Επεξεργασία επιφανειακών υδάτων με κόκκους υπεροξειδίου του ασβεστίου (CaO2) για περιορισμό της άνθισης τοξικών κυανοβακτυρίων. Μελέτη της τοξικότητας του CaO2 στο ζωοπλαγκτόν

Abstract

Τα υδάτινα οικοσυστήματα γλυκού νερού είναι μια σημαντική πηγή για την ευημερία όλων των ζωντανών οργανισμών και του ανθρώπου παρέχοντας εξυπηρέτηση στις βασικές τους ανάγκες. Δυστυχώς, τα τελευταία χρόνια οι υδάτινοι πόροι έχουν επιβαρυνθεί από την απόρριψη βιομηχανικών και αστικών αποβλήτων τα οποία οδηγούν στην υπερφόρτωση των επιφανειακά υδάτινων σώματων με θρεπτικα συστατικά. Η υπερφόρτωση αυτή έχει σαν αποτέλεσμα την συστηματική παρουσία ευτροφισμού, που είναι ένας από τους σοβαρότερους κινδύνους της υποβάθμισης των υδάτων. Ο ευτροφισμός συμβάλλει στην υπερβολική ανάπτυξη φυτοπλαγκτού, γνωστή και ως κυανοβακτηριακή άνθιση. Μερικά γένη κυανοβακτηρίων παράγουν τοξικούς βιοδραστικούς μεταβολίτες, γνωστές ως κυανοτοξίνες, οι οποίοι προκαλούν σημαντικές αλλαγές στην ποιότητα των υδάτων, ενώ ταυτόχρονα επηρεάζουν και όλους τους υπόλοιπους υδάτινους οργανισμούς της λίμνης. Οι μαζικοί θάνατοι ψαριών είναι σύνηθες φαινόμενο κατα την άνθιση των κυανοβακτηρίων. Ως εκ τούτου, κάθε κράτος της ΕΕ υποχρεώνεται να συμβάλλει ενεργά στην προστασία των υδάτινων σωμάτων έτσι ώστε να αποφευχθεί η περαιτέρω υποβάθμισή τους, αλλά και τη διατήρηση των φυσικοχημικών παραμέτρων του νερου εντός των επιθυμητών επιπέδων. Για την επίτευξη αυτού του στόχου, απαιτείται διενέργεια παρακολούθησης των υδάτινων σωμάτων με την χρήση των δεικτών, όπως συνολικός φώσφορος (TP) και άζωτο (TN), ως δείκτες ευτροφισμού έτσι ώστε τα κράτη να συμμορφώνονται στα προτεινόμενα όρια των θρεπτικών ουσιών. Η αποκατάσταση των ήδη επιβαρυμένων εύτροφων υδάτινων οικοσυστημάτων μπορεί να επιτευχθεί με την χρήση χημικών, φυσικών, μηχανικών και βιολογικών μεθόδων. Με βάση τα πιο πάνω γίνεται αναφορά στο πρώτο κεφάλαιο της μελέτης της εισαγωγής εστιάζοντας παραπάνω στον ευτροφισμό. Η παρούσα μελέτη αποσκοπεί στην εξέταση της αποτελεσματικότητας των μεταλλικών κόκκων υπεροξειδίου του ασβεστίου (CaO2) και του υγρού υπεροξειδίου του υδρογόνου (H2O2) ως οξειδωτικά μέσα για τον περιορισμό των κυανοβακτηριακών ανθίσεων στις καλλιέργειες, των Microcystis sp. και Aphanizomenon sp. Με την χρήση υπεροξειδίου του ασβεστίου (CaO2) καταστρέφει τα παραπάνω κυανοβακτηριακά κύτταρα, όπως πιθανόν με το υγρό H2O2 που αναστέλλει την μεταφορά e- στο φωτοσύστημα ΙΙ (PSII), με αποτέλεσμα τη θανάτωση τους. Η σταδιακή απελευθέρωση του υπεροξειδίου υδρογόνου (H2O2) συμβάλει στον περιορισμό των κυανοβακτηριών, χωρίς η επισωρευτική συγκέντρωση οξειδωτικού του να υπερβαίνει 5 mg/L H2O2, συγκέντρωση η οποία ενδείκνυται για τη ασφαλή διατήρηση του υπόλοιπου οικοσυστήματος. Αρχικά, προσδιορίστηκε η κινητική απελευθέρωση υπεροξειδίου του υδρογόνου (H2O2) από κόκκους υπεροξειδίου ασβεστίου (CaO2) σε υδατικό υπόστρωμα φράγματος (Κούρης, Λεμεσός) απαλλαγμένο από κυανοβακτήρια. Στην συνέχεια, φάνηκε πως το CaO2 απελευθερώνει υψηλές συγκεντρώσεις H2O2 και έτσι επιλέχθηκε να χρησιμοποιηθεί ως οξειδωτικός παράγοντας επεξεργασίας ρυπασμένων υδάτων. Επίσης, εξετάστηκε η τοξικότητα του οξειδωτικού στο ζωοπλαγκτόν από διάφορες συγκεντρώσεις στα Echinogammarus veneris. Στο δεύτερο κεφάλαιο της μελέτης αναφέρεται στον τρόπο διεξαγωγής πειραμάτων που ακολουθήθηκε τόσο για την σταδιακή απελευθέρωση H2O2 από διάφορες συγκεντρώσεις CaO2 σε καθαρό υπόστρωμα νερού Κούρη όσο και για τον περιορισμό κυανοβακτηριακών ανθίσεων των καλλιέργειων σε Microcystis sp. και Aphanizomenon sp. Στο τρίτο κεφάλαιο της μελέτης γίνεται αναφορά στα δεδομενα που συλλέχθηκαν με την χρήση γραφικών παραστάσεων όπου επιδεικνύετε η αποτελεσματικότητα του οξειδωτικού CaO2 όσο αφορά τόσο στην σταδιακή απελευθερωση του H2O2 σε καθαρό υπόστρωμα νερού Κούρη όσο και στον περιορισμό άνθισης των κυανοβακτηριακών καλλιεργειών Microcystis sp. και Aphanizomenon sp. Στην καλλιέργεια Microcystis sp. χρειάστηκε μικρότερη συγκέντρωση CaO2 για τον περιορισμό των κυττάρων σε σύγκριση με την καλλιέργεια Aphanizomenon sp. Ακόμη, γίνεται αναφορά και στην χρήση του υγρού H2O2 για τον περιορισμό των κυττάρων στις 2 αυτές καλλιέργειες. Στην καλλιέργεια Microcystis sp. παρουσιαζει αποδοτικότητα στο περιορισμό των κυττάρων με την χρήση H2O2 ενώ στο Aphanizomenon sp. καμία συγκέντρωση H2O2 δεν φέρει ικανοποιητικό περιορισμό των κυττάρων. Επίσης, γίνεται αναφορά στη μελέτη τοξικότητας του οξειδωτικού CaO2 με την παρουσίαση ποσοστού βιωσιμότητας σε γραφική παράσταση στα Echinogammarus veneris. Ως επακόλουθο αναμενόμενο ήταν ότι οι υψηλές συγκεντρώσεις του οξειδωτικού CaO2 θα προκαλούσαν υψηλή θνησιμότητα στα Echinogammarus veneris. Τέλος, η ιδανική χρήση για την ικανοποιητική εξάλειψει των κυανοβακτηριακών κυττάρων είναι οι μεταλλικοί κόκκοι υπεροξειδίου του ασβεστίου (CaO2) αλλά απαιτείται αυστηρό ελεγχο με βάση την δοσολογία στην κατανάλωση του από το ζωοπλαγκτόν στα Echinogammarus veneris.