Nedělní komentář - Vliv kvality vody na zdraví u vody pro pití a koupání - vliv sinic (II)

Odstranitelnost cyanotoxinů ve vodárenském procesu

Biologické oživení vodních zdrojů, které jsou používány pro úpravu pitné vody, je zdrojem mnoha metabolitů, které snižují kvalitu produkované pitné vody a zároveň zvyšují náklady na její výrobu. Řasy a sinice mohou být příčinou pachutí, zdrojem pachů, produkovat toxiny sinic.

Odstranění nepříznivého vlivu sinic se provádí ve vodárenském procesu chlorem, ozonizací, koagulací, pomalou filtrací a aktivním uhlím. Pokusně se zkouší také metody se zvýšeným pH (10), sníženým pH (4), rychlé zahřátí průtočných systémů na bod varu a intenzivní UV zářiče instalované ve vodárenské technologii před kolony s aktivním uhlím.

Metoda pomalé filtrace a použití pískových filtrů vychází z následujících obecně uznávaných faktů: mladá, pomalu rostoucí populace sinic rodů Microcystis, Anabaena a Aphanizomenon neuvolňuje do svého okolí více než 1 % toxinů z jejich celkového obsahu v buňkách. Mladá, intenzivně rostoucí populace (tedy v době nástupu masového rozvoje) vylučuje z buňky 10 - 25 % toxinů, které jsou uvolňovány z prvních odumírajících buněk. Populace plně masově rozvinutá a odumírající (povlaky na hladině v zátokách, na březích apod.) vylučují 60 - 80 - 95 % toxinů, dle pokročilosti rozkladného procesu. Použijeme-li tedy pískové filtry na počátku vegetace, mohou být účinné. Dále je vhodné použít pískové filtry také v období plného rozvoje vodních květů, protože sníží hladinu toxinů, které by se dostaly do vody destrukcí buněk chlorací či ozonizací. Vždy však musí následovat další proces úpravy jako ozonizace, aktivní uhlí apod. Při úpravě vody z malých zdrojů se v řadě případů ve světě používá levná a účinná pomalá písková filtrace. Účinnost pomalé pískové filtrace při odstraňování toxinů sinic (neurotoxinů a hepatotoxinů) se odhaduje na 60 - 80 %. Vzhledem k tomu, že složení biofilmu na každém filtru je jiné, může se účinnost jednotlivých filtrů značně lišit.

K nejlepším metodám pro odstraňování cyanotoxinů při úpravě vody na vodu pitnou patří ozonizace a filtrace přes aktivní uhlí. Ozón je jedním z nejsilnějších známých oxidačních činidel, používaných často jak k dezinfekci, tak k oxidaci různých látek ve vodním hospodářství. Bylo zjištěno, že ozón je tak účinný, že nejsme ani schopni určit rychlostní konstantu jeho reakce, která je velmi rychlá. Ozon je vhodné aplikovat v dávce alespoň 1 mg/l po dobu alespoň 30 minut. Tato metoda degraduje cyanotoxiny na takové meziprodukty rozkladu, u kterých nebyla prokázána hepatotoxicita, embryotoxicita, genotoxicita, neurotoxicita ani cytotoxicita. Z hlediska ekonomického bývá metoda ozonizace hodnocena většinou jako vhodnější než metody s aktivním uhlím. Aby byla ozonizace tak účinná, jak je popsáno výše, musí být zařazena za filtry, které odstraní vlákna, kolonie a pokud možno i buňky řas a sinic. V opačném případě má ozon schopnost koagulovat a flokulovat i jednotlivé buňky do mikrovloček, ve kterých dochází k lýzi buněk a k uvolňování metabolitů řas, mezi jinými i pachotvorných látek a toxinů. Při takto nevhodném pořadí technologie úpravy pak dochází k omezení účinnosti odstraňování toxinů, protože lýzí buněk se celkový obsah toxinů zvýší.

Chlorace je jednou z metod použitelných na rozklad peptidických toxinů (hepatotoxiny) produkovaných různými druhy sinic. Rozklad je ovlivňován hodnotou pH. V případě, že je k chloraci použit chlornan, je třeba pH upravit na hodnotu nižší než 8. Je zřejmé, že účinnost chlorace je ovlivňována přítomností organických látek ve vodě a spotřebou chlóru na jejich oxidaci. Pro rozklad toxinů je třeba, aby zbytková koncentrace volného chlóru neklesla pod 0,5 mg/l po 30-ti minutách působení, což je koncentrace běžně dosahovaná při dezinfekci upravované vody. Postupy využívající chlor je vhodné řadit v procesu úpravy za filtraci, aby se dostalo do tohoto stupně úpravy co nejméně buněk řas a sinic, které po chloraci lyzují a uvolňují látky pro pitnou vodu nežádoucí. Zejména nevhodná je v období masového rozvoje sinic předchlorace, protože uvolní do vody toxické látky ze sinic hned na začátku procesu a tím zbytečně zatíží další stupně (například kolony s aktivním uhlím, které rychleji zaplní sorpční kapacitu a zvýší tak náklady na úpravu vody). Rozklad toxinů byl ovlivňován hodnotou pH. Z tohoto důvodu nebyla při vysokých dávkách účinná chlorace takovými látkami jako jsou chlornan vápenatý a sodný, kdy dochází ke zvýšení hodnoty pH.

Manganistan draselný je relativně silné oxidační činidlo, které se používá k oxidaci železa a manganu. Zdá se, že tato jednoduchá metoda je velmi účinná při odstraňování toxinů. Oxidace manganistanem nezávisí na hodnotě pH v takovém rozsahu, jak by se dalo předpokládat. Je však třeba provést další sledování, aby bylo možné optimalizovat podmínky oxidace, především hodnotu pH a odhadnout možnost vzniku dalších toxinů a rovněž pravděpodobnost vzniku nežádoucích meziproduktů.

Peroxid vodíku není používán ve vodním hospodářství jako samostatné oxidační činidlo. Reaguje totiž velmi pomalu. Ke zvýšení účinnosti odstraňování toxinů by bylo potřeba používat vysoké dávky H₂O₂ a dlouhé reakční doby při nízkých hodnotách pH. Peroxid vodíku se často užívá spolu s ozónem či v kombinaci s UV zářením, což účinnost oxidace zvyšuje.

Konvenční schéma úpravy vody (jednostupňová či dvoustupňová úprava) je nejrozšířenější metodou úpravy vody na celém světě. Klasické schéma úpravy vody zahrnuje koagulaci, flokulaci, následnou sedimentaci a filtraci. Podle jednotlivých úpraven se toto schéma může mírně lišit. Nicméně klíčová složka zůstává stále táž, a to změna vlastností znečištěnin ve vodě přídavkem koagulantu a poté odstranění látek sedimentací a následnou filtrací nebo při jednostupňové úpravě jen filtrací. Z uvedeného vyplývá, že klasické schéma úpravy vody nemá vliv na odstraňování toxinů sinic. Při odstraňování řas a sinic je důležitá agregační fáze (koagulace/flokulace). Účinnost filtrace je ovlivňována hodnotou rychlostního gradientu ve flotaci*) a výsledným poměrem velikost/hustota vloček.

*) Při použití flotace nedochází po koagulaci k odstranění kalu sedimentací, ale voda je ve flotačním stupni pod tlakem sycena vzduchem. Jemné bublinky vzduchu vynášejí vločky kalu na povrch, odkud je např. odstraňován shrabovacím zařízením. Tento postup je zvláště vhodný pro úpravu vod s nízkými koncentracemi zákalu a vysokými hodnotami barvy, protože zde vznikají lehké vločky, které snadno flotují. Metoda je rovněž účinná při odstraňování buněk řas a sinic, které tvoří plovoucí pěnu na hladině.

Metody využívající aktivní uhlí jsou v současné době považovány za nejvhodnější, je však důležité, v jaké formě je aktivní uhlí použito. Práškové aktivní uhlí v malých dávkách (1, 5 a 10 mg/l) nemá téměř žádný efekt na odstraňování cyanotoxinů, zatímco kolony s granulovaným aktivním uhlím o velikosti částic od 0,4 do 1,4 mm odstranily při pokusech cyanotoxiny z 85 %. Použití aktivního uhlí na odstraňování toxinů je velmi účinné. Ještě však existuje řada neznámých, např. určení životnosti aktivního uhlí pro různé toxiny a jejich směsi (což jistě ovlivní ekonomiku provozu). Dalšími metabolity řas, které jsou navíc mnohdy odolné k oxidaci, jsou látky způsobující různé druhy zápachu vody (geosmin, 2-methylisoborneol atp.). Tyto látky zcela odolávají oxidaci chlorací a pouze částečně jsou oxidovány ozónem a dokonce i kombinacemi ozónu s UV zářením nebo peroxidem vodíku nejsou výrazně účinnější. Pro jejich odstraňování je tedy nezbytné aplikovat vedle oxidačních postupů také adsorpce na aktivním uhlí. V poslední době se vyskytují předběžné zprávy, které uvádějí, že druhy aktivního uhlí, které jsou vybrány jako nejlepší pro odstraňování senzoricky závadných látek, nejsou nejlepší pro odstraňování sinicových toxinů a naopak.

Každá metoda má své výhody, nevýhody, přednosti i omezení. V době masového rozvoje přejít na jiný zdroj pro úpravu vody. Není-li to možné, mít na paměti, že je vhodné:

1. odstranění živých kolonií (buněk) tak, aby se jejich obsah nedostal do upravárenského procesu,
2. použití kombinace alespoň dvou metod úpravy vody tak, aby alespoň jedna byla schopna:
   • degradovat cyanotoxiny,
   • omezit hladiny rozpuštěných organických látek a tak omezit možnost rozvoje bakterií, které také mohou produkovat toxiny,
3. v době masového rozvoje vodních květů sinic zásadně nepoužívat předchloraci.

Terapie a detoxikace cyanotoxinů v živém organismu
Pravděpodobně nejúčinější terapie je prevence absorpce toxinu v organismu po požití. V případě hospodářských zvířat a člověka je vhodné použít práškové aktivní uhlí nebo živočišné uhlí. Podle dosavadních studií poskytuje nejlepší ochranu před účinkem cyanotoxinů, kromě výše zmíněného živočišného uhlí (které poskytne ochranu před neuro- a hepatotoxiny), i silymarin, tokoferol, glutation, cyclosporin-A a rifampin.

Hlediska pro volbu balené vody

Balených vod je více druhů - např. kojenecká, stolní, balená pitná, sodová, minerální přírodní stolní, ....

• Nejkvalitnější a vhodná ke stálému pití je voda s označením "kojenecká" nebo "stolní", zejména s obsahem rozpuštěných minerálních látek (RL) 250 - 500 mg/l.
• Druhy minerálních stolních vod střídejte a nikdy jich nepijte více než 1 l, pro kojence nejsou vhodné vůbec.
• Upřednostňujte vody s kratší záruční lhůtou a kupujte je v obchodech, kde jsou vhodně skladovány (v chladu a temnu).
• Všímejte si minerálového složení vod na etiketě. Optimální hodnoty jsou:
  • Vápník (Ca): 40 - 80 mg/ l
  • Hořčík (Mg): 20 mg/ l
  • Draslík (K): > 1 mg/ l
  • Sodík (Na): < 20 mg/ l
  • Chloridy (Cl^-): < 25 mg/ l
  • Sírany (SO^2-): < 240 mg/ l
  • Dusičnany (NO₃): < 10 mg/ l

Na závěr: Kolik pít?

Nedostatek tekutin, zvláště je-li plíživý a dlouhodobý, se projevuje "pouze" častějším bolením hlavy, změnou nálad, většinou k horšímu, a jinými "drobnými" potížemi, ale vliv takového stavu na organismus a jeho zdraví z dlouhodobého hlediska je vyloženě škodlivý.

Kojenec musí denně přijímat	120 - 180 ml tekutin na 1 kg své hmotnosti
Děti od 1 do 6 let potřebují	100 - 125 ml tekutin na 1 kg své hmotnosti
do 12 let pak	70 - 100 ml tekutin na 1 kg své hmotnosti
Starší děti a mládež	40 - 60 ml tekutin na 1 kg své hmotnosti
Dospělí	20 - 45 ml tekutin na 1 kg své hmotnosti

Vezmeme-li si dospělou ženu vážící 70 kg, dojdeme k celkovému číslu 1,4 - 3,15 litru tekutin denně. Ovšem z hlediska zdravého životního stylu je spodní hranice nevhodná a doporučení se pohybují kolem 2,5 - 3,0 litry tekutin denně.

Literatura:
1. webové stránky hygienických stanic
2. www.sinice.cz