{"id":11714,"date":"2026-04-14T06:48:12","date_gmt":"2026-04-14T06:48:12","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/loanna-gkika\/"},"modified":"2026-04-14T06:48:19","modified_gmt":"2026-04-14T06:48:19","slug":"loanna-gkika","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/loanna-gkika\/","title":{"rendered":"loanna Gkika"},"content":{"rendered":"","protected":true},"excerpt":{"rendered":"","protected":true},"author":7,"featured_media":11715,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-11714","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","post-password-required","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"Persistent and Pervasive","samenvatting":"Per- en polyfluoralkylstoffen (PFAS) zijn een grote en diverse groep van chemische stoffen met unieke eigenschappen, waardoor ze op allerlei manieren kunnen worden toegepast. Dit heeft geleid tot een wijdverbreid gebruik, maar ook tot een daaruit voortvloeiende belasting van het milieu. Ondanks dat er steeds meer informatie beschikbaar komt over het voorkomen van PFAS in het milieu en de opname van deze stoffen door organismen, zijn er nog steeds belangrijke kennisleemtes op dit gebied. Dit proefschrift had daarom tot doel om het voorkomen in het milieu, de opname door organismen en de doorgifte van PFAS in aquatische en terrestrische voedselketens vast te stellen. In een stapsgewijze benadering zijn eerst (doelstelling 1) algemeen geformuleerde kennisleemtes wat betreft de ecologische risicobeoordeling van PFAS vertaald naar meer specifieke en praktisch uitvoerbare onderzoeksdoelen om zo het daaropvolgende experimentele onderzoek beter te kunnen vormgeven. Hiertoe zijn de open literatuur en een aantal gegevensbestanden geraadpleegd. Dit resulteerde in de formulering van de meest prangende onderzoeksprioriteiten, die vervolgens zijn omgezet in de experimentele doelstellingen van dit proefschrift:\n\n2. Het uitbreiden van het spectrum van PFAS die in milieumonsters en organismen worden gemeten.\n\n3. Het uitbreiden van het spectrum van organismen en taxa waarin PFAS concentraties en bioaccumulatie worden gemeten.\n\n4. Het bepalen en vergelijken van de opname en doorgifte van een breed scala aan PFAS naar hogere trofische niveaus in de voedselketen van een terrestrisch en een aquatisch ecosysteem.\n\n5. Het vaststellen van het effect van de aanwezigheid van sedimentbewonende ongewervelde dieren en hun activiteit op de bioaccumulatie van PFAS.\n\n6. Te onderzoeken of parameters die de chemische structuur van PFAS beschrijven hun verdeling in het milieu kunnen voorspellen met betrekking tot a) bioaccumulatie in planten en ongewervelde dieren, b) doorgifte door de basis van aquatische en terrestrische voedselketens, en c) herverdeling in een sediment-plantensysteem.\n\nHoofdstuk 2 geeft een overzicht van de recente ontwikkelingen in het milieuonderzoek aan PFAS. Dit hoofdstuk identificeerde de huidige kennishiaten en formuleerde prioriteiten voor verder onderzoek dat kan bijdragen aan een betere risicobeoordeling van deze stoffen in het milieu. Hiertoe is literatuur geraadpleegd, alsmede een aantal gegevensbestanden over het voorkomen van PFAS in het milieu, hun giftigheid en de risicobeoordeling hiervan. De resultaten lieten zien dat de huidige kennis over het gedrag van PFAS in het milieu gebaseerd is op de analyse van slechts minder dan 1% van de stoffen die als PFAS worden aangeduid. Ook blijkt dat het voorkomen van PFAS in bodems en zwevend stof nog nauwelijks is onderzocht. Studies naar de biobeschikbaarheid en bioaccumulatie van PFAS en hun doorgifte door voedselketens zijn gebaseerd op een beperkt aantal stoffen, en richten zich vooral op organismen in het oppervlaktewater, met name vissen, en veel minder op ongewervelde dieren en planten. De beschikbare ecotoxicologische gegevens betreffen de giftigheid van slechts een klein aantal PFAS en vooral voor waterorganismen. Er is daarom een grote behoefte aan ecotoxicologische studies in de bodem, en aan studies met langdurige blootstelling, over meerdere generaties, en naar effecten op levensgemeenschappen van organismen. Er is ook een grote behoefte aan het ontrafelen van de relaties tussen enerzijds de binding van PFAS aan bodem en sediment, hun bioaccumulatie, en hun giftigheid voor organismen in het milieu en anderzijds de moleculaire parameters die de chemische structuur en de fysisch-chemische eigenschappen van PFAS beschrijven. Dergelijke relaties kunnen helpen om de blootstelling, bioaccumulatie en giftigheid van PFAS in het milieu beter te voorspellen.\n\nUitgaande van de onderzoeksprioriteiten die zijn gedefinieerd in hoofdstuk 2, is in hoofdstuk 3 de verdeling van een breed scala aan PFAS over de milieucompartimenten bodem, water en sediment, en de bioaccumulatie in organismen in een vervuild terrestrisch en aquatisch ecosysteem onderzocht. Vervolgens is onderzocht of de berekende bioaccumulatiefactoren zijn gerelateerd aan moleculaire parameters die de structuur en de eigenschappen van PFAS beschrijven. Milieumonsters en organismen zijn verzameld in de aquatische en terrestrische compartimenten van een PFAS verontreinigd ecosysteem en geanalyseerd op 44 stoffen. PFAS werden aangetroffen in alle milieucompartimenten, met verschillende profielen en in verschillende concentraties. De PFAS-concentraties waren over het algemeen hoger in waterorganismen dan in bodemorganismen, zowel voor planten als voor dieren. Biota-bodem en biota-sediment accumulatiefactoren (BSAFs) lieten een sterke bioaccumulatie zien voor sommige PFAS, tot waarden van 96,708 kg sediment\/kg biota. In waterorganismen werd bovendien een hoge bioconcentratie van PFAS gemeten, met bioconcentratiefactoren (BCFs) tot 55,597 L water\/kg biota. In sommige gevallen was de membraan-water verdelingsco\u00ebffici\u00ebnt (Kmw) redelijk in staat om de PFAS bioaccumulatie te verklaren. Maar onze beperkte kennis van de interactie tussen de verschillende factoren die de bioaccumulatie van PFAS be\u00efnvloeden vraagt om meer mechanistisch onderzoek. Desalniettemin kan worden geconcludeerd dat veel van de 44 geanalyseerde PFAS sterk bioaccumuleren in terrestrische en aquatische planten en dieren. Daarom kunnen PFAS op de lange termijn een grote bedreiging vormen voor het milieu.\n\nHoofdstuk 4 had tot doel om de doorgifte van PFAS naar hogere trofische niveaus te bepalen in een terrestrische en aquatische voedselketen, die samenkomen in spinnen die prooien vangen die afkomstig zijn uit zowel het terrestrische als het aquatische ecosysteem. De spinnen werden verzameld in hetzelfde PFAS vervuilde ecosysteem dat ook al werd onderzocht in hoofdstuk 3, en werden net als de andere organismen geanalyseerd op 44 PFAS. De trofische positie in de voedselketen werd voor iedere soort bepaald met behulp van de analyse van stabiele isotopen. PFAS waren aanwezig in organismen van alle trofische niveaus (primaire producenten, herbivoren, detritivoren en predatoren), hoewel het profiel en de concentraties verschilden. Sommige PFAS vertoonden een afname door de aquatische voedselketen naar de spinnen, maar een sterke toename door de terrestrische voedselketen (biomagnificatie). Hoofdstuk 4 liet dus zien dat sommige PFAS de potentie hebben tot biomagnificatie, maar ook dat in sommige organismen zeer hoge concentraties van specifieke PFAS werden gemeten. Er was echter geen patroon te zien in welke PFAS ophopen en welke verdunnen in de voedselketen. Bovendien vertoonde ook TFA, de kleinste en best wateroplosbare PFAS, een sterke doorgifte in de voedselketen, terwijl dit op basis van de fysisch-chemische eigenschappen niet werd verwacht. Dit betekent dat er nog steeds een groot gebrek aan kennis is van de factoren die de verdeling van PFAS over de verschillende milieucompartimenten en hun bioaccumulatie en doorgifte in voedselketens be\u00efnvloeden.\n\nIn hoofdstuk 5 is onderzocht hoe organismen de verdeling van PFAS over de verschillende milieucompartimenten be\u00efnvloeden. Hiertoe is een laboratoriumexperiment uitgevoerd waarin de concentraties van 40 PFAS zijn gemeten in het sediment en in de daaraan blootgestelde waterplanten (Myriophyllum spicatum) en sedimentbewonende wormen (Lumbriculus variegatus). Daarnaast werd bepaald of de aanwezigheid en het graafgedrag van de wormen effect hadden op de bioaccumulatie van PFAS in de planten. De planten werden blootgesteld aan sediment van een referentielocatie en van een met PFAS vervuilde locatie. Na 28 dagen werden wormen ge\u00efntroduceerd in de helft van de testsystemen. Het experiment werd be\u00ebindigd na 56 dagen, waarna de PFAS-concentraties werden gemeten in alle compartimenten van het laboratoriumexperiment. Veel van de gemeten PFAS werden aangetroffen in zowel het referentiesediment als het vervuilde sediment, en werden opgenomen in beide organismen. De PFAS-concentraties in de organismen waren veel hoger dan de concentraties in het sediment. De mate van bioaccumulatie verschilde tussen de twee organismen en het sediment type. De aanwezigheid van de wormen leidde tot significant lagere PFAS-concentraties in de planten, maar voor sommige stoffen nam de ophoping in de plantenwortels juist toe in de aanwezigheid van de wormen. Dit effect was het sterkst voor de afbreekbare voorlopers van bepaalde PFAS. Geconcludeerd werd dat organismen hun directe leefomgeving kunnen veranderen en daarmee de verdeling van PFAS over de verschillende milieucompartimenten kunnen be\u00efnvloeden. Dit benadrukt dat interacties tussen verontreinigende stoffen zoals PFAS en organismen niet \u00e9\u00e9nzijdig maar tweezijdig zijn.\n\nDit proefschrift onderzocht enkele van de belangrijkste onderzoeksvragen met betrekking tot de verdeling van PFAS in het milieu en hun bioaccumulatie. Door het spectrum van de geanalyseerde PFAS uit te breiden met minder vaak onderzochte stofgroepen, werd de brede verspreiding van deze nieuw-geanalyseerde PFAS-verbindingen in verschillende abiotische en biologische milieucompartimenten bevestigd. Onderzoek aan diverse primaire producenten en ongewervelde dieren uit terrestrische en aquatische ecosystemen liet heel hoge bioaccumulatiefactoren zien voor specifieke PFAS-organisme combinaties. Voor zover wij weten is onze voedselwebstudie de eerste die zo\u2019n breed scala aan PFAS heeft gemeten in zoveel verschillende organismen van de lagere trofische niveaus van een gecombineerd terrestrisch en aquatisch ecosysteem. Er is ook nog maar weinig onderzoek gedaan naar de invloed van het omwoelen van het sediment door organismen op de bioaccumulatie en de verdeling van PFAS in het milieu. Nog minder studies hebben dit gedaan voor zo\u2019n groot scala aan PFAS als onderzocht in onze studie. De resultaten van dit proefschrift laten zien dat de pijl van factoren die de verdeling van PFAS in het milieu beschrijven zich vertakt in diverse richtingen. Dit komt doordat organismen hun eigen milieu kunnen be\u00efnvloeden, en daarmee op verschillende manieren effect kunnen hebben op het transport van PFAS in ecosystemen. Dit proefschrift stelt daarom een wiskundige formule voor, waarmee de multidimensionale invloed van deze factoren op de grillige verdeling van deze zeer persistente en wijdverspreid voorkomende PFAS in het milieu beschreven kan worden.","summary":"Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) comprise a large and diverse group of compounds with unique characteristics that have led to their extensive use and consequent release into the environment. Despite the constantly growing body of information on PFAS environmental occurrence and bioaccumulation, important knowledge gaps on these aspects still remain. The aim of this thesis was therefore to assess the environmental distribution, bioaccumulation and trophic transfer of PFAS in aquatic and terrestrial ecosystems. Employing a stepwise approach, objective 1 was to translate the general knowledge gaps concerning PFAS environmental risk assessment into specific, actionable research priorities to steer subsequent experimental work. This was achieved by consulting publicly available literature and databases and the resulting research priorities were shaped into the experimental objectives of this thesis:\n\n2. To expand the spectrum of PFAS screened for in environmental and biotic matrices.\n\n3. To expand the spectrum of organisms and taxa in which PFAS concentrations and bioaccumulation are measured.\n\n4. To assess and compare the trophic transfer of a wide variety of PFAS in a terrestrial and an aquatic food web.\n\n5. To investigate how the presence of benthic invertebrates and their bioturbation activity affect PFAS bioaccumulation.\n\n6. To examine if PFAS molecular descriptors can describe their environmental distribution concerning a) bioaccumulation in primary producers and invertebrates, b) trophic transfer at the base of the food web, and c) redistribution in sediment-plant systems.\n\nChapter 2 synthesized the recent advancements in PFAS environmental research and identified the remaining knowledge gaps and the subsequent research priorities to support a more comprehensive environmental risk assessment for PFAS. This was achieved by consulting the open literature and databases on the environmental occurrence, hazard, and risk of PFAS. Results revealed that the current knowledge on the environmental fate of PFAS is based on the analysis of less than 1% of the compounds categorized as PFAS. Moreover, soils and suspended particulate matter remain largely understudied. Bioavailability, bioaccumulation, and trophic transfer studies on PFAS also focus on only a very limited number of compounds and are biased toward aquatic biota, predominantly fish, and less frequently aquatic invertebrates and macrophytes. The available ecotoxicity data cover only a small number of PFAS and are also largely biased toward aquatic organisms. Therefore, ecotoxicity studies in the terrestrial environment, as well as chronic, multigenerational, and community ecotoxicity research are needed. Finally, there is an urgent need to unravel the relationships between sorption, bioaccumulation, and ecotoxicity on the one hand and molecular descriptors of PFAS chemical structures and physicochemical properties on the other, in order to allow predictions of exposure, bioaccumulation, and toxicity.\n\nAddressing the research priority identified in chapter 2, chapter 3 investigated the distribution and bioaccumulation of various PFAS in a contaminated terrestrial and aquatic ecosystem. Subsequently, it was examined if the calculated bioaccumulation factors, relating concentrations in the organisms to concentrations in water, sediment or soil, were related to PFAS molecular descriptors. Abiotic and biotic samples were collected from the aquatic and terrestrial compartments of a PFAS-contaminated ecosystem and screened for 44 compounds. PFAS were found in all environmental compartments with varying profiles and concentrations. Generally, higher concentrations were found in aquatic than in terrestrial organisms, as well as in animals compared to plants. Biota-to-soil and biota-to-sediment accumulation factors (BSAFs) demonstrated a strong bioaccumulation of some PFAS, reaching 96,708 kg sediment\/kg biota. Similarly, a high bioconcentration of PFAS from water was observed, with bioconcentration factors (BCFs) reaching 55,597 L water\/kg biota. The membrane-water partition coefficient (Kmw) explained PFAS bioaccumulation to some extent in some cases, but our limited understanding of the interplay between the various factors driving PFAS bioaccumulation calls for further mechanistic research. Nonetheless, it was concluded that many of the 44 analyzed PFAS strongly bioaccumulate in terrestrial and aquatic primary producers and animals, making these compounds of serious and long-term environmental concern.\n\nSubsequently, chapter 4 aimed to unravel the transfer of PFAS through a terrestrial and aquatic food web, jointly ending up in predatory spiders as the top predators. To this end, predatory spiders were collected from the same PFAS-contaminated ecosystem, simultaneously with the organisms studied in chapter 3. The spiders were screened for 44 PFAS, combining the results with those of the primary producers and invertebrates from chapter 3. The trophic position of the organisms was investigated using stable isotopes. PFAS were present in organisms from all trophic levels (primary producers, herbivores, detritivores, predators), albeit with varying total concentrations and profiles. Several PFAS appeared to biomagnify in the spiders through the terrestrial food web but were biodiluted through the aquatic food web. Very high concentrations were observed for some PFAS-organism combinations, and on top of that, chapter 4 proved that some PFAS have the potential to biomagnify. The apparent arbitrariness of which substances biomagnify and which biodilute, in combination with the trophic transfer of TFA, the smallest and most polar PFAS, emphasized that we still lack insight into the drivers of PFAS distribution in the environment, their uptake and trophic transfer.\n\nChapter 5 examined how organisms can affect the environmental distribution of PFAS. To this end, we measured the concentrations of 40 PFAS in sediments, assessed their bioaccumulation in a rooting macrophyte (Myriophyllum spicatum) and a benthic invertebrate worm (Lumbriculus variegatus), and examined the effects of the presence and bioturbation activity of the invertebrate on PFAS bioaccumulation in the plants. The macrophytes were exposed to sediments originating from a reference and a PFAS-contaminated site. After 28 days, the worms were introduced into half of the replicates, and at the end of the experiment (56 days), PFAS were quantified in all environmental compartments. Numerous targeted PFAS were detected in both the reference and the contaminated sediment and taken up by both organisms, with summed PFAS concentrations in organisms largely exceeding concentrations in the sediments. Bioaccumulation differed between organisms and sediment type. The presence of the worms significantly reduced the PFAS concentrations in the plant tissues, but for some compounds, root bioaccumulation increased in the presence of the worms. This effect was most prominent for the degradable PFAS precursors. It is concluded that organisms can shape their environment, thereby affecting the environmental distribution of PFAS, which emphasizes that contaminant-macroinvertebrate interactions are two-sided.\n\nThis thesis addressed some of the main research priorities related to the environmental distribution and bioaccumulation of PFAS. By expanding the spectrum of targeted PFAS to include understudied structures, the widespread presence of many of these newly analyzed compounds across multiple abiotic and biotic compartments was confirmed. The inclusion of various primary producers and invertebrates from terrestrial and aquatic ecosystems showed very high bioaccumulation factors for specific PFAS-organism combinations. To the best of our knowledge, the food-web transfer study presented here is the first one to combine various low trophic level organisms from a combined terrestrial and aquatic ecosystem, while targeting a broad spectrum of PFAS. Few studies have experimentally investigated how sediment reworking processes, like bioturbation, can affect PFAS bioaccumulation and environmental distribution, even less so for such a variety of PFAS structures. Our findings showed that the arrow affecting the environmental distribution of PFAS branches into several directions, since organisms can modify their environment and adjust their behavior, thereby affecting the distribution of PFAS in ecosystems in various ways. In order to capture this multidimensional nexus, we proposed a conceptual equation, as a first step towards better describing and predicting the capricious environmental distribution of the persistent and pervasive PFAS.","auteur":"loanna Gkika","auteur_slug":"loanna-gkika","publicatiedatum":"28 mei 2026","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/loannagkika?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/9c2d6638-5d53-4fdf-a05e-f45ba83186bc\/optimized","url_epub":"","ordernummer":"18810","isbn":"978-94-93260-45-0","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Universiteit van Amsterdam","afbeeldingen":11716,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Universiteit van Amsterdam","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/11714","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=11714"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/11714\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":11717,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/11714\/revisions\/11717"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/11715"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=11714"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=11714"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}