J1-70019

Morski ekosistemi igrajo pomembno vlogo pri ohranjanju globalne biotske raznovrstnosti in zagotavljanju okoljskega ravnovesja, vendar jih vse bolj ogroža vrsta onesnaževalcev. Ti vključujejo stara onesnaževala, kot so obstojna organska onesnaževala (POPs) in težke kovine, ter onesnažila, ki vzbujajo zaskrbljenost (CEC), ki zajemajo na novo sintetizirane kemikalije, produkte pretvorbe in farmacevtske izdelke. Trenutni okviri spremljanja se soočajo s precejšnjimi omejitvami, zlasti pri odkrivanju onesnažil z nizko koncentracijo in zagotavljanju zanesljive kvantifikacije. Ta izziv je še večji zaradi ekološke in toksikološke negotovosti, ki obdaja številne CEC. Za premostitev teh vrzeli se projekt osredotoča na napredek meroslovja in razvoj inovativnih metod za tehnologije pasivnega vzorčenja, zlasti difuzijski gradient v tankih filmih (DGT) in druge pasivne vzorčevalnike (PASS). Ta orodja imajo potencial za preoblikovanje spremljanja onesnaževanja morja z omogočanjem časovno integriranega vzorčenja, uporabe na kraju samem in odkrivanja prej neodkritih onesnaževal v sledovih.

Glavna ovira pri pasivnem vzorčenju je kvantifikacija merilne negotovosti, ki izhaja iz neznanih ali nedoslednih parametrov, kot so stopnje vzorčenja (Rs), efektivni difuzijski koeficienti (Deff) in metodologije umerjanja. Te negotovosti zmanjšujejo zanesljivost podatkov in primerljivost med okoljskimi študijami. Projekt naslavlja te izzive z vzpostavitvijo usklajenih, meroslovno robustnih kalibracijskih protokolov za DGT in PASS. Ključna novost je v integraciji naprednih analitičnih delovnih tokov, vključno z neciljanim presejanjem (NTS) in sumljivim presejanjem (SS), ki širijo kemični prostor, ki ga je mogoče analizirati. Projekt je tudi pionir v uporabi novih smolnih materialov, kot je grafitni ogljikov nitrid (GCN), za izboljšanje specifičnosti, občutljivosti in stroškovne učinkovitosti pasivnih vzorčevalnikov, ki so zasnovani tako, da zmanjšajo negotovost pri vzorčenju in analizi, hkrati pa razširijo obseg zaznavnih onesnaževalcev.

Raziskava prav tako poudarja kalibracijo, specifično za vrsto, za kritična onesnaževala, kot so živo srebro (Hg) in organsko-kositrne spojine, ki imajo različno toksičnost in biološko uporabnost različnih kemičnih oblik. Obsežni laboratorijski poskusi bodo združeni s terensko validacijo v različnih morskih okoljih, vključno s študijo primera v Tržaškem zalivu, ki je močno onesnažen z živim srebrom. Študija ne bo le preizkusila novih metodologij, temveč bo prispevala tudi podrobne kemijske profile regije, kar bo omogočilo boljše prednostno razvrščanje onesnaževal za regulativne in naravovarstvene namene.

Pričakuje se, da bodo rezultati projekta bistveno povečali zanesljivost in uporabnost pasivnih vzorčevalnikov pri monitoringu okolja. Z ustvarjanjem obsežne podatkovne baze difuzijskih koeficientov, učinkovitosti elucije in povezanih negotovosti bo projekt omogočil natančnejše izračune časovno utežene povprečne koncentracije (TWA) in izboljšal primerljivost podatkov med študijami. Prispevki so usklajeni z mednarodnimi regulativnimi okviri, vključno z Evropsko okvirno direktivo o vodah in Konvencijo Minamata o živem srebru.

S svojim multidisciplinarnim pristopom – združevanjem meroslovja, znanosti o materialih in naprednih analitičnih tehnik – projekt postavlja nova merila za spremljanje okolja. Projekt ne obravnava le omejitev sedanjih metodologij, ampak tudi predvideva prihodnje izzive pri spremljanju onesnaževanja morja. Z izkoriščanjem inovativnih strategij umerjanja in napredne zasnove materialov projekt utira pot učinkovitejšim, zanesljivejšim in izvedljivim praksam spremljanja okolja, ki bodo varovale morske ekosisteme, usmerjale politične odločitve in podpirale trajnostno upravljanje okolja na svetovni ravni.

Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani SICRIS.

Bibliografske reference

• Reference vodje projekta

Osrednji del projekta je razvoj usklajenih kalibracijskih protokolov, kot je opredeljeno v Delovnem sklopu 1. Ti protokoli vključujejo sistematično določanje Rs in Deff tako v laboratorijskih kot tudi v terenskih pogojih za onesnaževala z različnimi fizikalno-kemijskimi lastnostmi. Razviti bodo tudi vrstno specifični difuzijski koeficienti za ključna onesnaževala, vključno z živim srebrom (Hg) in organokositrovimi spojinami, katerih biološka dostopnost in toksičnost sta odvisni od njihove kemijske oblike. Ključna sestavina tega prizadevanja je kvantifikacija in zmanjševanje negotovosti, povezanih z delovanjem pasivnih vzorčevalnikov. To vključuje obravnavo okoljskih dejavnikov, kot so slanost, temperatura in pH, ki pomembno vplivajo na difuzijske procese. Vzpostavitev celovite baze podatkov o kalibracijskih parametrih, ki vključuje ocene negotovosti, bo izboljšala zanesljivost in uporabnost pasivnih vzorčevalnikov v različnih morskih okoljih.

Delovni sklop 2 dopolnjuje te napredke z optimizacijo analitskih metodologij, potrebnih za integracijo pasivnega vzorčenja z delovnimi postopki NTS/SS, ki temeljijo na masni spektrometriji z visoko ločljivostjo (HRMS). Ti postopki omogočajo identifikacijo širšega nabora onesnaževal, vključno s transformacijskimi produkti in neznanimi spojinami, ki so v ciljno usmerjenih analizah pogosto spregledane. Posebna prizadevanja vključujejo optimizacijo metod ekstrakcije s smolami za zagotovitev učinkovitega izkoristka analitov, izboljšanje protokolov masne spektrometrije za povečanje občutljivosti in ločljivosti ter prilagoditev postopkov obdelave podatkov za boljšo združljivost z vzorci, pridobljenimi s pasivnimi vzorčevalniki. Ta integracija bo omogočila celovitejše kemijsko profiliranje ter zagotovila vpogled v ekološki in toksikološki pomen onesnaževanja morskega okolja.

Prelomna inovacija projekta je razvoj naprednih smolnih materialov, podrobno opisan v Delovnem sklopu 3. Tradicionalne smole so sicer učinkovite za številne analite, vendar pogosto nimajo zadostne specifičnosti, stabilnosti ali kapacitete, potrebne za širokospektralno zaznavanje onesnaževal. Za odpravo teh omejitev projekt raziskuje potencial grafitnega ogljikovega nitrida (GCN), novega materiala, za katerega so značilni visoka poroznost, kemijska stabilnost in okoljska prijaznost. Smole na osnovi GCN omogočajo večjo učinkovitost vezave analitov, nižje stroške ter bolj trajnostno alternativo konvencionalnim materialom. Te smole bodo temeljito testirane v laboratorijskih pogojih za oceno njihove učinkovitosti pri različnih vrstah onesnaževal, vključno s kovinami, organokositrovimi spojinami in novonastalimi organskimi onesnaževali. Cilj je razviti novo generacijo pasivnih vzorčevalnikov z izboljšanimi zmožnostmi zaznavanja in širšo okoljsko uporabnostjo.

Delovni sklop 4 se osredotoča na uporabo in validacijo razvitih tehnologij v realnih okoljih, pri čemer kot študijo primera uporablja Tržaški zaliv. To območje, eno najbolj z živim srebrom onesnaženih morskih območij v Sredozemlju, predstavlja edinstveno preizkusno okolje za metodologije, razvite v projektu. V prvi fazi terenskega dela bodo nameščeni tradicionalni pasivni vzorčevalniki, opremljeni s komercialno dostopnimi smolami, da se vzpostavi osnovni kemijski profil območja. Nato bodo preizkušene nove in mešane smole, razvite v Delovnem sklopu 3, z namenom ocene njihove učinkovitosti pri zaznavanju širšega spektra onesnaževal. Vzporedno bo izvedeno tudi aktivno vzorčenje, ki bo zagotovilo referenčni nabor podatkov za validacijo meritev časovno uteženih povprečnih (TWA) koncentracij, pridobljenih s pasivnimi vzorčevalniki. Ta dvojni pristop zagotavlja zanesljivost ugotovitev in dokazuje uporabnost razvitih metod v različnih morskih okoljih.

Širši vplivi projekta presegajo posamezne študije primerov. Z vzpostavitvijo usklajenega kalibracijskega okvira, celovitih podatkovnih baz in validiranih terenskih protokolov projekt pomembno prispeva k napredku na področju spremljanja onesnaženosti morskega okolja. Integracija pasivnega vzorčenja z naprednimi analitskimi tehnikami odpira pot k bolj zanesljivim, celovitim in uporabnim okoljskim podatkom. Te inovacije so tesno usklajene z mednarodnimi regulativnimi okviri, vključno z Evropsko vodno direktivo in Minamatsko konvencijo o živem srebru, ter podpirajo njihove cilje standardiziranega spremljanja in krepitve globalnih zmogljivosti.

Poleg znanstvenega prispevka projekt poudarja tudi vključevanje deležnikov in praktično uporabo rezultatov. Delovni sklop 5 zagotavlja razširjanje rezultatov prek recenziranih znanstvenih objav, mednarodnih konferenc in odprtodostopnih platform. Projekt sodeluje tudi z regulativnimi organi, industrijskimi deležniki in mednarodnimi organizacijami, da bi ugotovitve prenesel v priporočila za oblikovanje politik in operativne smernice. S svojimi dejavnostmi ozaveščanja želi projekt povečati zavedanje o problematiki onesnaževanja morskega okolja ter spodbuditi uporabo naprednih tehnologij spremljanja pri upravljanju okolja.

Vodja projekta: doc. dr. Igor Živković

Sodelujoče raziskovalne organizacije: Povezava na SICRIS

Sestava projektne skupine: Povezava na SICRIS