Masteroppgaver - MILJØGIFTER – ØKOTOKSIKOLOGI

Instituttt for plante- og miljøvitenskap

For å vurdere kort og langtidskonsekvenser av miljøgifter (spormetaller, radionukilder, organiske forbindelser) for mennesker og miljø, må vi ha grunnleggende kunnskaper om

· Kilder til forurensning, både gamle kilder, pågående kilder (for eksempel diffuse kilder som forurensede sedimenter) og potensielle kilder

· Mobilitet og transport i ulike økosystemer

· Biologisk opptak, akkumulering og effekt

· Tiltak



For å studere kilder, prosesser, opptak og effekter benyttes avanserte metoder i felt og laboratoriet, ved NLH eller i andre land. Ved kombinasjon av kompetanse, ulike teknikker og utstyr som Seksjon Miljøkjemi disponerer kan vi tilby meget intertessant hovedoppgaver innen
·Miljø og Naturressurser: Miljøgifter og økotoksikologi

Hovedoppgavene er tilknyttet pågående prosjekter eller er sentrale oppgaver ved seksjonen, ofte i samarbeid med andre institusjoner nasjonalt og internasjonalt.

Under er oppgavene presentert kategorisert under de 4 hovedområdene

1) Kilder til forurensning,
2) Mobilitet og transport i ulike økosystemer,
3) Biologisk opptak, akkumulering og effekt og
4) Tiltak.

Aktuelle veiledere ved seksjon miljøkjemi vil være:

Professor Brit Salbu
Professor Deborah H. Oughton
Gjesteprofessor Eiliv Steinnes
Professor II Yngvar Thomassen
Professor Bjørn Olav Rosseland
1. Amanuensis Elin Gjengedal
Forsker Lindis Skipperud


1. Kilder


- Karakterisering av radioaktive partikler og metall partikler

En stor andel av radioaktive stoffer som slippes ut til miljøet som følge av atom-ulykker eller sprengninger foreligger som partikler. For å vurdere konsekvenser av partikkelforurensning må vi ha informasjon om partiklenes sammensetning, struktur og vitringshastighet, noe som påvirker mobilitet og biologisk opptak av stoffer som er bundet til partiklene. Vi antar at partiklenes egenskaper er avhengig av kilden og utslippsbetingelsene. Det benyttes ulike metoder, både nukleære metoder, elektronmikroskopi og ICP-MS, til karakterisering av ulike partikler. Oppgaven vil utføres som del av et EU-prosjekt og som del at et internasjonalt program ved Atomenergibyrået i Wien. Det internasjonale samarbeidet gir tilgang på partikler fra mange steder i verden, f. eks. utarmet uran fra Kosovo, atomprøvetester på Bikini-øyene elller Semipalatinsk, i Kasakstan eller flyhavari i Spania eller Thule. Studenten vil arbeide i nært samarbeid med stipendiat Ole Christian Lind (Ole-Christian.Lind@umb.no).

Kontaktperson: Brit Salbu

- Naturlig forekommende radionuklider (NORM/TENORM)

Naturlig radioaktivitet (for eksempel Radon) er den kilden som forårsaker størst dose av radioaktiv stråling. Menneskelig aktiviteter som olje/gassutvinning (avleiring av 226Ra, 228Ra, 210Po og 210Pb), gruvedrift (oppkonsentrering av U og Th med datterprodukter) og bruk av utamet uran i våpen m.m., kan forårsake lokalt forhøyede konsentrasjoner av naturlig forekommende radioaktive stoffer (TENORM = Technologically Enhanced Naturally Occurring Radioactive Material). For å vurdere konsekvenser i økosystemer som eksponeres for disse forhøyede konsentrasjonene er det interessant å studere:

1) Effekt på opptak av radium,bly og polonium i fisk ved tilsetning av organiske kompleksdannere som brukes for å unngå avleiringer (scale) på oljeinnstallasjoner.

2) Sammenhengen mellom løselighet og oksidasjonstilstand/krystallografisk struktur av utarmet uran partikler fra granater brukt under Balkankonflikten (Kosovo) og Gulf-krigen (Kuwait).

Oppgave 1 innebærer biotest forsøk med blant annet fisk.

Oppgave 2 vil partiklenes egenskaper undersøkes ved hjelp av elektronmikroskopi og løselighetsforsøk med for eksempel simulert lungefluid og magevæske.

Oppgave 3, Ved å måle aktivitetskonsentrasjonene for 210-Pb og 226-Ra i sedimentprøver kan man bestemme alder og dermed sedimentasjonshastighet. Sedimentasjonshastigheter kan bl.a. brukes til å fastslå når sedimentene har blitt kontaminert med radionuklider.
Prøver til oppgavene er blant annet tilgjengelig fra Ob, Jenisej og Karahavet, Russland gjennom EU-prosjekter. Metodeutvikling vil være en viktig del av oppgavene. Studenten vil inkluderes i en forskningsgruppe og oppgaven utføres i samarbeid med stipendiater ved avdelingnen.

Kontaktpersoner: Lindis Skipperud, Brit Salbu



2. Mobilitet og transport i ulike økosystemer

- Remobilisering av spormetaller eller radionuklider fra sedimenter

Sedimenter fungerer som deponi for mange spormetaller (og radionuklider) i utslipp fra industri (kjernekraftverk). Over tid kan imidlertid spormetaller remobiliseres fra sedimentene og transporteres fra sedimentet og ut til vannfasen. Remobilisering er avhengig av spormetallenes binding i sedimenter og sedimentenes sammensetning samt redox forhold. Oppgaven vil omfatte bruk av ulike metoder for å karakterisere sedimeneter og bruk av veldefinerte radioaktive tracere (spesiering). Oppgaven vil knyttes til store EU-prosjekter og studiene vil omfatte forurensede sedimenter fra Irskesjøen utenfor Sellafield-anlegget og/eller sedimenter og vannprøver fra de sibirske elvene Ob og Jenisej. Studenten vil inkluderes i en forskningsgruppe og oppgaven utføres i samarbeid med stipendiatene Ole Christian Lind og Lindis Skipperud.

Kontaktpersoner: Lindis Skipperud , Brit Salbu, Deborah H. Oughton

- Binding av radionuklider, spormetaller og plantevernmidler til humus (organisk materiale)

Når radioaktivitet slippes ut i et økosystem vil konsekvensvurderingene over tid være avhengig av flere ting. I tillegg til innhold og aktivitetsnivå trenger man informasjon om kilden og kildekarakteristikken, dvs. fysisk-kjemisk tilstandsformer. Samtidig er det nødvendig å vite noe om transportprosesser i vann, og vekselvirkninger mellom vann og sediment og eventuelt biologisk opptak.
For transuranene, slik som Pu, har miljøpåvirkninger vært vanskelig å vurdere fordi de har en slik komplisert kjemi. Dette på grunn av at de kan inneha opp til fire forskjellige oksidasjonstrinn som kan gi forholdsvis stabile komplekser under forskjellige miljøforhold og biologiske forhold. For oksygenrike vann finner vi for det meste Pu som Pu(V). Pu(V) som Plutoniumoksid har en tendens til å hydrolysere og kompleksere og har mindre sannsynlighet for å bli adsorbert til faste overflater og kolloider enn de andre oksidasjonstrinnene. Dermed kan man forvente at femverdig Pu kan forflytte seg med vannmassene.

Oppgave 1: Det er veldig lite kunnskap om hvordan tranusraner oppfører seg i humusrike vann. Oppgaven vil fokusere på binding av ulike tranuraner (ulike tilstandsformer) og binding til humus, samt å studere frigivelse av tranuraner i sjøvann. Oppgaven vil knyttes til radioaktive stoffer som transporteres med elvene Ob og Yenisej. Studenten vil inngå i et forskningsteam og arbeide sammen med stipendiater. Resulatetene vil inngå i nordiske og internasjonale prosjekter (NKS-Norcmass, NKS-Indofern).

Oppgave 2: Under flomepisoder transporteres store mengder spormetaller med elvene til havet. En stor del av spormetallene som transporteres i vann er bundet til humusstoffer ( kolloidalt materiale). I kontakt med sjøvann vil spormetaller mobiliseres og dette kan bidra til negative effekter for organismer i kystområder. Oppgaven vil fokusere på binding av ulike spormetaller (ulike tilstandsformer) til humus, samt å studere frigivelse av sporelementer i sjøvann. Det vil benyttes radioaktive tracere og ulike fraksjoneringsmetoder. Oppgaven kan enten knyttes til spormetaller i vassdrag på Vestlandet eller til radioaktive stoffer som transporteres med elvene Ob og Jenisej. Studenten vil inkluderes i en forskningsgruppe og oppgaven utføres i samarbeid med stipendiatene Hans Christian Teien og Lene Sørlie.

Oppgave 3: Studier av radioaktivt merkede plantevernmidler til jord og organisk materiale i vann kan gi indikasjoner på forventet avrenning av disse og hvordan plantevernmidlene bindes til organisk materiale i vann.

Kontaktpersoner: Lindis Skipperud , Brit Salbu, Deborah H. Oughton


3. Biologisk opptak, akkumulering og effekt

- Environmental effects of ionising radiation

Two projects are available for students, both linked to a new European Union project ERICA (Environmental Risks from Ionising Contaminants: Assessment and Management). Over the past few years there has been an increasing international focus on the ecotoxicology of radionuclides, and scientists have identified urgent basic research needs on the transfer and effects of radionuclides in non-human species. The student will work together with internationally recognised experts, using state-of-the-arts methods and laboratory facilities, and access to sample material from relevant sites such as Chernobyl, Sellafield, Mayak.

Oppgave 1: Application of cytogenetic techniques to study effects of radiation. The objective of the study will be to use state-of-the-art ecotoxicological methods (DNA COMET analysis, micronuclei) to study the dose response of organisms to radiation exposure. Laboratory experiments will be carried out on standard ecotoxicology test organisms to enable comparison with other pollutants and multiple stressors, hence the results and experience gained will have a broad application within ecotoxicology. The project will be carried out in collaboration with Folkehelsa/NRPA/UiO and European collaborators in the ERICA and “Low-dose effect” projects.

Oppgave 2: Uptake and distribution of uranium and transuranics in freshwater ecosystems. Questions about the bioavailability and exposure of species to uranium and transuranics (Pu, Am) is central to environmental impact assessment of radionuclides, and an area where data is urgently needed. The project will focus on lab studies and field analysis to give information on uptake, transfer, and internal distribution as well as background radiation doses. This project will be together with NRPA and Nordic collaborators in NKS-INDOFERN project.

Kontaktpersoner: Lindis Skipperud , Deborah H. Oughton


- Aluminium toksisitet i blandesoner under flomepisoder i forsurede vassdrag

Kronisk og akutt aluminium-toksisitet til fauna i forsurede vassdrag har blitt observert i flere år. Senere har forskningen fokusert mer på dynamiske blandsoner og flomepisoder, hvor man ofte ser en klar økning i Al-toksisitet som skjer i et bestemt tidsrom / område. Slike blandsoner oppstår når avrenning med forskjellige vannkvalitet (f. eks. pH verdier) blandes sammen, når en forsured sideelv renner inn til et kalket vassdrag eller når elva renner ut i sjøen. Under disse dynamiske forhold vil de kjemiske tilstandsformene til Al transportert i (side)elva endres, slik at Al-toksisitet til bl.a. fisk kan økes.
Under flomepisoder kan effektene forsterkes. Høy vannføring, økt turbulens og mer erosjon gir dermed økt mengde av jord partikler og kolloidale materiale i vannet som fører til økt transport av spormetaller, inklusive Al.

Oppgave 1: Ved bruk av radionukliden 26Al som en tracer kan man forsøke finne hvilke komponenter i vannet (partikler, kolloider osv.) som har mest betydning for Al-toksisitet i forskjellige typer blandesoner. Her finnes det flere spennende forsøk som kan hjelpe å gi svar på aktuelle spørsmål til dagens forskning.

Oppgave 2: Avsetning av Al på fiskegjeller er vel kjent som en årsak til fiskedød i forsurede vannkvaliteter eller i blandsoner (estuarier/fjorder) med store økonomiske følger for fiskeoppdrettsnæringen. Fe avsettes også på gjeller til fisk og kan bidra til tilsvarende toksikologiske effekter som Al. I denne oppgaven er det lagt opp til å bruke dobbel tracer teknikker for å studere effekter av henholdsvis 2- og 3-verdig jern (Fe2+/Fe3+) på fiskegjeller i biotest forsøk (akvarium). Studenten vil inkluderes i en forskningsgruppe og oppgaven utføres i samarbeid med stipendiatene Hans Christian Teien og Lene Sørlie.

Kontaktpersoner: Brit Salbu , Deborah H. Oughton

- Tc-99 i norske marine produkter

Marin transport av radionuklider i effluenter fra reprosesseringsanleggene Sellafield og La Hague har hatt stor betydning siden 1950-tallet. På grunn av oppstart av EARP ved Sellafield har spesielt utslippet av Tc-99 økt og dette har stor betydning for marine produkter langs norskekysten. Tc-99 er mobil og man har de siste 5 årene sette en sterk økning av Tc-99 i tang langs norske kystenområder. Man har også merket en økning av Tc-99 i andre marine produkter.
Norge har ved en rekke anledninger forsøkt å legge politisk press på Storbritannia slik at utslippene skal stanses. Kontamineres marine produkter i norske farvann kan en hel næring trues.
Ved NLH er det utviklet en analysemetode for å måle Tc-99 i forskjellig matriks ved hjelp av ICP-MS. Denne kan videreutvikles til å benyttes på flere matrikser aktuelle i dag. Det er stor etterspørsel etter reelle målinger av Tc-99 i aktuelle produkter.

Oppgave 1: Se på innhold og betydning av Tc-99 i forskjellige marine produkter som tang og tare, hummer osv. Det vil også bli noe metodeutvikling avhengig av prøvematriks. Oppgaven knyttes opp mot nordiske prosjekter (NKS-Norcmass, NKS-Indofern)

Oppgave 2: Studier av opptak av Tc-99 i fisk. Biotes
tforsøk med eksponering av fisk for m99Tc. Ved å bruke den kortlivede m99-Tc kan opptak av Tc i fisk studeres vd å eksponere fisk i akvarium under vel kontrollerte betingelser.

Kontaktpersoner: Lindis Skipperud , Brit Salbu, Deborah H. Oughton


4. Tiltak

- Naturbaserte reinsesystem for røykgassar frå biobrenselanlegg

Auka bruk av biomasse og avfall til forbrenning set fokus på utslipp til luft, jord og vatn. I prosjektet Distribuert energi frå biologisk brensel og restavfall er målsettinga å frigjere nye energikjelder - mellom annet 5 TWh i året frå biologisk brensel og restavfall innen år 2010.
Forskningaktivitetane blir retta mot energiforsyningskjeda. Åpne system inkluderer kretslaupstenking og naturen si tålegrense. Forsyningskjeda vedrører aspekt frå kjelde til brukar representert ved horisontalaksen, medan dei vertikale prosjekta omfatter teknologi, organisering, livslaupsanalyse og verkemiddel.

Hovudsamarbeidspartane er SINTEF Energiforskning, NTNU, Norges landbrukshøgskule og Norges forskingsråd. Forutan Forskningsrådet yter næringslivet finansiering og eigeninnsats og sikrar såleis brukarmedverknad.
Naturbaserte avlaupssystem med nær null utslipp er ei målsetting. Ved å leie røykgass frå biobrensel inn i lausmassar nær biobrenselanlegget vil ein undersøkje potensialet for filtrering av støv og partiklar frå røykgassen. Her er ei viktig oppgåve å bestemme kva stoff som blir avleira i høve til kva brensel som nytta. Det vil særleg bli fokusert på mobilitet av tungmetall og korleis dei eventuelt kan bindast til eller stabiliserast av filtermassane. Eventuelle (biologiske) tilsatsmaterialar i filtermassane skal undersøkast.
To stipendiatar har finansiering frå ulike delprosjekt der underteikna er prosjektleiar. Ein hovudfagsstudent arbeider i dag med immobilisering av tungmetall i askerestane (flygeaske og bunnaske). Fleire oppgåver kan knytast til prosjektet.

Kontaktperson: Elin Gjengedal





Oppdatert: 31.12.06
Utskriftsvennlig versjon : Arkiv : Tips en venn