Wpływ jakości wody i parametrów jej uzdatniania na efektywność usuwania toksyn sinicowych na przykładzie wodociągu "Sulejów-Łódź"

• Autorzy: Kabziński A. K. M. , Grabowska H. , Cyran J. , Juszczak R. , Zawadzka A. , Macioszek B. T.

Warianty tytułu

EN

Effect of water quality and treatment parameters on the extent of cyanobacterial toxins removal from the water: A case study

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Sinice (Cyanophyta), wchodzące w skład fitoplanktonu, należą do grupy gram ujemnych prokariotycznych organizmów fotosyntezujących. W normalnych warunkach liczebność komórek sinicowych w 1 cm3 wody waha się od kilkuset do kilku tysięcy, przy czym w okresach intensywnego zakwitu może dochodzić do kilkuset tysięcy komórek w 1 cm3 wody. Intensywne zakwity nadają wodzie barwę i nieprzyjemny zapach, uwalniają też duże ilości neurotoksyn alkaloidowych i hepatotoksyn o charakterze oligopeptydów o wysokiej toksyczności. W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące efektywności uzdatniania wody ujmowanej ze zbiornika sulejowskiego, przy obecności komórek sinicowych i hepatotoksyn, w systemie wodociągowym Sulejów-Łódź. W badaniach przeprowadzonych w 2002 r. stwierdzono, że końcowe stężenia mikrocystyny LR były dużo niższe niż wartość dopuszczalna (1,0 mg/m3), świadcząc o prawidłowym przebiegu procesu uzdatniania wody. Czynnikiem mającym negatywny wpływ na efektywność uzdatniania wody była całkowita biomasa mikroorganizmów oraz pośrednio wysoka temperatura wody powierzchniowej, wpływająca korzystnie na zakwity oraz przyrost całkowitej biomasy, jak też ilość produkowanych toksyn. Zastosowane w procesie uzdatniania dawki dwutlenku chloru i ozonu były dostateczne do usunięcia mikrocystyny LR w granicach 85÷100%, a innych izoform w granicach 70÷100%. Dokładniejsze zbadanie wpływu tych czynników na efektywność usuwania toksyn sinicowych będzie przedmiotem dalszych badań, w celu potwierdzenia wcześniej uzyskanych wyników.

EN

Cyanobacteria (Cyanophyta) belong to the group of gram-negative procariotic photosynthesizing organisms and are part of the phytoplankton. Normally, the number of cyanobacteria ranges between several hundred and several thousand cells per cubic centimeter of water to increase to several hundred thousand cells per cubic centimeter when blooming. Blooming produces an intensive hue and objectionable odor of the water; it also releases large amounts of alkaloid neurotoxins and hepatotoxins of oligopeptide type displaying a very high toxicity. The present paper shows the results of an experimental study (performed in 2002), which aimed at determining the efficiency of the treatment process involving water taken in from the Sulejów impoundment lake, contaminated with cyanobacterial cells and hepatotoxins. The study has produced a number of major findings. The final concentrations of microcystin LR fell much below the admissible level (1.0 mg/m3). The total biomass of the microorganisms and, indirectly, the high temperature of the surface water had an adverse influence on the efficiency of the treatment process; they promoted blooming, enhanced the increment in the total biomass and increased the amount of the toxins produced. The chlorine dioxide and ozone doses used in the experiments sufficed to yield a removal of microcistin LR and other isoforms within 85 to 100% and 70 to 100%, respectively. The effect of the factors mentioned above upon the extent of cyanobacterial toxins removal will be examined in more detail in a further study in order to substantiate our previous results.

Słowa kluczowe

PL

woda powierzchniowa; glony; mikrocystyny; chlorowanie; ozonowanie

EN

surface water; algal blooms; microcistin; chlorination; ozonation

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 26, nr 3
• Strony: 13--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 40 poz.

Twórcy

autor

Kabziński A. K. M.

autor

Grabowska H.

autor

Cyran J.

autor

Juszczak R.

autor

Zawadzka A.

autor

Macioszek B. T.

• Uniwersytet Łódzki, Instytut Chemii, ul. G. Narutowicza 68, 90-136 Łódź; Zakład Wodociągów i Kanalizacji w Łodzi, ul. Wierzbowa 52, 90-133 Łódź; Politechnika Łódzka, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź,

Bibliografia

• 1. A. K. M. KABZIŃSKI, R. JUSZCZAK, E. MIĘKOŚ, M. TARCZYŃSKA, K. SIVONEN, J. RAPALLA: Zastosowanie HPLC do ilościowego oznaczania toksyn sinicowych w próbkach środowiskowych. Mat. konf."Metody chromatograficzne w analizie żywności i ekotoksykologii". Lublin 1998, ss. 61-73.
• 2. A. K. M. KABZIŃSKI, H. SCHOLL, R. JUSZCZAK: Ilościowe i jakościowe oznaczanie toksyn sinicowych w wodzie i materiale biologicznym. W: Nowe metody i technologie stosowane w chemii środowiska [red. B. BUSZEWSKI]. Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń 1966, ss. 48-50.
• 3. A. K. M. KABZIŃSKI, R. JUSZCZAK, E. MIĘKOŚ, H. SCHOLL: Krążenie zanieczyszczeń w środowisku. Podstawy metod oznaczania metali ciężkich, WWA i toksyn sinicowych w wodach naturalnych i materiale biologicznym z zastosowaniem metod elektrochemicznych i wysokosprawnej chromatografii cieczowej. W: Inżynieria środowiska w eksploatacji kompleksów wojskowych [red. J. WASILCZYK]. Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa 1997, ss. 51-68.
• 4. A. K. M. KABZIŃSKI: Oznaczanie toksyn sinicowych w wodzie i liofilizowanym materiale fitoplanktonu metodami SPE/HPLC ora możliwości stosowania nowoczesnych sprzężonych technik chromatograficznych do badania ich struktury. Soc. Sci. Łódź, 1998, nr 51, ss. 235-253.
• 5. A. K. M. KABZIŃSKI: Problemy oznaczania toksyn sinicowych w wodzie oraz możliwości stosowania nowoczesnych technik analitycznych. Część I. Gospodarka Wodna, 2000, nr 5, ss. 185-187.
• 6. A. K. M. KABZIŃSKI: Problemy oznaczania toksyn sinicowych w wodzie oraz możliwości stosowania nowoczesnych technik analitycznych. Część II. Gospodarka Wodna, 2000, nr 6, ss. 225-230.
• 7. P. CARLINE: Destruction of cyanobacterial hepatotoxins with chloride and chloramine used in water treatment. UK Foundation for Water Research, Marlow, Buckinghamshire 1994.
• 8. K. TSUJI, T. ATANUKI, F. KONDO, M.F. WATANABE, H.NAKAZAWA, M. SUZUKI, H. UCHIDA, K. I. HARADA: Stability of microcystins from cyanobacteria. Effect of chlorination on decomposition. Toxicon, 1997, No. 35, pp. 1033-1041.
• 9. A. M. KEIJOLA, K. HIMBERGER, A. L. ESALA, K. SIVONEN, L. HIISVIRTA: Removal of cyanobacterial toxins in water treatment processes: laboratory and pilot plant experiments. Toxic. Asses., 1988, No. 3, pp. 643-656.
• 10. A. JODŁOWSKI: Działanie ozonu i chloru na mikrocystyny w środowisku wodnym. Ochrona Środowiska, 2003, nr 3, ss. 49-52.
• 11. K. LAHTI, L. HIISVIRTA: Removal of cyanobacterial toxins in water treatment process: review of studies conducted in Finland. Water Sup., 1998, No. 7, pp. 149-154.
• 12. J. ROSITANO, G. NEWCOMBE, B. NICHOLSON, R. SZTAJN­ BOK: Ozonation of NOM and algal toxins in four treated waters. Water Research, 2001, Vol. 35,, No. I, pp. 23-32.
• 13. S. HOGER, D. DIETRICH, B. HITZFELD: Effect of ozonation in drinking water treatment on the removal of cyanobacterial toxins. Toxicol. Sci., 1999, No. 48, pp. 33-42.
• 14. A. K. M. KABZIŃSKI: Problemy wtórnego zanieczyszczenia wód wodociągowych w procesie ich uzdatniania i przesyłu. Gospodarka Wodna, 2002, nr 6, ss. 244-249.
• 15. A. K. M. KABZIŃSKI, H. SCHOLL, S. DOMAGAŁA: Zastosowanie wysokosprawnej chromatografii cieczowej ze wstępnym zatężaniem metodą ekstrakcji do fazy stałej toksyn sinicowych z wody i z materiału biologicznego. Biologica! Processes in Recultivation ofLakes [red. M. ZALEWSKI], WIOŚ, Łódź 1995, ss. 221-230.
• 16. A. K. M. KABZIŃSKI, R. JUSZCZAK, E. MIĘKOŚ, M. TARCZYŃSKA, K. SIVONEN, J. RAPALLA: The first report about presence of cyanobacterial toxins in Polish lakes. Polish J. Envron. Stud., 2000, No. 9, pp. 171-178.
• 17. A. K. M. KABZIŃSKI, R. JUSZCZAK, J. DZIEGIEĆ: Problemy oznaczania toksyn sinicowych w wodzie jeziornej i pitnej oraz w materiale biologicznym. Przegl. Geolog., 2001, nr 49, ss. 995-996.
• 18. A. K. M. KABZIŃSKI, H. GRABOWSKA: Badanie efektywności usuwania toksyn sinicowych w procesie uzdatniania wody na przykładzie systemu produkcyjno-przesyłowego Sulejów-Łódź. Gospodarka Wodna, 2003, nr 3, ss. 109-118.
• 19. A. K. M. KABZIŃSKI, H. GRABOWSKA, J. CYRAN, R. JUSZ­ CZAK, J. DZIEGIEĆ, A. ZAWADZKA, D. E. SZCZUKOCKI, K. SZCZYTOWSKI: Badania dotyczące użycia dwutlenku chloru i ozonu do usuwania toksyn sinicowych w systemie wodociągowym Sulejów-Łódź. Arch. Env. Prot., 2004, Vol. 30, No.2, pp. 17-38 .
• 20. H. GRABOWSKA, Z. GRABOWSKI, B. RZERZYCHA, J. CY­ RAN, A. K. M. KABZIŃSKI: Ocena skuteczności usuwania mikrocystyny LR w procesach uzdatniania wody powierzchniowej w systemie wodociągu „Sulejów-Łódź". Ochrona Środowiska, 2003, nr 4, ss. 51-56.
• 21. A. K. M. KABZIŃSKI, R. JUSZCZAK, E. MIĘKOŚ, H. SCHOLL, M. TARCZYŃSKA, K. SIVONEN: Zastosowanie metod HPLC do oznaczania toksyn sinicowych w wodzie imateriale biologicznym. W: Chromatografia i inne techniki separacyjne w ekoanalityce [red. B. BUSZEWSKI], UMK, Toruń 1997, ss. 407-419.
• 22. A. K. M. KABZIŃSKI, H. SCHOLL: Problemy oznaczania toksyn sinicowych w wodzie i materiale biologicznym metodą HPLC z zastosowaniem SPE. W: Problemy analityczne oznaczania substancji kancerogennych w wodach [red. J. R.DOJLIDO], PZH-IMGW-PAN, Warszawa 1997, ss. 121-141.
• 23. A. K. M. KABZIŃSKI i in.: Problemy oznaczania toksyn sinicowych w wodzie i materiale biologicznym metodą wysoko sprawnej chromatografii cieczowej. W: Związki organiczne w środowisku i metody ich oznaczania [red. J. i M. BARTULEWICZJ. GIOŚ-UW-PAN, Warszawa 1998, ss. 241-243.
• 24. J. ROSITANO, B. C. NICHOLSON, P. PIERONNE: Destruction of cyanobacterial toxins by ozone. Ozone Sci. Eng., 1998, No. 20, pp. 223-238.
• 25. B. NICHOLSON, J. ROSITANO, J. HUMPAGE, M. BURCH: Removal of alga! toxins in water by treatment processes. 15th AWWA Federal Convention, Sydney 1993, pp. 327-331.
• 26. J. HART, P. SCOTT: Microcystins removal from water. Water Research Report No. FR0367, Murlow, Buckinghamshire 1993.
• 27. S. J. HOGER, B. C. HITZFELD, D. R. DIETRICH: Removal of cyanobacterial toxins. Scientific Rep., 1999.
• 28. H. JAMES, J. FAWELL: Detection and removal of cyanobacterial toxins from fresh water. Report FR 0211, Murlow, Buckinghamshire, UK Foundation for Water Research, 1991.
• 29. J. ROSITANO, B. NICHOLSON: Water treatment techniques for the removal of cyanobacterial toxins from water. Report No. 2, Salisbury, Australian Centre for Water Quality Research, 1994.
• 30. K. HIMBERGER, A. M. KEIJOLA, L. HIISVIRTA, H. PYYSALO, K. SIVONEN: The effect of water treatment process on the removal of hepatotoxins from Microcystis and Oscillatoria cyanobacteria: A laboratory study. Water Res., 1989, No. 23, pp. 979-984.
• 31. T. W. LAMBERT, C. F. B. HOLMES, C. E. HRUDEY: Adsorption of microcystin-LR by activated carbon and removal in full scale water treatment. Water Res., 1996, No. 30, pp. 1411-1422.
• 32. C. DONAT!, M. DRIKAS, R. HAYES, G. NEWCOMB: Microcystin-LR adsorption by powdered activated carbon. Water Res., 1994, No. 28, pp. 1735-1742.
• 33. L. A. LAWTON, P. K. J. ROBERTSON: Physicochemical treatment methods for the removal of microcystins (cyanobacterial hepatotoxins) from potable waters. Chem. Soc. Rev., 1999, No. 28, pp. 217-224.
• 34. P. MOUCHET, V. BONNELYE: Solving algae problems: French expertise and worldwide applications. J. Water SRT-Aqua, 1998, No. 47, pp. 125-141.
• 35. M. DRIKAS, S. HRUDEY: Control and removal of toxins. In: Toxic Cyanobacteria. Current Status of Research and Management [Eds. D. STEFFENSEN, B. NICHOLSON]. American Water Works Association Research Foundation, Denver 1994.
• 36. Z. GRABOWSKI, B. RZERZYCHA, H. GRABOWSKA, M. WYBÓR, J. CYRAN, J. SOLNICA: Wstępne utlenianie domieszek wody dwutlenkiem chloru i usuwanie produktów ubocznych utleniania na przykładzie wodociągu Sulejów-Łódź. Ochrona Środowiska, 2001, nr 3, ss. 45-48.
• 37. J. ROSITANO: The destruction of cyanobacterial peptide toxins by oxidants. Scientific Report No. 110, Urban Water Res. Assoc., Melbourne 1996.
• 38. K. TSUJI, T. WATANUKI, F. KONDO, M. F. WATANABE, H. NAKAZAWA, M. SUZUKI, H. UCHIDA, K. I. HARADA: Stability of microcystins from cyanobacteria - IV. Effect of chlorination on decomposition. Toxicon, 1997, No. 35, pp. 1033-1041.
• 39. B. C. NICHOLSON, J. ROSITANO, M. D. BURCH: Destruction of cyanobacterial peptide hepatotoxins by chlorine and chloramines. Water Res., 1994, No. 28, pp. 1297-1303.
• 40. L. LEPISTO, K. LAKTI, J. NIEMI: Removal of cyanobacteria and other phytoplankton in four finish waterworks. Algol. Stud., 1994, No. 75, pp. 167-181