„Zakwity sinicowe, jako wynik eutrofizacji zbiorników wodnych”

SPIS TREŚCI

1.Eutrofizacja
2.Sinice
2.1 Przyczyny powstawania zakwitów sinicowych
2.2 Toksyny
2.3 Działanie toksyn
2.4 Metody usuwania toksyn sinicowych
2.5 Wpływ zakwitów sinicowych na chemizm wód powierzchniowych
2.6 Najważniejsze skutki zakwitów sinicowych dla ekosystemów wodnych
2.7 Wpływ metali na efektywność zakwitów sinicowych w zbiornikach zaporowych


1.Eutrofizacja
Z zanieczyszczeniem wód powierzchniowych związane jest zjawisko eutrofizacji. Eutrofizacją nazywamy wzrost żyzności spowodowany zwiększoną koncentracją soli mineralnych i następujące wskutek tego biologiczne i środowiskowe zmiany wód obfite zakwity planktonu roślinnego, a w związku z. tym także i deficyty tlenowe. Procesom eutrofizacji podlegają wszystkie wody naturalne, przebiegają one niezależnie od działalności człowieka, która jednak wpływa często na ich znaczne przyspieszenie.
Może być ona pochodzenia naturalnego lub antropogenicznego. Eutrofizacja naturalna przebiega bardzo powoli od chwili powstania jeziora. Wywołana głównie zmianami klimatycznymi. Jej rola w środowisku wodnym jest znikoma i niezauważalna dla człowieka.
Eutrofizacja antropogeniczna (cywilizacyjna, sztuczna) związana jest z gospodarką ludzką, tzn. z dopływem ścieków, wycinaniem lasów czy intensyfikacją rolnictwa. Jest to proces wzbogacania wód w zbiornikach wodnych pierwiastkami biogennymi (azot, fosfor i inne). W geologicznej historii jeziora jest to naturalny, powolny proces. Na skutek wypełniania się misy jeziornej osadem dennym zmniejsza się stopniowo objętość wody (jeden z mechanizmów lodowacenia jezior). Prowadzi to do wzrostu żyzności, również wtedy, gdy dopływ pierwiastków biogennych ze zlewni nie wzrasta. Podczas ostatnich dziesięcioleci w licznych zbiornikach wodnych nastąpił ogromny wzrost żyzności.
Antropogeniczny wzrost dopływu pierwiastków biogennych obejmuje przede wszystkim wzrost obciążenia ściekami, wzrost zawartości zawierających fosforany środków piorących (detergentów) w ściekach, intensyfikacje nawożenia w rolnictwie i wzrost erozji w zlewni. Wzrost dopływu azotu wiąże się również ze wzrastającą emisją tlenków azotu do atmosfery i znaczną ich zawartością w opadach atmosferycznych. Nawożenie ziemi uprawnej oznacza przede wszystkim wzrost ładunku azotu, ponieważ fosfor w glebie jest stosunkowo mało mobilny. Silne deszcze wypłukują azot z powierzchniowej warstwy gleby i z nawozów, przy czym mogą być również wniesione do zbiornika wodnego znaczne ilości fosforu. Zrzut ścieków komunalnych prowadzi przede wszystkim do wzrostu ładunku fosforu. Stosunek N : P wynosi w ściekach zaledwie ok. 4 : 1 i dlatego dopływ ścieków może prowadzić do zwrotu od limitacji fosforem do limitacji azotem. Od czasu wzrostu popularności bezfosforowych detergentów udział tego źródła fosforu zmniejsza się stopniowo.
Eutrofizacja prowadzi do zachwiania równowagi ekologicznej, bujnego wzrostu danej roślinności wodnej, zbyt intensywnej aktywności drobnoustrojów zużywających duże ilości tlenu. Skutkiem tego jest deficyt tlenowy i zahamowanie rozkładu tlenowego materii organicznej (stopniowe zapełnianie zbiorników rozkładającą się substancją organiczną) i wyniszczenie wielu najwrażliwszych tlenowych organizmów, w tym najwartościowszych ryb. Bardzo wyraźne zagrożenie dla życia organizmów tlenowych, a także dla jakości wody, stanowią tzw. zakwity wywołane są one gwałtownym rozwojem populacji glonów i sinic. Glony w późniejszym okresie wydzielają substancje toksyczne, których ilość wzrasta wraz ze zwiększeniem się ilości tych organizmów, stając się groźnymi dla zwierząt, a nawet dla samych glonów. Glony obumierając, wydzielają do środowiska inne substancje aktywne biologicznie (olejki eteryczne), nadające wodzie nieprzyjemny zapach i smak. Wzrost liczebności drobnoustrojów powoduje zwiększenie biologicznego zapotrzebowania na tlen. Rozpuszczony w wodzie tlen zużywany jest również do rozkładu martwych szczątków organizmów. Wody zmieniają swoją barwę i zapach. Stają się bardziej mętne. W górnych warstwach wody charakterystyczne są wahania stężenia tlenu oraz odczynu. Zaczynają powstawać obszary wody, w której zapasy tlenu zostały wyczerpane. Są one określane, jako pustynie tlenowe. W zbiorniku wszystkie organizmy tlenowe wymierają, natomiast dominują mikroorganizmy beztlenowe. Na dnie zbiornika zaczynają gromadzić się muły, co prowadzi do zmniejszania się jego głębokości. Na skutek eutrofizacji jezioro może ulec przekształceniu w bagno lub torfowisko.

Mówiąc o postępującym zanieczyszczeniu środowiska, mamy na myśli najczęściej ostatnie kilkadziesiąt lat, kiedy to skutki narastającej jego degradacji, stały się najbardziej widoczne i w różny sposób zaczęły dotykać nas samych m. in. za sprawą przedstawicieli specyficznej grupy glonów - sinic. Systematycy lokują je gdzieś pomiędzy bakteriami i roślinami, dlatego najczęściej nazywają je
łacińską nazwą Cyanobacteria lub Cyanophyta.

2. Sinice
Sinice (Cyanophyta), wchodzące w skład fitoplanktonu, należą do grupy tak zwanych gram-ujemnych fotosyntezujących. Charakteryzuje je brak jądra, a cyto-plazma wewnętrzna (centroplazma) zawiera kwasy nukleinowe i pełni funkcję jądra, jakie występuje u wyższych organizmów. Błony komórki sinic są zbudowane z sub-stancji pektynowych, a rzadziej z hemicelulozy lub celulozy. Kształt komórek sinicowych może być różny, przy czym jednak sinice nie tworzące plech mają najczęściej kształt kulisty lub niekiedy elipsoidalny, natomiast tworzące plechę komórki owalne lub najczęściej cylindryczne. Bardzo często kolonie otoczone są galaretowatym śluzem zapewniającym spójność kolonu w czasie falowania oraz przy silniejszych przepływach i falowaniu w zbiornikach wodnych. W normalnym stanie wód ilość komórek sinicowych w 1 cm wody waha się od kilkuset do kilku tysięcy, podczas gdy w okresach intensywnego zakwitu może dochodzić do kilkuset tysięcy na 1 cm' wody. Nadają one wtedy wodzie intensywne zabarwienie, której kolor zależy od rodzaju dominujących gatunków. W okresach bardzo intensywnego zakwitu może on przybierać postać piany lub nawet kożucha gromadzącego się na powierzchni wody. Kożuchy tworzone są przez komórki obumarłe oraz żywe i mogą być spychane przez wiatr i prąd wody do zatok oraz miejsc osłoniętych, gdzie nie są rozbijane przez fale i wiatr na mniejsze fragmenty, mogą pozostawać tam przez długi czas. Zakwity występują prawic w całej Europie oraz spotykane są na terenach USA. Kanady, Australii i Chin, pojawiając się najczęściej w okresie lata i jesieni, choć w ciepłym klimacie zakwil może trwać nawet do 10 miesięcy w ciągu roku.

Mikroorganizmy te należały do pionierów rozwoju życia na Ziemi. Ich rodowód sięga 3,3-3,8 miliarda lat wstecz. Były z całą pewnością pierwszymi istotami zdolnymi do fotosyntezy i musiały odegrać główną rolę w zaopatrzeniu atmosfery w tlen. Sinice występują przede wszystkim w wodzie, ale nie ma kontynentu i środowiska (może za wyjątkiem najbardziej skrajnych) na których nie stwierdzono by ich obecności. Część z nich posiada zdolność wiązania azotu atmosferycznego i przekształcania go w formy przyswajalne dla roślin wyższych. Dzięki tej właściwości i powszechnemu występowaniu, użyźniają środowiska w których rozwijają się na całym świecie.
Większość z około 200 gatunków żyje w wodzie zarówno słodkiej, jak i słonej, są też gatunki glebowe (to głównie one nadają zapach ziemi). Pojawiają się na wilgotnych doniczkach, nagiej skale, na pustyniach, lodowcach, znajdowano je także w futrze niedźwiedzi polarnych. Niektóre wytrzymują nawet w gorących źródłach o temperaturze 75 stopni Celsjusza, w środowiskach silnie zasadowych (pH 11) i bardzo kwaśnych (pH 0,5) oraz solance o stężeniu do 30 %. To zakwitom sinicy Trichodesmium erythraeum Morze Czerwone ma zawdzięczać swoją nazwę. Sinice wytwarzają przetrwalniki, dzięki czemu mogą przetrwać niekorzystne warunki i rozprzestrzeniać się np. przez wiatr. Część sinic posiada unikalną zdolność wiązania azotu atmosferycznego i pojawiają się również wtedy, gdy zostanie on zużyty przez intensywnie rozwijające się glony. Obfite zakwity sinic występują w wodach ciepłych, przy bezwietrznej pogodzie, podwyższonym stężeniu w wodzie fosforu i azotu. Wzrost ten powodują spływające do jezior np. nawozy sztuczne, gnojowica spływające po deszczach z pól do wód jeziora; ścieki i odpadki z gospodarstw rolnych i domowych oraz z zakładów hodowli zwierząt. Uważa się, iż około ? fosforu w wodach powierzchniowych pochodzi z detergentów. Zakwity sinic pojawiają się w zanieczyszczonych morzach, zatokach, rzekach jeziorach i stawach.
Zakwity sinicowe są olbrzymim problemem natury higienicznej i zdrowotnej a także estetycznej, tworząc podczas intensywnych zakwitów wspomniane wyżej kożuchy oraz pianę na powierzchni zbiorników wodnych. Znanych jest ponad 40 rodzajów, przy czym do głównych producentów toksyn zalicza się: Microcystis, Aphanizome-non, Anahaena czy Cylindrospermopsis..

2.1 Przyczyny powstawania zakwitów sinicowych
Duża częstotliwość występowania zakwitów w różnorodnych warunkach geograficznych wynika z umiejętności adaptacji do skrajnych warunków fizykochemicznych otaczającego środowiska. Szczególnie często są jednak spotykane w przybrzeżnych wodach ciepłych mórz, a także w jeziorach i zbiornikach zaporowych. Czynnikami mającymi, w ich przypadku, decydujący wpływ na szybkość rozwoju populacji są:
(a) średnia dzienna dawka naświetlenia,
(b) średnia dobowa temperatura wody
(c) odpowiednia dostępność składników mineralnych w wodzie, zwłaszcza związków azotu i fosforu.
Czynniki decydujące o efektywności zakwitów mają bardzo złożony charakter. Ilość dostępnego węgla może stać się czynnikiem ograniczającym w przypadku wód eutroficznych o wysokiej wartości pH. W tym przypadku zdolność sinic do wiązania CO2 (80-krotnie wyższa niż u zielenic) pozwala na szybki wzrost przy braku konkurencji. Brak azotu w wodzie jest również czynnikiem pozwalającym na konkurowanie z innymi glonami eukariotycznymi. Jeśli deficyt następuje w okresach stratyfikacji termicznej, szczególnie silnie będą rozwijały się gatunki zdolne do wiązania azotu atmosferycznego (np.Aphani-zomenun flos-aąuae, Nochilaria spumige-na, Anabaena spumigena). Jeśli jednak będzie miało miejsce przynajmniej częściowe mieszanie wód to dostępne będą duże ilości azotu amonowego, pochodzącego z osadów dennych, dostępnego tylko dla sinic. Spowoduje to z kolei rozwój gatunków sinic niezdolnych do wiązania azotu atmosferycznego (np.: Microcvstis aentgi-nosa, Oscillatoria aghardii, Gomphosphe-ńa naegelicma).


2.2 Toksyny
Toksyny produkowane przez sinice można podzielić na kilka grup, w zależności od mechanizmu ich toksycznego oddziaływania na ustroje żywe. Tak, więc wyróżnić tu można;
(a) neurotoksyny (ana-toksyna. afanatoksyna), - atakujące układ nerwowy
(b) hepatotoksyny (mikrocyslyna, nodularina),-- uszkadzające wątrobę
(c) cytotoksyny (akiitificyna, scytoficyna, cyanobakle-ryna) - uszkadzające różne komórki organizmu
(d) toksyny o nie do końca poznanym mechanizmie oddziaływania toksycznego - działające drażniąco na skórę i błony śluzowe-
Szczególnie żywe zainteresowanie budzi mikrocystyna (MCYST) ze wzglądu na swoją wysoką toksyczność ostrą, jak również udowodnione właściwości kancerogenne. Wszystkie izoformy MCYST mają zdolność do inhibicji fosfataz proteinowych typu 1 i 2A, z czego wynika, że są one promotorami nowotworów wątroby.
Niektóre gatunki sinic wytwarzają kilka różnych rodzajów toksyn. Niektóre toksyny wykazują działanie onkogenne. Mogą być promotorem powstawania guzów nowotworowych Masowe zakwity sinic występują przede wszystkim w zbiornikach wodnych zanieczyszczonych przez człowieka. Sinice wydzielają toksyny działające na skórę, wątrobę i układ nerwowy oraz promujące rozwój nowotworów. Trzeba podejmować działania ograniczające rozwój sinic, a wodę ze zbiorników z zakwitem sinicowym należy badać na obecność toksyn sinicowych.
Bez względu jednak na pierwotny cel występowania tych związków, ich toksyczność nie ulega wątpliwości. Stanowi więc szczególnie istotny problem wtedy, gdy zakwity sinicowe pojawiają się w zbiornikach wód powierzchniowych (szczególnie narażone są na to zbiorniki zaporowe), będących źródłem wody pitnej dla aglomeracji ludzkich. Wykrycie obecności toksyn sinicowych w wodach jezior i zbiorników zaporowych, stawia nowe problemy przed stacjami uzdatniania wody. Ze względu na swoją strukturę mikrocystyny są bardzo trwałymi związkami chemicznymi. W naturze ulegają biodegradacji, ale jest to proces stosunkowo powolny, polegający na rozkładzie cząsteczki pod wpływem enzymów produkowanych przez niektóre rodzaje bakterii np. Pseudomonas . Zjawisko to wykorzystuje się przy stosowaniu w procesach uzdatniania wody, tzw. filtracji powolnej, osiągając akceptowany poziom degradacji mikrocystyn. Jednak konwencjonalne metody uzdatniania wody do celów konsumpcyjnych, takie jak filtracja pospieszna, koagulacja są mało efektywne przy usuwaniu tych substancji z wody. Prowadzi się więc prace zmierzające do powstania metod pozwalających na zapewnienie niezbędnego bezpieczeństwa fizyczno-chemicznego wody. Wydaje się, że warunek ten spełnia metoda wykorzystująca adsorpcję przy użyciu węgli aktywnych w połączeniu z silnymi utleniaczami stosowanymi do dezynfekcji takimi jak ozon czy chlor.

2.3 Działanie toksyn
Toksyny cyjanobakterii w ostatnich latach zostały dość dokładnie poznane i opisane dzięki rozwojowi i upowszechnieniu się wielu nowych i bardzo czułych metod detekcji. Przebadane dotąd, pozwalają podzielić je na kilka grup, zależnie od ich toksycznego działania i chemicznej struktury. Mogą więc oddziaływać na układ nerwowy, powodować schorzenia i podrażnienia skóry, bądź - jak hepatotoksyny, najliczniejsza rodzina substancji - upośledzać funkcje wątroby. Przykładem hepatotoksyn jest mikrocystyna LR, której budowa chemiczna powoduje, że jest ona szczególnie groźna dla tego narządu, oszukując niejako jego wewnętrzny system transportu. Nazwa mikrocystyny pochodzi od rodzajowej nazwy sinicy - Microcystis, która jest zdolna do jej wytwarzania. Mikrocystyna LR jest związkiem występującym najpowszechniej spośród wszystkich produkowanych przez sinice toksyn. Ta jej cecha, w połączeniu z bardzo wysoką toksycznością, spowodowała, że została ona wykorzystana przy ustaleniu międzynarodowej normy pozwalającej oszacować zagrożenie toksynami sinicowymi w wodzie pitnej. W Polsce, jej maksymalne stężenia w wodzie przeznaczonej do picia, określone Rozporządzeniem Ministra Zdrowia z 19.11.2002 roku zostało ustalone na 1mg/L (tj. 1 jej część na miliard części wody). Toksyczność mikrocystyny LR nie wyczerpuje całkowicie jej niebezpiecznego charakteru. Udokumentowane zostało także jej kancerogenne (rakotwórcze) działanie na nasz organizm w przypadku spożywania niskich jej dawek przez wystarczająco długi okres. Można więc zadać sobie pytanie w jakim właściwie celu substancje te są wytwarzane w organizmach sinic? Jak dotąd naukowcy udzielają na nie różnorakich odpowiedzi. Mogły np. ułatwiać cyjanobakteriom obronę przed atakiem innych organizmów w ich własnym środowisku. Okazuje się, że są one szkodliwe nie tylko dla kręgowców, ale także dla żyjącego w wodach powierzchniowych zooplanktonu. Toksyny byłyby, więc substancjami analogicznymi do związków produkowanych przez rośliny naczyniowe, w celu zapobieżenia zjadania ich przez zwierzęta i ludzi. Stąd też np. gorzki smak piołunu powodowany przez obecny w jego tkankach alkaloid. Inna hipoteza głosi, że toksyny wytwarzane przez sinice mogły spełniać w przeszłości - we wczesnym okresie ewolucyjnym jakąś ważną funkcję, która obecnie straciła na znaczeniu i nie jest już istotna.

2.4 Metody usuwania toksyn sinicowych
Metody uzdatniania i oczyszczania wód powierzchniowych z zawartych w nich toksyn sinicowych można podzielić na 3 grupy:
a) Klasyczne metody uzdatniania (koagulacja, filtracja, adsorpcja,
b) Metody fizykochemiczne (fotolityczne, membranowe)
c) Metody chemiczne z użyciem utleniaczy, chloru dwutlenku chloru, chloraminy, ozonu
Metody klasyczne uzdatniania wykazują generalnie bardzo niska efektywność usuwania toksyn niezbędnym czynnikiem jest destrukcja łańcucha cykloheptapeptydowego MCYS. Dotychczasowe badania wykazały niska przydatność węgla aktywnego (AC) stosowanego zarówno w postaci filtrów jak i dodatku do wody.
Dość dobre wyniki przy usuwaniu toksyn dają metody fizykochemiczne. Naświetlanie wody promieniami UV przy długości fali zbliżonej do maksimum ab?sorpcji dla MCYST, przy natężeniu 2550 fiW/cm2 dawało całkowity rozkład mikro-cystyny. W innych długościach fali efektywność rozkładu była jednak o wiele niższa. Dodatkowo stwierdzono, że otrzymane zmienione izoformy MCYST nie hamowały aktywności fosfatazy, 2A nie wykazując tym samym właściwości hepatotoksycznych i kancerogennych. Stwierdzono jednak także możliwość tworzenia różnego typu fonn izomerycznych, których toksyczność i kancerogenność nie są do tej pory znane. Efektywność usuwania toksyn uzyskana przez Himbergera i Comisha były jednak o wiele niższe. Inną bardzo poważną wadą tej techniki jest wysoka cena procesu uzdatniania wody i z tego powodu jest ona trudna do zastosowania w warunkach przemysłowych. Przy badaniu rozkładu przy naświetlaniu światłem słonecznym Tsuji i Twist stwierdzili, że obecność barwników (chlorofil, karoten, miksoksantofil, fikocyjanjny, itp.) oraz fragmenty komórek przyspieszają rozkład MCYST, choć wydajność tego procesu po 15 dniach jest niższa niż 50% wartości początkowej. Dodatkowo intensywne naświetlanie promieniowaniem UV przy-spiesza destrukcję komórek sinicowych i wydajnie spowalnia ich wzrost. Dużo lep?sze wyniki rozkładu MCYST uzyskiwano przy zastosowaniu metody fotokatalitycznej, podobnie jak w przypadku innych zanieczyszczeń, gdzie stosowany jest rozkład fotokatalityczny, zachodzący z udziałem wolnych rodników, w tym głównie hydroksylowych. Użycie TiO, jako katalizatora podczas naświetlania roztworu MCYST lampą ksenonową powodowało całkowity rozkład toksyny już po około 40 minutach. Wysoka efektywność rozkładu wynikała prawdopodobnie z obecności rodników hydroksylowych powstających na powierzchni katalizatora, a mających wyższe potencjały redukującoutleniające niż klasyczne utleniacze stosowane w uzdalnianiu wody. Biorąc pod uwagę powszechną obecność tych barwników w wodach naturalnych, mogą one stanowić również poważną przeszkodę w praktycznym zastosowaniu tej techniki. Zastosowanie foto katalizatorów znacznie poprawia wyniki uzyskiwane dla rozkładów foto litycznych. Niemniej podobnie jak poprzednio metoda jest kosztowna i trudna w zastosowaniu w skali technicznej.
Podejmowano także próby zastosowania procesów membranowych do uzdatniania wody podczas zakwitów sinicowych. Udowodniono, że zastosowanie mikroflltracji (MF) i ultrafiltracji (UF) może być bardzo efektywne w usuwaniu komórek sinicowych z wody. Prace Chów udowodniły, że komórki Microcysris aeni-ginosa mogą być usuwane w procesie mikrofiltracji z wydajnością nawet 98%. Problemem jest tu jednak liza (rozpad) komórek sinicowych i możliwość uwalniania ładunku toksyn do filtratu, co może być przyczyną wtórnego skażenia wody. Użycie ultrafiltrów o bardzo małej wielkości porów pozwoliło jednak na wydajną redukcję ładunku mikrocystyny oraz nodulariny w wodzie. Podstawową wadą powyższych procesów jest długi czas oczyszczania oraz bardzo wysokie koszty związane z energochłonnością tych procesów. Tak więc metody te nie nadają się do standardowych procesów oczyszczania wody pitnej i mogą być stosowane jedynie do oczyszczania wody do specjalnych zastosowań (do produkcji farmaceutyków).
Chemiczne metody oczyszczania polegają na utlenianiu ładunków MYCYST za pomocą różnego typu utleniaczy takich jak FeCl, chloramina, chlor, ozon. Do metod chemicznych zalicza się rozkład przy użyciu FeCl. Efektywność tych reakcji nie jest jednak zbyt wysoka gdyż po 30 minutach ulega rozkładowi zaledwie około 20% ładunku toksyn. Dużą wadą tej metody jest częściowe uwalnianie toksyn do wody podczas rozkładu komórek i wylewania zawartości cytoplazmy do wody. Ponieważ FeCl, jest dodawany do wody jako flokulant, może być ona stosowana do wstępnego usuwania ładunku toksyn. Dużo lepsze wyniki dawało zastosowanie silnych utleniaczy. Użycie chloru w postaci chloraminy wykazało, że mikrocystyna ulegała szybkiemu rozkładowi, choć chlor okazał się nieskuteczny w przypadku alkidowych neurotoksyn.

2.5 Wpływ zakwitów sinicowych na chemizm wód powierzchniowych
Zakwity glonów i sinic mogą nadawać wodzie zabarwienie pozorne i rzeczywiste. Barwę pozorną wywołują zawiesiny glonów i sinic, które mogą zawierać różnego typu barwniki naturalne (chlorofil, karoten), samo zabarwienie zależy od charakteru dominujących w zakwicie gatunków (zielony, zielononiebieski-sinice, żółtobrązowy oraz brązowy). Z kolei barwę rzeczywistą nadają wodzie wyżej wspomniane barwniki uwolnione już do wody w procesie lizy komórek, glonów i sinic. Intensywność zabarwienia rzeczywistego zależy wiec od ilości obumarłych komórek znajdujących się w wodzie zbiornika.
Obecność w wodzie glonów i sinic może tez nadawać wodzie charakterystyczny bardzo nieprzyjemny zapach, którego intensywność i charakter mogą wyraźnie zależeć od rodzaju kwitnących glonów i sinic oraz od ich ilości w wodzie podczas zakwitu (aromatyczny, trawiasty, pleśni, rybny, mułu oraz zapach tranu). Charakterystyczny zapach nadają też rozkładające się karotenoidy. Zakwity mogą być też przyczyną wzrostu mętności wody spowodowanego wprowadzeniem do niej dużej ilości substancji o charakterze koloidalnym, pochodzących z rozkładających się komórek sinic, glonów i bakterii.


ORGANIZMY LICZEBNOŚĆ ZAPACH WODY
Sinice 500-1000
>1000
Kilka tysięcy Trawiasty, zapach nasturcji, mulisty, ostry gnilny
Okrzemki 500-1000
>1000
Kilka tysięcy Słabo aromatyczny, zapach bodziszkowaty psujących się ryb
Złotowiciowce 500-1000
> Słabo rybny, tranowo rybny
Tab.nr1 Zależność zapachu wody od liczebności mikroorganizmów
W przypadku wód z zakwitem wzrasta też zapotrzebowanie na chlor, będące wskaźnikiem prawidłowo prowadzonej dezynfekcji wody jak też właściwego jej uzdatniania do celów spożywczych. W przypadku kolonii o liczebności 10x10 s./cm zapotrzebowanie na chlor wynosi zazwyczaj około 6 mg Cl2/dm podczas gdy przy ilości 120x10" szt./cm3 wzrasta aż do 16 mg Cl,/dm3. Nawet w przypadku wody odfiltrowanej pozbawionej komórek sinicowych, pozostałej po odsączeniu zawiesiny materiału biologicznego, zapotrzebowanie na chlor było dość wysokie i wynosiło około 7.5 mg CL/dm1 wody.
Również obecność glonów i sinic może wzbogacać wodę w duże ilości materii organicznej, takiej jak węglowodany w postaci pentoz, a także polisacharydów złożonych (głównie z glukozy, ksylozy, galaktozy, mannozy i arabinozy), kwasów organicznych (głównie szczawiowego, winowego i bursztynowego) oraz glikolanów, białek i enzymów, stymulatorów wzrostu (witaminy B12 i hormonów), a także inhibitorów wzrostu i antybiotyków. Głównymi substancjami organicznymi budzącymi największe zainteresowanie i wywołującymi duży niepokój eko - toksykologów oraz ludzi odpowiedzialnych, za jakość wody pitnej są oczywiście toksyny o strukturze oligopeptydów (hepatotoksyny) oraz alkaloidów (neurotoksyny).

2.6 Najważniejsze skutki zakwitów sinicowych dla ekosystemów wodnych
1. Zmniejszenie zawartości tlenu rozpuszczonego w wodzie,
2. Obniżenie zawartości związków makrobiogennych (jony amonowe, azotany (III), azotany (V), fosforany) dostępnych dla innych mikroorganizmów,
3. Wzrost konkurencyjności i zwiększona sukcesja w ekosystemie w przypadku niedoboru związków azotowych przez wykorzystywanie azotu atmosferyczne?go,
4. Zmniejszenie przenikalności światła w głąb toni wodnej i obniżenie wydajności procesów fotosyntezy fotooksydacji,
5. Zmiany wartości pH wody oraz zmiany wartości potencjałów reakcji utleniania i redukcji dla biologicznie ważnych reakcji typu redox,
6. Wzrost konkurencyjności przez wydzielanie do środowiska toksyn szkodliwych dla innych bio składników ekosystemu wodnego.

2.7 Wpływ metali na efektywność zakwitów sinicowych w zbiornikach zaporowych

W ostatnich kilkudziesięciu latach ilość metali ciężkich w ekosystemach wodnych wydajnie wzrasta skutkiem działalności człowieka. Dodatkowym problemem jest jeszcze dość słaba znajomość mechanizmów oddziaływań metali zawartych w środowisku z mikroorganizmami. Większość metali ciężkich ulega zalężaniu w mikroorganizmach, podlegając wydajnej biokoncentracji, przy czym współczynnik ton może wahać się w zakresie 100-100 000 (stosunek stężenia metalu w organizmie do stężenia w otaczającej wodzie). Mechanizmy oddziaływań są poznane do chwili obecnej dość słabo; najważniejszą rolę odgrywa tu prawdopodobnie biosorpeja. W przypadku sinic zaobserwowano zdolność do akumulacji jonów takich metali jak: Ni, Cd, Cu czy Zn, przy czym ich zdolność sorpcyjna jest o wiele większa niż organizmów wyższych.
W warunkach naturalnych istnieje wiele czynników mających wpływ na toksyczność metali. Do podstawowych należy forma, w jakiej występuje dany metal (wolne jony, kompleksy jonowe lub chellowe, formy cząsteczkowe). Do innych czynników zaliczyć można: (a) wartość pil środowiska, (b) potencjał oksydacyj-no-redukcyjny. (c) obecność innych metali oraz związków organicznych i nieorganicznych posiadających zdolność do chelatowania jonów, (cl) temperaturę decydującą o rozpuszczalności w wodzie soli i kompleksów, (e) obecność związków powierzchniowo czynnych Innym ważnym czynnikiem jest odporność gatunkowa i osobnicza na toksyczne działanie metalu. Występowanie sinic obserwowano nie?kiedy w wodach rzek i jezior o wysokich stężeniach metali toksycznych, co świadczy o wysokiej zdolności adaptacyjnej tych mikroorganizmów do skrajnie wysokich stężeń metali w środowisku wodnym. Obserwowano często stalą odporność na wysokie stężenia cynku, podczas gdy nic stwierdzono stałej odporności na miedź. Udało się też wyhodować w warunkach laboratoryjnych szczepy odporne na wysokie stężenia kadmu i cynku, co jest prawdopodobnie związane z syntezą białek metalotioneinowych bogatych w grupy tiolowe.
Toksyczne działanie metali jest zróżnicowane w zależności od jego rodzaju. Niektóre metale o charakterze endogennym (Zn, Cu. Mn. Fe, Co, Ni) są w pewnym zakresie stężeń niezbędne do prawidłowego funkcjonowania mikroorganizmów. Z kolei metale egzogenne (Pb, Cd. Hg czy Ag) nie pełnią funkcji biologicznych i nawet w niskich stężeniach jedynie oddziałują negatywnie, chociaż ostatnio istnieją po-podejrzenia, że pewną funkcję może pełnić kadm. Sam wodór metali na środowiska ma, podobnie jak w przypadku mikroorganizmów eukariotycznych, dwuetapowy charakter. Pierwszym etapem jest szybka, ale odwracalna sorpcja powierzchniowa metali, zachodząca dzięki obecności różnego typu grup funkcyjnych obecnych na powierzchni błon komórkowych. Główny mechanizm ma charakter jonowy zgodny z modelem Langmuira. Wielkość sorpcji jest uzależniona od pH środowiska i w zakresie pH=3-7 wzrasta wraz ze wzrostem wartości pH. Wynika to głównie z jonizacji grup karboksylowych kwasów organicznych obecnych w śluzie komórkowym. Również sorpcja na ścianach komórkowych sinic zależy od wartości pH, przy czyni iv kwaśnym za?kresie pH jest ona 2-3 krotnie niższa niż w obojętnych wartościach pH środowiska wodnego. Drugim etapem jest wnikanie metali do wnętrza komórek i jest to proces uwarunkowany dostarczeniem energii pochodzącej z procesów metabolicznych. Proces ten przebiega o wiele wolniej w ciemnościach ze względu na hamowanie procesu fosforelacji fotosyntetycznej. Na ten proces ma wpływ pH i sorpcja ma maksymalną wartość dla pH-7.5 po czym maleje zarówno w przypadku środowiska silnie kwaśnego, jak też silnie zasadowego.

Podsumowanie
Nie mniej ważne od uzdatniania ujmowanej wody, jest ograniczanie przyczyn jej zanieczyszczeń toksynami cyjanobakterii. Jednak zapobiegania zakwitom wody są równie trudne jak uzdatnianie wód powierzchniowych. Jak długo bowiem nie zahamuje się procesów eutrofizacji tych wód, tak długo pojawiać się będą ich zakwity. Pamiętać przy tym trzeba, że nawet odcięcie dopływu zanieczyszczeń punktowych i obszarowych, nie spowoduje natychmiastowego wyeliminowania zakwitów sinicowych ze zbiorników wodnych. Znaczna pula biogenów zmagazynowana jest w ich osadach dennych, stanowiąc tzw. ładunek wewnętrzny. Dobre efekty przynosi rekultywacja zbiorników w postaci stałego napowietrzania, usuwania osadów czy mieszania mas wody. Są to jednak metody bardzo kosztowne i nie mogą być wykorzystywane dla wszystkich zbiorników. Ponieważ jednak lepiej zapobiegać niż leczyć, wrócić należy do zdania umieszczonego na samym początku zanieczyszczenia i degradacji środowiska, które dotykają nas samych. Jak dotąd nie potrafiono skutecznie przeciwdziałać tym procesom w interesie środowiska. Istnieje więc możliwość, że zmuszeni konsekwencjami, będziemy im przeciwdziałać w swym własnym interesie.



BIBLIOGRAFIA
1.

1. A. Kabziński, ?Sinice i ich toksyny w uzdatnianiu wód?, AURA nr 9/2007r
2. A. Kabziński ?Usuwanie toksyn sinicowych z wody powierzchniowej? AURA nr 10/2007,
3. A.Kabziński ?Wpływ metali na efektywność zakwitów sinicowych w zbiornikach zaporowych?, AURA nr9/2006r
4. A.Stańczykowska, ?Ekologia naszych wód?, WSiP Wa-wa 1975r.
5. http://www.aquanet.pl/o_firmie/?pid=61
6. http://kartuzy.info/index.php?m=1&id=3458
7. http://www.proekologia.pl/e107_plugins/content/content.php?content.437.1