Selection of the most effective biological early warning system, based on AHP and Rembrandt analysis

• Autorzy: Chmist J. , Hammerling M. , Szoszkiewicz K.

Warianty tytułu

PL

Wybór najbardziej użytecznych biologicznych systemów wczesnego ostrzegania, z wykorzystaniem metod AHP i Rembrandt

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In paper, the ability to use of the biological early warning systems, in tap water quality biomonitoring was analyzed, based on multiple-criteria decision analysis. Five groups of organisms (invertebrates, fishes, algae, fungi and bacteria) were analyzed for the sensitivity to disturbance, the area of use, the amount of detected components, the rate of reaction and the data interpretation. Both analyzes revealed, that invertebrates are the most sensitive bioindicators (49% AHP, 29% Rembrandt). The other organisms which are useful in BEWS systems are algae and fishes. More problematic may be systems based on fungi and bacteria.Both analysis Rembrandt, as well as analytic hierarchy process(AHP) have indicated the rate of reaction as the most important factor in BEWS. All of BEWS systems are focused on reduce the time required to obtain the information about pollution presence, because the standard monitoring of tap water quality, based on physical and chemical methods, are usually time consuming.

PL

W artykule analizowano możliwość wykorzystania w wodzie wodociągowej biologicznego systemu wczesnego ostrzegania, bazując na wielokryterialnej metodzie podejmowania decyzji. Sprawdzono grupę pięciu organizmów (bezkręgowców, ryb, glonów, grzybów i bakterii) pod kątem wrażliwości na zakłócenia, obszar zastosowania, ilości wykrywanych zanieczyszczeń, prędkości reakcji oraz sposobu interpretacji danych. Na podstawie przeprowadzonych analiz wykazano, że bezkręgowce są najbardziej wrażliwymi bioindykatorami (49% AHP, 29% Rembrandt). Pozostałymi organizmami użytecznymi w biologicznych systemach wczesnego ostrzegania są ryby i glony. Bardziej problematyczne mogą być systemy oparte na reakcji grzybów i bakterii. Zarówno Rembrandt, jak i AHP wykazały, że prędkość reakcji organizmów jest najważniejszym czynnikiem decydującym o skuteczności działania systemów. Rolą wszystkich biologicznych systemów wczesnego ostrzegania jest skrócenie czasu uzyskania informacji na temat występowania potencjalnych zagrożeń w wodzie, ponieważ standardowe metody monitoringu oparte na analizach fizycznych i chemicznych są zazwyczaj bardziej czasochłonne.

Słowa kluczowe

EN

biological early warning system; analytic hierarchy process; multi-criteria decision analysis; tap water; biomonitoring; bioindicator

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus
• Rocznik: 2018
• Tom: 17
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.95-102,fig.,ref.

Twórcy

autor

Chmist J.

• Department of Ecology and Environmental Protection, Poznan University of Life Sciences, Piatkowska 94C, 60-649 Poznan, Poland

autor

Hammerling M.

• Department of Hydraulic and Sanitary Engineering, Poznan University of Life Sciences, Piatkowska 94A, 60-649 Poznan, Poland

autor

Szoszkiewicz K.

• Department of Ecology and Environmental Protection, Poznan University of Life Sciences, Piatkowska 94C, 60-649 Poznan, Poland

Bibliografia

• Allan, I.J., Vrana, B., Greenwood, R., Mills, G.A., Roig, B., Gonzalez, C. (2006). A “toolbox” for biological and chemical monitoring requirements for the European Union’s Water Framework Directive. Talanta, 69(2), 302–322.
• Bae, M.J., Park, Y.S. (2014). Biological early warning system based on the responses of aquatic organisms to disturbances: a review. Sci. Total Environment, 466 635–649.
• Bolloju, N. (2001). Aggregation of analytic hierarchy process models based on similarities in decision makers’ preferences. Europ. J. Operational Res., 128(3) 499–508.
• D’souza, S.F. (2001). Microbial biosensors. Biosensors and Bioelectronics, 16(6), 337–353.
• Gerhardt, A., Ingram, M.K., Kang, I.J., Ulitzur, S. (2006). In situ on-line toxicity biomonitoring in water: Recent developments. Environm, Toxicology and Chemistry, 25(9), 2263–2271.
• Gu, M.B., Mitchell, R.J., Kim, B.C. (2004). Whole-cell-based biosensors for environmental biomonitoring and application. [In:] Biomanufacturing. Springer, Berlin – Heidelberg, 269–305.
• Häder, D.P., Erzinger, G.S. (2017). Daphniatox–Online monitoring of aquatic pollution and toxic substances. Chemosphere, 167, 228–235.
• Jia, K., Ionescu, R.E. (2015). Measurement of Bacterial Bioluminescence Intensity and Spectrum: Current Physical Techniques and Principles. [In:] Bioluminescence: Fundamentals and Applications in Biotechnology. Vol. 3. Springer International Publishing, Berlin – Heidelberg, 19–45.
• Kramer, K.J.M., Foekema, E.M. (2000). The “Musselmonitor®” as Biological Early Warning System. [In:] Biomonitors and Biomarkers as Indicators of Environmental Change: A Handbook. Vol. 2. F.M. Butterworth, M.E. Gonsebatt, A. Gunatilaka (eds). Springer, Heidelberg.
• Lootsma, F.A. (2007). Multi-criteria decision analysis via ratio and difference judgement. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht.
• Modiri, M. Aryanezhad, M.B., Maleki, H. (2010). A Comparison of the REMBRANDT System with a New Approach in AHP. J. Optimization in Industrial Engineering, 3(6), 7–12.
• Mons, M. (2008). Monitoring and control of drinking water quality inventory and evaluation of monitoring technologies for key-parameters. TECHNEAU report D 3(3).
• Olson, D.L. Fliedne G., Currie K. (1995). Comparison of the REMBRANDT system with analytic hierarchy process. Europ. J. Operational Res., 82(3), 522–539.
• Rumlova, L., Dolezalova, J. (2012). A new biological test utilising the yeast Saccharomyces cerevisiae for the rapid detection of toxic substances in water. Environmental Toxicology and Pharmacology, 33(3), 459–464.
• Stevenson, R.J., Smol, J.P. (2003). Use of algae in environmental assessments. [In:] J.D. Wehr, R.G. Sheath (eds.). Freshwater Algae in North America: Classification and Ecology. Academic Press, San Diego, 775–804.
• Storey, M.V., van der Gaag, B., Burns, B.P. (2011). Advances in on-line drinking water quality monitoring and early warning systems. Water Research, 45(2), 741–747.
• Szpak, D., Tchórzewska-Cieślak, B. (2015). Analiza i ocena zabezpieczenia systemów zbiorowego zaopatrzenia w wodę przed incydentalnym skażeniem. J. KONBiN, 2(34), 49–58.
• Traczewska, T. (2008). Metody biologiczne w kontroli jakości wody. [In:] Ekotoksykol w Ochronie Środowiska. PZITS, Szklarska Poręba, 435–442.
• Traczewska, T.M. (2011). Biologiczne metody oceny skażenia środowiska. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
• Triantaphyllou, E. (2000). Multi-criteria decision making methods. [In:] Multi-criteria Decision Making Methods: A Comparative Study. Springer, 5–21.
• Trzaskalik, T. (2014). Wielokryterialne wspomaganie decyzji. Przegląd metod i zastosowań. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Organizacja i Zarządzanie, 74, 239–263.
• Vahdani, B. Alem-Tabriz, A., Zandieh, M. (2010). Vendor selection: An enhanced hybrid fuzzy MCDM model. J. Optimization in Industrial Engineering, 1(2), 31–39.
• Välimaa, A.L. Kivistö, A., Virta, M., Karp, M. (2008). Real-time monitoring of non-specific toxicity using a Saccharomyces cerevisiae reporter system. Sensors, 8(10), 6433–646.
• Van den Honert, R.C., Lootsma, F.A. (2000). Assessing the quality of negotiated proposals using the REMBRANDT system. Europ. J. Operational Res., 120(1), 162–173.
• Van der Schalie, W.H. Shedd, T.R. Knechtges, P.L., Widder, M.W. (2001). Using higher organisms in biological early warning systems for real-time toxicity detection. Biosensors and Bioelectronics, 16(7), 457–465.
• Wachowska, U., Stasiulewicz-Paluch, A.D. (2016). Drożdże w bioindykacji zanieczyszczeń rolniczych. Postępy Mikrobiologii, 55(3), 237–246.
• Wojtyła-Buciora, P., Marcinkowski J. T. (2010). Szacowanie ryzyka zdrowotnego wynikającego z występowania przekroczeń parametrów chemicznych w wodzie przeznaczonej do spożycia. Probl. Hig. Epidemiol., 91(1), 137–142.
• Woutersen, M., Belkin, S., Brouwer, B., van Wezel, A.P., Heringa, M.B. (2011). Are luminescent bacteria suitable for online detection and monitoring of toxic compounds in drinking water and its sources? Analytical and Bioanalytical Ghemistry, 400(4), 915–929.
• Zhou, Q., Zhang, J., Fu, J., Shi, J., Jiang, G. (2008). Biomonitoring: an appealing tool for assessment of metal pollution in the aquatic ecosystem. Analytica Chimica Acta, 606(2), 135–150.
• Zurita, J.L., Jos, Á., Cameán, A.M., Salguero, M., López-Artíguez, M., Repetto, G. (2007). Ecotoxicological evaluation of sodium fluoroacetate on aquatic organisms and investigation of the effects on two fish cell lines. Chemosphere, 67(1), 1–12.

Identyfikatory

DOI

10.15576/ASP.FC/2018.17.1.95