41
Tkii di T oksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

  • Upload
    lethien

  • View
    219

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

T k i i diToksini u vodidr Siniša Markov

WW2014 “Kvalitet voda”02-05.09. Novi Sad

Page 2: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

toksične i opasne materije abiotičkog porekla -toksične i opasne materije abiotičkog porekla -(ne)svesna ljudska aktivnost

Biotoksini ???

Da li je prisustvo

CIJANOBAKTERIJA I CIJANOTOKSINACIJANOBAKTERIJA I CIJANOTOKSINA

“iznenađujuća informacija” ili .........?

Page 3: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Toksin Vrsta- producent Letalna doza (LD50)*

Poređenje toksičnosti raznih biotoksina (Falconer i sar. 1999)

( )BOTULINUM Clostridium botulinum (bakterija) 0,00003 TETANUS Clostridium tetani (bakterija) 0,0001 RICIN Ricinus communis (biljka) 0,02 DIPHTHERIA Corynebacterium diphtheriae (bakterija) 0 3DIPHTHERIA TOXIN

Corynebacterium diphtheriae (bakterija) 0,3

KOKI TOXIN Phyllobates bicolor (žaba) 2,7 TETRODOTOXIN Sphaeroides rubripes (riba) 8 p p ( )SAXITOXIN Aphanizomenon flos-aquae (cijanobakterija) 9 COBRA TOXIN Naja naja (kobra) 20 NODULARIN Nodularia spumigena (cijanobakterija) 30-50 MICROCYSTIN LR Mi ti i ( ij b kt ij ) 50MICROCYSTIN-LR Microcystis aeruginosa (cijanobakterija) 50 ANATOXIN-a Anabaena flos-aquae (cijanobakterija) 200 MICROCYSTIN-RR Microcystis aeruginosa (cijanobakterija) 300-600 CURARE Chrondodendron tomentosum (brazilska biljka) 500( j )

STRYCHNINE Strychnos nux-vomica (biljka) 500 AMATOXIN Amanita phalloides (gljiva) 600 MUSCARIN Amanita muscaria (gljiva) 1100 PHALLATOXIN Amanita phalloides (gljiva) 1800 GLENODIN TOXIN Peridinium polonicum (dinoflagelatna alga) 2500 SODIUM CYANIDE 10000

Page 4: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Cijanobakterije i cijanotoksini, dr Jelica Simeunović, docent

Page 5: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad
Page 6: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Da li je organizatorima WW ovaj problem nov?

U odrastanju do punoletstva pažnja posvećena ovom pitanju?

2. DEO: MIKROBIOLOŠKI PARAMETRI KVALITETA VODE ZA PIĆEProf. dr Olgica Petrović

ALGE I CIJANOBAKTERIJE KAO POKAZATELJI KVALITETA VODE ZA PIĆE

2 DEO SMERNICE ZA ZDRAVSTVENO BEZBEDNU VODU ZA PIĆE

PRIRODNE ORGANSKE MATERIJE U VODI

2.2. BIOLOŠKI PROCESI I PRIRODNE ORGANSKE MATERIJE

Page 7: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Pravi fosilni ostaci “najnaprednih” bakterija i danas su živi organizmi na nekoliko lokacija na planeti i koje su nazvane CYANOBACTERIE, a njihovi fosilni

t i STROMATOLITIostaci su STROMATOLITI.

Page 8: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Ovi organizmi (CYANOBACTERIE) su dominirajući oblik života U NAREDNIH SKORO preko 2000 miliona godina, I ONE SU U TOM PERIODU SAMOPROKARIOTSKOG TIPAOni su strpljivi tvorci kiseonika i njegovo pojavljivanje u ogromnim količinama u tadašnjoj zemljinoj atmosferi jednom od najbitnijih preduslova za početaku tadašnjoj zemljinoj atmosferi, jednom od najbitnijih preduslova za početak opšteg bujanje života.

Page 9: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Život je nastao u vodi i u današnje vreme većina najznačajnijih pojava

se odigrava (brže ili sporije) u ovoj sredini – originalno su to mora i g ( p j ) j g

okeani, ali ne manje bitne su promene u rekama i potocima, prirodnim

jezerima, rezervoarima, barama

(registruju se promene i u podzemnim vodama, ledu, hidrotermalnim

izvorima i dr.)

pojave tj. promene (ako nema nikakve druge ono bar kruženje

elemenata u prirodi) u vodenim sistemima se mogu registrovati na

osnovu fizičko-hemijskih i bioloških – mikrobioloških parametara

(kvalitativni i kvantitativni pokazatelji

Page 10: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad
Page 11: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Cijanobakterije su nazivane a i danas je taj termin u upotrebi

Šta su cijanobakterije?

Cijanobakterije su nazivane, a i danas je taj termin u upotrebi - modro-zelene alge usled sličnosti sa zelenim algama po morfologiji, staništu i fotosintetskim mogućnostima(Cyanobacteriophyta)(Cyanobacteriophyta)

u današnjem vremenu poznato nam je oko 2000 vrsta i većina bik it i i i k i k t fili ( d 190 dsu ubikvitarni organizmi; neke su i ekstremofili (od -190 do

+70 °C)

ŠBIOLOŠKA KLASIFIKACIJAKriterijumi podele - velika raznovrsnost oblika i veličine, kao i načina razmnožavanjarazvrstane u 150 rodova, tj. 5 redova

MIKROBIOLOŠKA KLASIFIKACIJAPo Bergey-u: Phylum BX: Cyanobacteria; Eubacteria, gram-negativne

Page 12: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

red Karakteristike predstavnici (rodovi)

Chroo- Kokoidne ćelije koje se Aphanocapsa, Aphanothece, Gloeo-

coccales razmnožavaju binarnom fisijom

ili pupljenjem

capsa, Merismopedia, Microcystis,

Synechococcus, Synechocystis

Pl K k id ć lij ti ili Ch idi i PlPleuro-

capsales

Kokoidne ćelije, agregati ili

pseudofilamenti koji se razmno-

žavaju beocitama (endospore)

Chroococcidiopsis, Pleurocapsa

j ( p )

Oscillato-

riales

Pravi filamenti bez heterocisti ili

akineta

Lyngbya, Leptolyngbya, Microcoleus,

Oscillatoria, Phormidium, Planktothrix

Nosto-

cales

Filamentozne, koje se dele u

jednoj ravni, sa heterocistama;

lažno grananje kod nekih

Anabaena, Aphanizomenon, Calothrix,

Cylindrospermopsis, Nostoc,

Scytonema Tolypothrixlažno grananje kod nekih

rodova kao što je Scytonema

Scytonema, Tolypothrix

Stigonema Deljenje u više ravni; pravo Mastigocladus (Fischerella),

tales grananje i raznovrsni filamenti;

heterociste

Stigonema

Page 13: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Ekološka podela cijanobakterija

3 l d i di3 glavne grupe u vodenim sredinama: -stvaraju prevlake (navlake), u vidu perifitnog biofilma na kamenju, sedimentima i submerznim biljkama

i i j t j j lj i bl k lit t d- izazivaju cvetanje – javlja se niz problema za kvalitet vode; uglavnom prisutne u eutrofičnim (nutrijentima bogatim) jezerima- pikocijanobakterije – izuzetno sitne (<3 mm prečnik), često prisutne u bistrim jezerima- kolonijske koje ne izazivaju cvetanje – u različitim vodenim sredinama mezotrofna jezerasredinama – mezotrofna jezera, ....- metafitne vrste - stvaraju agregate koje su slabim vezama povezane sa makrofitama

Page 14: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad
Page 15: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

građa ćelije cijanobakterija

hromatoplazma

centroplazma(nukleoplazma)

ćelijski zid

Page 16: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

ĆELIJSKI ZID – uglavnom višeslojna struktura

- L1 – unutrašnji mekani slojL1 unutrašnji mekani sloj

- L2 je rigidni sloj sastavljen od mureina

- L3 i L4 spoljašnji elastični slojevi načinjeni od lipopolisaharidaL3 i L4 spoljašnji elastični slojevi načinjeni od lipopolisaharida

- po strukturi je veoma sličan građi ćelijskog zida Gr (-) bakterija

u ćelijskom zidu se nalaze pore (70 nm) kroz koje prolaze

plazmodezme i kroz koje se luče sluzni ili galertni omotači

- Sluzavi omotači – zaštita od isušivanja, puzeće kretanjej , p j

Page 17: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

HROMATOPLAZMA

hroma (grč. boja)– periferni deo citoplazme sa fotosintetičkimhroma (grč. boja) periferni deo citoplazme sa fotosintetičkim

pigmentima koji su povezani sa tilakoidima (grč. tilakoides -

meškolik) – invaginacija plazmalememeškolik) invaginacija plazmaleme

fotosintetički aparat sadrži oko 30 pigmenata; osnovni pigment -

hlorofil a; tzv pomoćni pigmenti - karotenoidni pigmenti uhlorofil a; tzv. pomoćni pigmenti - karotenoidni pigmenti u

tilakoidu (β-karoten i zeaksantin), zatim fikobilini (C-fikocijanin,

alofikocijanin i C fikoeritrin)alofikocijanin i C-fikoeritrin)

fikobilizomi koji su pričvršćeni na površini tilakoida

Page 18: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Boja cijanobakterija

- Boja u masi zavisi od zastupljenosti fikobilinskih pigmenataBoja u masi zavisi od zastupljenosti fikobilinskih pigmenata

- fikocijanin + hlorofil – modrozelena boja

- različiti odnosi fikocijanina i fikoeritrina – od purpurne do crvene bojej p p j- crna boja usled absorpcije skoro celog vidljivog spektra od strane pigmenata

- Boja zavisi od uslova spoljašnje sredine – hromatska adaptacija

Page 19: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

CITOPLAZMATSKE INKLUZIJE CIJANOBAKTERIJA

Rezervne supstancep

-zrnca cijanoficinskog skroba - α-1-4 glukan ne daje bojenu

reakciju sa jodomreakciju sa jodom

-cijanoficinska zrnca – velike granule u blizini ćelijskog zida kod

končastih oblika; složeni polimer amino kiselina arginina ikončastih oblika; složeni polimer amino kiselina arginina i

asparagina – rezerve azota, rast u vodama bez azota

Polifosfatne granule (volutin) -Polifosfatne granule (volutin) -

visokopolimerizovan fosfat;

rezerve fosfora rastu u vodamarezerve fosfora, rastu u vodama

bez fosfora

Poli β hidroksibutirat rezerve-Poli-β-hidroksibutirat – rezerve

ugljenika i energije kod nekih

Page 20: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Gasne vakuole

- šuplji proteinski cilidri sa koničnim krajevima ispunjeni gasomšuplji proteinski cilidri sa koničnim krajevima ispunjeni gasom

– reguliše gustinu ćelija što omogućava promenu položaja u

vodenom ekosistemuvodenom ekosistemu

- malo svetla –više gasnih vakuola – talus bliže ili na samoj

površinipovršini

- u svetlom sloju – više fotosinteze –

šećeri -negativan osmotski pritisak -

voda ulazi u ćeliju, povećanje

hidrostatičkog pritiska

- Visok hidrostatički pritisak – kolaps

gasnih vakuola – alge tonu

Page 21: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

NUKLEOPLAZMA (centroplazma)- hijaloplazma i fibrile DNK, nema

jedrove membrane nema jedarca hromozoma ni jedrovog vretenajedrove membrane, nema jedarca, hromozoma ni jedrovog vretena

- multiple, tzv ‘back-up’ kopije bakterijskog hromozama (6 ili više)

Page 22: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Vodena staništa cijanobakterija – prirodni BIOREAKTORI

Z t i ž j ik i j t b jZa rast i razmnožavanje mikroorganizama u njemu potrebno je

sagledati:

- karakteristike mikroorganizama

- uslove sredine

Cijanobakterije su fotoautotrofni mikroorganizmi – fotoliza vode

(retko koriste H2S) i oslobađaju kiseonik; neke mogu biti miksotrofi; ( 2 ) j ; g ;

- Mada su aerobi, neke su tolerantne na niske koncentracije O2 i više

koncentracije H2S koje bi bile toksične za alge; ova tolerancija imkoncentracije H2S koje bi bile toksične za alge; ova tolerancija im

omogućava preživljavanje u anoksičnom i eutrofičnom sedimentu

jezerajezera

- jedini fotoautotrofni organizmi koji mogu da fiksiraju azot

Page 23: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Cijanobakterije su visoko tolerantne na UV zračenje – razvile su

ličit t t ij d štih t b d titi d d ž k t idrazličite strategije, a od opštih treba podsetiti da sadrže karotenoide,

tj. hvatače reaktivnih kiseoničnih radikalskih vrsta, enzime (kao što su

)superoksid dismutaze) i proteine za reparaciju nakon UV oštećenja

-odnos prema temperaturi – naginju višim temperaturama, kako po

minimalnoj tako i po optimalnoj (grupa koja izaziva cvetanje preferira

temperature iznad 15 °C)

- odnos prema pH: u principu pogodnije su im alkalnije sredine; tokom

cvetanja pH se može povećati iznad 9 (u takvoj sredini većina

neorganskog ugljenika je u obliku karbonata i nije dostupan brojnim

algama)g )

- osmofilnost je prisutna kod nekih vrsta

Page 24: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

- neke cijanobakterijske vrste imaju sposobnost azotofiksacije što

ima daje kompetitivnu prednost u sredinama sa niskom koncentraima daje kompetitivnu prednost u sredinama sa niskom koncentra-

cijom nitrata i amonijaka, pa na taj način obogaćuju takve vodene

sredine sa azotomsredine sa azotom

-ako su u bioreaktoru ispunjeni abiotiči i biotički uslovi nema razloga

da ne dođe do rasta i razmnožavanja – može se posmatrati kao

obična prirodna pojava

međutim

ubrzan stepen reprodukcije rezultuje sa drastičnim povećanjem

ukupne biomase poznate pod nazivom cvetanje vode (uslovni

kriterijum koncentracija ćelija veća od 10.000 u mililitru vode)

Page 25: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

izraženo cijanobakterijsko cvetanje se definiše kao opasno

l l t j ( “h f l l l bl ” HAB ) k lik jalgalno cvetanje (eng. “harmful algal blooms”-HABs) ukoliko je

povezano sa negativnim posledicama po okolinu, kao što su

ž čmortalitet živog sveta, smanjenje submerzne akvatične

vegetacije, poremećaj stabilnosti ekosistema, negativan uticaj

na lance ishrane, produkciju veoma aktivnih toksičnih

supstanci i dr.-cijanobakterije ne mogu dugo da održe ekstremno visok nivo

razvoja populacije već ono traje određeno vreme (1-2 nedelje)

pa počinju ubrzano da odumiru

- međutim, pojava novog cvetanja u istoj vodenoj sredini se

može ubrzo opet desiti ukoliko su prisutni uslovi koji to

omogućavaju (sukcesivna cvetanja su vrlo česta pojava )

Page 26: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

ne postoji jedan, ključni faktor koji doprinosi ovoj pojavi

prvi uslov je da izvora bitnih elemenata za ćeliju mora biti u dovoljnoj p j j j j

količini – to se pre svega odnosi na P: koncentracije fosfora veće od

0,1 mgL-1 (30-100 μg L-1) dovoljne da izazovu pojavu cvetanja;0,1 mgL (30 100 μg L ) dovoljne da izazovu pojavu cvetanja;

sledeći je N - na proliferaciju cijanobakterija presudan uticaj ima

odnos azota prema fosforu odnosno nizak nivo N:P (<29:1)odnos azota prema fosforu, odnosno nizak nivo N:P (<29:1)

- visok pH and niska koncentracija CO2 smatraju se važnim

faktorimafaktorima

-u nekim slučajevima raspoloživost Fe se smatra ograničavajućim

faktorom za cijanobakterijski razvojfaktorom za cijanobakterijski razvoj

- pored odgovarajućeg, visokog sadržaja nutrijenata u vodi,

ti j i i t k d i i k t b l ij k juticaj ima i spor protok vode i niska turbulencija koja

omogućava održavanje ćelija na površini.

Page 27: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

ovu prirodnu pojavu, koja je u direktnoj vezi sa eutrofikacijom (proces

b ći j d t ij ti ) ž č j d b i d iobogaćivanja vode nutrijentima) može značajno da ubrza i doprinese

većoj učestalosti, razvoj poljoprivrede i urbanizacija, kao i niz drugih

pojava antropogenog porekla

Šta su posledice ove pojave?

(zadržaćemo se samo na vodosnabdevanju)( j )

- uticaj na neuspešnost procesa obrade sirove vode

t i ić d i b ći j d di- rast i razviće doprinose obogaćivanju vodene sredine sa

produktima primarnog i sekundarnog metabolizma; nije ključno da

li su produkti ekstracelularni, jer nakon odumiranja i intracelularni

su u istoj sredini

Page 28: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

nećemo se zadržavati na mogućnosti prisustva geosmina i 2-metil-

izoborneola (miris zemlje i plesni), kao i na nekim fenolnim supstan-izoborneola (miris zemlje i plesni), kao i na nekim fenolnim supstan

cama koje stvaraju miris hlorofenola nakon reakcije sa hlorom

CIJANOTOKSINI

- sve cijanobakterijske vrste koje učestvuju u pojavi cvetanja NISU

d ti t k i ( 15 t k d ) č k i j i t t j

CIJANOTOKSINI

producenti toksina (u 15.-tak rodova); čak svi sojevi unutar vrste ne moraju

biti toksikogeni , a među toksikogenim velike razlike u nivou produkcije ali i

mogućnost produikcije više različitih formi i vrsta toksinag p j

Page 29: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Osnovne grupe cijanobakterijskih toksina i njihovi izvori (Codd i sar., 2005)

BrojToksin

Broj strukturnih varijanti

Struktura i aktivnost Toksični rodovi

HEPATOTOKSINIMikro-cistini

71 ciklični heptapeptidi;hepatotoksični, inhibitori protein-fosfataza, promoteri tumora, narušavaju celovitost membrane i

Microcystis, Anabaena, Nostoc, Aphanizomenon, Anabaenopsisnarušavaju celovitost membrane i

provodljivostAnabaenopsis, Planktothrix, Oscillatoria, Hapalosiphon

N d l 9 iklič i idi N d l i Th llNodula-rini

9 ciklični pentapeptidi;hepatotoksini, inhibitori protein-fosfataza, narušavaju celovitost membrane i provodljivost, promoteri

Nodularia, Theonella(sunđer koji sadrži cijanobakterijske simbionte)membrane i provodljivost, promoteri

tumora, karcinogenisimbionte)

Cilindrospermo

i i

3 guanidni alkaloidi;izazivaju nekrotične povrede jetre(t k đ b b l i l ć

Cylindrospermopsis, Aphanizomenon, U ki A bpsini (takođe bubrega, slezine, pluća,

creva), inhibitori sinteze proteina, genotoksični

Umezakia, Anabaena, Raphidiopsis

Page 30: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

ToksinBroj

strukturnih varijanti

Struktura i aktivnost Toksični rodovi

NEUROTOKSINIAnatoksin-a (uključujući homoanato-

5 alkaloidi;postsinaptički, depolarizirajući neuromuskulatorni blokatori

Anabaena, Oscillatoria, Phormidium, Aphanizomenon,

ksin-a) RhaphidiopsisAnatoksin-a

(s)1 estar guanidin metil fosfata;

inhibitor acetilholinesterazeAnabaena

Saksitoksini 20 karbamat alkaloidi; AphanizomenonSaksitoksini 20 karbamat alkaloidi;blokatori natrijumovih kanala

Aphanizomenon, Anabaena, Lyngbya, Planktothrix, Cylindrospermopsis

DERMATOTOKSINI I CITOTOKSINIDERMATOTOKSINI I CITOTOKSINILingbia-toksin-a

1 alkaloidi;inflamatorni agensi, aktivatori protein

kinaze C

Lyngbya, Schizothrix, Oscillatoria

Aplazia- 2 alkaloidi; Lyngbya SchizothrixAplazia-toksini

2 alkaloidi;inflamatorni agensi, aktivatori protein

kinaze C

Lyngbya, Schizothrix, Oscillatoria

ENDOTOKSINILipopoli- nekoliko lipopolisaharidi; sviLipopoli-saharidi

nekoliko lipopolisaharidi;inflamatorni agensi, gastrointestinalni

iritanti

svi

Page 31: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Cijanotoksini i njihova akutna toksičnost (WHO, 1998)

Cijanotoksin LD50 čistog toksinaHepatotoksini 45-1000 μg/kg

Mikrocistin-LR 60 (25-125) μg/kgMikrocistin-YR 70 μg/kgMikrocistin YR 70 μg/kgMikrocistin-RR 300-600 μg/kgNodularin 30-50 μg/kg

N t k i iNeurotoksiniAnatoksin-a (alkaloid) 250 μg/kgAnatoksin-a (organofosfat) 40 μg/kgSaksitoksini 10-30 μg/kg

CitotoksiniCilindrospermopsin 200 μg/kg/ posle 5-6dCilindrospermopsin 200 μg/kg/ posle 5 6d

Internacionalna agencija za istraživanje kancera (IARC) toksin MCYST-LR klasifikuje u 2B grupu supstanci (moguće karcinogeneMCYST LR klasifikuje u 2B grupu supstanci (moguće karcinogene

supstance za čoveka)

Page 32: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Procentualna zastupljenost toksičnih cijanobakterija u uzorcima vode

Zemlja Broj analiziranih % uzoraka sa toksičnim

uzorcima vode

uzoraka cijanobakterijama

Engleska 78 70

Finska 188 44

Holandija 29 79

Mađarska 35 82

Nemačka 80 90

Danska 96 72

Page 33: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Najveće detektovane (HPLC metoda) koncentracije cijanotoksina u vodenim sredinama sa cvetanjem

Toksin Koncentracija

(μgg-1 suve mase)

Lokalitet

mikrocistin 7.300 Kina i Portugalija

nodularin 18.000 Baltičko more

cilindrospermopsin 5.500 Australija

anatoksin-a 4.400 Finska

saksitoksin 3 300 Australijasaksitoksin 3.300 Australija

anatoksin a (s) 3.300 SAD

Page 34: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Opšte (lumpers) metode Posebne (splitters) metode

Analitičke metode za detekciju cijanotoksina (Boyer i Dyble, 2007)

Opšte (lumpers) metode Posebne (splitters) metodeMIKROCISTINI

bioeseji (npr. miševi, A. salina)PPIA

HPLC-PDALC-MS (/MS)

ELISACILINDROSPERMOPSIN

bioesejiELISA

HPLC-PDALCMSELISA LCMS

ANATOKSIN-AbioesejiELISA

HPLC-FDLC-MS

PST k i iPST toksinibioesejiELISA

HPLC-FDLC-MS

Page 35: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

komercijalni standardi cilindrospermopsina, nekih mikrocistina, nodularina, anatoxin-a, i saksitoksina

Page 36: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

HRA-Procena zdravstvenog rizika (Health Risk Assessment) razvijen je od strane Američke Nacionalne naučne akademije, a prihvaćen je i primenjen i u Australiji1. Identifikacija opasnosti – podrazumeva procenu za cijanobakte-rije da izazivaju po zdravlje negativne efekte i određivanje nivoarije da izazivaju po zdravlje negativne efekte i određivanje nivoa ćelija i toksina prisutnih u vodi;2. Izlaganje riziku – podrazumeva određivanje mogućnosti i načina izlaganja ljudi kontaminiranoj vodi;izlaganja ljudi kontaminiranoj vodi;3. Rizične doze – kada su vode za rekreaciju i pijaće vode u pitanju ne postoje standardi za većinu cijanobakterijskih vrsta i njihovih tok-sina, što predstavlja otežavajuću okolnost u proceni zdravstvenog rizika. Procena rizičnih doza je posebno korisna u određivanju najvi-šeg nivoa izlaganja pri kojem se ne javljaju po zdravlje negativni efekti (kao što to čini npr. direktiva No Observable Effect Level-NOEL);4. Karakterizacija rizika – ukoliko rezultati monitoringa prevazilaze4. Karakterizacija rizika ukoliko rezultati monitoringa prevazilaze vrednosti date direktivom onda postoji povećan rizik za pojavu po zdravlje negativnih efekata.

Page 37: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Šema procena zdravstvenog rizika po HRA (preuzeto p (p

iz Australian Drinking Water

Guidelines-www.nhmrc.health.gov.au/pdfcover/wat

er.htm)

Page 38: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Rezime WHO direktive za cijanobakterije u vodama namenjenim za vodosnabdevanje (modifikovano Chorus i Bartram,1999)

Nivo

upozorenja

Stanje – gustina

algalnih ćelijaAktivnosti

opreznost 200 ćelija *necvetajući uslovi cijanobakterije se detektuju u malom brojuopreznost(opasnost niskog

stepena)

200 ćelija

cijanobakte-rija

ml-1

necvetajući uslovi, cijanobakterije se detektuju u malom broju,

nedeljni monitoring

1

(opasnost

srednjeg

2.000 cijano-

bakterijskih

ćelija ml-1 ili

*trend kretanja ka povećanom broju ili održavanju srednjeg

broja cijanobakterija

*voda može biti neupotrebljiva za piće bez predhodne obradej g

stepena)

j

1 μgL-1 hloro-

fila a sa

p j p p

*u izvorima za vodosnabdevanje uvodi se testiranje toksina,

naročito ukoliko su u uzorku najdominantnije poznate toksične

dominacijom

cijanobakterija

vrste - ponavljati nedeljno analize

*nizak rizik za iritaciju kože i gastrointestinalne probleme kroz

kontakt tokom aktivnosti u vodi (plivanje i dr.)(p j )

*kontinuirano nedeljno određivanje brojnosti cijanobakterija i

davanje izveštaja javnosti

Page 39: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Nivo

j

Stanje – gustina

algalnih ćelijaAktivnosti

nastavak

2

(opasnost

100.000

cijanobakte-*stalno visok broj potencijalno toksičnih

cijanobakterija u vodi i/ili vidljivo lokalizovane

upozorenja

visokog

stepena)

rijskih ćelija

ml-1 ili

50 L 1

formirane nakupine

*voda može biti neupotrebljiva za piće bez50 μgL-1

hlorofila a sa

dominacijom

predhodnog odgovarajućeg tretmana

*uvodi se testiranje toksina i/ili vrši se nedeljno

* k lik j ć iti i bd jdominacijom

cijano-

bakterija

*ukoliko je moguće zameniti izvor snabdevanja

vodom

*nedeljno uzimanje uzoraka i određivanje brojanedeljno uzimanje uzoraka i određivanje broja

cijanobakterija

*povećan rizik od negativnih po zdravlje efekata

kroz kontakt tokom aktivnosti u vodi

*šire medijsko izveštavanje javnosti

Page 40: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

UMESTO ZAKLJUČKA:

Page 41: Tki i diToksini u vodi - Water Workshop WW20… · Tki i diToksini u vodi dr Siniša Markov WW2014 “Kvalitet voda” 02-05.09. Novi Sad

Hvala na pažnji!!