NOVÝ PŘÍSTUP KE SLEDOVÁNÍ MICROCYSTINŮ VE VODĚ - VÝVOJ A OPTIMALIZACE PASIVNÍHO VZORKOVAČE Kohoutek J. 1, Babica P. 1, Bláha L. 1, Maršálek B. 1 1 Centrum pro cyanobakterie a jejich toxiny, Botanický ústav AV ČR, v.v.i. a RECETOX PřF MU, Kamenice 3, 62500 Brno, Česká republika
Sinice a cyanotoxiny SINICE ( Cyanophyta) fotoautotrofní bakterie (oxygenní fotosyntéza) významná složka globálního ekosystému významní primární producenti Microcystis sp. Cylindrospermum sp. Oscillatoria sp.
Microcystiny a pitná voda celosvětově rozšířený problém WHO doporučený limit pro pitnou vodu 1 µg /L ČR: vyhláška MZd č. 252/2004 Sb. - 1 µg /L systém kontinuální kontroly nepřítomnosti MC v upravené pitné vodě chybí
Pasivní vs. aktivní vzorkování AKTIVNÍ + přesné stanovení c zájmového analytu v konkrétním místě a čase - stanovení představuje pouze 1 bod na časové ose - vyšší časová i finanční náročnost PASIVNÍ + integrující schopnost + schopnost zachytit rezidua z epizodních událostí + schopnost zachytit ultra-stopové + poměrně levné a časově nenáročné
Pasivní vzorkování rychlý vývoj velké množství typů vzorkovačů SPMD - pro hydrofobní organické látky (PCB, PAHs..) PIMS - pro Hg 0 SLMD - ionty kovů (Cu, Cd, Zn, Ni, Pb) POCIS - hydrofilní organické látky (farmaka, pesticidy ) Chemcatcher, MESCO,...
POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) konstrukce: medium (sorbent) membrána kompresní disky velká variabilita možnost vytvořit nejefektivnější uspořádání vzorkovače pro konkrétní látku podle Alvarez et al. 2005
15.085 11.608 15.933 Experiment #1 modelové mikrokosmy, venkovní teplota POCIS: varinta pharmaceutical expozice vzorkovačů 14 dnů extrakce sorbentu zakoncentrování extraktu pomocí SPE stanovení microcystinů - HPLC mau DAD1 A, Sig=238,4 Ref=450,50 (_SEKVE~1\2005\JK051017\0510173B.D) 14 12 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Chromatogram extraktu použité biomasy sinic s píky microcystinů min
množství microcystinů (µg) Experiment #1 Množství microcystinů ve vzorkovačích 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 MC-RR MC-YR MC-LR SUMA 0,0 negativní kontrola 0,026g sinic (DW)/L 0,078g sinic (DW)/L Množství microcystinů detekovaných v pasivních vzorkovačích po 14 denní expozici ve vodě obsahující cyanobakterie
Experiment #1 Závěr množství microcystinů detekovaných ve vzorkovači dobře koresponduje s množstvím biomasy sinic a s obsahem toxinů vzájemný poměr jednotlivých strukturních variant obsažených v extraktu biomasy odpovídá jejich zastoupení ve vzorkovači je možné zachytit i velmi nízké koncentrace vyskytující se v prostředí
Optimalizace vzorkovače materiál a uspořádání vzorkovače ovlivňuje vzorkovací rychlost hledání optimální konfigurace pro vzorkování microcystinů membrána (propustnost, odolnost, mechanické parametry,...) sorbent (efektivita a rychlost sorpce, navážka) design vzorkovače
příjem (%) Optimalizace - srovnání efektivity 4 různých typů mikroporézních membrán 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 MC-RR MC-LR polyethersulfonát nylon 66 polycarbonát polyester Materiál membrány
Příjem (%) Optimalizace - srovnání efektivity 2 typů styrendivinylbenzenových kopolymerů 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 MC-RR MC-LR 1 7 14 1 7 14 1 7 14 HLB LMS, neaktivované LMS, aktivované Čas (dny) / Sorbent
Příjem (%) Optimalizace - závislost rychlosti sorpce microcystinů na množství sorbentu na jednotku plochy vzorkovače 50 40 30 2.75mg/cm2 5.5mg/cm2 11.1mg/cm2 Lineární (2.75mg/cm2) Lineární (5.5mg/cm2) Lineární (11.1mg/cm2) 20 10 0 0 5 10 15 Čas (dny)
Optimalizace - výsledky nejefektivnější varianta - polykarbonátová membrána/sorbent Oasis HLB, 2,75 mg/cm2 vzorkovací rychlost 0,022 L/d pro microcystin-rr a 0,017 L/d pro variantu LR
Závěr nalezena optimální konfigurace vzorkovače pro sledování microcystinů (polykarbonátová membrána/sorbent Oasis HLB, 2,75mg/cm2) pasivní vzorkování = vhodný nástroj pro dlouhodobé sledování výskytu cyanotoxinů v povrchových vodách, včetně vodárenských nádrží a úpraven pitné vody Praktické možnosti využití kontrolní mechanismus v rozvodné síti instalace těchto vzorkovacích zařízení ve vodárenské praxi prokázání nepřítomnosti microcystinů za období např 1-2 týdny
Poděkování Práce byla podporována MŠMT, projekt č.1m0571 (Výzkumné centrum pro bioindikaci a revitalizaci).