ON-LINE KVANTIFIKACE SINIC V SUROVÉ VODĚ

Transkript

1 ON-LINE KVANTIFIKACE SINIC V SUROVÉ VODĚ Mgr. ZLATICA NOVOTNÁ Doc. Ing. BLAHOSLAV MARŠÁLEK, CSc. Ing. MARTIN TRTÍLEK Ing. TOMÁŠ RATAJ CENTRUM PRO CYANOBAKTERIE A JEJICH TOXINY, BÚ AVČR Photon System Instrument, Brno Centrum pro bioindikaci a revitalizaci

2 CYANOBAKTERIE (SINICE) Masový rozvoj na řadě vodárenských nádrží Produkce toxických, karcinogenních, alergenních metabolitů Nutnost pečlivého sledování cyanobakterií a jejich toxinů před vstupem do vodárenského procesu

3 BIOMASA CYANOBAKTERIÍ Presumpce viny je-li přítomna biomasa sinic je zde toxický potenciál!!! +

4 Jak sledovat výskyt metabolitů sinic v pitné vodě? DETEKCE cyanobakterií Mikroskopie Chlorofyl-a Fluorescence pigmentů Flowcytometrie cyanotoxinů HPLC ELISA

5 ALGAL ONLINE MONITOR (AOM) PRINCIP fluorescence chl-a rychlá indukční křivka chl-a HODNOCENÍ množství biomasy sinic a řas (chl-a, µg/l) fyziologický stav buněk kontinuální měření vysoká citlivost přenos dat přes GSM PSI, Photon System Instruments, Brno

6 Princip technologie : FLUORESCENCE PIGMENTŮ některé látky (fluorofory) po ozáření (excitaci) světlem určité vlnové délky vyzařují (emitují) světlo jiné vlnové délky λemit > λexcit. LIGHT (λ) excitace emise LIGHT (λ+x)

7 FLUORESCENCE A FYTOPLANKTON fluorescence chl-a a přídatných pigmentů fytoplanktonu potenciál pro rozlišení různých spektrálních skupin fytoplanktonu SKUPINA PIGMENT EXCITACE (nm) EMISE (nm) Chlorophyta Chlorofyl a Cyanobacteria Fykocyanin

8 FLUORESCENČNÍ INDUKČNÍ JEV změna intenzity fluorescence chl-a v čase (temnostní adaptace - ozáření aktinickým světlem) KAUTSKÉHO EFEKT přímo souvisí se stavem fotosyntetického aparátu charakteristický tvar fyziologický stav PSII Fo, Fm, Fv/FM, OJIP-křivka, FixArea

9 VÝHODY (SPEKTRO)FLUOROMETRIE kvantitativní + kvalitativní charakteristika fytoplanktonu (množství biomasy, příslušnost ke skupině, fyziolog.stav) rychlá metoda (velké množství vzorků, vertikálni profil vodního sloupce) citlivá neinvazivní, in-situ měření (není nutný transport vzorků) snadná (odpadá předpříprava vzorků, user friendly) výsledky srovnatelné se standardními metodami rozlišení řas a sinic nízké provozní náklady KONTINUÁLNÍ ON-LINE MONITORING VODNÍHO EKOSYSTÉMU

10 ... A NEVÝHODY? :-) vztah mezi koncentrací chl-a (aj. pigmenty) a biomasou nemusí být lineární: je ovlivňován více faktory (stáří populace, fyziologický stav buněk, živiny, teplota, světlo...) přítomnost velkých kolonií, hustá biomasa, zákal interpretace Kautskeho křivky, nespecifická odezva VÝHODY V PRAXI PŘEVAŽUJÍ!!!

11 CÍL: OVĚŘENÍ AOM V TERÉNU Jundrov VN Mostiště VN Vír kontinuální měření přenos dat přes GSM

12 MATERIÁL A METODY AOM kontinuální měření nastavených parametrů po hodině ODBĚR REFERENČNÍCH VZORKŮ PRO STANOVENÍ: počtu buněk (fixace formaldehydem, zahušťování vakuovou filtrací, epifluorescenční mikroskop) obsahu chlorofylu (sonda FluoroProbe, ISO ) taxonomie (určení dominant)

13

14 KALIBRACE AOM Raphidocelis subcapitata Microcystis aeruginosa F blue = *R *S F ambre = *S *R AOM-Fluorescence (r.u.) Kalibrace: RAPHIDOCELIS SUBCAPITATA y = x R 2 = 0,9997 y = 74589x ,5 R 2 = FluoroProbe Chlorophyl-a (ug/l) výpočet kalibračních rovnic ze soustavy rovnic S = sinice R = eukaryotické řasy AOM-Fluorescence (r.u.) Kalibrace: MICROCYSTIS AERUGINOSA y = x R 2 = 0,9825 y = 25305x R 2 = 0, FluoroProbe Chlorophyl-a (ug/l)

15 LIMIT DETEKCE A KVANTIFIKACE vychází z měření blanku, odvíjí se od směrodatné odchylky LIMIT VÝPOČET MICROCYSTIS RAPHIDO buňky chl-a buňky chl-a (počet/ml) (µg/l) (počet/ml) (µg/l) detekce 3 σ 200 0, ,015 kvantifikace 10 σ 650 0, ,050

16 ONLINE MĚŘENÍ VN Mostiště AOM - vodárenská nádrž MOSTIŠTĚ, září září září ,9 0,8 chlorofyl-a (ug/l) max kvantový výtěžek fotochem. procesů 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0:07 2:08 4:08 6:09 8:10 10:10 12:11 14:12 16:12 18:13 20:14 22:14 0:15 2:16 4:16 6:17 8:18 10:19 12:20 14:22 16:21 18:22 20:22 22:23 0:24 2:24 4:25 6:25 8:25 10:25 12:28 14:28 16:29 18:29 20:30 22:30 čas dominanta: Staurastrum cirkadiánní rytmus fytoplanktonu vysoký max. kvantový výtěžek fotochem. procesů řas (cca 0,7) AOM sinice AOM řasy FP sinice FP řasy Fv/Fm_řasy

17 ONLINE MĚŘENÍ VN Vír AOM - vodárenská nádrž VÍR, 29.9., 7.10., ,0 29. září říjen říjen ,0 max kvantový výtěžek fotochem. procesů 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 AOM sinice AOM řasy Fv/Fm_sinice Fv/Fm_řasy chlorofyl-a (ug/l) 0,0 0,0 0:01 2:02 4:04 6:07 8:09 10:13 12:15 14:17 16:21 18:24 20:26 22:28 0:16 2:18 4:20 6:24 8:27 10:30 12:32 14:34 16:39 18:41 20:44 22:46 0:06 2:08 4:10 6:13 8:16 10:20 čas dominanta: Microcystis (kolonie) čerpání vody jen v určitém čase zachycen nárůst sinic (sedimentace z hladiny )

18 ZÁVĚRY AOM provozuschopný v různých podmínkách, kontinuální měření, on-line dálkový export dat do laboratoře přes GSM Kvantita biomasy, rozlišení sinic a řas, životaschopnost buněk (interpretace Kautského křivky) Velmi nízké limity detekce: CITLIVÉ ZAŘÍZENÍ PRO VČASNÉ VAROVÁNÍ vodárny před sinicemi a jejich toxiny!!! Současná doba vývoj softwaru

19 Centrum pro cyanobakterie a jejich toxiny SZU Praha, CzWA, Limnologická společnost, EnviWeb, Vodní hospodářství, ASIO Brno Konference: CYANOBAKTERIE června 2010 Místo konání: Hotel Žebětínský dvůr, Brno Technologie pro odstranění a recyklaci fosforu Řízení kvality povrchových vod Regulace přívalových srážek Novinky v oblasti toxinů sinic Ekologie a životní cykly cyanobakterií Případové studie, ekologické vzdělávání a popularizace problematiky kvality povrchových vod