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Job-Börse BDG

Ph.D. in Ecotoxicology, ITN MSCA H2020, PANORAMA (offer 8)
30.09.2020
Hamburg
Ph.D. Title: Toxicokinetics and Toxicodynamics of Lanthanides in aquatic organisms

Research objective:

To perform the first draft of a biotic ligand model by studying REE uptake, transport, excretion in and the biological effect on aquatic organisms as a function of the environmental parameters.
Context: Rare earth elements (REE) are crucial to a wide range of modern technologies with regard to their chemical, optical, electro-optic, and paramagnetic properties. The increasing demand with respect to global REE production makes them technologically ‘critical elements’. Their wide-spread use in agriculture (e.g. fertilizers), animal production (e.g. micronutrients), technology (e.g. as fluid cracking catalysts), and medicine (e.g. contrast-agents) leads to increased emissions to the environment. As a consequence, REE are now considered to be ‘emerging contaminants’, for which negative effects on environmental health have been suggested. Although REE uptake and accumulation in living organisms is not disputed, there is an apparent controversy regarding REE-associated effects on organisms. This is related to diverse and partly contradictive results that point to either favorable or adverse effects of REE exposure. These discrepancies are mainly explained by the variation of REE speciation under experimental conditions. Due to the strong binding of phosphate to La, for example, testing the impact of La with algae can easily mimic a toxic effect which is in fact due to phosphate limitation. Moreover, (eco)toxicity measurements could be influenced by REE bearing phases and physicochemical properties that may sometimes lead to an overestimation of toxicity.

Objectives and approach: Compared with other metals, very few studies on the toxicity of REE are available and those that have been published show very different effective concentrations. Next to interspecies differences, the main reasons for this are numerous variations in test designs and conditions, which will alter REE speciation and bioavailability. In particular, the strong association of REE with various ligands and the potential precipitation during experiments is an ambitious challenge for conducting ecotoxicological tests. With increasing emission of REE to the environment and frequent application of e.g. La-containing Phoslock in lakes however, information on bioavailability and adverse effects on organisms becomes increasingly important and is required before emission or immission standards can be set. In this project, key species from marine (bacteria, algae, sea urchin) and freshwater (bacteria, algae, water flea, nematodes) environments will be studied under controlled conditions with regard to a) toxicity of La and Gd by established biotests; b) bioaccumulation and transport by micro-imaging. The effect of confounding factors such as alkalinity, pH and dissolved organic matter will be studied and a first suggestion for a biotic ligand model will be developed, which will contribute to formulating toxicological thresholds for future regulatory decision making.

Presentation of the research project (cooperative aspect)

This PhD position is within the framework of a European ITN project named PANORAMAM: EuroPean trAining NetwOrk on Rare eArth elements environMental trAnsfer: from rock to human involving 15 PhD positions.

Please find under the following link the complete job offer: https://euraxess.ec.europa.eu/jobs/515876
Hamburg University of Applied Sciences

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