title: Έλεγχος οικοτοξικότητας υδατικών εκπλυμάτων απο προϊόντα καπνού
title: Ecotoxicity assessment of aqueous leachates from tobacco products
Creators: name: Γκιοκα Αναστασια
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2022

description: Το κάπνισμα, και ειδικότερα το συμβατικό τσιγάρο είναι ευρέως διαδεδομένο σε ολόκληρο τον κόσμο. Τα υψηλά ποσοστά θνησιμότητας, αλλά και ο σοβαρός αντίκτυπος που επιφέρει στο περιβάλλον η εκτεταμένη χρήση του, δημιουργούν όλο και μεγαλύτερη ανάγκη για την εύρεση νέων εναλλακτικών προϊόντων καπνού. Στη κατηγορία αυτή ανήκουν τα προϊόντα «heat not burn», τα οποία βασίζονται στη θέρμανση του καπνού σε χαμηλότερη θερμοκρασία από αυτή του ενός συμβατικού τσιγάρου. Κύριος στόχος της νέας αυτής τεχνολογίας είναι ο περιορισμός των επιβλαβών τοξικών ενώσεων που παράγονται κατά τη καύση. Ωστόσο, η επίδραση των εν λόγω προϊόντων αλλά και των παραγόμενων αποβλήτων στο περιβάλλον και γενικά στα οικοσυστήματα δεν έχει απασχολήσει ακόμη επαρκώς την επιστημονική κοινότητα. 
Στο πλαίσιο της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας, εξετάστηκε η οικοτοξικότητα των υδατικών εκπλυμάτων από χρησιμοποιημένα και μη tobacco sticks, αλλά και από τα μέρη από τα οποία αυτά αποτελούνται (καπνός, φίλτρο). Για τα χρησιμοποιημένα προϊόντα καπνού έγινε χρήση της μηχανής καπνίσματος που ρυθμίστηκε βάσει συγκεκριμένου πρωτοκόλλου. Σε πρώτο στάδιο έγινε έλεγχος οικοτοξικότητας με χρήση βιοδεικτών, και συγκεκριμένα του βακτηρίου Vibrio fischeri και του μύκητα Penicillium purpurogenum. Τα αποτελέσματα όσον αφορά στο βακτήριο, έδειξαν ότι τα υδατικά εκπλύματα δε δρουν ιδιαίτερα τοξικά απέναντι σε αυτό. Η τιμή LD50 εμφανίστηκε μόνο στη μικρότερη αραίωση (50%) των ολικών χρησιμοποιημένων TS και χρησιμοποιημένων και μη φίλτρων. Στην ίδια αραίωση ωστόσο, τα καπνισμένα φίλτρα επέφεραν τη μεγαλύτερη μείωση στο πληθυσμό του V. fischeri. Η παρουσία αχρησιμοποίητων ολικών TS δεν είχε καμία επίδραση στην ανάπτυξη του βακτηρίου, αφού η μείωση του πληθυσμού του σε όλες σχεδόν τις αραιώσεις αυτού του δείγματος, ήταν μηδενική. Η ανάπτυξη του P. purpurogenum παρουσία των υδατικών εκπλυμάτων από προϊόντα καπνού, μελετήθηκε σε διάστημα δυο εβδομάδων, και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι την πρώτη εβδομάδα ο μύκητας αναπτύχθηκε, αλλά η συγκέντρωση του πληθυσμού του ήταν κατά 2 Logs μικρότερη από αυτή του control. Ο αχρησιμοποίητος καπνός επέφερε τη μεγαλύτερη μείωση, ενώ το αχρησιμοποίητο φίλτρο τη μικρότερη. Στις 14 d, σημειώθηκε σημαντική αύξηση στον πληθυσμό του μύκητα με τη συγκέντρωσή του να πλησιάζει κατά πολύ αυτή του control. Ωστόσο, ο χρησιμοποιημένος καπνός περιόρισε την ανάπτυξή του, σε αντίθεση με το αχρησιμοποίητο φίλτρο που την ευνόησε ιδιαίτερα.
Στο δεύτερο στάδιο της εργασίας, έγινε έλεγχος οικοτοξικότητας σε δύο είδη χώματος από διαφορετικές περιοχές του νομού Χανίων. Ειδικότερα, εξετάστηκε η επίδραση των υδατικών εκπλυμάτων στη βακτηριακή και μυκητιακή κοινότητα των χωμάτων, σε διάστημα 60 d. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν ήταν αυτοί της καλλιέργειας μυκήτων και βακτηρίων, καθώς και της real time PCR για την ποσοτικοποίηση του βακτηριακού πληθυσμού μέσω της ανίχνευσης του γονιδίου 16S rRNA. Τα αποτελέσματα της πρώτης μεθόδου για τα βακτήρια, έδειξαν ότι ο αχρησιμοποίητος καπνός στο χώμα Α και ο αντίστοιχος χρησιμοποιημένος στο χώμα Β, συνέβαλαν στην ανάπτυξή των μικροοργανισμών επιφέροντας μια μικρή αύξηση στον πληθυσμό τους. Μείωση ωστόσο, σημειώθηκε με την παρουσία ολικών χρησιμοποιημένων TS στο βακτηριακό πληθυσμό του πρώτου χώματος, ενώ παρόμοια μείωση λόγω του αχρησιμοποίητου καπνού στο δεύτερο. Οι μύκητες παρουσίασαν μικρότερη ευαισθησία απέναντι στα υδατικά εκπλύματα, σε σύγκριση με τα βακτήρια. Στο χώμα Α, δεν υπήρξε καμία τοξική επίδραση ενώ στο χώμα Β τα χρησιμοποιημένα και μη φίλτρα επέφεραν μικρή μείωση στον πληθυσμό τους. Τα αποτελέσματα της μοριακής μεθόδου για το χώμα Α έδειξαν σχετική μείωση στο βακτηριακό πληθυσμό παρουσία των εκπλυμάτων, με εξαίρεση αυτών του αχρησιμοποίητου καπνού και των ολικών χρησιμοποιημένων TS, όπου παρατηρήθηκε αύξηση. Όσον αφορά στα βακτήρια του χώματος Β, η real time PCR κατέδειξε τα υδατικά εκπλύματα μη τοξικά προς αυτά, με τα περισσότερα να ευνοούν την ανάπτυξη των μικροοργανισμών. 
Συνοψίζοντας, και από τα τρία σκέλη της εργασίας συμπεραίνουμε πως τα βακτήρια είναι περισσότερο ευάλωτα στα υδατικά εκπλύματα των προϊόντων καπνού που εξετάστηκαν. Ωστόσο, απαιτείται περαιτέρω έρευνα σχετικά με την τοξικότητα των συγκεκριμένων προϊόντων σε οργανισμούς του υδάτινου και χερσαίου οικοσυστήματος, καθώς το ερώτημα για το περιβαλλοντικό τους αντίκτυπο παραμένει αναπάντητο. 

description: Smoking and conventional cigarettes are widespread throughout the world. The high mortality rates, but also the serious environmental impact of this widespread use, raise the need to explore new tobacco alternatives or substitutes. This category includes "heat not burn" products, which are based on heating the tobacco to a lower temperature than that of a conventional cigarette. The main objective of this new technology is to reduce the harmful toxic compounds produced during combustion. However, the impact of these products and the waste produced on the microbial community in ecosystems has not yet been sufficiently addressed by the scientific community. 
In the context, the main objective of this thesis was to evaluate the ecotoxicity of leachates from used and unused heated tobacco sticks, as well as from the parts of which they are composed (tobacco, filter). Regarding the used tobacco products, a cigarette-smoking machine was used, which was adjusted according to a specific protocol. As a first step, ecotoxicity testing was carried out using biomarkers, namely the bacterium Vibrio fischeri and the fungus Penicillium purpurogenum. The results concerning the bacterium showed that the leachates are not acute toxic towards V. fischeri. The LD50 was recorded only at the lowest dilution of leachates (50%) concerning total used TS, used and unused filters. At the same dilution, however, the smoked filters led to the greatest reduction of V. fischeri population. The presence of total unused TS had no effect on the growth of the bacterium, since the population reduction in almost all dilutions of this sample reached zero levels. The behavior of P. purpurogenum in the presence of leachates of tobacco products was studied over a period of two weeks, and the results showed that in the first week the fungus grew, but its concentration was 2 Logs lower than that of the control sample. The unused tobacco resulted in the greatest reduction of the fungus, while the lowest one occurred when the unused filter was tested. Aftert 14 days, there was a significant increase in the population of the fungus with its concentration being very close to that of the control. However, the used tobacco limited its growth, in contrast to the unused filter which favored it greatly.
In the second part of this study, ecotoxicity testing was carried out on two types of soil from different areas in Chania. In particular, the effect of leachates on the bacterial and fungal community of the soils was examined over a period of 60 days. The methods used were those of fungal and bacterial culture and real time PCR to quantify the bacterial population through the detection of the 16S rRNA gene. The results of the first method showed that the unused tobacco in soil A and the used tobacco in soil B had no significant effect on the bacterial population. However, a decrease was observed in the first soil and in the presence of total used TS, while a similar decrease was observed due to the unused tobacco in the second soil. Fungi showed less sensitivity to the leachates compared to the bacteria. In soil A, there was no toxic effect, while in soil B, the used and unused filters caused a slight reduction of their population. The results of the molecular method for soil A showed a decrease in the bacterial population in the presence of the leachates, with the exception of unused tobacco and total used TS, which led to an increase. Regarding the bacteria in soil B, real time PCR showed the leachates to be non-toxic. Furthermore, most of the leachates favored the growth of microorganisms.
Concluding, the bacteria seem to be more susceptible than the fungi, regarding their response to the leachates of the tobacco products tested. However, further research is required on the toxicity of these products to organisms of aquatic and terrestrial ecosystems, as the question of their environmental impact remains unanswered.