Toxiny sinic v pitných vodách

 Jednalo se o informační a metodický seminář zaměřený na praktické aspekty problematiky toxinů sinic, zejména microcystinů, v pitných vodách. Seminář byl určen zejména pracovníkům vodárenských společností, orgánům kontroly kvality pitné vody a další širší odborné veřejnosti.

Program jednání:

1. Problematika sinic a jejich toxinů ve vztahu ke kvalitě pitné vody
2. Legislativní rámec sledování cyanotoxinů (microcystinů) v ČR a EU
3. Microcystiny a jejich toxicita - aspekty z hlediska kvality pitné vody
4. Metody stanovení microcystinů ve zdrojích a v upravené pitné vodě - interpretace výsledků
5. Alternativní možnosti sledování microcystinů v pitné vodě
6. Systémy hodnocení úpraven pitných vod a zabezpečení jakosti vzhledem k microcystinům
7. Technologie pro odstraňování cyanotoxinů ve vodárenských technologiích

Přednášející: B. Maršálek, L. Bláha, P. Babica a P. Dolejš Odborný garant: Doc. Ing. Blahoslav Maršálek, CSc.
Přítomno 74 účastníků
Začátek 10:15 , konec 15:48

 

Poznámky z průběhu semináře a diskuze

zapisoval L.Bláha

Úvod a přivítání CCT (Maršálek)

• organizační poznámky k průběhu semináře
• poznámky k akcím z roku 2005 týkajících se microcystinů v pitných vodách (jednání SOVAK, metodický pokyn SZU k ukazateli microcystin-LR)

Úvodní slovo SOVAK (Hušková)

• microcystiny - nový parametr v hodnocení vody
• dosavadní přístupy a řešení hodnocení microcystinů u SOVAK
• předneseno stanovisko představenstva SOVAK
• doporučení spolupráce SOVAK s CCT
• představenstvo SOVAK na svém jednání dne 8.3. 2005 doporučilo spolupráci s Centrem pro cyanobakterie a jejich toxiny formou financování metodické pomoci, školení, seminářů
• výzva k racionálnímu přístupu řešení chystaných plánů povodí s ohledem na omezení přísunu biogenních prvků

BLOK 1

Centrum pro Cyanobakterie a jejich Toxiny - CCT (Maršálek)

• představení Centra, jeho cílů a aktivit
• mezinárodní zapojení CCT: UNESCO (projekt CYANONET), WHO fellow, SETAC specializovaná skupina pro cyanobakterie a jejich toxiny

Širší kontext problému sinic (Maršálek)

• sinice jsou v prostředí 3.7 mld let, řada prospěšných vlastností
• v posledních 20 letech velký problém zejména ve vodním prostředí
• širší souvislosti - producenti NEJEN toxinů, problémem je i samotná organická hmota

Microcystiny - jeden z řady cyanotoxinů (Maršálek)

• více variant MC: v současnosti se diskutuje koncept aplikace toxických faktorů / ekvivalentů
• MC-LR (jeden z 80 variant) nejvíce diskutován z řady důvodů (toxikologická data, validované analytické metody, nejvýznamnější koncentrace)
• současné diskuze ve WHO: příprava dalších doporučených limitů pro další toxiny - nodularin, anatoxin, saxitoxin, cylindrospermopsin

Legislativní souvislosti - historie a současnost (Maršálek)

• doporučení WHO z roku 1998 (1 ug/L)
• v ČR zatím zahrnuta jen kontrola pitné vody
• v přípravě je i kontrola rekreačních vod - doposud signalizace podle množství biomasy, chystá se i kontrola microcystinů
• další souvislosti: vyhláška 474/2002 Sb. o Opatřeních souvisejících se zákazem biologických a toxinových zbraní (tetrodotoxin, saxitoxin, anatoxin, microcystin), kontrola podléhá SÚJB

Alternativy k detekci microcystinů - sledování biomasy sinic (Maršálek)

• vývoj metod "včasného varování"
• princip: výskyt cyanobakterií (nad určitou hladinu) indikuje riziko
• vyvíjí se aplikace kontinuálního sledování sinic s využitím sondy, která detekuje sinice/řasy a při případném překročení hranic je správce on-line informován

Návrhy konkrétní realizace analýz microcystinů (Maršálek)

• v ČR nedostatek laboratoří
• výzva ke spolupráci v případě potřeby - CCT je schopno zajistit doporučení, metodická vedení, verifikace pozitivních nálezů apod.

Závěry BLOK 1

• cyanotoxiny se vyskytují v rozvodných sítích pitných vod
• je dobře, že alespoň některý z cyanotoxinů je v legislativě
• microcystiny nejsou jediné a ani nejtoxičtější cyanotoxiny
• microcystin-LR není nejtoxičtější variantou MC: pro odhad rizik je nutné uvažovat sumu microcystinů
• perspektivním markerem sledování cyanotoxinů může být hodnocení fykocyaninu

BLOK 2

Microcystiny v pitných vodách a toxicita microcystinů (Bláha)

• Cyanobakterie jsou problém nejen proto, že produkují toxiny, ale velké množství biomasy působí změny ve struktuře a stabilitě vodních ekosystémů
• Ve vodárenských nádržích je nutno sledovat nejen množství biomasy, ale při rozkladu je ovlivněn kyslíkový režim nádrží, což reálně ovlivní parametry kvality surové vody
• Microcystiny - cyklické peptidy jsou nejrozšířenější, produkovány jsou v nejvyšších koncentracích a proto jim byla věnována prioritní pozornost
• zdaleka nejsou ale jediné toxiny, které cyanobakterie produkují
• existuje nemalá skupina metabolitů (doposud neidentifikovaných) o jejíchž toxicitě nemáme žádné toxikologické informace - tyto neidentifikované metabolity tvoří cca 2/3 metabolitů sinic- tedy známe pravděpodobně cca třetinu toxinů sinic.
• Byly prezentovány příklady intoxikace lidí, hospodářských zvířat a volně žijících zvířat spojených s expozicí microcystiny
• Hodnocení a řízení rizik vychází z údajů prokazujících nebezpečnost cyanotoxinů (např. microcystinů) a metodicky se opírá o postupy US EPA. Tyto metody jsou reálně použitelné pro podmínky ČR.

Analýzy microcystinů (Bláha)

Prezentovány byly dostupné metody analýzy microcystinů

1) Validovaná a robustní je metodika HPLC s UV detekcí (DAD), která dokáže identifikovat jednotlivé varianty microcystinů, metodika je součástí Metodického doporučení SZU a je také v návrhu jako standard ISO.

- Metoda je přímo použitelná pro koncentrované vzorky (např. biomasa sinic)

- Diskutovány byly možnosti a potřeba prekoncentrace microcystinů (extrakce pomocí C-18 SPE) ve vzorcích vod

2) Biochemická metoda inhibice proteinfosfatázy (PPaze) je vysoce citlivá, ale méně validovaná s řadou interferencí (nespecifické inhibice PPaze přítomnosti microcystinů)

3) Imunochemické analýzy (ELISA) jsou vysoce citlivé a vhodné k přímým analýzám vod. Metodiky jsou součástí metodického doporučení SZÚ.

4) Jako alternativní metody hodnocení mohou být využity biotesty, které ve zdrojové vodě detekují

BLOK 3

Zabezpečení kvality pitné vody před microcystiny (Maršálek)

Možnosti průkazu zabezpečení kvality vody:

• pravidelné sledování biomasy fytoplanktonu
• kvantifikace MC v biomase sinic a v surové vodě
• kvantifikace v průběhu úpravy & CERTIFIKACE úpravny

Základem kvality zajištění je znalost systému nádrž-úpravna

• informace o výskytu sinic v nádrži a získání následujících dat
• údaje o rozvoji sinic, pravidelné mikroskopické rozbory vody, hydrodynamický

režim, fyzikální a chemické ukazatele

• údaje o úpravě vody (účinnost při odstraňování BUNĚK sinic a uvolněných CYANOTOXINŮ)

Rozhodovací schémata pro ÚV

• nutnost sledovat surovou vodu
• znalost technologie

Rozhodovací schéma podle WHO (www.who.int; Chorus & Bartram, 1999)

1) stav bdělosti: 1 kolonie v ml surové vody

2) signalizační stupeň 1: počet buněk sinic > 2000 bb/mL

3) signalizační stupeň 2: počet buněk > 1 000 000 - stanovení microcystinů

Postupy pro ověření účinnosti:

1) účinnost odstranění neporušených buněk (TNV 755940)

2) ověření účinnosti musí být vždy založeno na konkrétních analýzách reálných vzorků z ÚV:

• -vzorkovací schéma je specifické pro každou úpravnu
• vzorky musí vždy reflektovat surovou vodu před ÚV, postup a jednotlivé kroky technologické úpravy a pitnou vodu
• důležitá je CERTIFIKACE: tedy provedení na provozovateli nezávislé analýzy, která je předložena orgánu ochrany zdraví

Pro zabezpečení analýz/certifikací ve spoluprací s CCT postupovat takto:

• odběry: čisté lahve bez předchozího kontaktu s microcystiny
• objem alespoň 1L a 2 dny dopředu oznámit realizované analýzy
• kontaktní osoby: (pavel.babica@centrum.cz 731 474 920 a zároveň marsalek@brno.cas.cz 603 872 955
• vzorky dodávat chlazené (do 10 st. C), do cca 4 hodin po odebrání

Základní sumární informace pro odstraňování microcystinů při ÚV

• microcystiny jsou endotoxiny a zvýšené koncentrace mohou být očekávány:
• při lýze buněk přirozenou cestou (stáří)
• působením mechanických vlivů (hydrostatický tlak)
• působení chemických vlivů při úpravě
• nezařazovat předúpravu (předozonizace, předchlorace)
• využívat aktivní uhlí

Technologické možnosti odstraňování sinic a cyanotoxinů při úpravě pitné vody (Dolejš)

Kromě microcystinů existuje v problematice ÚV řada dalších (velmi významných) problémů,např. patogenní organismy a prvoci

Kvalita pitné vody stojí na 4 hlavních pilířích:

• ochrana povodí, zejm. prevence přísunu fosforu
• ochrana zdroje
• ochrana technologie
• ochrana distribuční sítě

Kvalita surové vody

• výběr vhodného horizontu
• destratifikace nádrží
• zabránění pohybu pěny (norné stěny)
• chemické zásahy (algicidy, oxidanty)
• břehová infiltrace

Prezentovány informace k obsahu a zastoupení toxinů v buňkách a volných vodách v průběhu růstu vodního květu sinic: pomalu rostoucí sinice < senescentní buňky (více rozpuštěných extracelulárních)

Technologická linka - primárně usilovat o odstranění celých buněk

• vhodně dávkované oxidanty
• optimalizace koagulace a agregace
• dobře nastavené separace

Odstranění rozpuštěných cyanotoxinů - větší problém: řada technik

• oxidace, adsorpce, nanofiltrace, reverzní osmóza, iontová výměna
• biologické metody: vyžadují celkovou přípravu ÚV

Distribuční síť

• reakce zbytkových cyanotoxinů se zbytkovým chlorem

Zmíněn meeting WHO v Ženevě - leden 2005: závěry

• nově jsou z hlediska odstraňování cyanotoxinů doporučovány biologické metody (např. pomalá filtrace apod.)
• nutnost sledovat výskyt sinic v Evropských vodách
• věnovat pozornost správnému managementu

Odstraňování zbytkových toxinů

• nutno reflektovat různé adsorpční vlastnosti různých typů aktivního uhlí a různých typů oxidace
• při ozonizacích látek ve vodách mohou vznikat neočekávané (vysokomolekulární) produkty

Pro dokreslení problému bylo provedeno srovnání s dalším biologickým problémem: kryptosporidie, giardie:

• vyskytují se během celého roku
• zdrojem jsou výkaly (člověk, zvířata)
• ve srovnání se sinicemi je vysoká infektivita (1 oocysta/L)
• odstranitelnost v ÚV je proveditelná při správných technologiích u obou problémů
• problémem u sinic jsou extracelulární toxiny

Byly demonstrovány příklady stability microcystinů a dalších toxinů po aplikacích různých typů oxidovadel a technologických postupů

• velmi efektivní účinky - zpravidla ozon
• některé toxiny (saxitoxiny) ale velmi odolné
• variabilita účinnosti aktivního uhlí (možné biologické oživení ...)

ZÁVĚRY SEMINÁŘE

1. Sinice a jejich toxiny v surové a upravené pitné vodě jsou reálný problém, protože

• představují reálné zdravotní riziko v systémech, kde surová voda pochází z nádrže, kde dochází k rozvoji cyanobakterií
• v ČR jsou dokumentovány případy přítomnosti microcystinů v rozvodné síti, které výrazně překročovaly doporučené maximální koncentrace.

2. Doporučené metody analýzy microcystinů jsou HPLC a ELISA. V případě maloodběrových analýz, kdy z ekonomických důvodů není vhodné si analýzy zavádět sami bylo na semináři dohodnuto, že Národní laboratoř pro cyanotoxiny pomůže zájemcům zavést screeningový ELISA test a pozitivní nálezy budou verifikovány v Centru pro cyanobakterie a jejich toxiny. Z diskuze vyplynulo, že HPLC metoda je vhodná pro analýzy většího množství vzorků.

3. Účastníci se shodli, že existuje analytické zázemí pro determinaci a kvantifikaci microcystinů. Národní laboratoř pro cyanotoxiny je připravena v tomto roce realizovat analýzy microcystinů s tím že nabízíme pomoc špičkovým laboratořím, které by v budoucnu realizovaly rutinní analýzy a Národní laboratoř pro cyanotoxiny nabízí metodickou pomoc, vedení, konzultace, semináře a reanalýzy pozitivních nálezů.

4. Byla diskutována možnost certifikace úpravny na schopnost odstraňovat microcystiny a doporučeno bylo individuální jednání provozovatelů s odborníky z Centra pro cyanobakterie a jejich toxiny.

5. Seminář se setkal s vysokou (74 účastníků) a velmi aktivní účastí. Jde o téma, o které se zajímají pracovníci povodí, zdravotních ústavů i vodárenských společností. Bylo konstatováno, že vodárenské společnosti budou mít reálný a aktivní zájem o další informace týkající se tohoto parametru. Diskutovány byly další konkrétní možnosti a největší podporu získává myšlenka praktických kurzů pro zaučení do detekcí microcystinů pomocí ELISA metody, praktický kurz kvantifikace biomasy řas a sinic v surové vodě a podzimní diskusní seminář zaměřený na výměnu zkušeností s realizací parametru microcystin v pitné vodě, a také potřeba realizace druhého běhu tohoto semináře pravděpodobně v zimě, kdy budou již praktické informace a zkušenosti.

6. Další komunikace a spolupráce odborníků a praktiků byla shledána jako vysoce žádoucí, protože jde o novou problematiku a v ČR neprozkoumanou oblast. Otázky, které zajímají zástupce vodárenských společností a nebo orgánů ochrany veřejného zdraví budou předmětem dalších pracovních setkání. Termíny a vlastní obsah budou záviset na potřebě praxe a proto vyzýváme nejen účastníky semináře, aby náměty k projednání a řešení zasílali na sovak@csvts.cz a na sinice@sinice.cz protože se téma ukázalo jako velmi živé, a proto je zde velký prostor pro komunikaci a spolupráci.

Zápis kontroloval B. Maršálek, 2.6. 2005 23:31