8 2,6-di-tert-butylphenol C9 4-n-nonylphenol C9 2-methyl-4-tert-octylphenol C9 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol C9 4,6-di-tert-butyl-2-methylphenol 10
Analyser og endepunkter Vannprøver target liste P&T GC-MS Flyktige komponenter (VOC) Dominerende i SFA PW er benzene, toluene, xylene og ethylbenzene (BTEX) VOC blir ikke med i lab-forsøkene med rekonstituert ekstrakt Isopentane n-c5 (Pentane) Cyclopentane 2-methylpentane 3-Methylpentane n-c6 (Hexane) Methylcyclopentane Benzene Cyclohexane 2,3-Dimethylpentane 3-methylhexane n-c7 (Heptane) Methylcyclohexane Toluene 2,4 diethylhexane 2-Methylheptane n-c8 (Octane) Ethylbenzene m-xylene p-xylene o-xylene n-c9 (Nonane) Propylbenzene 1-Methyl-3-ethylbenzene 1-Methyl-4-ethylbenzene 1,3,5-Trimethylbenzene 1-Methyl-2-ethylbenzene 1,2,4-Trimethylbenzene n-c10 (Decane) 1,2,3-Trimethylbenzene n-butylbenzene 1,2,4,5-Tetramethylbenzene n-pentylbenzene C4-Benzenes C5-Benzenes 11
Analyser og endepunkter Endepunkter Bildetaking for biometri (lipid status, utviklingsstadium, morfologi) Fluorescence mikroskopi Prøvetaking for ekstraksjon og analyse Vannløselige og fettløselige endogene metabolitter RNA til genekspresjonsanalyser 60PAH body burden analyse 12
Analyser og endepunkter 13 60PAH body burden Standard liste av PAH analysert i en rekke forsøk på lab Relatere til PAH-BB som forårsaker effekter på overlevelse, vekst og reproduksjon Decalin C1-decalins C2-decalins C3-decalins C4-decalins Benzo(b)thiophene C1-benzo(b)thiophenes C2-benzo(b)thiophene C3-benzo(b)thiophenes C4-benzo(b)thiophenes Naphthalene C1-naphthalenes C2-naphthalenes C3-naphthalenes C4-naphthalenes Biphenyl Acenaphthylene Acenaphthene Dibenzofuran Fluorene C1-fluorenes C2-fluorenes C3-fluorenes Phenanthrene Anthracene C1-phenanthrenes/anthracenes C2-phenanthrenes/anthracenes C3-phenanthrenes/anthracenes C4-phenanthrenes/anthracenes Dibenzothiophene C1-dibenzothiophenes C2-dibenzothiophenes C3-dibenzothiophenes C4-dibenzothiophenes Fluoranthene Pyrene C1-fluoranthrenes/pyrenes C2-fluoranthenes/pyrenes C3-fluoranthenes/pyrenes Naphthobenzothiophene C1-Naphthobenzothiophene C2-Naphthobenzothiophene C3-Naphthobenzothiophene C4-Naphthobenzothiophene Benz(a)anthracene Chrysene C1-chrysenes C2-chrysenes C3-chrysenes C4-chrysenes Benzo(b)fluoranthene Benzo(k)fluoranthene Benzo(e)pyrene Benzo(a)pyrene Perylene Indeno(1,2,3-c,d)pyrene Dibenz(a,h)anthracene Benzo(g,h,i)perylene Retene Benzo(b)fluorene
Analyser og endepunkter Genekspresjon PAH-eksponering Antioxidants DNA damage Diapause Skallskifte (EcdR) Lipid homeostase BioRad Droplet Digital PCR available at SINTEF Biotechnology and Nanomedicine Hormonsystem Reproduksjon 14
Analyser og endepunkter Metabolomics og lipidomics Omfattende kartlegging av metabolitter og lipider fra små prøvemengder Massespektrometri, NMR og multivariat statistikk som analyseverktøy Globale responser dose respons med hele metabolismen som input Kegg Pathways www.genome.jp 15 Exerpt of 1 H-NMR spectrum from C. finmarchicus showing polar metabolites and osmolytes
Preliminære resultater Kjemisk karakterisering av PW Dominert av BTEX og fenoler Mottatt PW inneholdt en del mineralpartikler (5-15 µm) Tyngre PAHer var assosiert med disse partiklene Component group Filtered Unfiltered Difference Sum naphthalenes (C0-C4) 89,18 103,22 14,04 Sum 2-3 ring PAHs 5,37 17,51 12,14 Sum 4-6 ring PAHs 0,00 3,20 3,20 Sum phenols 4056,40 4057,17 0,77 Hopane 0,00 1,58 1,58 16 UCM 1482,58 5463,13 3980,54
Preliminære resultater Fluorescence mikroskopi Oljeholdige mineralpartikler vil kunne filtreres av hoppekreps Filtrering av partikler og opptak av PAH vil kunne detekteres ved bruk av fluorescence mikroskopi 17
Preliminære resultater Range-finding test Testing av rått PW ga ingen meningsfylte resultater, selv etter fire runder Calanus og Skeletonema (testet både filtrert og ufiltrert PW) Akutt oksygensvinn pga høy mikrobiell aktivitet Testing av rekonstituert ekstrakt fungerte bra, og ga en LC 50 på ca 9.6 mg THC/L (C 9 -C 40 ) Gjennomførte matrise- og flow-forsøket forrige uke 18
Preliminære resultater Gjenstående arbeid - analyse Vannkjemi Fluorescence mikroskopi og vanlig lysmikroskopi (biometri) PAH body burden Genekspresjon Endogene metabolitter 19
Foreløpige anbefalinger Anbefaling: Prøvetaking i felt Prøvetaking med WP3-håv ved ulike lokaliteter (sammenligne med referanselokaliteter) Sortering av hoppekreps på båt (arter og stadier) Prøver til ekstraksjon og analyser (flytende nitrogen) Levende hoppekreps i kjøleboks Ekstraksjon og analyse på lab 21
Teknologi for et bedre samfunn