PL232447B1 - Preparat, sposób oraz zastosowanie preparatu do usuwania sinic i toksyn sinicowych ze zbiorników wodnych - Google Patents
Preparat, sposób oraz zastosowanie preparatu do usuwania sinic i toksyn sinicowych ze zbiorników wodnychInfo
- Publication number
- PL232447B1 PL232447B1 PL414134A PL41413415A PL232447B1 PL 232447 B1 PL232447 B1 PL 232447B1 PL 414134 A PL414134 A PL 414134A PL 41413415 A PL41413415 A PL 41413415A PL 232447 B1 PL232447 B1 PL 232447B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- water
- cyanobacteria
- preparation
- sodium percarbonate
- toxins
- Prior art date
Links
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest preparat zawierający stały donor tlenu atomowego oraz substancję buforującą, sposób oraz zastosowanie preparatu do selektywnego usuwania sinic z zakwitów fitoplanktonu oraz toksyn sinicowych w zbiornikach wodnych celem poprawy ich jakości ekologicznej oraz przywrócenia walorów rekreacyjno-gospodarczych zbiornika.
Sinice (cyanobakterie) stanowią niebezpieczny i bardzo niepożądany składnik biocenozy wodnej ze względu na możliwość wytwarzania przez nie szeregu toksyn (neurotoksyn, hepatotoksyn, dermatotoksyn) niebezpiecznych dla wielu biota oraz człowieka. Powierzchniowe wody naturalne, w których dochodzi do masowych pojawów sinic (zakwity cyanobakterii) znacząco tracą swoje walory rekreacyjne i gospodarcze, a w przypadku wytwarzania toksyn stanowią śmiertelne zagrożenie dla użytkowników wód (ludzi i zwierząt gospodarczych). Zmiany klimatyczne oraz antropogeniczna eutrofizacja wód zachodzące w ostatnich dekadach silnie stymulują rozwój cyanobakterii w naturalnych ekosystemach wodnych. Ograniczenie rozwoju sinic oraz pozbycie się tego niepożądanego i niebezpiecznego składnika biocenozy wodnej jest jednym z najbardziej aktualnych i ważnych zadań człowieka w ochronie i zarządzaniu zasobami wodnymi w kraju i na świecie.
W ostatniej dekadzie w kilku światowych publikacjach naukowych wykazano, że rodniki wolnego tlenu atomowego działają destrukcyjnie na system fotosyntezy szeregu roślin naczyniowych oraz mikroorganizmów wodnych (glony, cyanobakterie). W świetle znanych i dostępnych powszechnie publikacji naukowych podjęto szereg prób wykorzystania tych właściwości tlenu atomowego do kontroli rozwoju fitoplanktonu i sinic w zbiornikach wodnych. Jednym z powszechnie używanych donorów tlenu atomowego jest perhydrol (woda utleniona 35%-50%), który próbowano w kilku przypadkach zastosować do kontroli rozwoju glonów i sinic w ściekach i stawach ściekowych. Jednakże ze względu na niezwykle trudny do kontrolowania sposób dozowania perhydrolu do wody, a także duże niebezpieczeństwo, jakie stanowi bezpośredni kontakt człowieka ze stężonym perhydrolem podczas aplikacji sposób ten nie znalazł powszechnego praktycznego zastosowania w warunkach środowiskowych.
Substancje stałe będące donorami tlenu atomowego okazały się znacznie bardziej przydatne w porównaniu z perhydrolem w zastosowaniach środowiskowych do zwalczania nadmiernej biomasy glonów, roślin wodnych, remediacji gleb zanieczyszczonych, usuwania odorów gnilnych w przepompowniach i studzienkach ściekowych, kanalizacji itp.
Zgłoszenie patentowe WO 2007138058 wykorzystuje nadtlenki wapnia i magnezu do usuwania glonów oraz pozbawiania nieprzyjemnych zapachów w silnie zanieczyszczonych zbiornikach wodnych. Zastosowane w ww. zgłoszeniu stałe donory tlenu atomowego doprowadzają do całkowitego zaniku fitoplanktonu (glonów eukariotycznych i sinic) oraz roślinności wodnej w zbiorniku, przez co negatywnie wpływają na prawidłowe funkcjonowanie ekosystemu wodnego, w którym fitoplankton glonowy spełnia korzystną rolę producenta tlenu rozpuszczonego w wodzie.
Podobnie działają całkowicie wyniszczając fitoplankton i roślinność wodną rozwiązania opisane w zgłoszeniu amerykańskim US 2008237149 oraz kanadyjskim CA 2396063.
Zgłoszenie międzynarodowe WO 0109046 dotyczy kontrolowania wzrostu glonów (alg) i niekorzystnych mikroorganizmów w basenach, spa i wieżach chłodniczych poprzez wprowadzenie do wody nadwęglanu sodu w dużym stężeniu, który doprowadza do całkowitej sterylizacji środowiska i zabicia wszystkich mikroorganizmów wodnych (o wpływie na organizmy wyższe zgłoszenie to nie donosi).
Nadwęglan sodu znalazł także zastosowanie do dekompozycji szkodliwych substancji chemicznych w basenach oraz w stawach aquakultury (zgłoszenie TW 200520683). Stosowane stężenie nadwęglanu sodu (0,5-2 mg/litr) jest co prawda wystarczające do utlenienia szkodliwego siarkowodoru i amoniaku oraz zabójcze dla bakterii morskich z rodzaju Vibrio (bakterie te są szczególnie wyjątkowo wrażliwe także na szereg innych czynników chemicznych) jednakże stężenie to nie ogranicza wzrostu glonów i sinic w stawach i słodkowodnych oraz słonowodnych aquakulturach.
W świetle przytoczonego powyżej stanu techniki nie ujawniono selektywnego usuwania tylko sinic (cyanobakterii) ani też degradacji toksyn sinicowych w zbiornikach wodnych przy zastosowaniu stałych donorów tlenu atomowego, w tym nadwęglanu sodu. Powyższe, przytoczone rozwiązania wynalazcze skutkują ogromnym naruszeniem prawidłowego funkcjonowania ekosystemów wodnych, albowiem doprowadzają do zaniku wielu potrzebnych w ekosystemach wodnych organizmów, w tym: bakterii heterotroficznych, glonów eukariotycznych, wodnych roślin naczyniowych, zooplanktonu, narybku. Żaden z proponowanych dotychczas patentów, w których używa się stałych nadwęglanów Ca, Mg, Na jako
PL 232 447 B1 donorów tlenu atomowego w wodach nie kontroluje ściśle alkalizacji pH (wzrastającego odczynu środowiska), który zachodzi po wprowadzeniu tych substancji do wody. Nadmierna alkalizacja środowiska wodnego (powyżej pH 10) jest zarówno wysoce niebezpieczna dla większości organizmów wodnych, a także ujemnie wpływa na właściwości fizyko-chemiczne wody oraz walory gospodarczo-rekreacyjne zbiornika wodnego.
Celem wynalazku jest opracowanie preparatu (nazwa handlowa i zastrzeżony znak towarowy CYANOXIDE) oraz sposobu do selektywnego usuwania sinic i toksyn sinicowych ze zbiorników wodnych, jak również zastosowanie preparatu CYANOXIDE do selektywnego usuwania sinic z zakwitów fitoplanktonu oraz toksyn sinicowych w zbiornikach wodnych celem poprawy ich jakości ekologicznej oraz przywrócenia walorów rekreacyjno-gospodarczych zbiornika.
Istotą wynalazku jest wykorzystanie unikatowej wrażliwości komórek sinic (cyanobakterii) na niskie kontrolowane stężenia tlenu atomowego, które poza sinicami nie wpływają znacząco na aktywność życiową pozostałych żywych komponentów (bakterii heterotroficznych, glonów eukariotycznych, zooplanktonu, narybku i stadium dorosłych ryb, roślinność naczyniowa) w ekosystemach wodnych. Donorem tlenu atomowego w proponowanym wynalazku jest nadwęglan sodu. Nadwęglan sodu rozpuszcza się szybko w wodzie (ok. 2 min) i uwalnia wolny tlen atomowy, który w czasie trwania ok. 20 msek w kontrolowanym stężeniu selektywnie niszczy przepuszczalność ściany komórkowej cyanobakterii. Zmiana przepuszczalności ściany komórkowej cyanobakterii (sinic) umożliwia szybką penetrację niezwykle reaktywnych chemicznie rodników wolnego tlenu atomowego do wnętrza komórek cyanobakterii powodujących zniszczenie systemu transferu elektronów podczas reakcji fotosyntezy, a także oksydatywny rozkład wewnątrzkomórkowych toksyn sinicowych. T ak gwałtowne zmiany w metabolizmie komórek sinic doprowadzają do ich śmierci oraz degradacji toksyn w przeciągu 24-48 godzin w naturalnych środowiskach wodnych. Pozostałe komponenty biocenozy wodnej zachowują prawie niezmienną aktywność biologiczną, przez co gwarantują prawidłowe ekologicznie funkcjonowanie ekosystemu wodnego.
Przedmiotem wynalazku jest preparat do selektywnego usuwania sinic oraz toksyn sinicowych składający się ze stałego donora tlenu atomowego oraz substancji buforującej, charakteryzujący się tym, że stałym donorem tlenu atomowego jest czysty chemicznie nadwęglan sodu, CH2O3.3/2H2O2.2Na, a substancję buforującą stanowi czysty chemicznie Tris(hydroxymethyl)aminomethan chlorowodorek, C4HnNO3*ClH(TrisHCl).
Korzystnie, gdy nadwęglan sodu jest w postaci granulek o średniej wielkości 650-900 μm. Korzystnie, gdy granulki otoczone są powierzchniowo krzemianem bez skażenia fosforowego.
Korzystnie, gdy nadwęglan sodu stanowi co najmniej 95% wagowych preparatu.
Aktywnym składnikiem preparatu CYANOXIDE jest czysty chemicznie nadwęglan sodu CH2O3.3/2H2O2.2Na (inne nazwy: peroksyhydrat węglanu sodowego, węglan disodu komponent z nadtlenkiem wodoru 2 : 3) występujący w postaci granulek o średniej wielkości 650-900 μm. Bezfosforanowa powierzchnia granulek nadwęglanu sodu w trakcie procesu syntezy chemicznej (bez stosowania kwasu ortofosforowego lub polifosforanów) jest zmodyfikowana i ustabilizowana chemicznie jedynie za pomocą warstwowo nałożonego krzemianu. Nadwęglan sodu rozpuszczając się w wodzie rozkłada się do H2O2 H2O + O oraz węglanu sodu o właściwościach alkalicznych. Aby zneutralizować alkalizację środowiska wodnego na skutek uwolnienia węglanu sodu w preparacie CYANOXIDE zastosowano dodatkowo substancję buforującą obniżającą pH, czysty chemicznie Tris(hydroxymethyl)aminomethan chlorowodorek - C4HnNO3*ClH (Tris HCl). Stężenie Tris HCl w CYANOXIDE jest zmienne i każdorazowo ściśle kontrolowane przed zastosowaniem w zależności od właściwości chemicznych środowiska wodnego i wzrostu pH po dodaniu nadwęglanu sodu i zapewnia finalny odczyn wody pH < 10.
Kolejnym przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania sinic oraz toksyn sinicowych ze zbiorników wodnych, charakteryzujący się tym, że obejmuje następujące etapy:
- wykonuje się rozpoznanie batymetryczne oraz powierzchni zbiornika wodnego celem określenia objętości wody w m3;
- dokonuje się pomiaru podstawowych właściwości fizycznych i chemicznych wody w zbiorniku;
- dokonuje się pomiaru stężenia toksyn sinicowych z grupy mikrocystyn-LR: rozpuszczone w wodzie, czyli pozakomórkowe, oraz stężenie całkowite toksyn, czyli rozpuszczone w wodzie oraz zawarte w komórkach sinic;
- po czym poddaje się analizie zintegrowane próbki wody pobrane ze strefy fotycznej zbiornika wodnego na stwierdzenie początkowej obecności i ilości sinic metodą mikroskopową lub bezpośrednio w zbiorniku wodnym przy użyciu instrumentalnej analizy in situ;
PL 232 447 B1
- oblicza się dawkę nadwęglanu sodu z Tris-HCI, niezbędnego do przeprowadzenia zabiegu usunięcia sinic, według wzoru:
Preparat (kg/akwen) = [(Gśr) x (P) x 0,025)]
Gśr - średnia głębokość zbiornika (m); P = powierzchnia zbiornika (m2)
- przygotowany preparat rozprasza się równomiernie na całej powierzchni wody;
- po 2 dobach od dodania preparatu przeprowadza się fizyko-chemiczną analizę wody oraz analizę na obecność sinic i toksyn sinicowych;
- w przypadku gdy stwierdzi się występowanie w wodzie niezadawalającej ilości sinic lub ich toksyn po 3 dobach powtórnie używa się preparatu w % ilości w stosunku do pierwszego zabiegu opisanego powyżej, przy czym w sposobie wykorzystuje się preparat określony powyżej.
Korzystnie, gdy mierzone właściwości fizyczne i chemiczne obejmują pomiar pH, temperatury, stężenia tlenu, przezroczystości wody mierzony za pomocą widzialności krążka Secchi oraz potencjału redox.
Korzystnie, gdy pomiar stężenia toksyn sinicowych dokonywany jest za pomocą metody analitycznej, mierzącej co najmniej 1 μg mikrocystyny/litr.
Korzystnie, gdy instrumentalną analizę in situ stanowi AquaFluor Turner Design lub instrument o podobnych właściwościach pomiarowych.
Korzystnie, gdy ilość Tris HCl stanowiącego dodatek do nadwęglanu sodu niezbędną do wprowadzenia do zbiornika mierzy się za pomocą wzoru:
Tris (g/akwen) = V x T V (m3) = objętość zbiornika = [(Gśr) x (P)]
T (g) = ilość Tris HCl potrzebna do obniżenia pH < 10 wody po dodaniu 25 g nadwęglanu sodu do 1 m3 wody zbiornika zmierzona eksperymentalnie.
Korzystnie, gdy równomierne rozproszenie preparatu na całej powierzchni zbiornika wykonuje się nawodnym urządzeniem rozsiewającym, zaś w przypadku niewielkich akwenów możliwe jest ręczne równomierne rozprowadzanie preparatu.
Korzystnie, gdy zbiornikami są naturalne zbiorniki wodne takie jak stawy, stawy rybackie, jeziora, laguny czy kąpieliska słodkowodne i słonowodne.
Korzystnie, gdy końcowe stężenie chemiczne nadwęglanu sodu w wodzie wynosi 25 gramów na 1 m3, rozpuszczalność w wodzie wynosi poniżej 2 minut, zaś czas działania aktywnego tlenu atomowego uwolnionego z nadwęglanu w tym czasie wynosi około 20 milisekund.
Korzystnie, gdy sposób nie narusza aktywności biologicznej pozostałych organizmów wodnych.
Korzystnie, gdy organizmy wodne stanowią bakterie heterotroficzne, glony eukariotyczne, roślinność naczyniowa, zooplankton, narybek i ryby.
Kolejnym przedmiotem wynalazku jest zastosowanie preparatu opisanego powyżej do selektywnego usuwania sinic z zakwitów fitoplanktonu oraz toksyn sinicowych w zbiornikach wodnych celem poprawy ich jakości ekologicznej oraz przywrócenia walorów rekreacyjno-gospodarczych zbiornika.
Korzystnie, gdy końcowe stężenie chemiczne nadwęglanu sodu w wodzie wynosi 25 gramów na 1 m3, rozpuszczalność w wodzie wynosi poniżej 2 minut, zaś czas działania aktywnego tlenu atomowego uwolnionego z nadwęglanu w tym czasie wynosi około 20 milisekund.
Korzystnie, gdy ilość środka buforującego TRIS HCl w mieszaninie z nadwęglanem sodu nie zależy od pH środowiska traktowanej wody i po dodaniu preparatu pH wody nie jest wyższe niż pH 10.
Korzystnie, gdy nie narusza się aktywności biologicznej pozostałych organizmów wodnych.
Korzystnie, gdy organizmy wodne stanowią bakterie heterotroficzne, glony eukariotyczne, roślinność naczyniowa, zooplankton, narybek i ryby.
Wynalazek został przedstawiony w niżej opisanych przykładach wykonania, które nie mają charakteru zawężającego dla zastrzeganego zakresu ochrony:
P r z y k ł a d 1
Wpływ nadwęglanu sodu w preparacie CYANOXIDE na biota wodne w rybackim stawie hodowlanym (eksperyment mesokosm)
W eksperymencie typu mezokosm o pojemności 500 litrów wykorzystano wodę z hodowlanego stawu rybackiego (hodowla karpi), w którym doszło do zakwitu sinicowego. Dominującymi rodzajami sinic w wodzie stawu były: Microcystis spp., Planktothrix spp., Aphanizomenon flos-aquae, Oscillatoria spp.
Do eksperymentalnych mezokosm dodano: 0, 25, 50,150 mg/litr nadwęglanu sodu (NS). Po określonych interwałach czasowych od dodania węglanu sodu pobierano próbki wody do analiz biologicznych. Wyniki eksperymentu przedstawiono w Tabeli 1.
PL 232 447 Β1
Tabela 1
Wpływ różnych stężeń nadwęglanu sodu (NS) na parametry biologiczne w wodzie rybackiego stawu hodowlanego
| Czas od dodania IMS (doby) | Analizowany parametr próbki wody | Stężenie dodanego NS (mg/litr) | |||
| 0 | 25 | 50 | 150 | ||
| 0 | 245,52 | 244,86 | 245,65 | 244,75 | |
| I | Stężenie komórek | 258,25 | 88,65 | 45,55 | 15,25 |
| 2 | sinic1 | 255,32 | 22,31 | 4,55 | 0,52 |
| 3 | (tys. kom/ml) | 265,85 | 2,62 | 0,25 | - 0,11 |
| 7 | 320,15 | 0,14 | 0,05 | 0,01 | |
| 0 | 5,88 | 5,92 | 5,84 | 5,85 | |
| 1 | Całkowite | 6,15 | 4,15 | 2,25 | 1,25 |
| 2 | stężenie mikrocystyny-LR1 | 6,38 | 2,54 | 1,15 | £1,00 |
| 3 | W) | 7J1 | 1,15 | gl,00 | £1,00 |
| 7 | 11,24 | £1,00 | £1,00 | £1,00 | |
| 0 | 188,25 | 190,15 | 189,42 | 187,25 | |
| 1 | 215,55 | 105,45 | 45,25 | 15,20 | |
| 2 | Chlorofili,3 (Mg/0 | 268,25 | 55,58 | 26,22 | 3,25 |
| 3 | 288,48 | 15,34 | 13.16 | 0,55 | |
| 7 | 326,14 | 17,25 | 9,45 | 0,01 | |
| 0 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 1 | Liczebność | 107 | 105 | 104 | 95 |
| 2 | zooplanktonu skorupiakowego4 | 111 | 109 | 100 | 52 |
| 3 | (%) | 122 | 116 | 86 | 15 |
| 7 | 118 | 98 | 85 | 5 | |
| 0 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 1 | 100 | 100 | 100 | 99 | |
| 2 | Liczebność ryb5 (%) | 100 | 100 | 100 | 99 |
| 3 | 100 | 100 | 100 | 99 | |
| 7 | 99 | 100 | 99 | 99 | |
| 1 -3 mierzono przy pomocy AguaFluor, Turner Design (USA) | |||||
| 2 analiza EL1SA | |||||
| 4 liczenie pod binokularem mikroskopowym w 1 litrze próbki wody | |||||
| 5 do układu mezokosm wpuszczono po 20 osobników karpia (Cyprinus carpio) o wymiarach 5-6 cm | |||||
| długości) |
Wyniki eksperymentu w wodzie z rybackiego stawu hodowlanego wykazały jednoznacznie, że nadwęglan sodu w stężeniu 25 mg/l skutecznie eliminuje liczebność sinic po 2 dobach (90,89%) od momentu wprowadzenia nadwęglanu do wody. Wyższe stężenia nadwęglanu sodu co prawda szybciej eliminowały sinice i toksyny sinicowe w wodzie, jednakże negatywnie wpływały także na glony eukariotyczne oraz
PL 232 447 Β1 przeżywalność skorupiaków zooplanktonowych. Nadwęglan sodu w stężeniu do 150 mg/l nie wpływał ujemnie na przeżywalność młodych karpi w układzie eksperymentalnym.
Przykład 2
Wpływ preparatu CYANOXIDE na liczebność sinic (cyanobakterii), stężenie toksyny mikrocystyny-LR, ogólną liczbę bakterii oraz wybrane parametry jakości wody z jeziora Mikołajskiego (eksperyment mesokosm)
W eksperymencie typu mezokosm o pojemności 500 litrów wykorzystano wodę z jeziora Mikołajskiego (woj. warmińsko-mazurskie), w którym doszło do zakwitu sinicowego. Dominującymi rodzajami sinic w wodzie stawu były: Planktothrix agardii, Aphanizomenon flos-aquae, Microcystis aeruginosa, Anabaena planctonica.
Do eksperymentalnych mezokosm dodano: 0, 20, 60, 180 mg/litr nadwęglanu sodu (NS) zbuforowanego Tris HCI. Po określonych interwałach czasowych od dodania węglanu sodu pobierano próbki wody do analiz biologicznych i chemicznych. Wyniki eksperymentu przedstawiono w Tabeli 2.
Tabela 2
Wpływ różnych stężeń nadwęglanu sodu (NS) na obecność sinic w wodzie jeziora Mikołajskiego
| Czas od dodania NS (doby) | Analizowany parametr próbłd wody | Stężenie dodanego NS (mg/litr) | |||
| 0 | 20 | 60 | 180 | ||
| 0 | 165,42 | 165,15 | 166,05 | 150,14 | |
| 1 | Stężenie komórek | 164,75 | 106,85 | 39,75 | 11,25 |
| 2 | sinic1 | 168,25 | 34,88 | 6,83 | 1,62 |
| 5 | (tys. kom/ml) | 185,45 | 0,44 | 0,06 | 0,01 |
| JO | 195,15 | 0,07 | 0,01 | 0,01 | |
| 0 | Całkowite | 3,75 | 3,81 | 3,74 | 3,77 |
| 1 | stężenie | 3,82 | 2,15 | 1,65 | £1,00 |
| 2 | mikrocystyny- | 3.93 | 1,55 | 1,15 | £i,oo |
| 5 | LR2 | 4,62 | £1,00 | £1,00 | £1,00 |
| 10 | Og/I) | 6,85 | = 1,00 | £1,00 | Sl,00 |
| 0 | 58,45 | 58,07 | 58,52 | 58,25 | |
| 1 | Chlorofila3 | 60,15 | 32,16 | 15,72 | 4,85 |
| 2 | (Pg/I) | 65,15 | 18,75 | 4,88 | 0,65 |
| 5 | 71,35 | 6,22 | 1,05 | 0,15 | |
| JO | 68,55 | 6,85 | 1,27 | 0,03 | |
| 0 | 4,15 | 4,15 | 4,15 | 4,14 | |
| 1 | Ogólna liczebność | 4,22 | 4,16 | 3,95 | 1,42 |
| 2 | bakterii4 | 4,05 | 4,04 | 2,21 | 1,15 |
| 5 | (mln/ml) | 4,24 | 4,11 | 1,58 | 1,06 |
| JO | 4,08 | 4,10 | 1,75 | 1,08 | |
| 0 | 8,35 | 8,35 | 8,35 | 8,35 | |
| 1 | 8,12 | 8,68 | 9,72 | 10,35 | |
| 2 | Odczyn pH | 8,25 | 8,55 | 9,78 | 10,33 |
| 5 | wody | 8,65 | 8,70 | 9,62 | 10,12 |
| JO | 8,33 | 8,45 | 9,81 | 10,26 | |
| 0 | Stężenie azotu | 0,115 | 0,117 | 0,115 | 0,116 |
| I | amonowego | 0,105 | 0,085 | 0,053 | 0,035 |
| 2 | rozpuszczonego w | 0,145 | 0,051 | 0,015 | 0,008 |
| 5 | wodzie | 0,151 | 0,022 | 0,007 | 0,002 |
| JO | (mgN/1) | 0,175 | 0,008 | 0,005 | 0,001 |
PL 232 447 Β1 cd. Tabeli 2
| 0 | Stężenie fosforu | 22,75 | 22,82 | 22,69 | 22,78 |
| 1 | organicznego | 25,66 | 10,65 | 7,56 | 5,71 |
| 2 | rozpuszczonego w | 28,15 | 8,26 | 3,55 | 1,60 |
| 5 | wodzie | 27,85 | 6,55 | 1,45 | §1,00 |
| 10 | OgP/l) | 32,45 | 6,45 | §1,00 | §1,00 |
‘3 mierzono przy pomocy AguaFluor, Turner Design (USA) 2 analiza ELISA 4 liczebność w mikroskopie epifluorescencyjnym barwienie DAPI
Wyniki eksperymentu mezokosm w wodzie jeziora Mikołajskiego wykazały, że dodatek preparatu CYANOXIDE zawierający nadwęglan sodu zbuforowany Tris HCI w stężeniu 20 mg/l skutecznie eliminuje liczebność sinic i powoduje degradację toksyn sinicowych po dwóch dobach w wodzie jeziornej. Dodany do wody jeziorowej preparat CYANOXIDE wpływa na znaczący ubytek azotu amonowego oraz fosforu organicznego rozpuszczonego w wodzie. CYANOXIDE w stężeniu 20 mg/l nie wpływa negatywnie na liczebność bakterii wodnych. Wyższe stężenia CYANOXIDE działają niekorzystnie na fitoplankton glonowy oraz powodują redukcję liczebności bakterii, a także niekorzystną alkalizację środowiska wodnego.
Przykład 3
Wpływ preparatu CYANOXIDE na występowanie sinic (cyanobakterii) oraz wybrane parametry jakości wody na kąpielisku w jeziorze Suskim (eksperyment zagrodowy)
W kąpielisku (powierzchnia ok. 1800 m2, głębokość średnia 1,5 m) odgrodzonym przegrodą od otwartych wód jeziora podczas silnego zakwitu sinic w okresie letnim (sierpień) dodano nadwęglan sodu zbuforowany Tris HCI w stężeniu 25 mg/l (25 g/m3). Po 10 dniach porównano skład i występowanie sinic oraz glonów eukariotycznych w składzie fitoplanktonu oraz wybrane parametry jakości wód na kąpielisku i w jeziorze (Tabela 3).
Tabela 3
Wpływ preparatu CYANOXIDE na skład sinic i glonów eukariotycznych oraz wybrane parametry jakości wód na kąpielisku w porównaniu z jeziorem, w którym nie stosowano CYANOXIDE
| Analizowany parametr w wodzie | Stanowisko badawcze | |
| Jezioro | Jezioro | |
| Planktothrix agardii***** | ------brak------- | |
| Oscillatoria sp.*** Microcystis aeruginosa***** | Oscillatoria sd.* ------brak------- | |
| Sinice | Aphanocapsa spp.** | ......brak------- |
| Aphanizomenon gracilc**** | ——— brak------- | |
| Aphanizomenon flos-aque***** | ------brak------- | |
| Anabaena planctonica***** | Anabaena planctonica* | |
| Glony eukariotyczne | Synedra acus*** Navicula sd.** Cyclotella sd.** Melosira sd.*** Pediastrum sd.***** OocYStis SD.**** | Synedra acus** NaviculasD.** Cyclotella sd.*** Melosira sp.***** Pediastrum sp.***** Oocyslis sp.*** |
| Chlorofil, (μ&ΐ) | 290 | 177 |
PL 232 447 Β1 cd. Tabeli 3
| Fosfor całkowity (pgP/l) | 370 | 240 |
| Fosfor | ||
| organiczny | 367 | |
| (gg P/l) | 22.7 | |
| Azot amonowy | 42 | |
| (ggN/l) | 5 | |
| Mętność wody | 58 | |
| (NTU) | 26 |
Występowanie: ***** obfite **** bardzo liczne *** liczne ** rzadkie * śladowe
Po zastosowaniu technologii i preparatu CYANOXIDE w wodzie na kąpielisku po dziesięciu dniach nie stwierdzono występowania toksycznych sinic. Skład glonów eukariotycznych w fitoplanktonie w wodzie na kąpielisku pod wpływem CYANOXIDE oraz w jeziorze, w którym nie stosowano preparatu były bardzo podobne. W wodzie na kąpielisku pod wpływem CYANOXIDE stwierdzono korzystniejsze parametry jakości wód: mniejsze stężenia fosforu oraz azotu amonowego, chlorofilua, a także wzrost przezroczystości wody (spadek mętności).
Podsumowanie efektów stosowania technologii i preparatu CYANOXIDE w wodach naturalnych.
We wszystkich testowanych zastosowaniach technologii i preparatu CYANOXIDE w warunkach eksperymentalnych (laboratoryjnych i mezokosm) oraz w środowisku naturalnym (kąpieliska jeziorne) wykazano wysoką skuteczność CYANOXIDE w likwidacji nadmiernej ilości sinic oraz toksyn sinicowych w krótkim okresie czasu (3-5 dni). Stwierdzono także korzystny wpływ CYANOXIDE na poprawę parametrów jakości wód: spadek zawartości azotu amonowego i związków fosforu organicznego, zmniejszenie ilości chlorofilua, wzrost przezroczystości wody.
Podsumowując opisany powyżej wynalazek należy zwrócić uwagę na następujące zalety zastrzeganego rozwiązania w świetle istniejącego stanu techniki:
a) Selektywna eliminacja wyłącznie sinic ze zbiorników wodnych i na kąpieliskach bez zachwiania aktywności biologicznej pozostałych biota i równowagi ekologicznej ekosystemu.
b) Zastosowane stężenia nadwęglanu sodu (25 mg/litr) nie są szkodliwe dla narybku, ryb, zooplanktonu, wodnej roślinności naczyniowej oraz dla zespołów bakterii heterotroficznych odpowiedzialnych za procesy samooczyszczania się wód.
c) Dodatek substancji buforującej Tris HCI w składzie preparatu CYANOXIDE znosi niepożądany i szkodliwy dla biota efekt podwyższonej alkalizacji środowiska wodnego.
d) Zastosowanie preparatu CYANOXIDE powoduje szybką degradację toksyn sinicowych w zbiornikach wodnych i na kąpieliskach.
e) Powstające w technologii CYANOXIDE produkty rozkładu nadwęglanu sodu (węglan sodu + H2O2 H2O + O) nie są toksyczne, nie podlegają bioakumulacji i są rozkładane w środowisku wodnym w przeciągu 3-5 dni.
f) Dodatkowy efektem zastosowania CYANOXIDE jest wzrost natlenienia powierzchniowej warstwy osadów dennych, co stymuluje naturalne procesy tlenowego samooczyszczania się wód skutkujące poprawą jakości parametrów fizycznych i chemicznych wody oraz podwyższeniem walorów rekreacyjno-gospodarczych zbiornika wodnego.
PL 232 447 B1
g) Zastosowanie sposobu według wynalazku na kąpieliskach skażonych sinicami umożliwia bezpieczne dla ludzi ich wykorzystanie rekreacyjne po 4-5 dniach od momentu zastosowania technologii i preparatu CYANOXIDE.
h) Zastrzegany sposób jest prosty w zastosowaniu, nie wymaga kosztownego oprzyrządowania technicznego.
i) Zastrzegany sposób i preparat jest przeznaczony do zastosowania w naturalnych wodach powierzchniowych zbiorników wodnych (stawy, stawy rybackie, jeziora, laguny, kąpieliska słodkowodne i morskie).
Literatura
1) Matthijs H.C.P., Visser P.M., Reeze B., Meeuse J., Slot P.C., Wijn G., Talens R., Huisman J. Selective suppression of harmful cyanobacteria in an entire lake with hydrogen peroxide. Water Research, 2012, 46,1460-1472.
2) Barrington D.J., Reichwaldt E.S., Ghadouani A. The use of hydrogen peroxide to remove cyanobacteria and microcystins from waste stabilization ponds and hypereutrophic systems. Ecological Engineering, 2013, 50, 86-94.
3) Barrington D.J., Ghadouani A., Ivey G.N. Cyanobacterial and microcystins dynamics following the application of hydrogen peroxide to waste stabilisation ponds. Hydrol. Earth Syst. Sci., 2013, 17, 2097-2105.
Claims (19)
- Zastrzeżenia patentowe1. Preparat do selektywnego usuwania sinic oraz toksyn sinicowych składający się ze stałego donora tlenu atomowego oraz substancji buforującej, znamienny tym, że stałym donorem tlenu atomowego jest czysty chemicznie nadwęglan sodu, CH2O3.3/2H2O2.2Na, a substancję buforującą stanowi czysty chemicznie Tris(hydroxymethyl)aminomethan chlorowodorek, C4HnNO3*ClH(TrisHCl).
- 2. Preparat według zastrz. 1, znamienny tym, że nadwęglan sodu jest w postaci granulek o średniej wielkości 650-900 gm.
- 3. Preparat według zastrz. 2, znamienny tym, że granulki otoczone są powierzchniowo krzemianem bez skażenia fosforowego.
- 4. Preparat według któregokolwiek z powyższych zastrzeżeń, znamienny tym, że nadwęglan sodu stanowi co najmniej 95% wagowych preparatu.
- 5. Sposób usuwania sinic oraz toksyn sinicowych ze zbiorników wodnych, znamienny tym, że obejmuje następujące etapy:- wykonuje się rozpoznanie batymetryczne oraz powierzchni zbiornika wodnego;- dokonuje się pomiaru podstawowych właściwości fizycznych i chemicznych wody w zbiorniku;- dokonuje się pomiaru stężenia toksyn sinicowych z grupy mikrocystyn-LR: rozpuszczone w wodzie stężenie całkowite toksyn;- po czym poddaje się analizie zintegrowane próbki wody pobrane ze strefy fotycznej zbiornika wodnego na stwierdzenie początkowej obecności i ilości sinic metodą mikroskopową lub bezpośrednio w zbiorniku wodnym przy użyciu instrumentalnej analizy in situ;- oblicza się dawkę nadwęglanu sodu z Tris-HCl, do przeprowadzenia zabiegu usunięcia sinic, według wzoru:Preparat (kg/akwen) = [(Gśr) x (P) x 0,025)]Gśr - średnia głębokość zbiornika (m); P = powierzchnia zbiornika (m2)- przygotowany preparat rozprasza się równomiernie na całej powierzchni wody;- po 2 dobach od dodania preparatu przeprowadza się fizyko-chemiczną analizę wody oraz analizę na obecność sinic i toksyn sinicowych;- w przypadku gdy stwierdzi się występowanie w wodzie niezadawalającej ilości sinic lub ich toksyn po 3 dobach powtórnie używa się preparatu w % ilości w stosunku do pierwszego zabiegu opisanego powyżej, przy czym w sposobie wykorzystuje się preparat określony zastrzeżeniami 1 do 4.
- 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że mierzone właściwości fizyczne i chemiczne obejmują pomiar pH, temperatury, stężenia tlenu, przezroczystości wody mierzony za pomocą widzialności krążka Secchi oraz potencjału redox.PL 232 447 B1
- 7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że pomiar stężenia toksyn sinicowych dokonywany jest za pomocą metody analitycznej, mierzącej co najmniej 1 mg mikrocystyny/litr.
- 8. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że instrumentalną analizę in situ stanowi AquaFluor Turner Design lub instrument o podobnych właściwościach pomiarowych.
- 9. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że ilość Tris HCl stanowiącego dodatek do nadwęglanu sodu niezbędną do wprowadzenia do zbiornika mierzy się za pomocą wzoru:Tris (g/akwen) = V x T V (m3) = objętość zbiornika = [(Gśr) x (P)]T (g) = ilość Tris HCl potrzebna do obniżenia pH < 10 wody po dodaniu 25 g nadwęglanu sodu do 1 m3 wody zbiornika zmierzona eksperymentalnie
- 10. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że równomierne rozproszenie preparatu na całej powierzchni zbiornika wykonuje się nawodnym urządzeniem rozsiewającym, zaś w przypadku niewielkich akwenów możliwe jest ręczne równomierne rozprowadzanie preparatu.
- 11. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że zbiornikami są naturalne zbiorniki wodne takie jak stawy, stawy rybackie, jeziora, laguny czy kąpieliska słodkowodne i słonowodne.
- 12. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że końcowe stężenie chemiczne nadwęglanu sodu w wodzie wynosi 25 gramów na 1 m3, rozpuszczalność w wodzie wynosi poniżej 2 minut, zaś czas działania aktywnego tlenu atomowego uwolnionego z nadwęglanu w tym czasie wynosi około 20 milisekund.
- 13. Sposób według któregokolwiek z zastrz. od 5 do 11, znamienny tym, że nie narusza aktywności biologicznej pozostałych organizmów wodnych.
- 14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że organizmy wodne stanowią bakterie heterotroficzne glony eukariotyczne, roślinność naczyniowa, zooplankton, narybek i ryby.
- 15. Zastosowanie preparatu opisanego zastrz. od 1 do 4 do selektywnego usuwania sinic z zakwitów fitoplanktonu oraz toksyn sinicowych w zbiornikach wodnych.
- 16. Zastosowanie według zastrz. 15, znamienne tym, że końcowe stężenie chemiczne nadwęglanu sodu w wodzie wynosi 25 gramów na 1 m3 rozpuszczalność w wodzie wynosi poniżej 2 minut, zaś czas działania aktywnego tlenu atomowego uwolnionego z nadwęglanu w tym czasie wynosi około 20 milisekund.
- 17. Zastosowanie według zastrz. 15, znamienne tym, że ilość środka buforującego TRIS i HCI w mieszaninie z nadwęglanem sodu nie zależy od pH środowiska traktowanej wody i po dodaniu preparatu pH wody nie jest wyższe niż pH 10.
- 18. Zastosowanie według zastrz. 15, znamienne tym, że nie narusza się aktywności biologicznej pozostałych organizmów wodnych.
- 19. Zastosowanie według zastrz. 15, znamienne tym, że organizmy wodne stanowią bakterie heterotroficzne, glony eukariotyczne, roślinność naczyniowa, zooplankton, narybek i ryby.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL414134A PL232447B1 (pl) | 2015-09-24 | 2015-09-24 | Preparat, sposób oraz zastosowanie preparatu do usuwania sinic i toksyn sinicowych ze zbiorników wodnych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL414134A PL232447B1 (pl) | 2015-09-24 | 2015-09-24 | Preparat, sposób oraz zastosowanie preparatu do usuwania sinic i toksyn sinicowych ze zbiorników wodnych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL414134A1 PL414134A1 (pl) | 2017-03-27 |
| PL232447B1 true PL232447B1 (pl) | 2019-06-28 |
Family
ID=58360352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL414134A PL232447B1 (pl) | 2015-09-24 | 2015-09-24 | Preparat, sposób oraz zastosowanie preparatu do usuwania sinic i toksyn sinicowych ze zbiorników wodnych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL232447B1 (pl) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL264657B (en) | 2019-02-05 | 2020-11-30 | Bluegreen Water Tech Ltd | Preparations to control the proliferation of phytoplankton |
-
2015
- 2015-09-24 PL PL414134A patent/PL232447B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL414134A1 (pl) | 2017-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zea et al. | Potential biofilm control strategies for extended spaceflight missions | |
| RU2687929C2 (ru) | Способ контроля численности вредителей, обитающих на поверхности воды | |
| Guo et al. | Effects of hydrogen peroxide on cyanobacterium Microcystis aeruginosa in the presence of nanoplastics | |
| WO2006041884A2 (en) | Composition, process and method of use for treating algae and pests | |
| Lombardo et al. | Ceratophyllum demersum–phosphorus interactions in nutrient enriched aquaria | |
| KR101657171B1 (ko) | 친환경 녹조 및 적조 제거제 그리고 이를 이용한 오염수역의 수질개선방법 | |
| Pumkaew et al. | Use of ozone for Vibrio parahaemolyticus inactivation alongside nitrification biofilter treatment in shrimp-rearing recirculating aquaculture system | |
| PL232447B1 (pl) | Preparat, sposób oraz zastosowanie preparatu do usuwania sinic i toksyn sinicowych ze zbiorników wodnych | |
| MX2012002267A (es) | Composiciones para el tratamiento de sistemas de agua. | |
| Huang et al. | Solidago canadensis L. extracts to control algal (Microcystis) blooms in ponds | |
| CN107244743A (zh) | 一种池塘杀菌除臭剂及其制备方法 | |
| RU2438991C2 (ru) | Состав и способ обеззараживания и обезвреживания воды | |
| WO2013079682A1 (en) | Compositions for algae treatment in recirculating and stagnant water systems | |
| RU2406698C2 (ru) | Композиция для уничтожения нитевидных водорослей | |
| WO2001077030A2 (en) | Ozonated solutions of tetrasilver tetroxide | |
| CN100536657C (zh) | 醛类复合高效杀生剂 | |
| Ajayan et al. | Synergistic influence of iodine and hydrogen peroxide towards the degradation of harmful algal bloom of Microcystis aeruginosa | |
| KR100404244B1 (ko) | 페그마타이트를 이용한 어류의 질병 예방 및 치료방법 | |
| Wei et al. | Selective control of cyanobacteria by a combined method of sonication and modified clay: an enclosure study | |
| KR100610527B1 (ko) | 녹조발생 억제용 복합소재 | |
| Goodarzi et al. | Survival Increasing of Sturgeon Fries by Controlling Submerged Weeds | |
| Wren | Allelopathic Effect of Cereal Straw Extracts on Growth of Raphidocelis subcapitata and Microcystis aeruginosa | |
| King | Toxicity Of Potassium Permanganate And Potassium Peroxymonosulfate Controlled Released Biodegradable Polymer To The Non-Target Organism Daphnia Magna | |
| Silva et al. | Development of cellulose acetate membranes containing nanoparticles for water applications | |
| Silva et al. | Use of ionizing radiation for the inhibition and removal of cyanotoxins in the water: a review |