Kde se vzaly?
SINICE
cyanobakterie (sinice) a řasy – přirozená součást života ve vod. nádržích
charakteristika cyanotoxiny legislativa prevence masového rozvoje možnosti jeho omezení odstraňování cyanotoxinů vodárenskými technologiemi
producenti kyslíku potrava pro vod. živočichy (zooplankton) přemnožení, toxiny
důsledek eutrofizace
prací prostředky – zákaz prodeje s obsahem P > 0,5 % hm. prostředky do myček
obsah fosfátů ve vybraných mycích prostředcích
Co jsou to sinice?
sinice (cyanobakterie, Cyanophyta)
stromatolit
bakterie schopné fotosyntézy prokaryota, evolučně velmi staré extrémofilní velmi stabilní toxické
řasy
rostliny mohou způsobovat alergie
1
buoyancy
schopnost regulovat svou vertikální distribuci ve vodním sloupci (z angl.) gas vesicles a aerotopy
vodní květ
Které sinice jsou nebezpečné? Všechny!
planktonní a vodní květ bentické nebezpečí pro vodní ekosystém
možné zdroje a vstupy cyanotoxinů do lidského organismu
zamezení průniku světla spotřebování kyslíku → dušení ryb poškození i smrt vodních organizmů způsobené cyanotoxiny
nebezpečí pro člověka
při koupání – alergie a ekzémy, vyrážky, zánět spojivek, rýma… při požití – střevní a žaludeční potíže, bolesti hlavy dlouhodobým působením – poškození funkce jater, imunitního a nervového systému, rakovinné bujení, smrt
toxiny sinic
cyanotoxiny – nejčastěji oligopeptidy, heterocyklické látky, lipopolysacharidy
hepatotoxiny neurotoxiny imunotoxiny a imunomodulanty mutageny a genotoxiny embryotoxiny cytotoxiny dermatotoxiny alergeny
pitnou vodou potravou při rekreaci a sportu respirací vodního aerosolu (pikocyanobakterie) trestnou činností
Microcystiny
sinice Microcystis aeruginosa cyklické heptapeptidy, > 70 strukturních variant hepatotoxiny, neurotoxiny, genotoxiny, embryotoxiny, mutageny princip účinku
příznaky intoxikace u obratlovců
inhibitor eukaryontních fosfatáz nekontrolovatelná fosforylace cílových proteinů
zvýšená hladina jaterních enzymů, hroucení cytoskeletonu jater. buněk, změny jaterní tkáně, nekrózy, edémy, bytnění
účinky
vnitřní krvácení do jater mikroembolie ledvin, plic, střev nádorové bujení
2
Microcystis aeruginosa
srovnání toxicity vybraných biotoxinů toxin zdroj skupina LD50 ---------------------------------------------------------------------------------------------------aphanotoxin Aphanizomenon flos-aquae sinice 10 anatoxin -A Anabaena flos-aquae sinice 20 microcystin LR Microcystis aeruginosa sinice 43 nodularin Nodularia spumigena sinice 50 botulin Clostridium botulinum bakterie 0,00003 tetan Clostridium tetani bakterie 0,0001 kobra Naja naja had 20 kurare Chondrodendron tomentosum rostlina 500 strychnin Strychnos nux-vomica rostlina 2 000 ----------------------------------------------------------------------------------------------------
akutní LD50 mg/kg živé hmotnosti při intraperitoneální injektaci myší
Aphanizomenon flos-aquae
legislativa
pro pitnou vodu vyhláška MZe č. 252/2004 Sb. Požadavky na pitnou a teplou vodu a rozsah kontroly pitné vody microcystin-LR
tolerovatelný denní příjem TDI 0,04 μg/kg hyg. limit pro pitné vody 1,0 μg/l
legislativa
pro rekreační vody vyhláška MZ č. 238/2011 Sb. – o stanovení hygienických požadavků na koupaliště, sauny a hygienické limity písku v pískovištích venkovních hracích ploch
3
J J J L L
legislativa vyhláška č. 474/2002 Sb. k zákonu č. 281/2002 Sb. O opatřeních souvisejících se zákazem biologických a toxinových zbraní
metody stanovení cyanobakterií
stanovení cyanobakterií
metody detekce microcystinů
ČSN 75 7712 Jakost vod – Stanovení biosestonu TNV 75 7717 Jakost vod – Stanovení planktonních sinic
spektrofotometrické ČSN ISO 10260 Jakost vod – Měření biochemických ukazatelů (chlorofyl-a)
tetrodotoxin saxitoxin anatoxin microcystin
instrumentální techniky
RP-HPLC + UV detekce / detektor s diodovým polem HPLC + hmotnostní spektrometr /elektrochemický detektor / luminiscenční detekce plynová chromatografie + plamenový / hmotnostně spektrometrický detektor kapilární zónová elektroforéza + detekce laserem indukované fluorescence
biochemické metody - inhibiční působení MC na proteinfosfatázy imunochemické metody - detekce microcystinů pomocí specifických protilátek
ELISA - enzymaticky značené protilátky - komerční kity - přímé stanovení
biologické testy - TNV 757754 - korýši Thamnocephalus platyurus
Jak se vyhnout nebezpečí při koupání
voda nazelenalá a jednoduchý test
s PET-lahví a zelený proužek u hladiny, voda čirá a sinice a nekoupat a voda zůstává zelená a řasy a nekoupat vstoupíme po kolena a a nevidíme na dno a nekoupat a zelená krupice, sekané jehličí a sinice a nekoupat
Jak se vyhnout nebezpečí při koupání a nekoupat
ve vodě obsahující vodní květ a kvalita vody → hyg. stanice a rozlišení řas a sinic a koupat max. 10 min a osprchovat čistou vodou a vyvarovat se požití vody a neutírat se ihned
vodní květ = nahromadění sinic u hladiny
4
Možnosti prevence masového rozvoje sinic
Možnosti omezení masového rozvoje sinic
omezení přísunu živin
bodové zdroje živin
aerace hypolimnia a destratifikace vyplavení pomocí vhodného technického zařízení mechanické odstraňování biologická kontrola (predace, parazitace, alelopatie)
hospodaření v krajině retence živin v povodí revitalizace toků a změna struktury krajiny
opatření na přítoku
hypolimnické odpouštění
difúzní zdroje živin
okřehek
bezfosfátové prací prostředky odstraňování N a P v ČOV umělé mokřady
vodní hyacint
přednádrže odklonění přítoku čištění přítoku
viry, bakterie
řasy a rostliny houby prvoci a bezobratlí ryby
tolstolobik bílý
štika obecná
candát obecný tolstolobec pestrý
bolen dravý
amur bílý
sumec velký
koagulanty a flokulanty
cyanocidy asanační opatření
těžba sedimentů překrývání sedimentů
elektrokoagulace
mechanická bariéra chemická bariéra
chemické ošetření sedimentů - imobilizace fosforu vzduchem
dusičnanem a dva procesy a oxidace organických látek a a fixace fosforu v sedimentu probiotické
jejich rozklad
kultury, enzymové přípravky
ultrazvuk
5
Závěr jednorázové zásahy problém nevyřeší
MOŽNOSTI ODSTRAŇOVÁNÍ CYANOTOXINŮ VODÁRENSKÝMI TECHNOLOGIEMI
a omezení přísunu živin do nádrží a toků a individuální přístup a vhodné kombinace metod
uvolňování toxinů
microcystiny – endotoxiny Microcystis aeruginosa hydrofilní, dobře rozpustné, netěkavé vysoká stabilita a odolnost vůči rozkladu uvolňování
přirozenou cestou mechanickými vlivy chemickými vlivy
technologie destrukce rozpuštěného MC
oxidace chlor, chlornany (30-85 %) chloramin (15-18 %) manganistan draselný (65-90 %) ozon (70-95 %) peroxid vodíku (15-20 %) oxid titaničitý a UV záření (20-75 %, 30 min. až 90 %)
Vodárenské technologie
volba odběrové hloubky separace celých buněk
koagulace/flokulace – sedimentace – filtrace flotace membránová filtrace ne předozonizace ne předchlorace !!!
degradace či sorpce microcystinu
další funkční principy pomalá písková filtrace (60-80 %) aktivní uhlí (20-95 %)
→ kombinace technologií optimalizovaný proces až 95-98 %
6
detoxikace cyanotoxinů v organismu
Závěr
prevence absorpce po požití
práškové aktivní uhlí nebo živočišné uhlí silymarin, tokoferol, glutation, cyclosporin-A, rifampin
odstranit celé kolonie a buňky v 1. st. úpravy klasické 1-2 stupňové ÚV cyanotoxiny neodstraní žádná technologie neodstraní 100 % cyanotoxinů v případě vodních květů ZDROJ ODSTAVIT, ALTERNOVAT!
rekapitulace
cyanobakterie – charakteristika, důvody masového rozvoje, analytika cyanotoxiny – účinky, legislativa, analytika způsoby omezení dopadů
preventivní opatření zásahy pro omezení rozvoje v nádržích vodárenské technologie
Tyto materiály jsou určeny především pro studenty Vysoké školy chemicko-technologické v Praze. Některá data v nich obsažená jsou z veřejných zdrojů a z důvodu přehlednosti nejsou uvedeny všechny citace tak, jak bývá v odborné literatuře zvykem. S případnými výhradami se, prosím, obracejte na autory.
Pavla Šmejkalová, Aleš Pícha
7
