Řasy a sinice ve vodárenství

Řasy a sinice ve vodárenství Sinice a řasy v praxi Přírodovědecká fakulta UK, 19.-21.4.2013 Petr Pumann, Státní zdravotní ústav

Rizikové faktory v pitné vodě Je dobré uvědomit, že sinice a řasy nejsou jediným (a určitě ani největším) nebezpečím z pitné vody.

Státní zdravotní ústav

Škodová H. a Škoda E. (1979): Už vím proč. Albatros

Vodárenský zdroj  podzemní  povrchový

 břehová infiltrace (něco mezi)


Odběry vody v ČR v roce 2011 pro veřejné vodovody Podnik povodí

Povrchové zdroje Objem mil. m3

Počet

Objem mil. m3

Počet

Povodí Labe

37,8

32

98,6

668

Povodí Vltavy

141,2

44

33,3

572

Povodí Ohře

46,4

20

49,3

318

Povodí Odry

68,4

27

18,9

136

Povodí Moravy

32,8

34

111,2

673

326,6

157

311,3

2367

CELKEM

Povrchové zdroje


Podzemní zdroje

Podzemní zdroje

Objem mil. m3

Počet

Objem mil. m3

Počet

51%

6%

49%

94%

Zpráva o stavu vodního hospodářství České republiky v roce 2011 http://eagri.cz/public/web/file/171287/Modra_zprava_2011_web_10._9..pdf

Povrchovou vodou ovlivněný podzemní zdroj vodojem

úpravna

podzemní zdroj

rozvodný systém

Umělá infiltrace - Káraný



Káraný – vsakovací nádrže zarůstají zelenými vláknitými řasami, např. Ulothrix (preventivní dávkování algicidů)

Špatná jakost surové vody producenti toxinů

vodojem

úpravna

rozvodný systém producenti pachů a pachutí

CHLOROFYL září červen květen červenec srpen Hraz Hraz 0m 0m

Radost Radost

Sil. most Sil. most

Zel. most Zel. most

Pritok Pritok 43.2 43.2

-5 m m -5

40.3 40.3 36.2 36.2

-10 m -10 m -15 m -15 m -20 m -20 m

Butov Butov

31.9 31.9 26.5 26.5

22.9 22.9

z

prezentace J.Durase – Determinační kurz 2005

nádrž Stanovice


http://www.poh.cz/vd/stanovice.htm

volba vhodného odběrového horizontu nezáleží však jen na fytoplanktonu když se voda míchá, tak si nevybereš

Obtížně upravitelné organismy (podle Sládečkové) řada řas a sinic patří mezi vodárenskou úpravou obtížně odstranitelné organismy  substrát pro organismy množící se v distribučním systému


světlo – nárůst mechů a řas na objektech úpravny


 správné nastavení technologie pro konkrétní vodu • odstranit celé buňky (pozor na předchloraci) • optimální dávka koagulantu • režim praní filtrů


Dezinfekce  inaktivace mikroorganismů  ale také např. oxidace cyanotoxinů  vedlejší produkty dezinfekce (role metabolitů řas a sinic) Státní zdravotní ústav

Aktivní uhlí  vhodné např. na odstraňování uvolněných cyanotoxinů


Další technologie pomalá (anglická) filtrace DAF (Dissolved Air Flotation) domácí úprava vody


Vodojemy



Nárosty řas v manipulační komoře vodojemu


Stav těsně před odběrem vzorků

V sedimentu větší množství světlých minerálních částic a železitých sraženin včetně produktů železitých bakterií (běžný preparát, objektiv 20x)


Po přidání HCl se většina částic rozpustila (uhličitany), zbyly převážně větší částice – zrnka křemičitého písku (Petriho mistka, objektiv 10x)


Produkty železitých bakterií

Toxothrix

Gallionella – nejvíce zastoupená

Leptothrix

Testacea – kryténky (ve vzorku ne masově, ale běžně; spíše jen prázdné schránky)


Centropyxis

Euglypha


ojediněle (jeden nález) vláknité mikromycéty

Tmavé nárosty na stěně na jednom místě nad hladinou

Ve stěru byly podle očekávání plísně


Akutní otravy


Otrava v Caruaru (1996) - Brazílie  117 pacientů při hemodialýze mělo poruchy vidění, nevolnost, zvracení, svalovou slabost a bolestivé zvětšení jater  100 z nich akutní selhání jater  49 (56) zemřelo  ve aktivním uhlí z přístroje na doúpravu vody v nemocnici i jaterní tkáni zemřelých prokázány microcystiny Státní zdravotní ústav

Chronický účinek cyanotoxinů


Skutečný stav znalostí Víme opravdu málo o tom, za kolik onemocnění a úmrtí mohou látky produkované sinicemi přítomné v pitné vodě (zvláště u onemocnění, které se projeví za dlouhou dobu – různé nádory) Při šetření mohou významně pomoci epidemiologické studie Státní zdravotní ústav

Nízká porodní hmotnost, předčasné porody, vrozené vady - Austrálie   

– –



–

ekologická studie (skupinová expozice) více než 30 tis. australských žen vztah mezi sinicemi ve zdroji a výskytem nízké a velmi nízké porodní hmotnosti, předčasných porodů a vrozených vad zjištěn statisticky významný nárůst

výskytu dětí s velmi nízkou porodní hmotností u matek, v jejichž zdroji byl vyhlášen jeden ze tří stupňů varování po celou dobu prvního trimestru (1,42 (95% CI 1,00-2,02)) vrozených vad dětí matek, u jejichž vodního zdroje byl během prvního trimestru nejvyšší průměrný stupeň varování 2,03 (95% CI 1,37 – 3,01)

ALE také by zjištěn statisticky významný pokles výskytu

nízké porodní hmotnosti (OR 0,65 (95% CI 0,46-0,91)) a předčasného porodu (OR 0,53 (95% CI 0,37-0,77)) u dětí matek, u jejichž vodního zdroje byl během prvního trimestru nejvyšší průměrný stupeň varování

Státní zdravotní Pilotto LS, Kliewer EV, Davies RD, Burch MD, Attewell RG. Cyanobacterial (blue-green algae) contamination in drinking water and perinatal outcomes. Aust N Z J Public Health. 1999 Apr;23(2):154-8. ústav

Primární karcinom jater - Čína  Několik epidemiologických studií především ze sedmdesátých a osmdesátých let  v některých oblastech velmi vysoká incidence primárního karcinomu jater (i více než 100 případů na 100 000 obyvatel ročně  v několika studiích různého typu (ekologické, případ kontrola, kohortové) zjištěn zvýšený výskyt primárního karcinomu jater u lidí, kteří jako zdroj pitné vody používají vodu z řek a rybníků a „příkopů“ ve srovnání s populacemi zásobovaných ze studní (méně než 20 případů na 100 000 obyvatel ročně)  V rozvoji primárního karcinomu jater jsou však důležité i jiné faktory (hepatitida B a C, aflatoxiny v potravě, cirhóza, alkohol, …) Státní zdravotní ústav

Yu SJ. Primary prevention of hepatocellular carcinoma. J. Gastroenterol. Hepatol. 1995 10:674–682. IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans.. Ingested Nitrate and Nitrite and Cyanobacterial Peptide Toxins. Volume 94 (2010). 448 p.

Primární karcinom jater - Florida  ekologická studie – data za období 1981 – 1998  statisticky významný rozdíl v incidenci u obyvatel žijících v oblastech zásobovaných z povrchového zdroje (ročně 1,15 případů na 100 000 obyvatel) ve srovnání s populací žijící v těsném sousedství těchto oblastí, ale již zásobovanou z podzemního zdroje (ročně 0,8 případů na 100 000 obyvatel)  ALE průměr za celý stát Florida (1,41) Státní Fleming L, E, Rivero C, Burns J, Williams C, Bean JA, Shea KA, Stinn J. Blue green algal cyanobacterial zdravotní toxins surface drinking water and liver cancer in Florida. Harmful Algae 2002(1): 157-168. ústav

Primární karcinom jater - Srbsko  Ekologická studie z let 1980 – 1990 a 2000 – 2002 1980 – 1990


2000 – 2002

Svircev Z, Krstic S, Miladinov-Mikov M, Baltic V, Vidovic M. Freshwater cyanobacterial blooms and primary liver cancer epidemiological studies in Serbia. J Environ Sci Health C Environ Carcinog Ecotoxicol Rev. 2009 Jan;27(1):36-55.

Kolorektální karcinom - Čína  Jedna kohortová studie (408 případů kolorektálního karcinomu) z let 1977 až 1996  Skutečná expozice však nebyla dostatečně zjišťována  Relativní riziko u obyvatel (ve srovnání s těmi, co pili vodu ze studní), kteří pili – vodovodní vodu (1,88) – vodu z řek (7,94) – rybníků (7,7)

 Zjištěna i závislost na koncentraci microcystinu ve vodě, ale ta byla měřena až v roce 1997 Státní ZHOU L, YU H, CHEN K. Relationship Between Microcystin in Drinking Water and Colorectal Cancer. zdravotní Biomed Environ Sci. 2002 Jun;15(2):166-71. ústav


http://bioprojekty.lf1.cuni.cz/3381/sylaby-prednasek/textova-verze-prednasek/studium-patogenezy-nemoci-kozich.pdf

Shrnutí chronických účinků  Epidemiologické studie naznačují, že vznik některých druhů nádorů je spojen s konzumací pitné vody z povrchového zdroje s přítomností sinic, ale … – jednalo se především o ekologické studie (skupinová expozice) – koncentrace látek produkovaných sinicemi v pitné vodě buď nebyla známá nebo byla odhadována na základě dodatečných krátkodobých měření


 IARC zařadila zatím microcystin-LR do skupiny 2B – tj. možných karcinogenů pro člověka, ale na základě studí na zvířatech), nikoli kvůli dostatečně průkazným epidemiologickým studiím

Pachy a pachutě A opět, není to výhradně problém řas a sinic.



Watson SB. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A, 67:1779–1795, 2004

Důležité metabolity sinic pach zemitý/bahnitý/zatuchlý – 2-mehtylisoborneol (MIB) – geosmin (trans-1,10-dimethyl-trans-9-

decalol

!!!ALE sinice nejsou jejich jedinými producenty (také např. aktinomycéty)


Zlativky, rozsivky pach okurkový/květinový nebo mírně rybí odporný rybí/žluklý/olejnatý – aminy a deriváty mastných kyselin


Synura

Případ – Glenmore Reservoir Uroglena americana – odporný rybí/žluklý/olejnatý pach – nenasycené aldehydy (2,4-heptadienal – špatně oxidovatelný chlorací – potom nastoupil Dinobryon – taky páchl, ale tyto látky byly snadněji oxidovatelné chlorací Státní zdravotní ústav

Uroglena

Vyhláška č. 252/2004 Sb. mikroskopické ukazatele – počet organismů – živé organismy – abioseston

microcystin-LR důležité poznámky k jednotlivým ukazatelům Státní zdravotní ústav

3, 4, 5

6

7

Microcystin-LR z vyhlášky č. 252/2004 Sb. (v platném znění)

Stanovení limitních hodnot pro ukazatele s prahovým typem účinku  do určité míry si s nimi organismus poradí bez újmy na zdraví  až po překročení prahové dávky se mohou projevit toxické účinky  pro látku je stanoven tolerovatelný denní příjem (v mg/kg tělesné hmotnosti a den), což je množství, které organismus může dlouhodobě přijímat (ze všech zdrojů: potrava, voda, ovzduší) bez ohrožení zdraví

– stanoven z experimentu (obvykle na zvířatech) z nejvyšší dávky, která ještě nezpůsobila odezvu a je násobena různými bezpečnostními faktory – mezidruhové a vnitrodruhové rozdíly – odhad, kolik z celkového příjmu látky je pitnou vodou (obvykle 10%), kolik ji člověk vypije (obvykle 2 l) a průměrná hmotnost člověka (obvykle 60 kg)


 z těchto údajů je vypočítána limitní hodnota  limity jsou dostatečně bezpečné, protože se většinou bere ten nejméně příznivý stav

Příklad pro microcystin-LR  NOAEL = 40 g/kg a den – z 13 týdnů dlouhé studie na myších  bezpečnostní faktor 1000 (10x vnitrodruhová variabilita, 10x mezidruhová variabilita, 10x nedostatečná data)  TDI = 0,04 g/kg a den  pro příjem pitnou vodou 80%, denní příjem vody 2 l a průměrná hmotnost člověka 60 kg byla stanovena limitní hodnota 0,96 g/l (zaokrouhleno na 1 g/l ) Státní zdravotní ústav

Microcystin-LR ve vyhlášce pro pitnou vodu Vyhláška č. 252/2004 Sb.  microcystin-LR (MC-LR) – v úplném rozboru pro pitnou vodu upravenou z povrchového zdroje – důležitá poznámka: pokud se zavede systém sledování a nápravných opatření, který zaručí včasné podchycení možného výskytu sinic (cyanotoxinů), je možno snížit četnost sledování MC-LR nebo něj i zcela upustit – Záměrem není plošné sledování MC-LR v pitné vodě, ale povinnost zavádět účinná opatření k minimalizaci rizika z cyanotoxinů v pitné vodě


Metodické doporučení SZU  na www.szu.cz/voda/ nebo www.sinice.cz  vydáno v květnu 2005 ve spolupráci s CCT  upřesnění metod – stanovení sinic – stanovení cyanotoxinů

 stanovení limitů pro výskyt sinic v surové vodě  nápravná opatření Státní zdravotní ústav

Limitní hodnoty z metodického doporučení (zpracováno podle WHO)  Stav bdělosti - v 1 ml zjištěna 1 a více kolonií sinic (Microcystis, Woronichinia, Aphanizomenon aj.) nebo 5 a více vláken (Planktothrix, Anabaena aj.).  Signalizační stupeň 1 - ≥2000 buněk/ml nebo buněčný objem sinic ≥0,2 mm3 nebo koncentrace chlorofylu-a ≥1 μg/l  Signalizační stupeň 2 ≥100000 buněk/ml nebo buněčný objem sinic ≥10 mm3 nebo koncentrace chlorofylu-a ≥50 μg/l Státní zdravotní ústav


Monitoring – výsledky často a rychle on-line monitorování surové vody (flourescenční metody) zákal, počítač částic biotesty (ryby, dafnie)


Water Safety Plans (plány pro zajištění bezpečnosti vody) Nový koncept ražený Světovou zdravotnickou organizací Hlavní rozdíl mezi současně používaným systémem a plány pro zajištění bezpečnosti vody kontrola konečného „produktu“ Státní zdravotní ústav

kontrola výrobního procesu

prof. Alena Sládečková hydrobiologické audity


Literatura k tématu pitné vody  Guidelines for drinking-water quality, third edition  Toxic cyanobacteria in water: A guide to their public health consequences, monitoring and management – 1999 – http://www.who.int/water_sanitation_health/res ourcesquality/toxicyanbact/en/index.html 3


Kontakty www: http://www.szu.cz/voda/


Řasy a sinice ve vodárenství

Recommend Documents