SINICE charakteristika cyanotoxiny legislativa prevence masového rozvoje možnosti jeho omezení odstraňování cyanotoxinů vodárenskými technologiemi Kde se vzaly? cyanobakterie (sinice) a řasy přirozená součást života ve vod. nádržích producenti kyslíku potrava pro vod. živočichy (zooplankton) přemnožení, toxiny důsledek eutrofizace prací prostředky zákaz prodeje s obsahem P > 0,5 % hm. prostředky do myček obsah fosfátů ve vybraných mycích prostředcích 1
Co jsou to sinice? sinice (cyanobakterie, Cyanophyta) bakterie schopné fotosyntézy prokaryota, evolučně velmi staré extrémofilní velmi stabilní toxické řasy rostliny mohou způsobovat alergie stromatolit 2
vodní květ buoyancy schopnost regulovat svou vertikální distribuci ve vodním sloupci (z angl.) gas vesicles a aerotopy Které sinice jsou nebezpečné? Všechny! planktonní a vodní květ bentické nebezpečí pro vodní ekosystém zamezení průniku světla spotřebování kyslíku dušení ryb poškození i smrt vodních organizmů způsobené cyanotoxiny nebezpečí pro člověka při koupání alergie a ekzémy, vyrážky, zánět spojivek, rýma při požití střevní a žaludeční potíže, bolesti hlavy dlouhodobým působením poškození funkce jater, imunitního a nervového systému, rakovinné bujení, smrt 3
možné zdroje a vstupy cyanotoxinů do lidského organismu pitnou vodou potravou při rekreaci a sportu respirací vodního aerosolu (pikocyanobakterie) trestnou činností toxiny sinic cyanotoxiny nejčastěji oligopeptidy, heterocyklické látky, lipopolysacharidy hepatotoxiny neurotoxiny imunotoxiny a imunomodulanty mutageny a genotoxiny embryotoxiny cytotoxiny dermatotoxiny alergeny Microcystiny sinice Microcystis aeruginosa cyklické heptapeptidy, > 70 strukturních variant hepatotoxiny, neurotoxiny, genotoxiny, embryotoxiny, mutageny princip účinku inhibitor eukaryontních fosfatáz nekontrolovatelná fosforylace cílových proteinů příznaky intoxikace u obratlovců zvýšená hladina jaterních enzymů, hroucení cytoskeletonu jater. buněk, změny jaterní tkáně, nekrózy, edémy, bytnění účinky vnitřní krvácení do jater mikroembolie ledvin, plic, střev nádorové bujení 4
Microcystis aeruginosa srovnání toxicity vybraných biotoxinů toxin zdroj skupina LD50 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- aphanotoxin Aphanizomenon flos-aquae sinice 10 anatoxin -A Anabaena flos-aquae sinice 20 microcystin LR Microcystis aeruginosa sinice 43 nodularin Nodularia spumigena sinice 50 botulin Clostridium botulinum bakterie 0,00003 tetan Clostridium tetani bakterie 0,0001 kobra Naja naja had 20 kurare Chondrodendron tomentosum rostlina 500 strychnin Strychnos nux-vomica rostlina 2 000 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- akutní LD50 mg/kg živé hmotnosti při intraperitoneální injektaci myší Aphanizomenon flos-aquae 5
legislativa pro pitnou vodu vyhláška MZe č. 252/2004 Sb. Požadavky na pitnou a teplou vodu a rozsah kontroly pitné vody microcystin-lr tolerovatelný denní příjem TDI 0,04 μg/kg hyg. limit pro pitné vody 1,0 μg/l legislativa pro rekreační vody vyhláška MZ č. 238/2011 Sb. o stanovení hygienických požadavků na koupaliště, sauny a hygienické limity písku v pískovištích venkovních hracích ploch 6
J J J L L legislativa vyhláška č. 474/2002 Sb. k zákonu č. 281/2002 Sb. O opatřeních souvisejících se zákazem biologických a toxinových zbraní tetrodotoxin saxitoxin anatoxin microcystin metody stanovení cyanobakterií stanovení cyanobakterií ČSN 75 7712 Jakost vod Stanovení biosestonu TNV 75 7717 Jakost vod Stanovení planktonních sinic spektrofotometrické ČSN ISO 10260 Jakost vod Měření biochemických ukazatelů (chlorofyl-a) 7
metody detekce microcystinů instrumentální techniky RP-HPLC + UV detekce / detektor s diodovým polem HPLC + hmotnostní spektrometr /elektrochemický detektor / luminiscenční detekce plynová chromatografie + plamenový / hmotnostně spektrometrický detektor kapilární zónová elektroforéza + detekce laserem indukované fluorescence biochemické metody - inhibiční působení MC na proteinfosfatázy imunochemické metody - detekce microcystinů pomocí specifických protilátek ELISA - enzymaticky značené protilátky - komerční kity - přímé stanovení biologické testy - TNV 757754 - korýši Thamnocephalus platyurus Jak se vyhnout nebezpečí při koupání voda nazelenalá a jednoduchý test s PET-lahví azelený proužek u hladiny, voda čirá a sinice a nekoupat avoda zůstává zelená a řasy a nekoupat vstoupíme po kolena a anevidíme na dno a nekoupat azelená krupice, sekané jehličí a sinice a nekoupat vodní květ = nahromadění sinic u hladiny Jak se vyhnout nebezpečí při koupání a nekoupat ve vodě obsahující vodní květ a kvalita vody hyg. stanice a rozlišení řas a sinic a koupat max. 10 min a osprchovat čistou vodou a vyvarovat se požití vody a neutírat se ihned 8
Možnosti prevence masového rozvoje sinic omezení přísunu živin bodové zdroje živin bezfosfátové prací prostředky odstraňování N a P v ČOV umělé mokřady difúzní zdroje živin hospodaření v krajině retence živin v povodí revitalizace toků a změna struktury krajiny opatření na přítoku přednádrže odklonění přítoku čištění přítoku okřehek vodní hyacint Možnosti omezení masového rozvoje sinic hypolimnické odpouštění aerace hypolimnia a destratifikace vyplavení pomocí vhodného technického zařízení mechanické odstraňování biologická kontrola (predace, parazitace, alelopatie) viry, bakterie řasy a rostliny houby prvoci a bezobratlí ryby tolstolobik bílý tolstolobec pestrý amur bílý 9
štika obecná candát obecný bolen dravý sumec velký cyanocidy asanační opatření těžba sedimentů překrývání sedimentů mechanická bariéra chemická bariéra chemické ošetření sedimentů - imobilizace fosforu vzduchem dusičnanem adva procesy aoxidace organických látek a jejich rozklad afixace fosforu v sedimentu probiotické kultury, enzymové přípravky koagulanty a flokulanty elektrokoagulace ultrazvuk 10
Závěr jednorázové zásahy problém nevyřeší a omezení přísunu živin do nádrží a toků a individuální přístup a vhodné kombinace metod MOŽNOSTI ODSTRAŇOVÁNÍ CYANOTOXINŮ VODÁRENSKÝMI TECHNOLOGIEMI uvolňování toxinů microcystiny endotoxiny Microcystis aeruginosa hydrofilní, dobře rozpustné, netěkavé vysoká stabilita a odolnost vůči rozkladu uvolňování přirozenou cestou mechanickými vlivy chemickými vlivy 11
Vodárenské technologie volba odběrové hloubky separace celých buněk koagulace/flokulace sedimentace filtrace flotace membránová filtrace ne předozonizace ne předchlorace!!! degradace či sorpce microcystinu technologie destrukce rozpuštěného MC oxidace chlor, chlornany (30-85 %) chloramin (15-18 %) manganistan draselný (65-90 %) ozon (70-95 %) peroxid vodíku (15-20 %) oxid titaničitý a UV záření (20-75 %, 30 min. až 90 %) další funkční principy pomalá písková filtrace (60-80 %) aktivní uhlí (20-95 %) kombinace technologií optimalizovaný proces až 95-98 % 12
detoxikace cyanotoxinů v organismu prevence absorpce po požití práškové aktivní uhlí nebo živočišné uhlí silymarin, tokoferol, glutation, cyclosporin-a, rifampin Závěr odstranit celé kolonie a buňky v 1. st. úpravy klasické 1-2 stupňové ÚV cyanotoxiny neodstraní žádná technologie neodstraní 100 % cyanotoxinů v případě vodních květů ZDROJ ODSTAVIT, ALTERNOVAT! rekapitulace cyanobakterie charakteristika, důvody masového rozvoje, analytika cyanotoxiny účinky, legislativa, analytika způsoby omezení dopadů preventivní opatření zásahy pro omezení rozvoje v nádržích vodárenské technologie 13
Tyto materiály jsou určeny především pro studenty Vysoké školy chemicko-technologické v Praze. Některá data v nich obsažená jsou z veřejných zdrojů a z důvodu přehlednosti nejsou uvedeny všechny citace tak, jak bývá v odborné literatuře zvykem. S případnými výhradami se, prosím, obracejte na autory. Pavla Šmejkalová, Aleš Pícha 14