Řasy a sinice ve vodárenství

Transkript

1 Řasy a sinice ve vodárenství Sinice a řasy v praxi Přírodovědecká fakulta UK, Petr Pumann,

2 Rizikové faktory v pitné vodě Je dobré uvědomit, že sinice a řasy nejsou jediným (a určitě ani největším) nebezpečím z pitné vody.

3 Škodová H. a Škoda E. (1979): Už vím proč. Albatros

4 Vodárenský zdroj podzemní povrchový břehová infiltrace (něco mezi)

5 Odběry vody v ČR v roce 2011 pro veřejné vodovody Podnik povodí Povrchové zdroje Podzemní zdroje Objem mil. m 3 Počet Objem mil. m 3 Počet Povodí Labe 37, ,6 668 Povodí Vltavy 141, ,3 572 Povodí Ohře 46, ,3 318 Povodí Odry 68, ,9 136 Povodí Moravy 32, ,2 673 CELKEM 326, , Povrchové zdroje Podzemní zdroje Objem mil. m 3 Počet Objem mil. m 3 Počet 51% 6% 49% 94% Zpráva o stavu vodního hospodářství České republiky v roce

6 Povrchovou vodou ovlivněný podzemní zdroj vodojem úpravna rozvodný systém podzemní zdroj

7 Umělá infiltrace - Káraný

8

9 Káraný vsakovací nádrže zarůstají zelenými vláknitými řasami, např. Ulothrix (preventivní dávkování algicidů)

10 Špatná jakost surové vody producenti toxinů vodojem úpravna rozvodný systém producenti pachů a pachutí

11 CHLOROFYL květen červenec srpen září Hraz Radost Sil. most Zel. most Butov Pritok Hraz Radost Sil. most Zel. most Butov Pritok 0 m -5 m m m m z prezentace J.Durase Determinační kurz 2005

12 nádrž Stanovice

13 volba vhodného odběrového horizontu nezáleží však jen na fytoplanktonu když se voda míchá, tak si nevybereš

14 Obtížně upravitelné organismy (podle Sládečkové) řada řas a sinic patří mezi vodárenskou úpravou obtížně odstranitelné organismy substrát pro organismy množící se v distribučním systému

15 světlo nárůst mechů a řas na objektech úpravny

16 správné nastavení technologie pro konkrétní vodu odstranit celé buňky (pozor na předchloraci) optimální dávka koagulantu režim praní filtrů

17 Dezinfekce inaktivace mikroorganismů ale také např. oxidace cyanotoxinů vedlejší produkty dezinfekce (role metabolitů řas a sinic)

18 Aktivní uhlí vhodné např. na odstraňování uvolněných cyanotoxinů

19 Další technologie pomalá (anglická) filtrace DAF (Dissolved Air Flotation) domácí úprava vody

20 Vodojemy

21 Nárosty řas v manipulační komoře vodojemu

22

23

24

25 Stav těsně před odběrem vzorků

26 V sedimentu větší množství světlých minerálních částic a železitých sraženin včetně produktů železitých bakterií (běžný preparát, objektiv 20x)

27 Po přidání HCl se většina částic rozpustila (uhličitany), zbyly převážně větší částice zrnka křemičitého písku (Petriho mistka, objektiv 10x)

28 Produkty železitých bakterií Toxothrix Gallionella nejvíce zastoupená Leptothrix

29 Testacea kryténky (ve vzorku ne masově, ale běžně; spíše jen prázdné schránky) Centropyxis Euglypha

30 ojediněle (jeden nález) vláknité mikromycéty

31 Tmavé nárosty na stěně na jednom místě nad hladinou

32 Ve stěru byly podle očekávání plísně

33 Akutní otravy

34

35

36 Otrava v Caruaru (1996) - Brazílie 117 pacientů při hemodialýze mělo poruchy vidění, nevolnost, zvracení, svalovou slabost a bolestivé zvětšení jater 100 z nich akutní selhání jater 49 (56) zemřelo ve aktivním uhlí z přístroje na doúpravu vody v nemocnici i jaterní tkáni zemřelých prokázány microcystiny

37 Chronický účinek cyanotoxinů

38 Skutečný stav znalostí Víme opravdu málo o tom, za kolik onemocnění a úmrtí mohou látky produkované sinicemi přítomné v pitné vodě (zvláště u onemocnění, které se projeví za dlouhou dobu různé nádory) Při šetření mohou významně pomoci epidemiologické studie

39 Nízká porodní hmotnost, předčasné porody, vrozené vady - Austrálie ekologická studie (skupinová expozice) více než 30 tis. australských žen vztah mezi sinicemi ve zdroji a výskytem nízké a velmi nízké porodní hmotnosti, předčasných porodů a vrozených vad zjištěn statisticky významný nárůst výskytu dětí s velmi nízkou porodní hmotností u matek, v jejichž zdroji byl vyhlášen jeden ze tří stupňů varování po celou dobu prvního trimestru (1,42 (95% CI 1,00-2,02)) vrozených vad dětí matek, u jejichž vodního zdroje byl během prvního trimestru nejvyšší průměrný stupeň varování 2,03 (95% CI 1,37 3,01) ALE také by zjištěn statisticky významný pokles výskytu nízké porodní hmotnosti (OR 0,65 (95% CI 0,46-0,91)) a předčasného porodu (OR 0,53 (95% CI 0,37-0,77)) u dětí matek, u jejichž vodního zdroje byl během prvního trimestru nejvyšší průměrný stupeň varování Pilotto LS, Kliewer EV, Davies RD, Burch MD, Attewell RG. Cyanobacterial (blue-green algae) contamination in drinking water and perinatal outcomes. Aust N Z J Public Health Apr;23(2):154-8.

40 Primární karcinom jater - Čína Několik epidemiologických studií především ze sedmdesátých a osmdesátých let v některých oblastech velmi vysoká incidence primárního karcinomu jater (i více než 100 případů na obyvatel ročně v několika studiích různého typu (ekologické, případ kontrola, kohortové) zjištěn zvýšený výskyt primárního karcinomu jater u lidí, kteří jako zdroj pitné vody používají vodu z řek a rybníků a příkopů ve srovnání s populacemi zásobovaných ze studní (méně než 20 případů na obyvatel ročně) V rozvoji primárního karcinomu jater jsou však důležité i jiné faktory (hepatitida B a C, aflatoxiny v potravě, cirhóza, alkohol, ) Yu SJ. Primary prevention of hepatocellular carcinoma. J. Gastroenterol. Hepatol : IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans.. Ingested Nitrate and Nitrite and Cyanobacterial Peptide Toxins. Volume 94 (2010). 448 p.

41 Primární karcinom jater - Florida ekologická studie data za období statisticky významný rozdíl v incidenci u obyvatel žijících v oblastech zásobovaných z povrchového zdroje (ročně 1,15 případů na obyvatel) ve srovnání s populací žijící v těsném sousedství těchto oblastí, ale již zásobovanou z podzemního zdroje (ročně 0,8 případů na obyvatel) ALE průměr za celý stát Florida (1,41) Fleming L, E, Rivero C, Burns J, Williams C, Bean JA, Shea KA, Stinn J. Blue green algal cyanobacterial toxins surface drinking water and liver cancer in Florida. Harmful Algae 2002(1):

42 Primární karcinom jater - Srbsko Ekologická studie z let a Svircev Z, Krstic S, Miladinov-Mikov M, Baltic V, Vidovic M. Freshwater cyanobacterial blooms and primary liver cancer epidemiological studies in Serbia. J Environ Sci Health C Environ Carcinog Ecotoxicol Rev Jan;27(1):36-55.

43 Kolorektální karcinom - Čína Jedna kohortová studie (408 případů kolorektálního karcinomu) z let 1977 až 1996 Skutečná expozice však nebyla dostatečně zjišťována Relativní riziko u obyvatel (ve srovnání s těmi, co pili vodu ze studní), kteří pili vodovodní vodu (1,88) vodu z řek (7,94) rybníků (7,7) Zjištěna i závislost na koncentraci microcystinu ve vodě, ale ta byla měřena až v roce 1997 ZHOU L, YU H, CHEN K. Relationship Between Microcystin in Drinking Water and Colorectal Cancer. Biomed Environ Sci Jun;15(2):

44

45 Shrnutí chronických účinků Epidemiologické studie naznačují, že vznik některých druhů nádorů je spojen s konzumací pitné vody z povrchového zdroje s přítomností sinic, ale jednalo se především o ekologické studie (skupinová expozice) koncentrace látek produkovaných sinicemi v pitné vodě buď nebyla známá nebo byla odhadována na základě dodatečných krátkodobých měření IARC zařadila zatím microcystin-lr do skupiny 2B tj. možných karcinogenů pro člověka, ale na základě studí na zvířatech), nikoli kvůli dostatečně průkazným epidemiologickým studiím

46 Pachy a pachutě A opět, není to výhradně problém řas a sinic.

47 Watson SB. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A, 67: , 2004

48 Důležité metabolity sinic pach zemitý/bahnitý/zatuchlý 2-mehtylisoborneol (MIB) geosmin (trans-1,10-dimethyl-trans-9- decalol!!!ale sinice nejsou jejich jedinými producenty (také např. aktinomycéty)

49 Zlativky, rozsivky pach okurkový/květinový nebo mírně rybí odporný rybí/žluklý/olejnatý aminy a deriváty mastných kyselin Synura

50 Případ Glenmore Reservoir Uroglena americana odporný rybí/žluklý/olejnatý pach nenasycené aldehydy (2,4-heptadienal špatně oxidovatelný chlorací potom nastoupil Dinobryon taky páchl, ale tyto látky byly snadněji oxidovatelné chlorací Uroglena

51 Vyhláška č. 252/2004 Sb. mikroskopické ukazatele počet organismů živé organismy abioseston microcystin-lr důležité poznámky k jednotlivým ukazatelům

52 6 7 3, 4, 5

53 Microcystin-LR z vyhlášky č. 252/2004 Sb. (v platném znění)

54 Stanovení limitních hodnot pro ukazatele s prahovým typem účinku do určité míry si s nimi organismus poradí bez újmy na zdraví až po překročení prahové dávky se mohou projevit toxické účinky pro látku je stanoven tolerovatelný denní příjem (v mg/kg tělesné hmotnosti a den), což je množství, které organismus může dlouhodobě přijímat (ze všech zdrojů: potrava, voda, ovzduší) bez ohrožení zdraví stanoven z experimentu (obvykle na zvířatech) z nejvyšší dávky, která ještě nezpůsobila odezvu a je násobena různými bezpečnostními faktory mezidruhové a vnitrodruhové rozdíly odhad, kolik z celkového příjmu látky je pitnou vodou (obvykle 10%), kolik ji člověk vypije (obvykle 2 l) a průměrná hmotnost člověka (obvykle 60 kg) z těchto údajů je vypočítána limitní hodnota limity jsou dostatečně bezpečné, protože se většinou bere ten nejméně příznivý stav

55 Příklad pro microcystin-lr NOAEL = 40 g/kg a den z 13 týdnů dlouhé studie na myších bezpečnostní faktor 1000 (10x vnitrodruhová variabilita, 10x mezidruhová variabilita, 10x nedostatečná data) TDI = 0,04 g/kg a den pro příjem pitnou vodou 80%, denní příjem vody 2 l a průměrná hmotnost člověka 60 kg byla stanovena limitní hodnota 0,96 g/l (zaokrouhleno na 1 g/l )

56 Microcystin-LR ve vyhlášce pro pitnou vodu Vyhláška č. 252/2004 Sb. microcystin-lr (MC-LR) v úplném rozboru pro pitnou vodu upravenou z povrchového zdroje důležitá poznámka: pokud se zavede systém sledování a nápravných opatření, který zaručí včasné podchycení možného výskytu sinic (cyanotoxinů), je možno snížit četnost sledování MC-LR nebo něj i zcela upustit Záměrem není plošné sledování MC-LR v pitné vodě, ale povinnost zavádět účinná opatření k minimalizaci rizika z cyanotoxinů v pitné vodě

57 Metodické doporučení SZU na nebo vydáno v květnu 2005 ve spolupráci s CCT upřesnění metod stanovení sinic stanovení cyanotoxinů stanovení limitů pro výskyt sinic v surové vodě nápravná opatření

58 Limitní hodnoty z metodického doporučení (zpracováno podle WHO) Stav bdělosti - v 1 ml zjištěna 1 a více kolonií sinic (Microcystis, Woronichinia, Aphanizomenon aj.) nebo 5 a více vláken (Planktothrix, Anabaena aj.). Signalizační stupeň buněk/ml nebo buněčný objem sinic 0,2 mm 3 nebo koncentrace chlorofylu-a 1 μg/l Signalizační stupeň buněk/ml nebo buněčný objem sinic 10 mm 3 nebo koncentrace chlorofylu-a 50 μg/l

59

60 Monitoring výsledky často a rychle on-line monitorování surové vody (flourescenční metody) zákal, počítač částic biotesty (ryby, dafnie)

61 Water Safety Plans (plány pro zajištění bezpečnosti vody) Nový koncept ražený Světovou zdravotnickou organizací Hlavní rozdíl mezi současně používaným systémem a plány pro zajištění bezpečnosti vody kontrola konečného produktu kontrola výrobního procesu

62 prof. Alena Sládečková hydrobiologické audity

63 Literatura k tématu pitné vody Guidelines for drinking-water quality, third edition Toxic cyanobacteria in water: A guide to their public health consequences, monitoring and management ourcesquality/toxicyanbact/en/index.html 3

64 Kontakty www: