Biomonitoring školjki (Dreissena) kao predložen alat za praćenje PFAS zagađenja u Dunavu: pregled metode i mogućnosti primene

Naučna osnova za takav pristup, distribucija ovih jedinjenja između vode, sedimenta i biote, i implikacije za monitoring velikih reka poput Dunava, gde je ova strana, po ICPDR klasifikaciji neozoana vrsta već rasprostranjena i lako dostupna za uzorkovanje, zaslužuju bliže objašnjenje. Važno je pritom razdvojiti dva odvojena pitanja: zebra mušula kao invazivna vrsta predstavlja ekološki problem za izvorne zajednice mekušaca i filtratora, ali upravo ta ista rasprostranjenost čini je praktično korisnim alatom za istraživače koji sprovode biomonitoring, što nije isto što i tvrdnja da je vrsta „korisna” za ekosistem.

Zašto Dreissena kao bioindikator

Zebra mušula (Dreissena polymorpha) postala je jedan od najčešće korišćenih modelnih organizama u slatkovodnoj ekotoksikologiji iz nekoliko razloga: široko je rasprostranjena, sesilna je i pričvršćena bisusnim nitima za tvrdu podlogu, što omogućava kontrolisano izlaganje na fiksnim lokacijama, filtrira velike količine vode tokom ishrane, čime akumulira zagađivače prisutne u vodenom stubu, i relativno je otporna na manipulaciju i transplantaciju između lokacija. Nedostatak standardizovanog biološkog modela za monitoring i procenu rizika slatkovodnih ekosistema dugo je bio prepoznat problem, a zebra mušula je predložena kao mogući referentni organizam upravo zbog ovih praktičnih prednosti.

Korišćenje transplantiranih zebra mušula za procenu biodostupnosti mikrozagađivača u flamanskim površinskim vodama demonstriralo je praktičnu izvodljivost ovog pristupa: školjke se mogu gajiti na kontrolisanoj lokaciji, potom transplantirati u kaveznim sistemima na različite tačke duž reke tokom definisanog perioda izlaganja, nakon čega se akumulirane koncentracije zagađivača u tkivu školjke koriste kao integrisan pokazatelj biodostupnosti zagađivača na toj lokaciji (Bervoets i sar., 2005).

Distribucija PFAS između vode, sedimenta i biote

Istraživanje bioakumulacije PFAS jedinjenja kod azijskih školjki (Corbicula fluminea) izloženih u kavezima na šest lokacija duž reke Šelde u Belgiji pokazuje da distribucija PFAS jedinjenja između različitih matriksa životne sredine nije uniformna. U uzorcima vode dominirala su kratkolančana PFAS jedinjenja, dok su dugolančana PFAS jedinjenja prvenstveno detektovana u sedimentima (Byns i sar., 2025). Ovaj obrazac odražava fundamentalnu hemijsku razliku između kratkolančanih i dugolančanih PFAS jedinjenja: dugolančana jedinjenja su hidrofobnija i imaju veći afinitet za vezivanje za organsku materiju u sedimentu, dok kratkolančana jedinjenja ostaju relativno mobilnija i rastvorljivija u vodenom stubu.

Interesantno, samo jedno jedinjenje, perfluorooktanska kiselina (PFOA), detektovano je u sva tri matriksa (vodi, sedimentu i biološkom tkivu) u okviru ove studije (Byns i sar., 2025). Dodatno, azijske školjke akumulirale su tri PFAS jedinjenja (PFDA, PFTeDA i NaDONA) koja uopšte nisu bila detektovana u uzorcima vode ili sedimenta, što naglašava kritičnu ulogu biomonitoringa u otkrivanju zagađivača koji mogu biti previđeni isključivo abiotičkim uzorkovanjem (Byns i sar., 2025). Ovaj nalaz je metodološki fundamentalan za opravdanje korišćenja biomonitoringa: pojedina PFAS jedinjenja mogu biti prisutna u tako niskim, ali biološki relevantnim koncentracijama u vodi ili sedimentu da standardna hemijska analiza tih matriksa ne uspeva da ih detektuje, dok njihova bioakumulacija tokom vremena u tkivu organizma podiže koncentraciju do nivoa koji je analitički merljiv. Važno je napomenuti da je ova konkretna studija sa Šelde korišćena azijske školjke (Corbicula fluminea), a ne zebra mušulu koja je centralna tema ovog teksta; nalazi o distribuciji PFAS između matriksa ipak su relevantni jer ilustruju opšti biogeohemijski princip koji važi za bivalvne filtratore uopšte, uključujući i Dreissena polymorpha.

Biomarkeri efekta i fiziološke posledice

Osim same kvantifikacije bioakumuliranih koncentracija, savremene studije biomonitoringa PFAS-a uključuju i analizu biomarkera efekta, merljivih fizioloških odgovora koji ukazuju na stvarni toksikološki uticaj, a ne samo prisustvo zagađivača. Analiza biomarkera u studiji sa azijskim školjkama sugerisala je odgovore oksidativnog stresa na izloženost PFAS-u, sa značajnim pozitivnim korelacijama između nivoa malondialdehida, markera lipidne peroksidacije, i koncentracija pojedinih PFAS jedinjenja, što ukazuje na lipidnu peroksidaciju kao potencijalni mehanizam PFAS-indukovanog ćelijskog oštećenja (Byns i sar., 2025). Dodatno, indeks kondicije školjki pokazao je značajne negativne korelacije sa koncentracijama pojedinih PFAS jedinjenja, ukazujući na moguće fiziološko oštećenje, dok nisu zabeležene značajne veze sa stopom disanja (Byns i sar., 2025).

Ova kombinacija podataka o bioakumulaciji i biomarkerima efekta pruža znatno bogatiju sliku ekotoksikološkog rizika nego što bi to omogućila sama hemijska analiza koncentracija u vodi ili sedimentu, budući da povezuje prisustvo zagađivača sa merljivim, biološki relevantnim posledicama.

Utvrđivanje pragova bezbednosti

Za praktičnu primenu u regulatornom kontekstu, ključno je utvrđivanje pragova telesnog opterećenja (body burden) iznad kojih se očekuju ekološki štetni efekti. Studija koja je ispitivala povezanost bioakumuliranih PFAS koncentracija sa ekološkim odgovorima procenjenim putem promena u strukturi zajednice makroinvertebrata, sprovedena na trideset potoka širom Flandrije u Belgiji, izmerila je dvadeset osam ciljanih PFAS analita u tri rezidentne taksonomske grupe (Gammarus sp., Asellus sp. i Chironomus sp.) i u transplantiranim zebra mušulama (Byns i sar., 2024).

Na osnovu modela kvantilne regresije devedesetog percentila, izračunati su bezbedni pragovi telesnog opterećenja, za pojedina jedinjenja u organizmu Gammarus sp. i za više jedinjenja u zebra mušuli, uključujući PFOA, sa pragom od 5,5 nanograma po gramu vlažne mase, i sumu svih PFAS jedinjenja sa pragom od 133 nanograma po gramu vlažne mase kod zebra mušule (Byns i sar., 2024). Studija je takođe primenila alternativni metod zasnovan na devedeset petom percentilu za većinu jedinjenja i vrsta, iako procenjeni pragovi zahtevaju dodatne linije dokaza i validaciju pre regulatorne primenljivosti (Byns i sar., 2024). Ova studija pruža prve dokaze o povezanosti akumuliranih koncentracija PFAS u beskičmenjacima i smanjenim ekološkim kvalitetom vode izraženim kroz strukturu zajednice makroinvertebrata, i naglašava potencijal vrste Gammarus sp. i zebra mušule da služe kao pouzdane vrste za biomonitoring PFAS-a (Byns i sar., 2024).

Primenljivost za Dunavski sliv

Zebra mušula je izvorno poreklom iz basena Crnog i Kaspijskog mora, uključujući donji tok Dunava, odakle se tokom devetnaestog i dvadesetog veka proširila širom Evrope i Severne Amerike putem plovnih puteva i balastnih voda brodova. Ova biogeografska činjenica ima praktičnu implikaciju za primenu biomonitoringa u Dunavskom slivu: za razliku od regiona poput Iberijskog poluostrva, gde je zebra mušula tek nedavno registrovana kao invazivna vrsta (na primer, prvi put opisana u slivu reke Ebro 2001. godine), u Dunavskom basenu ova vrsta je autohtona ili davno naturalizovana, sa dobro uspostavljenim, gustim populacijama duž velikog dela toka.

Ova rasprostranjenost i gustina populacije čine Dunav posebno pogodnim za implementaciju programa biomonitoringa zasnovanog na prirodno prisutnim, rezidentnim populacijama zebra mušule, bez potrebe za logistički zahtevnijim transplantacionim kaveznim sistemima korišćenim u studijama sprovedenim u regionima gde vrsta nije prirodno gusto rasprostranjena. Za srpski deo toka Dunava, ovo otvara mogućnost uspostavljanja relativno pristupačnog, dugoročnog monitoring programa koji bi koristio postojeće, prirodne populacije skoljki na više tačaka duž reke kao integrisane „biološke uzorkivače” PFAS zagađenja poreklom iz uzvodnih industrijskih, komunalnih i vojnih izvora, poput postrojenja koja koriste PFAS-bazirane pene za gašenje požara.

Metodološka ograničenja i pravci daljeg razvoja

Uprkos svojim prednostima, biomonitoring zasnovan na školjkama nosi i metodološka ograničenja. Bioakumulacija u tkivu školjke odražava kombinaciju biodostupnosti zagađivača u sredini i fizioloških karakteristika same školjke, stope filtracije, metaboličkog kapaciteta za detoksikaciju i istorije prethodne izloženosti, što znači da direktna ekstrapolacija izmerenih koncentracija u tkivu na koncentracije u vodi zahteva pažljivu kalibraciju i validaciju za svaki kontekst i vrstu PFAS jedinjenja pojedinačno. Faktori poput biometrijskih parametara, pola i uslova čuvanja ljušture takođe mogu uticati na izmerene koncentracije pojedinih zagađivača poput žive u zebra mušulama, što sugeriše potrebu za standardizovanim protokolima uzorkovanja i pripreme uzoraka radi obezbeđivanja uporedivosti rezultata između različitih studija i monitoring kampanja (Wilman i sar., 2023).

Poreklo PFAS zagađenja u velikim rečnim sistemima

Razumevanje potencijalnih izvora PFAS zagađenja duž Dunava je preduslov za tumačenje rezultata biomonitoringa. Ova jedinjenja su istorijski i savremeno korišćena u širokom spektru industrijskih i potrošačkih primena, od pena za gašenje požara na bazi fluora, koje se decenijama koriste na vojnim i civilnim aerodromima i u industrijskim postrojenjima sa visokim rizikom od požara zapaljivih tečnosti, preko premaza otpornih na vodu i mast korišćenih u tekstilnoj i prehrambenoj industriji, do specijalizovanih industrijskih procesa poput proizvodnje poluprovodnika i galvanizacije metala.

Za Dunavski sliv, potencijalni izvori PFAS zagađenja uključuju industrijske zone duž reke, aerodrome i vojne instalacije gde su pene za gašenje požara na bazi fluora istorijski korišćene u redovnim vežbama gašenja požara, kao i postrojenja za prečišćavanje komunalnih otpadnih voda koja mogu funkcionisati kao tačke koncentracije PFAS jedinjenja poreklom iz difuznih potrošačkih izvora unutar urbanog sliva, budući da standardni procesi prečišćavanja otpadnih voda nisu projektovani za efikasno uklanjanje ovih hemijski izuzetno stabilnih jedinjenja.

Prostorna rezolucija biomonitoringa

Jedna od praktičnih prednosti korišćenja rezidentnih populacija zebra mušule za biomonitoring, u poređenju sa transplantacionim kaveznim sistemima, jeste mogućnost uzorkovanja na znatno gušćoj prostornoj mreži duž reke bez dodatnih troškova uspostavljanja kaveza na svakoj lokaciji. Budući da su populacije zebra mušule prirodno prisutne na mnogim tvrdim podlogama duž toka Dunava, stubovima mostova, kamenim obaloutvrdama, potopljenim strukturama, istraživači mogu uzorkovati postojeće, već aklimatizovane populacije na desetinama lokacija duž reke, omogućavajući znatno finiju prostornu rezoluciju u identifikaciji tačkastih izvora PFAS zagađenja nego što bi to bilo ekonomski izvodljivo sa transplantacionim pristupom koji zahteva unapred pripremljene organizme i kaveze na svakoj željenoj lokaciji.

Ova prostorna gustina uzorkovanja posebno je vredna za identifikaciju difuznih promena koncentracije duž toka reke koje mogu ukazati na kumulativni doprinos više manjih izvora, za razliku od izolovanih, dramatičnih vrednosti na pojedinačnim lokacijama koje bi ukazivale na jedan dominantan tačkasti izvor. Razlikovanje ova dva obrasca, difuznog kumulativnog opterećenja naspram koncentrisanog tačkastog izvora, ima direktne implikacije za odabir regulatorne strategije, budući da tačkasti izvori zahtevaju ciljanu intervenciju na specifičnoj lokaciji, dok difuzni obrasci zahtevaju šire, sistemske mere kontrole emisije na nivou celog sliva.

Sezonska i biološka varijabilnost bioakumulacije

Kapacitet zebra mušule da akumulira PFAS jedinjenja nije konstantan tokom godine, već varira u zavisnosti od sezonskih promena u stopi filtracije, koja je tipično viša tokom toplijih meseci kada je metabolizam školjke aktivniji, reproduktivnog statusa, budući da energetski zahtevi mresta mogu uticati na raspodelu akumuliranih zagađivača između tkiva, i dostupnosti hrane, jer konkurencija između filtracije radi ishrane i filtracije koja slučajno akumulira zagađivače može varirati sa promenama u koncentraciji fitoplanktona. Ova sezonska varijabilnost sugeriše da bi standardizacija vremenskog perioda uzorkovanja, na primer dosledno uzorkovanje tokom istog perioda godine na svim lokacijama i u svim godinama monitoring programa, bila neophodna za pouzdano poređenje rezultata između lokacija i tokom vremena, umesto uzorkovanja u nasumično odabranim, potencijalno nekonzistentnim periodima godine.

Kompatibilnost sa postojećim monitoring programima

Za praktičnu implementaciju biomonitoringa PFAS-a putem zebra mušule u srpskom delu Dunavskog toka, značajna prednost proizlazi iz mogućnosti integracije sa postojećim monitoring programima koji već koriste zebra mušulu ili druge školjke kao bioindikatore drugih klasa zagađivača, poput teških metala. Budući da su protokoli uzorkovanja, transporta i pripreme uzoraka školjki za analizu teških metala već delom uspostavljeni u okviru postojećih monitoring aktivnosti, proširenje ovih istih protokola da uključe i analizu PFAS jedinjenja predstavlja inkrementalni, a ne potpuno nov metodološki poduhvat.

Ova sinergija sa postojećom monitoring infrastrukturom značajno smanjuje marginalni trošak uvođenja PFAS biomonitoringa u odnosu na uspostavljanje potpuno novog, izolovanog monitoring programa od nule. Institucije nadležne za monitoring kvaliteta voda u Srbiji mogle bi razmotriti proširenje postojećih protokola uzorkovanja školjki, gde god takvi protokoli već postoje, da uključe dodatnu analizu na PFAS jedinjenja, umesto paralelnog razvoja potpuno odvojenog sistema uzorkovanja specifično za ovu klasu zagađivača.

Regulatorni kontekst i budući pravci

Regulacija PFAS jedinjenja u Evropskoj uniji i šire prolazi kroz brz razvoj, sa sve strožim graničnim vrednostima za pojedinačna jedinjenja i sumu PFAS jedinjenja u vodi za piće i površinskim vodama uvedenim u poslednjih nekoliko godina. Za Srbiju, kao zemlju koja teži usklađivanju sa evropskim standardima kvaliteta vode, praćenje ovog regulatornog razvoja i paralelno uspostavljanje domaćeg monitoring kapaciteta za PFAS, bilo putem tradicionalne hemijske analize vode i sedimenta, bilo putem dopunskog biomonitoringa opisanog u ovom tekstu, predstavlja korak koji će verovatno postati sve neophodniji kako se regulatorni zahtevi budu dalje pooštravali.

Biomonitoring pristup opisan u ovom tekstu, oslonjen na već prisutne, prirodne populacije zebra mušule duž Dunava, nudi relativno pristupačan način da Srbija počne da gradi bazu podataka o prostornoj distribuciji PFAS zagađenja pre nego što potpuno regulatorno usklađivanje bude formalno zahtevano, čime bi se izbegla situacija u kojoj bi uvođenje novih regulatornih zahteva zateklo zemlju bez ikakvih prethodnih podataka o postojećem stanju zagađenja kao polaznoj tački za procenu napretka.

Doprinos otvorenoj nauci i regionalnoj saradnji

S obzirom na to da PFAS zagađenje po svojoj prirodi ne poznaje administrativne granice unutar zajedničkog rečnog sliva, rezultati bilo kakvog nacionalnog biomonitoring programa u Srbiji dobili bi dodatnu vrednost kroz razmenu podataka i metodologija sa susednim podunavskim zemljama, slično institucionalnom modelu saradnje već uspostavljenom kroz ICPDR za druge kategorije zagađivača. Otvoreno deljenje podataka o prostornoj distribuciji PFAS koncentracija u zebra mušulama duž celog toka Dunava, a ne samo unutar granica pojedinačnih zemalja, omogućilo bi znatno potpuniju sliku porekla i transportnih puteva ovih perzistentnih zagađivača kroz čitav rečni sistem.

Zaključak

Biomonitoring korišćenjem školjki roda Dreissena predstavlja naučno utemeljen i praktično izvodljiv dopunski alat za praćenje PFAS zagađenja u velikim rečnim sistemima poput Dunava. Sposobnost ovih organizama da integrišu izloženost tokom vremena, otkriju jedinjenja koja standardna hemijska analiza vode ili sedimenta može propustiti, i pruže merljive biomarkere fiziološkog efekta, čini ih vrednom dopunom tradicionalnom, isključivo abiotičkom monitoringu kvaliteta vode. Za Dunavski sliv, gde je zebra mušula prirodno rasprostranjena i gusto naseljena vrsta, postoji jasna prilika za uspostavljanje relativno pristupačnog, dugoročnog monitoring programa zasnovanog na rezidentnim populacijama ovih školjki, koji bi mogao značajno unaprediti razumevanje prostorne distribucije i trendova PFAS zagađenja duž reke.