Acidifikace Eutrofizace

Acidifikace Kyselý déšť acid rain Čím je acidifikace určena? Stav vymizení neutralizační schopnosti Výskyt kyselých vod tedy koreluje s geochemickou reaktivitou hornin v podloží - oblasti odolné a citlivé Zdroje acidifikujících polutantů spalování fosilních paliv = zdroj emise oxidů síry a dusíku mokrý spad, suchý spad Změna charakteru ekosystému, stav zdánlivě čisté vody, zvýšení průhlednosti vody, oportunistické druhy Vysoká koncentrace Fe, Mn, vysoký podíl huminových kyselin, vysoká barva a obsah dusičnanů V podloží nízký obsah Ca, K, P a mocnost humusu od jednoho do pěti metrů

Chemismus acidifikovaných jezer Nyní ph 4,3 až 4,9 Průhlednost vody na 10 m koncentrace SO 4 2- - 9 mg.l -1, koncentrace NO 3 _ 1,2 mg.l -1 koncentrace Cl - 1 mg.l -1 koncentrace Ca - 2 mg.l -1 3 stupně acidifikace Al 3+ + 3H 2 O = Al(OH) 3 + 3H + Další acidifikací Al(OH) 3 + 3H + Al 3+ + 3H 2 O narůstá koncentrace hliníku v povrchových vodách (toxický účinek)

Eutrofizace Proces znehodnocování a zhoršování kvality povrchové vody složitý proces obohacování stojatých a tekoucích povrchových vod živnými minerálními látkami Nutrienty x biocenóza a probíhající biologické pochody eutrofizace přirozená indukovaná eutrofizace razantní eutrofizace Prvotním signálem je nárůst planktonních sinic, řas a vodních makrofyt? Projevy fotosyntéza, chemie, režim, sezóna na nádrži - v jarním období silný rozvoj fytoplanktonu (typické projevy, ph, toxický N a ryby x zoo- a fytoplankton) v letním období (teplota vody, pomnožuje se zoo- a ten spásá fytoplankton, c chlorofylu klesá, klesá i c kyslíku, u ryb nekróza žáber)

Eutrofizace na nádrži Eutrofizace v toku vytvoření vodního květu, 10 g fosforu v jednom litru vody vodní květ = masový rozvoj a produkci sinic se schopností tvořit povlaky na vodní hladině (10 cm 3 biomasy na 1 m 3 vody) vegetační zabarvení = zvýšená produkce fytoplanktonu rovnoměrně rozšířeného v celém vodním sloupci (již při 5 cm 3 biomasy na 1 m 3 vody)

1878 - G. Francis - k masovému úhynu dobytka při spásání biomasy tvořené druhem Nodularia spumigena sinice toxické - rodů Anabaena, Aphanizomenon, Coelosphaerium, Gloeotrichia, Lyngbya, Microcystis, Nodularia, Nostoc Sinice vodního květu Mikroskopické řasy

Jak to vypadá, když dominují sinice???

Jak lze sinice zaměnit??

Cyanotoxiny (tj. toxiny sinic) = látky sekundárního metabolismu biologicky aktivní látky bioaktivitou a vylučováním metabolitů do okolního prostředí vytváří nepříznivé podmínky pro další druhy mají rezistenci vůči mnohým těžkým kovům Dle metod detekce - biotoxiny (neurotoxiny, hepatotoxiny, genotoxiny, imunotoxiny, embryotoxiny, mutageny, karcinogeny a tumor promoting factors) a cytotoxiny Cytotoxiny mají cytotoxické a cytostatické účinky (tubercidin u Tolypothrix) embryotoxiny - poruchy vývoje a růstu plodu, nekrózy a metabolickou aktivitu plodu mají vliv vliv mutagenů a imunosupresorů - snižují odolnost imunitního systému

Neurotoxiny - rodů Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Microcystis, Planktothrix anatoxin a aphanotoxin = alkaloidní povahy, blokují Na kanály membrán, depolarizují je a inhibují cholinesterázy, klinickým příznakem jsou křeče, v alkalickém prostředí a při teplotě nad 40 C nastává jejich destrukce anatoxin ze sladkovodních sinic (a, b, c) - LD 50 je 20 g.kg -1 živé váhy aphanotoxin - LD 50 10 g.kg -1 živé váhy, smrt během 5 minut Aphanizomenon Anabaena

Hepatotoxiny = cyklické peptidy a inhibitory proteinfosforylázy, zasahují játra teplokrevných živočichů a způsobují poškození jejich struktury a funkce sinicemi rodu Microcystis, Anabaena, Nodularia, Planktothrix, Oscillatoria, Nostoc, Aphanizomenon (lidská pokožka!!!!), Gloeotrichia microviridin a microcystin (sladkovodními sinicemi), nodularin a cylindrospermopsin = termostabilní látky, zasahuje neuromuskulární a respiratorický systém, u lidí způsobuje lokální alergické vyrážky, celkové alergické reakce a dyzentérické poruchy možnost tumorového promotoru LD 50 pro laboratorní myš 0,466 mg.kg -1 živé váhy

microcystin nodularin

microviridin

Směrnice WHO rozlišuje tři stupně signalizace při určitém výskytu sinic v surové vodě Stav bdělosti = přítomna v 1 ml 1 a více kolonií sinic Microcystis, Woronichinia, Aphanizomenon nebo 5 a více vláken Planktothrix, Anabaena Signalizace I. stupně = abundance více jak 2 000 buněk sinic v 1 ml vody, popř. buněčný objem je více než 0,2 mm 3, popř. více než 1 g/l chlorofylu-a Signalizace II. stupně = abundance více jak 100 000 buněk sinic v 1 ml vody, popř. buněčný objem je více než 10 mm 3, popř. více než 50 g/l chlorofylu-a Vyhláška č. 252/2004 Sb. stanovení microcystinu-lr, limitní hodnota 1 g/l

Přímý účinek vodního květu sinic na pokožku

Stanovení planktonních sinic dle TNV 75 7717 rozbití kolonií Stanovení microcystinu-lr pomocí HPLC, UV-VIS detekce, imunochemické stanovení pomocí ELISA Testy toxicity na organismech, Thamnocephalus nejcitlivější, dle TNV 75 7754 Chlorofyl-a pomocí ČSN ISO 10260

Možnosti boje s vodním květem omezí se přísun živin do nádrže studium strategie výskytu vodního květu a podmínky jeho rozvoje buoyancy s vyšší koncentrací Ca a vyšší hodnotou ph, dominují nad zelenými řasami při ph 7,5 9,0, optimální teplota pro vodní květ je v rozmezí 25 C až 35 C způsob mechanického odstranění biomanipulace do trofické pyramidy na nádrži fyzikální cesty chemické manipulace

Sinice a aplikace kovových nanočástic

Odstranění vodních květů vodárenskou úpravou Volba odběrové hloubky Separace celých buněk Destrukce cyanotoxinů Záchyt volných cyanotoxinů

ANO Je vodárna vybavena technologií s ozonizací a nebo filtrací přes granulované uhlí, je zaručena její účinnost při vysokých koncentracích látek NE Existuje pravidelný monitoring ukazující na potenciální nebezpečí cyanobakterií ve zdroji ANO Úpravna efektivně odstraňuje organismy z vody ANO Podmínky na nádrži vedou k destrukci buněk NE NE ANO Jsou přítomné druhy sinic produkující saxitoxin a anatoxin NE Používá se chlorace či jiná oxidace NE NE ANO Stupeň ochrany I nízký II III IV V ANO Je chlorace používána tak, aby zničila přítomné cyanotoxiny? ANO NE VI VII vysoký