Ppt0000037.ppt [Alleen-lezen]

Selectieve bestrijding van blauwalgen met H2O2:
resultaten en recente ontwikkelingen
Selective suppression of harmful cyanobacteria in an entire lake with hydrogen peroxide
Petra M. Vissera, Hans C.P. Matthijsa, Bart Reezeb, Jeroen Meeusec, Pieter C. Slot a,
Geert Wijnb, Renée Talensb and Jef Huismana
a Aquatic
Microbiology, Institute for Biodiversity and Ecosystem Dynamics, University of Amsterdam, The
Netherlands
b ARCADIS Nederland BV, The Netherlands
c Waterboard Hunze en Aa’s, The Netherlands
Waterstofperoxide: Selectieve bestrijding van blauwalgen
Waterstofperoxide: Selectieve bestrijding van blauwalgen
?
Waterstofperoxide:
Ø
Ø
Ø
Ø
2H2O2 ---à 2H20 + O2
Effectief in hele lage concentraties: een 3% oplossing
is 15.000x verdund
Behandeling met een 15x hogere concentratie wordt vaak gebruikt in
aquaria: effecten op vis en waterplanten onwaarschijnlijk
Selectieve bestrijding van blauwalgen, ander fytoplankton worden
nauwelijks aangetast
Laboratorium-experimenten
Blauwalgen 5-10x gevoeliger voor H2O2 dan
groen wieren.
Drabkova, Matthijs, Admiraal and Marsalek, 2007
Groenwieren produceren H2O2
bij fotosynthese-stress!!
Blauwalgen niet!!
Dus minder anti-ROS enzymen?
Daarom hogere gevoeligheid voor H2O2 ?
6
Degradation rate of H2O2 (µg L-1 min-1)
Afbraaksnelheid van H2O2
6
5
4
3
2
1
0
Is H2O2
gevoeligheid
de Achilles’ hiel
van blauwalgen??
x
s
tis
as
ella smu
hri
on
cys
tot
on
i
e
o
m
k
r
r
d
o
n
c
te
e
yd
Mi
en
As
Pla
lam
Sc
h
C
Onze eerste testmeer: Koetshuisplas, Veendam
•
•
•
•
Oppervlakte 12 ha
Fosfaatconcentratie 0.1 mg P/L
Sinds 2007: Planktothrix agardhii dominantie
Meer vaak gesloten voor recreatie
Set up enclosure experimenten
8 enclosures
¢ 0, 2.5, 5, 8 mg/l waterstofperoxide, in duplo
¢
Fotosyntheseactiviteit
100
Photosynthetic yield
(as % of control)
Na 3 uur
80
60
40
20
0
0
2.5
5
8
H2O2 concentration (mg L-1)
Fig.4
Fotosyntheseactiviteit
100
Photosynthetic yield
(as % of control)
Na 3 uur
80
Conclusie: effectieve concentratie
van 2 mg/L H2O2 is voldoende
60
40
20
0
0
2.5
5
8
H2O2 concentration (mg L-1)
Fig.4
Plankton
Phytoplankton
(103 cells mL-1)
2500
cyanobacteria
green algae
diatoms
others a
2000
1500
1000
Na 9 dagen
500
Zooplankton
(number L-1)
0
10
b
8
6
4
2
0
0
2.5
5
8
H2O2 concentration(mg
(mg L L) -1c
H2O2 concentration
)
-1
Plankton
Phytoplankton
(103 cells mL-1)
2500
2000
1500een
Dus: beter
1000
cyanobacteria
green algae
diatoms
H2O2 concentratie
>
others a
2 mg/L vermijden!!
After 9 days
500
Zooplankton
(number L-1)
0
10
b
8
6
4
2
0
0
2.5
5
8
H2O2 concentration(mg
(mg L L) -1c
H2O2 concentration
)
-1
Waterstofperoxide: Selectieve bestrijding van blauwalgen
2 mg/L H2O2 bleek de optimale concentratie
Ø doodt blauwalgen in 3 tot 6 uur
Ø laat algen en zooplankton vitaal
Opschalen tot 240 millions liter water
????
Gepatenteerde
applicatie
methode:
MethodArcadis-UvA
of H2O2
addition
‘Watereg’ voor homogene toevoeging van H2O2
‘Water-harrow’ with tubings until bottom
Dose hydrogen peroxide adjusted at sail speed
Eigenschappen:
Mixing of H2O2 with air
¢ PC controleert H2O2 verdunning versus snelheid van de boot
GPS-system
¢ Bedekking gecontroleerd met GPS-systeem
¢ Post-injection verspreiding van H2O2 met perslucht
¢ Injectie stopt 20 cm boven de bodem
Veiligheidsmaatregelen: gesloten voor recreatie gedurende 3 dagen
H2O2 concentration (mg L-1)
Waterstofperoxide
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0
1
2
Time after H2O2 application (days)
3
Blauwalgenaantallen
en microcystineconcentratie
H2O2
25
Treated lake
1000
20
800
15
600
10
400
5
200
0
2500
Cyanobacteria
0
25
Control lake
2000
20
1500
15
1000
10
500
5
0
Microcystin concentration (µg L-1)
Cyanobacteria (103 cells mL-1)
1200
0
Apr
May
Jun
Jul
Aug
Sep
Selectieve bestrijding van blauwalgen met H2O2:
resultaten en recente ontwikkelingen
Selective suppression of harmful cyanobacteria in an entire lake with hydrogen peroxide
ARCADIS-UvA Toepassingen met H2O2:
Blauwalgen altijd ingestort
Veendam
2009; 2010; 2011
(Planktothrix, Woronichina)
Haarlem 2009
(Planktothrix)
Born 2009
Hardenberg 2011
(Aphanizomenon, Anabaena)
En leermomenten..
Ouwerkerk 2012,
(Alexandrium)
21
Born 2009 (Microcystis)
21
Ouwerkerk Zeeland
Verticale profielen van temperatuur, zoutgehalte en zuurstofgehalte op
station A in de Noordkreek. De verticale profielen zijn gemeten met
een Hydrolab.
22
Alexandrium ostenfeldii
The unwanted summer guests in Zeeland.
Toxisch!! (saxitoxine en spirolide)
Alexandrium ostenfeldii in
Ouwerkerkse Kreek
D: Other channels
Cellaantallen tot 106 cells/L :
1000 x hoger is dan de norm.
C
B
A
Oosterschelde : locatie van mosselbanken
H2O2 tegen Alexandrium ostenfeldii??
Photosynthetic yield
Ja, maar veel hogere concentraties nodig
dan voor blauwalgen!!!
27
H2O2 decay
Photosynthetic yield
Cell counts
Het verloop van de
waterstofperoxide concentratie in de
Zuidkreek. De injectie met H2O2
werd gestart op t=0 en gestopt op
t=12,5 uur; deze periode is
aangegeven in grijstint.
Fotosynthese capaciteit van o.a.
Alexandrium ostenfeldii in de
Zuidkreek. Watermonsters werden
getest op fotosynthesecapaciteit
met een PAM fluorometer.
28
Waterstofperoxide: (selectieve) bestrijding van blauwalgen in meren
En dinoflagellaten
an
Acknowledgements
• Miquel Lürling (Wageningen University) for lending enclosures
• Koeman & Bijkerk for certified plankton counting
• Municipality of Veendam and Province of Groningen for
financial support
• Laboratory of Hunze en Aa’s for practical support &
microcystin analysis
• Microbiology course students for test experiments
• Ministery of Water Affairs (RWS) Waterdienst
Veendam
Petra Vissera,
Pieter Slota,
Jef Huismana
Bart Reezeb,
Geert Wijnb,
Renée Talens b, Hans
Aalderinkb , Jeroen
Meeusec
Ouwerkerk, Zeeland
Amanda Bursona,
Jef Huismana
Petra Vissera,
Pieter Slota,
Bas van Beusekoma,
Maayke Stompa ,
Wilco de Bruijneb,
Renée Talens b
Yvonne van Scheppeningen d
Kees Steur d
Anne Fortuind
Ron Hoogenboom e
Arjen Gersene
a Aquatic
Microbiology, IBED, University of Amsterdam;
Nederland BV; c Water board Hunze en Aa
d Waterboard Scheldestromen; e RIKILT Wageningen UR
b ARCADIS
30
Nieuwe ontwikkelingen:
Afgeleide toepassingen peroxide
¢
Voorgenomen samenwerking
WUR (Lürling, de Senerpoint)_
UvA (Matthijs, Visser)
optimale P- binding met geactiveerde klei door toepassing
samen met peroxide behandeling
¢
Benutten van de observatie dat na peroxide behandeling
teruggroei van blauwalgen van wekenlang tot een seizoenlang
kan uitblijven
Cyanofagen kunnen blauwalgen op natuurlijke wijze doden!
Kan verhogen van de virus titer met H2O2 de groei van cyanobacteriën
controleren? Wij zijn dit aan het onderzoeken