SINICE charakteristika cyanotoxiny legislativa prevence masového rozvoje možnosti jeho omezení odstraňování cyanotoxinů vodárenskými technologiemi
Kde se vzaly?
cyanobakterie (sinice) a řasy – přirozená součást života ve vod. nádržích
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
1
Co jsou to sinice?
sinice (cyanobakterie, Cyanophyta)
bakterie schopné fotosyntézy prokaryota, evolučně velmi staré extrémofilní velmi stabilní toxické
řasy
rostliny mohou způsobovat alergie
stromatolit
2
vodní květ
buoyancy
schopnost regulovat svou vertikální distribuci ve vodním sloupci (z angl.) gas vesicles a aerotopy
Které sinice jsou nebezpečné? Všechny!
planktonní a vodní květ bentické nebezpečí pro vodní ekosystém
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
3
možné zdroje a vstupy cyanotoxinů do lidského organismu
pitnou vodou potravou při rekreaci a sportu respirací vodního aerosolu (pikocyanobakterie) trestnou činností
toxiny sinic
cyanotoxiny – nejčastěji oligopeptidy, heterocyklické látky, lipopolysacharidy
hepatotoxiny neurotoxiny imunotoxiny a imunomodulanty mutageny a genotoxiny embryotoxiny cytotoxiny dermatotoxiny alergeny
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
4
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
5
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
6
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
tetrodotoxin saxitoxin anatoxin microcystin
metody stanovení cyanobakterií
stanovení cyanobakterií
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)
7
metody detekce microcystinů
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
vodní květ = nahromadění sinic u hladiny
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
8
Možnosti prevence masového rozvoje sinic
omezení přísunu živin
bodové zdroje živin
difúzní zdroje živin
okřehek
bezfosfátové prací prostředky odstraňování N a P v ČOV umělé mokřady hospodaření v krajině retence živin v povodí revitalizace toků a změna struktury krajiny
opatření na přítoku
vodní hyacint
přednádrže odklonění přítoku čištění přítoku
Možnosti omezení masového rozvoje sinic
hypolimnické odpouštění
aerace hypolimnia a destratifikace vyplavení pomocí vhodného technického zařízení mechanické odstraňování biologická kontrola (predace, parazitace, alelopatie)
viry, bakterie
řasy a rostliny houby prvoci a bezobratlí ryby
tolstolobik bílý
tolstolobec pestrý
amur bílý
9
štika obecná
candát obecný
bolen dravý
sumec velký
cyanocidy asanační opatření
těžba sedimentů překrývání sedimentů
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
koagulanty a flokulanty
elektrokoagulace
ultrazvuk
10
Závěr jednorázové zásahy problém nevyřeší a omezení přísunu živin do nádrží a toků a individuální přístup a vhodné kombinace metod
MOŽNOSTI ODSTRAŇOVÁNÍ CYANOTOXINŮ VODÁRENSKÝMI TECHNOLOGIEMI
uvolňování toxinů
microcystiny – endotoxiny Microcystis aeruginosa hydrofilní, dobře rozpustné, netěkavé vysoká stabilita a odolnost vůči rozkladu uvolňování
přirozenou cestou mechanickými vlivy chemickými vlivy
11
Vodárenské technologie volba odběrové hloubky separace celých buněk
koagulace/flokulace – sedimentace – filtrace flotace membránová filtrace ne předozonizace ne předchlorace !!!
degradace či sorpce microcystinu
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 %)
další funkční principy pomalá písková filtrace (60-80 %) aktivní uhlí (20-95 %)
→ kombinace technologií optimalizovaný proces až 95-98 %
12
detoxikace cyanotoxinů v organismu
prevence absorpce po požití
práškové aktivní uhlí nebo živočišné uhlí silymarin, tokoferol, glutation, cyclosporin-A, rifampin
Závěr
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
13
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
14
