Acidifikace Eutrofizace
Acidifikace • • • •
Kyselý déšť – acid rain Čím je acidifikace určena ? Stav vymizení neutralizační schopnosti Výskyt kyselých vod tedy koreluje s geochemickou reaktivitou hornin v podloží - oblasti odolné a citlivé
• Zdroje acidifikujících polutantů – spalování fosilních paliv = zdroj emise oxidů síry a dusíku • mokrý spad, suchý spad • Změna charakteru ekosystému, stav zdánlivě čisté vody, zvýšení průhlednosti vody, oportunistické druhy • Vysoká koncentrace Fe, Mn, vysoký podíl huminových kyselin, vysoká barva a obsah dusičnanů • V podloží nízký obsah Ca, K, P a mocnost humusu od jednoho do pěti metrů
Chemismus acidifikovaných jezer • Nyní pH – 4,3 až 4,9 • Průhlednost vody na 10 m • koncentrace SO42- - 9 mg.l-1, • koncentrace NO3_ 1,2 mg.l-1 • koncentrace Cl - 1 mg.l-1 • koncentrace Ca - 2 mg.l-1 3 stupně acidifikace • Al3+ + 3H2O = Al(OH)3 + 3H+ • Další acidifikací Al(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2O narůstá koncentrace hliníku v povrchových vodách (toxický účinek)
Eutrofizace • Proces znehodnocování a zhoršování kvality povrchové vody • složitý proces obohacování stojatých a tekoucích povrchových vod živnými minerálními látkami • Nutrienty x biocenóza a probíhající biologické pochody • eutrofizace přirozená • indukovaná eutrofizace • razantní eutrofizace Prvotním signálem je nárůst planktonních sinic, řas a vodních makrofyt • ? Projevy – fotosyntéza, chemie, režim, sezóna na nádrži - v jarním období – silný rozvoj fytoplanktonu (typické projevy, pH, toxický N a ryby x zoo- a fytoplankton) v letním období (teplota vody, pomnožuje se zoo- a ten spásá fytoplankton, c chlorofylu klesá, klesá i c kyslíku, u ryb nekróza žáber)
Eutrofizace na nádrži
Eutrofizace v toku • vytvoření ”vodního květu”, 10 g fosforu v jednom litru vody • vodní květ = masový rozvoj a produkci sinic se schopností tvořit povlaky na vodní hladině (10 cm3 biomasy na 1 m3 vody) • vegetační zabarvení = zvýšená produkce fytoplanktonu rovnoměrně rozšířeného v celém vodním sloupci (již při 5 cm3 biomasy na 1 m3 vody)
• 1878 - G. Francis - k masovému úhynu dobytka při spásání biomasy tvořené druhem Nodularia spumigena • sinice toxické - rodů Anabaena, Aphanizomenon, Coelosphaerium, Gloeotrichia, Lyngbya, Microcystis, Nodularia, Nostoc
Sinice vodního květu
Mikroskopické řasy
Jak to vypadá, když dominují sinice???
Jak to vypadá, když dominují sinice???
Jak to vypadá, když dominují sinice???
Jak lze sinice zaměnit??
• Cyanotoxiny (tj. toxiny sinic) = látky sekundárního metabolismu • biologicky aktivní látky • bioaktivitou a vylučováním metabolitů do okolního prostředí vytváří nepříznivé podmínky pro další druhy • mají rezistenci vůči mnohým těžkým kovům • Dle metod detekce - biotoxiny (neurotoxiny, hepatotoxiny, genotoxiny, imunotoxiny, embryotoxiny, mutageny, karcinogeny a tumor promoting factors) a cytotoxiny Cytotoxiny mají cytotoxické a cytostatické účinky (tubercidin u Tolypothrix) embryotoxiny - poruchy vývoje a růstu plodu, nekrózy a metabolickou aktivitu plodu mají vliv vliv mutagenů a imunosupresorů - snižují odolnost imunitního systému
Neurotoxiny - rodů Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Microcystis, Planktothrix • anatoxin a aphanotoxin = alkaloidní povahy, blokují Na kanály membrán, depolarizují je a inhibují cholinesterázy, klinickým příznakem jsou křeče, v alkalickém prostředí a při teplotě nad 40 C nastává jejich destrukce • anatoxin ze sladkovodních sinic (a, b, c) - LD50 je 20 g.kg-1 živé váhy • aphanotoxin - LD50 10 g.kg-1 živé váhy, smrt během 5 minut
Aphanizomenon
Anabaena
Hepatotoxiny = cyklické peptidy a inhibitory proteinfosforylázy, zasahují játra teplokrevných živočichů a způsobují poškození jejich struktury a funkce • sinicemi rodu Microcystis, Anabaena, Nodularia, Planktothrix, Oscillatoria, Nostoc, Aphanizomenon (lidská pokožka!!!!), Gloeotrichia • microviridin a microcystin (sladkovodními sinicemi), nodularin a cylindrospermopsin • = termostabilní látky, zasahuje neuromuskulární a respiratorický systém, u lidí způsobuje lokální alergické vyrážky, celkové alergické reakce a dyzentérické poruchy
• možnost tumorového promotoru •LD50 pro laboratorní myš 0,466 mg.kg-1 živé váhy
microcystin
nodularin
microviridin
Směrnice WHO rozlišuje tři stupně signalizace při určitém výskytu sinic v surové vodě • Stav bdělosti = přítomna v 1 ml 1 a více kolonií sinic Microcystis, Woronichinia, Aphanizomenon nebo 5 a více vláken Planktothrix, Anabaena • Signalizace I. stupně = abundance více jak 2 000 buněk sinic v 1 ml vody, popř. buněčný objem je více než 0,2 mm3, popř. více než 1 g/l chlorofylu-a • Signalizace II. stupně = abundance více jak 100 000 buněk sinic v 1 ml vody, popř. buněčný objem je více než 10 mm3, popř. více než 50 g/l chlorofylu-a • Vyhláška č. 252/2004 Sb. – stanovení microcystinu-LR, limitní hodnota 1 g/l
Přímý účinek vodního květu sinic na pokožku
• Stanovení planktonních sinic dle TNV 75 7717 – rozbití kolonií • Stanovení microcystinu-LR pomocí HPLC, UV-VIS detekce, imunochemické stanovení pomocí ELISA • Testy toxicity na organismech, Thamnocephalus – nejcitlivější, dle TNV 75 7754 • Chlorofyl-a pomocí ČSN ISO 10260
Možnosti boje s vodním květem • omezí se přísun živin do nádrže • studium strategie výskytu vodního květu a podmínky jeho rozvoje • buoyancy • s vyšší koncentrací Ca a vyšší hodnotou pH, dominují nad zelenými řasami při pH 7,5 – 9,0, optimální teplota pro vodní květ je v rozmezí 25 C až 35 C • způsob mechanického odstranění • biomanipulace do trofické pyramidy na nádrži • fyzikální cesty • chemické manipulace
Sinice a aplikace kovových nanočástic
Odstranění vodních květů vodárenskou úpravou • Volba odběrové hloubky • Separace celých buněk • Destrukce cyanotoxinů • Záchyt volných cyanotoxinů
Je vodárna vybavena technologií s ozonizací a nebo filtrací ANO přes granulované uhlí, je zaručena její účinnost při vysokých koncentracích látek
Stupeň ochrany
NE
Existuje pravidelný monitoring ukazující na potenciální nebezpečí cyanobakterií ve zdroji
NE
I
nízký
ANO
Úpravna efektivně odstraňuje organismy z vody
NE
II
ANO
Podmínky na nádrži vedou k destrukci buněk
ANO
NE
Jsou přítomné druhy sinic produkující saxitoxin a anatoxin
III ANO IV
NE
Používá se chlorace či jiná oxidace
NE
V
ANO
Je chlorace používána tak, aby zničila přítomné cyanotoxiny? NE VI ANO
VII
vysoký
