Monitoring toxických sinic ve vodárenských nádržích ČR (tradiční a nové toxiny)

Transkript

1 Monitoring toxických sinic ve vodárenských nádržích ČR (tradiční a nové toxiny) Luděk Bláha, Blahoslav Maršálek & kol. Centrum pro Cyanobakterie a jejich Toxiny Botanický ústav AVČR, v.v.i., Brno VodBiol 2009, Praha

2 Poděkování Financování: GA AV ČR, Sdruţení Flos-Aquae, MŠMT, Mze (2008) Partneři: Podniky Povodí, Zdravotní ústavy v ČR, SZÚ, MZLU, VFU, JČU Pracovníci a studenti Centra pro cyanobakterie

3 Masové rozvoje toxických sinic Sinice - staré a prospěšné organismy G- bakterie (10 mil. buněk / ml) Působení sinic ve vodním prostředí Změna chemie vody Rozklad biomasy = deplece kyslíku Produkce toxinů Asociované bakterie

4 Vybrané známé cyanotoxiny Saxitoxin OH H H O 3 SO O N NH NH NH H 3 C H NH O Cylindrospermopsin H 2 N O + H2 N O NH N H OCH 3 NH NH OH OH CH 3 CH 3 Microcystiny Nodularin peptidy NH + 2 H 3 C O NH NH COOH CH 3 N O NH HN O NH O CH 3 NH NH 2 Anatoxin-a COOH O H 2 C H 3 C NH NH O O CH 3 CH 3 VodBiol 2009, Praha

5 MICROCYSTINY vysoké koncentrace v nádrţích : aţ 10 mg/g sušiny (1% hmoty sinic) -> mg/l -> tuny / nádrţ peptidy syntetizované mimo ribozomy Smíšené polyketidové syntázy a peptidové syntetázy Velká akutní i chronická toxicita (zejm. savci) Limit pro pitné vody - 1 ug/l (!) VodBiol 2009, Praha

6 Monitoring toxických sinic v ČR Celá á ČR hlavní nádrţe a rybníky Cyanobakterie (jen část fytoplanktonu) Časové a sezonní trendy Prostorová variabilita (v ČR / uvnitř ř nádrţí) VodBiol 2009, Praha

7 Historie Toxické sinice v ČR - od 1993 Do roku 1999 Několik vybraných nádrţí, jednotlivé studie Mezery v datech (biologie, toxiny) Vývoj analytických metodik (toxiny) 1999 první širší screening situace v ČR Od 2004 pravidelný monitoring VodBiol 2009, Praha

8 Nádrže, lokality DATA historie, geologie, hydrologie, vyuţití Vzorkování Situace (meteorologie, vodní květ?) Kvalita vody Standardy (chlorofyl-a; teplota, průhlednost ) Hydrochemie e (P, N...) Sloţení fytoplanktonu (biologie) Dominantní sinice & další Toxiny sinic Microcystiny Cylindrospermopsin (od 2007) VodBiol 2009, Praha

9 Vodní květ Vždy MANAGEMENT CCT CCT & partneři - Vzorkování VII, VIII, IX DATABASE / webový portál ~ 100 nádrţí ročně > 3000 vzorků (lokalita, datum) Protokol Biologie Voda... situace... fytoplankton Toxiny (ug / L) Biomasa Toxiny (ug / g suš.)

10 Data - monitoring sinic v ČR

11 Vodárenské nádrţe - ČR: Fytoplankton

12 Vodárenské nádrţe - ČR: Fytoplankton

13 Vodárenské nádrţe - sinice 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Woronichinia Planktothrix Microc.wesenb Microcystis Aphanizomenon Anabaena

14 Vodárenské nádrţe: Sinice dle povodí

15 Vodárenské nádrţe - ČR: Microcystiny ve vodách

16 Vodárenské nádrţe Microcystiny ve vodě (ug/l)

17

18 Maxima - MCs ve vodách (ug/l) Datum Povodí Lokalita MC (ug/l) Morava Fryšták Berounka Lučina Morava Vír Ohře Jirkov Ohře Stanovice Berounka Lučina Horní Vltava Husinec Dolní Vltava Želivka Morava Mostiště Morava Letovice, Křetínka Berounka Lučina Morava Fryšták Morava Boskovice Dolní Vltava Želivka Ohře Březová VN 5.0

19 Nejnižší koncentrace MC ve vodách Labe, Odra a Horní Vltava (maximální zřídka přes 1 ug/l). horní toky řek - méně ovlivněny antropogenní kontaminací ţivinami Vysoce kolísavé koncentrace MC (mezi jednotlivými lety) Dolní Vltava, Berounka, Ohře povodí Berounky 2006 a 2007 (>1ug/L cca 40% vzorků). V povodí Ohře maxima v letech 2005 a 2008 vyšší neţ 5 ug/l. Nejvyšší koncentrace v povodí Moravy (vysoký počet vzorků a nádrţí, antropogenní ovlivnění).

20 Labe: Hamry u Hlinska, Křiţanovice, Vrchlice

21 Odra: Baška, Kruţberk, Morávka, Slezská Harta, Šance

22 Horní Vltava: Římov, Husinec

23 Dolní Vltava: Ţelivka, Švihov

24 Berounka: Lučina, Nýrsko, Ţlutice

25 Ohře: Březová, Jirkov, Kamenný potok - Mariánské Lázně, Myslivny, Podhora, Přísečnice, Stanovice, Fláje

26 Morava: Boskovice, Fryšták, Hubenov, Karolinka, Koryčany, Letovice, Ludkovice, Mostiště, Nová Říše, Opatovice, Slušovice, Vír, Znojmo

27 Vodárenské nádrţe - ČR: Microcystiny v biomasách

28 MC v Biomasách počty vzorků v jednotlivých kategoriích

29 MC v biomasách sinic v ČR (ug / g sušiny)

30 MAXIMA - MC v biomasách sinic v ČR (ug / g sušiny)

31 Microcystiny (v biomase sinic) v ČR a ve světě stát rok maximum medián max g/g d.w. g/g d.w. g/g d.w. ČR Polsko Řecko 94-95, Japonsko Egypt Alţírsko Německo Portugalsko Čína

32 MC v biomasách sinic v ČR Vyšší koncentrace MCs v posledních letech 2008: 40% vzorků > 1000 ug/g sušiny Průměrné koncentrace ug/g suš. Maximální koncentrace Cca 3000 ug/g suš. Složení MC-LR ~ 50%

33 MC v biomasách podle povodí (vybraná povodí)

34 Berounka Morava Horní Vltava Dolní Vltava Labe Ohře

35 MC v biomasách - vodárenské nádrže (podle příslušnosti k povodí) Minimum vzorků biomas (málo VKS) Odra Nižší koncentrace obecně Berounka, Horní Vltava, Labe a Ohře Vyšší koncentrace Morava, Dolní Vltava

36 Cylindrospermopsin O 3 SO H H OH O H 3 C H N NH NH NH NH O

37 Cylindrospermopsin O 3 SO H 3 C H OH H H O N NH NH NH NH O Palm Island (Austrálie, 1979): algicidní zásah >100 lidí gastroenteritida Poprvé nalezen v tropických oblastech produkován druhem Cylindrospermopsis raciborskii Identifikace přesné struktury cylindrospermopsinu (2000) Syntéza CYN v cyanobakteriích podobným mechanismem jako u strukturně odlišného MC a ATB Sinice Aphanizomenon flos-aquae Aphanizomenon ovalisporum Cylindrospermopsis raciborskii Anabaena bergii Anabaena lapponica Umezakia natans Raphidiopsis curvata Lyngbya wollei Země Germany Izrael Australia Italy Thailand Australia Hungary USA Japan Australia Finland Japan China Australia

38 CYLINDROSPERMOPSIN toxicita LD50 (akutní toxicita orální) CYN MC 5000 g/kg 6000 g/kg NOAEL 30 g/kg/den 40 g/kg/den TDI (toler. denní příjem - člověk) 0.03 g/kg 0.04 g/kg Limit pro pitnou vodu 1 g/l * * 15 g/l * * * 1 g/l* * WHO Guidlines for drinking-water quality. World Health Organisation, Geneva, (1998). ČR: Vyh. MZd. 252/2004 * * Nový Zéland, * * * Brazílie: BURCH, M.D. Proceedings of the Interagency, International Symposium on Cyanobacterial Harmful Algal Blooms, Advances in Experimental Medicine & Biology (2007). Zdravotní rizika srovnatelná MC regulován CYN - výskyt a koncentrace v ČR neznámé?

39 CYLINDROSPERMOPSIN koncentrace max. biomasa CYN 5 mg/g d.w. MC 7 mg/g d.w. (ČR) max. celkem ve vodě 0.8 mg/l >10 10 mg/l v povrchové pěně extracelulární CYN 20% OH extracelulární CYN aţ 90% O 3SO H H O H 3C H N NH NH NH NH O celkový CYN 100% koncentrace srovnatelné (literární prameny)? CYN v nádržích v ČR?

40 CYLINDROSPERMOPSIN v ČR Komplikovanější analytika neţ MCs (HPLC/MS) K dispozici ELISA (2x vyšší koncentrace neţ MS) Dubice (C.raciborskii) Máchovo lake Oborský (C. raciborskii) Slavonín (C. raciborskii) Svět (C. raciborskii) Bláhová et al. (2009, in press) Toxicon

41 CYLINDROSPERMOPSIN v ČR ČR (ug/l) ELISA 2008 Lipno Ratmírovský rybník Roţmberk, Vajgar, Luţický ~ 0.06 Hostivař (D. Vltava) ~ 0.06 Jesenice (Ohře) ~ 0.06 Jedovnice, Mlýnský rybník (Lednice) ~ 0.06

42 Cylindrospermopsin - ZÁVĚRY CYN poprvé prokázán v ČR (nízká koncentrace) ELISA a HPLC/DAD vhodné metody pozitivní vzorky by měly být potvrzeny HPLC/MS Nutno věnovat pozornost CYN v pitné vodě: - extracelulární toxin - producenti CYN se mohou objevovat v ČR častěji

43 Shrnutí

44 MCs concentraion ( g/l) Microcystiny - vodárenské nádrţe (filtrovaná voda) : všechny nádrţe 2004: nádrţe pitná voda WHO limit pro MC-LR 1 g/l 0 jul aug sept 2004: maximum ve zdrojích pitné vody 2.1 g/l (extrémní koncentrace 9 g/l)

45 Rizika microcystinů v pitné vodě Riziko obecně nízké (<1) Zvýšení rizika (>1) kolaps VK-extrémní koncentrace extracelulárního MC nedostatečné nebo nefungující techniky v ÚV

46 hodnoty MC hodnoty MC Shrnutí - MCs ve zdrojích pitné vody Vztah MCs ve volné a filtrované vodě (ČR, 2006) Filtrovaná Volná voda červen červenec srpen září říjen měsíce Vztah MCs Volné a Filtrované vodě - Brno, Filtrovaná Volná voda 5 0 červen červenec srpen září říjen měsíce

47 Shrnutí domů VKS - setrvalý ekologický problém - kyslík, ph, biodiverzita, tradiční i nové (?) toxiny Složení fytoplanktonu vyšší výskyt (%) sinic ve vzorcích (? fluktuace) - Microcystis (toxický), Woronichinia (netox) Microcystiny ve vodě - nejčastěji <1 ug/l (aţ 17 ug/l), MC-LR jen 50% - vyšší koncentrace Morava (D. Vltava, Berounka, Ohře) - maxima - různé lokality v různých letech Microcystiny v biomasách vyšší koncentrace MCs (> 3000 ug/g suš) - zejména Vír, Ţelivka, Jirkov, Husinec

48 Díky za pozornost