Inovace tohoto předmětu je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Vzorkovače
Vzorkování planktonu
• Přesná definice vzorku
» Hloubka
» Lokalizace horizontální
» Čas – migrace planktonu
Vzorkování planktonu
a – Friedingerův sběrač, b – Patalasův sběrač,
c – planktonní síť s výpustným zařízením
Uzavíratelná planktonní
trubice podle Janečka a
Kreuze
Na velkých nádržích
Pomůcky pro odběr zoobentosu
a - Kubíčkův bentometr při pohledu zespodu. b - drapák typu EkmanBirge
v otevřené poloze, c - dredž
Pasivní vzorkovače
SPMD (Semi Permeable Membrane
Device)
- pro hydrofobní organické látky
PIMS (Passive Integrative Mercury
Sampler)
- pro Hg0
SLMD ( Stabilized Liquid Membrane
Device)
- ionty kovů (Cu, Cd, Zn, Ni, Pb)
POCIS (Polar Organic Chemical
Integrative Sampler)
- hydrofilní organické látky
SPMD..... hmmm... !!!
• SPMD - semipermeable membrane device; zvaný také "fatbag."
je zařízení, které modeluje příjem -biodostupnost toxických
látek
• SPMDs jsou používány jako pasívní vzorkovací zařízení pro
monitoring vody a vzduchu
• náplní je triolein - a neutral lipid (fat) found in aquatic
organisms and used in SPMDs
• SPMD naplněné trioleinem jsou vhodné pro monitoring POPs
(především PCDDF, OCP, PCB a PAU)
Why don't we just collect some water and analyze it
for contaminants? There are several reasons:
• Often it is hard to detect the contaminants in the water through normal
chemical procedures because they are present at such low concentrations.
• Because of bioconcentration factors, very low concentrations of
contaminants may still be important in the environment.
• The concentrations of these chemicals in rivers can change daily or even
hourly. To get a true picture of the amount of contaminants present, we
would have to take many samples and analyze them all.
• The final reason concerns "bioavailability," the fraction of a chemical that
an organism can absorb and incorporate. Sometimes hydrophobic
contaminants are present in a water sample, for example, attached to pieces
of dirt or other particles in the water. These contaminants are (1) less
available to aquatic animals than contaminants that are free in the water and
would therefore be (2) less available to the SPMDs. So by using SPMDs we get a
clearer picture of whether the contaminants are present in a form that might
cause problems in animals.
Semipermeable Membrane Devices (SPMDs)
The Polar Organic Chemical Integrative Sampler (POCIS)
SPMD and Fishes....
• An SPMD is not a perfect model of a fish. Fish can depurate
some contaminants and pick up other pollutants through their
diet. Some of these contaminants reach their highest
concentrations in animals that are high on the food chain. This
is called "biomagnification." An SPMD cannot model
biomagnification, but it can alert us to the presence of
contaminants that can be biomagnified.
• An SPMD is a useful tool that assesses environmental
contamination by hydrophobic chemicals. As a "virtual fish,"
the semipermeable membrane device provides reliable
information that helps determine how much contamination is
present in aquatic habitats. Everyone benefits from a cleaner
environment!
Vzorkovače s difůzní gelovou vrstvou
• vhodné pro monitoring a vzorkování
znečištění KOVY - včetně radionuklidů
A new innovative passive sensor for in situ metals
monitoring...
Diffusive Gradient Thin-films
DGT
• Tyto vzorkovače jsou závislé na pH, iontové síle
a intenzitě proudění, ač se lze dočíst na Windsor
Scientific (UK), ...Independent of flow, pH and
ionic strength
• Nejlépe sorbují v nízkých koncentracích kovů
(Wide concentration range)
• mimořádně vhodné pro monitoring radionuklidů –
i nad sedimenty nádrží...
Vzorkovače s difůzní gelovou vrstvou - zhodnocení:
• Tyto vzorkovače jsou závislé na pH, iontové síle a
intenzitě proudění,
• Použití od pH5 do 9, koncentrace od mM do 1M
Cd.
• Nejlépe sorbují v nízkých koncentracích kovů
(Wide concentration range) a ve vodních tocích.
• Mimořádně vhodné pro monitoring radionuklidů
• Možnost volby síly pryskyřičné gelové membrány
nad sedimenty nádrží...
• Nutno dobře ukotvit v terénu- velikost 2x4cm...
POCIS
(Polar Organic Chemical Integrative Sampler)
• konstrukce: medium
(sorbent) uzavřený v
hydrofilní mikroporézní
polyetersulfonové
membráně
velká variabilita
možnost vytvořit
sorbent pro konkrétní
látku
• v experimentu použit
sorbent označený
„pharmaceutical“
- Oasis HLB (Waters,
Milford, MA, USA)
Vývoj v rámci pracoviště
 hledání optimální konfigurace pro vzorkování
microcystinů
 membrána (propustnost, odolnost, mechanické
parametry,...)
 sorbent (efektivita a rychlost sorpce)
 design vzorkovače
Experiment #1
- ověření schopnosti vzorkovače zachytávat microcystiny
Materiál a metody
 modelové mikrokosmy (objem 30l, PE), venkovní teplota
 3 varianty: C0 (negativní kontrola), C1, C2
 POCIS: sorbent „pharmaceutical“- Oasis HLB (Waters,
Milford, MA, USA)
 v čase t=0,7 a 14 dnů měřena koncentrace
intracelulárních i rozpuštěných microcystinů
(imunoanalyticky-ELISA)
 expozice vzorkovačů 14 dnů
 extrakce sorbentu
 zakoncentrování extraktu pomocí SPE
 stanovení microcystinů - HPLC
min0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
mAU
0
2
4
6
8
10
12
14
DAD1 A, Sig=238,4 Ref=450,50 (_SEKVE~1\2005\JK051017\0510173B.D)
11.608
15.085
15.933
Chromatogram extraktu s píky
Experiment #1 - Výsledky
Extracelulární microcystiny
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0 7 14
čas (dny)
koncentrace(µg/L)
C0
C1
C2
Intracelulární microcystiny
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0 7 14
čas (dny)
koncentrace(µg/L)
C0
C1
C2
Množství microcystinů ve vzorkovači
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
C0 C1 C2
varianta
množstvímicrocystinů
(µg)
MC-RR
MC-YR
MC-LR
SUMA
Obr.1: Vývoj koncentrace rozpuštěných
microcystinů v čase
Obr.2: Vývoj koncentrace
intracelulárních microcystinů v čase
Obr.3: Množství microcystinů detekovaných v pasivních vzorkovačích
Experiment #2
- ověření schopnosti kumulovat velmi nízké koncentrace látek
lokalita Velké Splavisko
(9. - 16. října 2006)
malé množství sinic (2,83 μg
chl a/L, 0,1 μg MC/L)
ve vzorkovačích detekováno
množství 1 – 1,25 ng MC
min0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5
Norm.
0
10
20
30
40
50
DAD1 A, Sig=238,4 Ref=450,50 (JK061025\061025SP.D)
Area:2.77916
12.148
Area:1.00768
16.333
Chromatogram extraktu volné vody (Velké Splavisko,
16.10.2006
koncentrace rozpuštěných MC=0,1μg/L)
Experiment #1 a 2
Závěr
 množství microcystinů detekovaných ve vzorkovači dobře
koresponduje s množstvím biomasysinic a s obsahem
toxinů
 vzájemný poměr jednotlivých strukturních variant
obsažených v extraktu biomasy odpovídá jejich zastoupení
ve vzorkovači
 je možné zachytit i velmi nízké koncentrace vyskytující se v
prostředí
je nezbytná další optimalizace systému
Optimalizace
- hledání nejefektivnějšího sorbentu a membrány
Srovnání efektivity různých typů membrán
Rychlost příjmu microcystinu v závislosti na druhu membrány
0
10
20
30
40
50
60
HLB+PSULF
1
HLB+PSULF
7
HLB+PSULF
14HLB+NYL
1HLB+NYL
7HLB+NYL
14
HLB+PCA
RB
1
HLB+PCA
RB
7
HLB+PCA
RB
14HLB+PES
1HLB+PES
7HLB+PES
14
sorbent/membrána/čas
recovery(%)
MC-RR
Závěr
 pasivní vzorkování = vhodný nástroj pro dlouhodobé
sledování výskytu cyanotoxinů v povrchových vodách,
včetně vodárenských nádrží a úpraven pitné vody
 nezbytná optimalizace systému před zavedením do praxe
Praktické možnosti využití
 instalace těchto vzorkovacích zařízení ve vodárenské
praxi
prokázání nepřítomnosti microcystinů za období např 1-2
týdny
 kontrolní mechanismus v rozvodné síti
Inovace tohoto předmětu je spolufinancována
Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem
České republiky