Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AOM)



Podobné dokumenty
SINICE. Kde se vzaly? Co jsou to sinice? cyanobakterie (sinice) a řasy přirozená součást života ve vod. nádržích. důsledek eutrofizace.

Dekompozice, cykly látek, toky energií

ochrana a organizace povodí

SINICE hrozba pro pitnou vodu

SINICE. charakteristika cyanotoxiny legislativa prevence masového rozvoje možnosti jeho omezení odstraňování cyanotoxinů vodárenskými technologiemi

SINICE. Kde se vzaly? cyanobakterie (sinice) a řasy přirozená součást života ve vod. nádržích. důsledek eutrofizace

Historický vývoj využití zemědělské krajiny v ČR a jeho dopady

Sinice. Botanický ústav Akademie věd ČR. (Oddělení experimentální fykologie a ekotoxikologie) Masarykova univerzita Brno

Oligobiogenní prvky bývají běžnou součástí organismů, ale v těle jich již podstatně méně (do 1%) než prvků makrobiogenních.

Eutrofizace Acidifikace

SINICE. SINICE Mušov 2007 SINICE. Zdroj živin pro sinice??? Eutrofizace. Sinice v ČR. Brněnská přehrada. Nádrž Nové mlýny

Chemie životního prostředí III Pedosféra (04) Půdotvorné procesy - huminifikace

DYNAMICKÁ BIOCHEMIE. Daniel Nechvátal ::

CYLINDROSPERMOPSIN. Nový alkaloidní toxin produkovaný sinicemi: toxikologie a analýzy

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

Enzymologie. Věda ležící na pomezí fyz. ch. a bioch. Zabývá se problematikou biokatalyzátorů.

Biotransformace Vylučování

MATURITNÍ TÉMATA - CHEMIE. Školní rok 2012 / 2013 Třídy 4. a oktáva

Biologie I. Buňka II. Campbell, Reece: Biology 6 th edition Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings

a) pevná fáze půdy jíl, humusové částice vážou na svém povrchu živiny v podobě iontů

Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin 2015, ČZU Praha

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Metabolismus sacharidů. VY_32_INOVACE_Ch0216.

>>> E A1 + E A2. . aktivační energie potřebná k reakci bez přítomnosti katalyzátoru E A E A1. energie potřebná ke vzniku enzym-substrátového komplexu

UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE 3. LÉKAŘSKÁ FAKULTA (tématické okruhy požadavků pro přijímací zkoušku)


STAV POVRCHOVÝCH VOD V ČR SINICE A JINÉ PROBLÉMY

Elektrická dvojvrstva

Základy pedologie a ochrana půdy

8. Polysacharidy, glykoproteiny a proteoglykany

Journal of Applied Phycology

sloučeniny C, H, O Cukry = glycidy = sacharidy staré názvy: uhlohydráty, uhlovodany, karbohydráty

Acidifikace Eutrofizace

Pedologie. Půda je přírodní bohatství. Zákony na ochranu půdního fondu

Gymnázium a Střední odborná škola pedagogická, Čáslav, Masarykova 248

Optimalizace vysokoškolského studia zahradnických oborů na Zahradnické fakultě v Lednici Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

STRUKTURA A FUNKCE MIKROBIÁLNÍ BUŇKY

Chemické složení organism? - maturitní otázka z biologie

Úprava podzemních vod

10. Minerální výživa rostlin na extrémních půdách

Aldehydy, ketony, karboxylové kyseliny

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav rybářství a hydrobiologie Likvidace sinic a řas ekologicky šetrným algicidem

DEKOMPOZICE, CYKLY LÁTEK, TOKY ENERGIÍ

Teorie: Trávení: proces rozkladu molekul na menší molekuly za pomoci enzymů trávícího traktu

HYDROXYDERIVÁTY UHLOVODÍKŮ

Chemické složení dřeva

Vymazání tuku. Odporný vzhled. Cizí předměty

kvasinky x plísně (mikromycety)

Journal of Applied Phycology

Sacharidy a polysacharidy (struktura a metabolismus)

SYSTÉMY BIOLOGICKÉHO ODSTRAŇOVÁNÍ NUTRIENTŮ

1. Jeden elementární záporný náboj 1, C nese částice: a) neutron b) elektron c) proton d) foton

Struktura proteinů. - testík na procvičení. Vladimíra Kvasnicová

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

Pseudanabaena a tenké vláknité

Doučování IV. Ročník CHEMIE

Aminokyseliny, peptidy a bílkoviny

Univerzita Karlova v Praze - 1. lékařská fakulta. Buňka. Ústav pro histologii a embryologii

10 CHEMIE Charakteristika vyučovacího předmětu Vzdělávací obsah

FYTOREMEDIACE LÉČIV A JEJICH REZIDUÍ

HYDROXYDERIVÁTY - ALKOHOLY

Vitaminy. lidský organismus si je většinou v vytvořit. Hlavní funkce vitaminů: Prekurzory biokatalyzátor hormonů kových. Hypovitaminóza Avitaminóza

umožňují enzymatické systémy živé protoplazmy, nezbytný je kyslík,

NaLékařskou.cz Přijímačky nanečisto

Vliv teploty na růst

Vitaminy. Autorem přednášky je Mgr. Lucie Mandelová, Ph.D. Přednáška se prochází klikáním nebo klávesou Enter.

"Učení nás bude více bavit aneb moderní výuka oboru lesnictví prostřednictvím ICT ". 3. PEDOLOGIE

Stanovení kvality humusu spektrofotometricky

HOUBY A PLÍSNĚ. Mgr. Marie Vilánková. ECC s.r.o. Všechna práva vyhrazena

Děkuji za pozornost. & Masarykova Univerzita

Biogeochemické cykly vybraných chemických prvků

Biotechnologie sinic a řas

Chemická analýza krmiv

Kosmetika a kosmetologie Přednáška 8 Funkční látky péče o kůži II

1) Napište názvy anorganických sloučenin: á 1 BOD OsO4

Buněčné dýchání Ch_056_Přírodní látky_buněčné dýchání Autor: Ing. Mariana Mrázková

Procvičování aminokyseliny, mastné kyseliny

Radiobiologický účinek záření. Helena Uhrová

Organické látky. Organická geochemie a rozpuštěný organický uhlík

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název projektu: Investice do vzdělání - příslib do budoucnosti

Přídatné a pomocné látky při výrobě cereálií

BÍLKOVINY. V organismu se nedají nahradit jinými sloučeninami, jen jako zdroj energie je mohou nahradit sacharidy a lipidy.

1. ročník Počet hodin

Metabolismus aminokyselin. Vladimíra Kvasnicová

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK. Anotace. Název školy: Gymnázium, Zábřeh, náměstí Osvobození 20. Číslo projektu:

Kyslík. Kyslík. Rybářství 3. Kyslík. Kyslík. Koloběh kyslíku Chemismus vodního prostředí. Výskyty jednotlivých prvků a jejich koloběhy

Úvod do biochemie. Vypracoval: RNDr. Milan Zimpl, Ph.D.

METABOLISMUS TUKŮ VĚČNĚ DISKUTOVANÉ TÉMA

Průvodka. CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pořadí DUMu v sadě 13

TEST + ŘEŠENÍ. PÍSEMNÁ ČÁST PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY Z CHEMIE bakalářský studijní obor Bioorganická chemie 2010

Problematika vzorkování povrchových vod ke koupání

příjem potravy rozklad látek složitých na jednoduché (= živiny) převedení živin a vody do krve odstranění odpadních látek

Ochrana půdy. Ing. Petr Stloukal Ústav ochrany životního prostředí Fakulta technologická Univerzita Tomáše Bati Zlín

Tuky. Tuky a jejich složky Tuky s upraveným složením MK, mastné kyseliny

BIOLOGICKÉ ODBOURÁNÍ KYSELIN. Baroň M.

Martin Hynouš gsm:

TENZIDY (Detergenty)

Problematika hodnocení výskytu sinic a fytoplanktonu

Transkript:

Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AM) 1 Přírodní organické látky NM (Natural rganic Matter) - významná součást povrchových vod dělení podle velikosti částic: rozpuštěné - DM (Dissolved rganic Matter) < 0,45 µm nerozpuštěné - PM/SM (Particulate/Suspended rganic Matter) > 0,45 µm DM - Dissolved rganic Matter - různorodá směs aromatických a alifatických uhlovodíkových struktur - funkčních skupiny, např. amidové, karboxylové, hydroxylové, ketonické - různorodé fyzikální a chemické vlastnosti

Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AM) 2 DM - Dissolved rganic Matter původ: allochtonní (látky, které se do vody dostávají z okolního prostředí) - výluhy z půdy a sedimentů (půdní a rašelinný humus, výluhy z listí a tlejícího dřeva) autochtonní (látky, které ve vodě přímo vznikají) - produkty metabolických pochodů organismů - látky vzniklé biologickými a chemickými přeměnami odumřelých buněk DM huminové l. (huminové kyseliny a fulvokyseliny) cca 60 75% všech DM nehuminové l. (především proteiny a polysacharidy) - vyšší konc. při rozvoji fytoplanktonu tzv. AM (Algal rg. Matter)

Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AM) 3 Huminové látky - HL = vysokomolekulární polycyklické sloučeniny - relativní MH - stovky až desítky tisíc Výskyt: 1) jednotlivé molekuly 2) supramolekulární struktury (spojené pomocí vdw sil) 3) micelární koloidy (hydrofobní část uvnitř a hydrofilní vně koloidu) výskyt HL ve vodě ovlivněn především ph, koncentrací HL a iontovou silou Teorie vzniku huminových látek 1) degradační (ligninová) 2) syntetická (polyfenolová) Copyright Forschungszentrum Dresden

Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AM) 4 Huminové látky - HL Degradační (ligninová) teorie vzniku mikrobiální rozklad odumřelého rostlinného materiálu transformace těžko rozložitelných látek (lignin, kutin, melanin) na vysokomolekulární huminy pozvolná oxidace na huminové kyseliny a fulvokyseliny pozvolný rozklad huminových látek na C 2 a H 2

Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AM) 5 Huminové látky - HL Syntetická (polyfenolová) teorie vzniku degradace rostlinných tkání na karboxylové kyseliny, fenoly atd. syntéza fulvokyselin syntéza huminových kyselin syntéza huminů ba mechanizmy vzniku HL pravděpodobně probíhají společně. Předpokládá se, že ve vodních ekosystémech dominuje degradace, zatímco v terestrických ekosystémech převažuje syntéza.

Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AM) 6 Huminové látky - HL Složení HL - aromatická jádra spojená alifatickými často cyklickými řetězci - funkční skupiny - karboxylové a hydroxylové, methoxylové a karbonylové - vázány na aromatických jádrech i postraních řetězcích - dále přítomnost chinoidních a alkenových struktur - HL řadíme do skupiny polyfenolů a polykarboxylových kyselin HL 1) humusové kyseliny (rozpustné ve vodě) a) huminové kyseliny b) fulvokyseliny c) hymatomelanové kyseliny 2) huminy (nerozpustné ve vodě) 3) humusové uhlí (nerozpustné ve vodě)

Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AM) 7 Huminové látky - HL Fulvokyseliny obsahují cca 46-55% C, 37-50% 4-5% H, < 1% N a S HC HC HC Ve srovnání s HL mají nižší MH, obsahují méně aromatických struktur, více alifatických postranních řetězců a mají více homogenní strukturu. H CH H CH 2 H CH 3 H CH CH Huminové kyseliny obsahují cca 50-57% C, 34-38% 4-6% H, < 1% N a S H H CH H H HC R H HN NH HC C (sacharid) ( HC H) 4 R N H H H CH CH CH (peptid)

Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AM) 8 Huminové látky - HL Všechny skupiny HL jsou si strukturně podobné, liší se MH, obsahem funkčních skupin, kyselostí, komplexačními schopnostmi a rozpustností v některých rozpouštědlech. HK - rozpustné v zásadách - nerozpustné v kyselinách FK - rozpustné v zásadách - rozpustné v kyselinách Huminy - nerozpustné v kyselinách - nerozpustné v zásadách ve vodách díky větší rozpustnosti převažují FK

Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AM) 9 Huminové látky - HL Vlastnosti HL negativně nabité, povrchově aktivní makromolekuly záporný náboj HL dán přítomností karboxylových a hydroxylových skupin Příčiny kyselosti HL 1) přítomnost karboxylových a hydroxylových skupin karboxylové skupiny silně kyselé (K = 10-2 -10-5 ) hydroxylové skupiny - slabě kyselé (K = 10-9 -10-11 ) 2) rozmístění karboxylových skupin v molekule 3) polarita (dipólový moment) molekul HL - s rostoucí polaritou molekul HL roste i jejich kyselost

Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AM) 10 Huminové látky - HL Vlastnosti HL tvorba komplexů s vícemocnými kationy dána: 1) přítomností karboxylových a hydroxylových skupin 2) aromaticitou molekul - schopnost tvorby komplexů se zvyšuje se vzrůstající hodnotou ph - rozpustnost komplexů závisí na hmotnostním poměru kationtů a HL - - se vzrůstajícím zastoupením kationtů klesá rozpustnost komplexů Huminové vody - vysoký obsah HL - nízký obsah vápníku, hořčíku a hydrogenuhličitanových iontů - nízká hodnota ph a KNK 4,5 - často zvýšený obsah hliníku - nevyhovující senzorické vlastnosti vody (barva, chuť a zápach)

Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AM) 11 Algal rganic Matter - AM Vznik: 1) metabolická činnost sinic a řas extracelulární organické látky (Extracellular rganic Matter - EM) 2) odumírání buněk sinic a řas (buněčné lyze) celulární (buněčné) organické látky (Cellular rganic Matter - CM) Složení, množství a rychlost uvolňování AM závisí na: 1) druhu organismu 2) růstové fázi kultury mikroorganismů (lagová, logaritmická, stacionární fáze a fáze odumírání) 3) fyziologických podmínkách 4) fyzikálně-chemických podmínkách prostředí ph teplota intenzita a doba slunečního svitu obsah nutrientů a organických látek množství rozpuštěného 2 a C 2

Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AM) 12 Algal rganic Matter - AM Složení AM 1) polysacharidy a heteropolysacharidy - součást EM i CM - tvořené převážně glukosou, galaktosou, mannosou, rhamnosou, fukosou, arabinosou, xylosou a uronovými kyselinami 2) jednoduché sacharidy a vícesytné alkoholy (glycerol a mannitol) - vyskytují se pouze v malých množstvích a převážně jako součást EM 3) dusíkaté látky, tj. aminokys., peptidy a proteiny - součást EM i CM - aminokyseliny a peptidy - EM zelených řas (malé množství) - polypeptidy tvořené převážně glycinem, kys. glutamovou a asparagovou, alaninem a serinem součást EM produkovaných převážně sinicemi - součást EM také glykoproteiny, glukosamin, nukleové kyseliny, enzymy, vitamíny (kyselina nikotinová, thiamin, biotin) atd. - polypeptidy a proteiny se do vodního prostředí uvolňují především při odumírání planktonních sinic i řas jako součást CM

Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AM) 13 Algal rganic Matter - AM Složení AM 4) organické kyseliny, především kyselina glykolová součást EM i CM - uvolňování glykolátu (sůl kyseliny glykolové) při nízkých koncentrací C 2 - anaerobní řasy uvolňují produkty fermentace - kyselina mravenčí, octová a mléčná, pyrohroznová, α-ketojantarová, α-ketomáselná, α-ketoisovalerová a acetoctová atd. 5) tuky a mastné kyseliny - součást spíše CM, jako EM se vyskytují pouze u některých druhů - např. rody Chlamydomonas a Chlorela produkují nenasycené mastné kyseliny nebo jejich peroxidy 6) fenolové sloučeniny součást CM mořských druhů hnědých řas 7) látky obsahující fosfor (organické fosfáty) součást CM 8) těkavé látky, především aldehydy a ketony - součást EM i CM - produkovány některými běžnými druhy řas způsobujícími zápach, Chlamydomonas globosa, Synura petersenii, Crypromonas ovata

Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AM) 14 Algal rganic Matter - AM Složení AM 9) toxiny - charakteristické především pro sinice cyanotoxiny - biologicky aktivní a toxické látky - produkty sekundárního metabolismu, nejsou vylučovány aktivně - z buňky se uvolňují až po její lyzi patří spíše mezi CM dělení cyanotoxinů: 1) podle chemické struktury - cyklické a lineární peptidy, alkaloidy a lipopolysacharidy 2) podle cílového působení - hepatotoxiny, neurotoxiny, imunotoxiny, genotoxiny, mutageny, embryotoxiny, dermatotoxiny a cytotoxiny

Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AM) 15 Algal rganic Matter - AM Cyanotoxiny Skupina toxinů blast toxicity Sinice Cyklické peptidy Microcystiny játra Nodularin játra Nodularia Microcystis,Anabaena, Planktothrix, Noctoc, Anabaenopsis Alkaloidy Anatoxiny nervové synapse Anabaena, Planktothrix, Aphanizomenon Aplysiatoxiny kůže Lyngbya, Schizothrix, Planktothrix Cylindrospermopsiny játra Cylinrospermopsis, Aphanizomenon, Umezakia Lyngbyatoxin kůže, trávicí trakt Lyngbya, Schizothrix, Planktothrix Saxitoxiny nervové výběžky Anabaena, Aphanizomenon, Cylindrospermopsis Lipopolysacharidy dráždivé všechny

Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AM) 16 Algal rganic Matter - AM Cyklické NRP (NonRibozomal Peptides) Microcystis sp. http://protist.i.hosei.ac.jp/pdb3/pcd4088/htmls/29.html Nodularia spumigena http://protist.i.hosei.ac.jp/pdb/images/prokaryotes/nostocaceae/sp_02b.html

Hydrochemie přírodní organické látky (huminové látky, AM) 17 Algal rganic Matter - AM Cyanotoxiny toxin organismus skupina LD 50 µg/kg botulin Clostridium botulinum bakterie 0,00003 tetan Clostridium tetani bakterie 0,0001 aphanotoxin anatoxin -A microcystin LR nodularin Aphanizomenon flos-aquae Anabaena flos-aquae Microcystis aeruginosa Nodularia spumigena sinice 10 sinice 20 sinice 43 sinice 50 kurare Chondrodendron tomentosum rostlina 500 strychnin Strychnos nux-vomica rostlina 2 000