Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Doc. RNDr. Blahoslav Maršálek, Ph.D. (MU Brno) Doc. RNDr. Radek Zbořil, Ph.D. (UP Olomouc) Prof. RNDr. Miroslav Mašláň, CSc. (UP Olomouc) NANO IRON, s.r.o.,

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Doc. RNDr. Blahoslav Maršálek, Ph.D. (MU Brno) Doc. RNDr. Radek Zbořil, Ph.D. (UP Olomouc) Prof. RNDr. Miroslav Mašláň, CSc. (UP Olomouc) NANO IRON, s.r.o.,"— Transkript prezentace:

1 Doc. RNDr. Blahoslav Maršálek, Ph.D. (MU Brno) Doc. RNDr. Radek Zbořil, Ph.D. (UP Olomouc) Prof. RNDr. Miroslav Mašláň, CSc. (UP Olomouc) NANO IRON, s.r.o., Rajhrad Ecopure Ecopure – produkt společnosti NANO IRON, s.r.o. - vodná disperze nanočástic železa se speciální povrchovou úpravou pro environmentální aplikace při odstraňování sinic Ecopure 50 nm

2 SINICE (CYANOBAKTERIE) LIDSKÉ AKTIVITY zemědělství, čistící prostředky, odpadní vody… TROFIZACE zvýšená nabídka živin ve vodních ekosystémech MASOVÝ ROZVOJ SINIC

3 SINICE fotosyntetizující prokaryotické organismy osidlují nejrůznější biotopy (sladké i slané vody, vlhká půda, ledovce, kůra dřevin, fykobionti v lišejnících…) vodních ekosystémech většina druhů se vyskytuje ve vodních ekosystémech

4 SINICE závažný ekologický problém masový rozvoj sinic = závažný ekologický problém: komplikace při využívání nádrží (vodárenství, rekreace, chov ryb) nebezpečí pro ostatní živé organismy  negativní vliv na chemismus vody (kyslík, pH, pE) pachu, pachutí  produkce pachu, pachutí cyanotoxinů  produkce cyanotoxinů – látky toxické či jinak biologicky aktivní

5 MICROCYSTINY cyanotoxiny produkované sinicemi cyklické neribosomální peptidy vysoce toxické mohou být vysoce toxické vůči akvatickým organismům hepatotoxicita prokázány toxické efekty na člověka – např. hepatotoxicita ! ? ? ? ? ? ? ? ? karcinogenní účinky p otenciální karcinogenní účinky microcystinů ! r edukované informace týkající se vlivu m icrocystinů na akvatické organismy

6 Problém – neexistence účinné technologie, která by vedla k dlouhodobému odstranění sinic!! Klíčové požadavky na ideální technologii (materiál): nízká(žádná) ekotoxicita nízká(žádná) ekotoxicita aplikovaného materiálu, resp. produktů jeho transformace cílený účinek cílený účinek (nesmí docházet k narušení ekosystému, vysoká toxicita vůči sinicím a současně nízká toxicita vůči vyšším organismům) ireversibilní mechanismus účinku schopnost odbourání uvolněných mikrocystinů ireversibilní mechanismus účinku (zabití sinic nikoliv jejich dočasná imobilizace) + současné zabránění uvolnění, resp. schopnost odbourání uvolněných mikrocystinů preventivní role preventivní role (odstranění živin pro růst sinic) vhodná kinetika účinku (řádově dny) ekonomická dostupnost ekonomická dostupnost materiálu (technologie) Žádná ze stávajících chemických technologií nedokáže zabezpečit simultánní splnění všech zmiňovaných požadavků!!! ???

7 MULTIFUNKČNÍ POTENCIÁL NULAMOCNÉHO NANOŽELEZA (NZVI- Nanoparticles of Zero Valent Iron ) V BOJI PROTI SINICÍM  Bílé sloupce – přírodní společenstvo sinic ; Černé sloupce – sinice v kohoutkové vodě  Šedé sloupce – sinice v růstovém médiu, bez aplikace NZVI Změna koncentrace sinic po aplikaci NZVI různé koncentrace (96 hod v kultivačním roztoku) Závěr 1: Vysoká toxicita NZVI vůči sinicím bez ohledu na iontovou sílu prostředí (přírodní společenstvo vs kohoutková voda), nízká hodnota EC50 ~50 mg/l koncentrace nutné v reálné technologii se mohou pohybovat výrazně pod hodnotou EC50 v závislosti na době aplikace Pozn. Po aplikaci NZVI i ve vysokých koncentracích (100, 500 mg/L), kdy dochází po 96 hod v růstovém médiu k masivnímu úbytku sinic (20-5% původní koncentrace sinic) zůstává v systému stále velký podíl nezreagovaného nZVI (40-60%)  koncentrace nutné v reálné technologii se mohou pohybovat výrazně pod hodnotou EC50 v závislosti na době aplikace!!

8 MULTIFUNKČNÍ POTENCIÁL NULAMOCNÉHO NANOŽELEZA (NZVI) V BOJI PROTI SINICÍM Pokles koncentrace fosforu ve vodním sloupci po aplikaci NZVI o koncentraci 75 a 150 mg/L Závěr 2: NZVI výrazně snižuje koncentraci fosforu jakožto klíčové živiny sinic  zásadní preventivní role aplikace NZVI!!  Snížení koncentrace živin bylo pozorováno již po půl hodině od aplikace NZVI – vysoká afinita NZVI vůči fosforečnanům!  K výraznému snížení koncentrace živin (> 50%) ve vodním sloupci stačí koncentrace NZVI okolo 75 mg/L. 75 mg/L 150 mg/L kontrolní vzorek bez NZVI

9 MULTIFUNKČNÍ POTENCIÁL NULAMOCNÉHO NANOŽELEZA (NZVI) V BOJI PROTI SINICÍM Závěr 3: Po aplikaci NZVI dochází k úplné destrukci buněk  ireversibilní mechanismus účinku Buňky sinic v kultivačním médiu před aplikací NZVI Studium mechanismu účinku pomocí transmisní elektronové mikroskopie (TEM) Nanočástice NZVI v produktu Ecopure se speciální povrchovou úpravou TEM snímky po aplikaci nZVI Pravděpodobné příčiny destrukce buněk: oxidativní stres vs migrace vznikajících iontů železa dovnitř buněk a následná precipitace hydroxidu ve změněných podmínkách pH, Eh organické zbytky buněk sinic aglomeráty hydroxidu železitého PŘED PŘED PO

10 Vliv NZVI na uvolnění microcystinu do vodního prostředí ve srovnání s aplikací herbicidu (Paraquat) MULTIFUNKČNÍ POTENCIÁL NULAMOCNÉHO NANOŽELEZA (NZVI) V BOJI PROTI SINICÍM Závěr 4: Přestože aplikace NZVI vede k destrukci buněk, po aplikaci nedochází k nárůstu microcystinu v systému  uvolněný microcystin je prostřednictvím NZVI odbouráván!!! V porovnání s klasickými herbicidy (Paraquat), je zatížení vodního prostředí toxiny zanedbatelné!!  V porovnání s klasickými herbicidy (Paraquat), je zatížení vodního prostředí toxiny zanedbatelné!!  NZVI je schopné odstranit z vodního sloupce toxiny sinic již v koncentraci do 100 mg/L (viz. pokles koncentrace microcystinu ve srovnání s kontrolním vzorkem).

11 OrganismusEndpointEC50 (mg/L) Cladophora glomerata - vláknitá řasa 96h – degradace stélky> 5000 Sinapis alba – semena hořčice 72h – inhibice klíčivosti3895 (±350) Daphnia magna - vodní bezobratlý 24h - imobilizace1093 (±85)  Toxicita vyjádřená jako EC50 (mg/L) odpovídá účinku na právě 50% organismů = nižší číslo hodnoty EC 50 značí vyšší toxicitu na organismus MULTIFUNKČNÍ POTENCIÁL NULAMOCNÉHO NANOŽELEZA (NZVI) V BOJI PROTI SINICÍM Toxicita NZVI vůči vyšším organismům  Koncentrace uvažované pro aplikaci proti sinicím mají nízký negativní vliv na necílové organismy (vláknité řasy, vodní rostliny a sladkovodní bezobratlé)  Literární data týkající se toxicity vůči rybám jednoznačně prokazují netoxicitu NZVI v koncentracích očekávaných v reálné aplikaci (pod 100 mg/L), nicméně detailní testování s produktem Ecopure bude provedeno do konce 1. kvartálu Závěr 5: NZVI má velmi nízkou toxicitu vůči vyšším (necílovým) organismům, o čemž svědčí řádově vyšší hodnoty EC50  selektivita účinku NZVI!!

12 MULTIFUNKČNÍ POTENCIÁL NULAMOCNÉHO NANOŽELEZA (NZVI) V BOJI PROTI SINICÍM Studium produktů interakce NZVI + sinice Závěr 6: Produkty interakce NZVI se sinicemi (hydroxid železitý, organické zbytky na bázi uhlíku) lze považovat za environmentálně zcela akceptovatelné Fe(0)Fe(OH) 3 Mossbauerovo spektrum po aplikaci NZVI (100 mg/L) demonstrující tvorbu hydroxidu železitého jako jediného produktu transformace Fe SEM/EDX prvková analýza pevných produktů interakce NZVI se sinicemi: kromě elementů přítomných v kultivačním médiu jen Fe, O a C. z podložky pro SEM měření

13

14 ZÁVĚRY mimořádně perspektivní metoda pro boj s vodními květy sinic  Aplikace NZVI se jeví jako mimořádně perspektivní metoda pro boj s vodními květy sinic především díky multiplikativnímu mechanismu účinku!!! preventivní účinek aplikace NZVI  NZVI je schopno odstraňovat živiny z vodního prostředí – především pak fosforečnany a dusičnany, které jsou zodpovědné za trofizaci našich vod a tím i za masový rozvoj cyanobakterií  preventivní účinek aplikace NZVI selektivita účinku  NZVI má nízkou toxicitu vůči necílovým organismům  selektivita účinku  ireversibilní mechanismus účinku) k odstranění toxinů sinic  Aplikace NZVI vede k destrukci buněk sinic (  ireversibilní mechanismus účinku) a současně k odstranění toxinů sinic z vodního sloupce; uvolněný microcystin je pomocí NZVI odbouráván! produkty transformace environmentálně akceptovatelné  Pevné produkty transformace (hydroxid železitý a organický uhlík) jsou netoxické a environmentálně akceptovatelné dostatečnou dobu interakce NZVI se sinicemi při reálné aplikaci  Povrchová modifikace NZVI v produktu Ecopure zabraňuje rychlé sedimentaci částic a zabezpečuje tak dostatečnou dobu interakce NZVI se sinicemi při reálné aplikaci k odbourání více jak 70 dalších potenciálních polutantůtěžkých kovů  Nezreagované částice nulamocného železa mohou být dále využity k odbourání více jak 70 dalších potenciálních polutantů především těžkých kovů a řady toxických organických látek (Zhang W., J. Nanopart. Res., 5, 2003, 323).


Stáhnout ppt "Doc. RNDr. Blahoslav Maršálek, Ph.D. (MU Brno) Doc. RNDr. Radek Zbořil, Ph.D. (UP Olomouc) Prof. RNDr. Miroslav Mašláň, CSc. (UP Olomouc) NANO IRON, s.r.o.,"

Podobné prezentace


Reklamy Google