NOVÝ PŘÍSTUP KE SLEDOVÁNÍ MICROCYSTINŮ VE VODĚ - VÝVOJ A OPTIMALIZACE PASIVNÍHO VZORKOVAČE Kohoutek J.1, Babica P.1, Bláha L.1, Maršálek B.1 1Centrum
pro cyanobakterie a jejich toxiny, Botanický ústav AV ČR, v.v.i. a RECETOX PřF MU, Kamenice 3, 62500 Brno, Česká republika
Sinice a cyanotoxiny SINICE ( Cyanophyta)
fotoautotrofní bakterie (oxygenní fotosyntéza) významná složka globálního ekosystému významní primární producenti
Microcystis sp.
Cylindrospermum sp.
Oscillatoria sp.
Microcystiny a pitná voda
celosvětově rozšířený problém WHO doporučený limit pro pitnou vodu 1 µg /L ČR: vyhláška MZd č. 252/2004 Sb. - 1 µg /L systém kontinuální kontroly nepřítomnosti MC v upravené pitné vodě chybí
Pasivní vs. aktivní vzorkování AKTIVNÍ + přesné stanovení c zájmového analytu v konkrétním místě a čase - stanovení představuje pouze 1 bod na časové ose - vyšší časová i finanční náročnost
PASIVNÍ + integrující schopnost + schopnost zachytit rezidua z epizodních událostí + schopnost zachytit ultra-stopové + poměrně levné a časově nenáročné
Pasivní vzorkování
rychlý vývoj velké množství typů vzorkovačů SPMD - pro hydrofobní organické látky (PCB, PAHs..) PIMS - pro Hg0 SLMD - ionty kovů (Cu, Cd, Zn, Ni, Pb) POCIS - hydrofilní organické látky (farmaka, pesticidy…) Chemcatcher, MESCO,........
POCIS (Polar (P olar Organic Chemical Integrative Sampler ampler))
konstrukce: medium (sorbent) membrána kompresní disky
velká variabilita možnost vytvořit nejefektivnější uspořádání vzorkovače pro konkrétní látku
podle Alvarez et al. 2005
Experiment #1
modelové mikrokosmy, venkovní teplota POCIS: varinta „pharmaceutical“ expozice vzorkovačů 14 dnů extrakce sorbentu zakoncentrování extraktu pomocí SPE
stanovení microcystinů - HPLC
DAD1 A, Si g=238,4 Ref=450,50 (_SEKVE~1\2005\JK051017\0510173B.D) m AU 14
15.933
12
15.085
11.608
10
8
6
4
2
0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
Chromatogram extraktu použité biomasy sinic s píky microcystinů
18
min
Experiment #1
množství microcystinů (µg)
Množství microcystinů ve vzorkovačích 2,5 2,0 MC-RR
1,5
MC-YR MC-LR
1,0
SUMA
0,5 0,0 negativní kontrola
0,026g sinic (DW)/L
0,078g sinic (DW)/L
Množství microcystinů detekovaných v pasivních vzorkovačích po 14 denní expozici ve vodě obsahující cyanobakterie
Experiment #1 Závěr
množství microcystinů detekovaných ve vzorkovači dobře koresponduje s množstvím biomasy sinic a s obsahem toxinů
vzájemný poměr jednotlivých strukturních variant obsažených v extraktu biomasy odpovídá jejich zastoupení ve vzorkovači
je možné zachytit i velmi nízké koncentrace vyskytující se v prostředí
Optimalizace vzorkovače
materiál a uspořádání vzorkovače ovlivňuje vzorkovací rychlost hledání optimální konfigurace pro vzorkování microcystinů membrána (propustnost, odolnost, mechanické parametry,...)
sorbent (efektivita a rychlost sorpce, navážka) design vzorkovače
Optimalizace MC-RR
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
po ly es te r
po ly ca rb on át
ny lo n
po ly et he rs ul fo n
66
MC-LR
át
příjem (%)
- srovnání efektivity 4 různých typů mikroporézních membrán
Materiál membrány
Optimalizace - srovnání efektivity 2 typů styrendivinylbenzenových kopolymerů
Příjem (%)
MC-RR 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
MC-LR
1
7
HLB
14
1
7
14
LMS, neaktivované
Čas (dny) / Sorbent
1
7
14
LMS, aktivované
Optimalizace - závislost rychlosti sorpce microcystinů na množství sorbentu na jednotku plochy vzorkovače 50
2.75mg/cm2 5.5mg/cm2 11.1mg/cm2 Lineární (2.75mg/cm2) Lineární (5.5mg/cm2) Lineární (11.1mg/cm2)
Příjem (%)
40
30
20
10
0 0
5
10
Čas (dny)
15
Optimalizace - výsledky nejefektivnější varianta polykarbonátová membrána/sorbent Oasis HLB, 2,75 mg/cm2 vzorkovací rychlost – 0,022 L/d pro microcystin-RR a 0,017 L/d pro variantu LR
Závěr
nalezena optimální konfigurace vzorkovače pro sledování microcystinů (polykarbonátová membrána/sorbent Oasis HLB, 2,75mg/cm2)
pasivní vzorkování = vhodný nástroj pro dlouhodobé sledování výskytu cyanotoxinů v povrchových vodách, včetně vodárenských nádrží a úpraven pitné vody
Praktické možnosti využití kontrolní mechanismus v rozvodné síti
instalace těchto vzorkovacích zařízení ve vodárenské praxi
prokázání nepřítomnosti microcystinů za období např 1-2 týdny
Poděkování Práce byla podporována MŠMT, projekt č.1M0571 (Výzkumné centrum pro bioindikaci a revitalizaci).
