Glinką w glony

12 kwietnia 2023
Blog szalonych naukowców

Ponieważ problem z Prymnesium parvum w Odrze zmniejszył się wraz z nadejściem zimy, ale nie znikł, wciąż są analizowane metody zmniejszenia jego szkodliwości. Najlepiej byłoby pozwolić Odrze płynąć swobodnie i nie dodawać nowych porcji substancji biogennych i soli.

Tak twierdzą specjaliści od ekologii wód, w tym zakwitów glonowych, o czym pisałem jesienią. Wciąż są organizowane seminaria, warsztaty, konferencje itp. spotkania, w których temat jest poruszany. Niektóre są firmowane przez rząd. Wiele z nich jest natomiast zdominowanych przez osoby, które podpisały się pod wspomnianą odezwą. Można by mieć nadzieję, że skoro rząd i jego organy zapraszają hydrobiologów do dyskusji o rozwiązaniu problemu toksycznych zakwitów, to posłuchają ich w kwestii podstawowej. No ale wiadomo, jak to z nadziejami bywa.

Na razie podejmowane są więc próby doraźnego łatania sytuacji. Problem w tym, że dotychczasowe próby zwalczania glonów, w tym Prymnesium parvum, najczęściej podejmowano w stawach czy jeziorkach o stosunkowo zamkniętej hydrologii. W razie gdy lekarstwo okazuje się gorsze od choroby, straty są ograniczone. Nietrudno o tę sytuację, bo przecież coś, co szkodzi jednemu gatunkowi, może szkodzić innym, w tym rybom, którymi przejmuje się większość zainteresowanych.

Pod koniec marca na jednym z odcinków Kanału Gliwickiego rozpoczęto stosowanie preparatu Phoslock. Samo to nie wzbudziłoby kontrowersji – to jeden ze środków powszechnie używanych w rekultywacji zbiorników wodnych. Preparat składa się z grudek bentonitu wzbogaconego o lantan. Sam bentonit zawiera głównie glinokrzemiany. Wsypuje się je do przeżyźnionej wody, licząc na to, że zawarte w niej fosforany zwiążą się z glinką i opadną razem z nią na dno, stając się niedostępnymi dla glonów. Na rynku dostępne są bentonity, kaolinity, zeolity i inne „glinki”.

Klasyczna hydrobiologia zna mechanizm strącania fosforanów przez żelazo. Fosforan żelaza trójwartościowego jest nierozpuszczalny w wodzie, a więc po powstaniu wyłącza fosfor z obiegu biologicznego. Rzecz w tym, że w warunkach beztlenowych żelazo redukuje się, a fosforan żelaza dwuwartościowego jest rozpuszczalny w wodzie. Pisałem o tym dawno temu. Dlatego w preparatach zamiast żelaza stosuje się inne pierwiastki, zwłaszcza lantan. Uwodniony fosforan lantanu (rabdofan) jest trwale nierozpuszczalny w wodzie. Jego obecność podraża zabieg, więc czasem stosuje się same glinki – zgodnie z zakładanym rachunkiem kosztów i zysków.

Zastosowanie bentonitu z lantanem jest więc rutyną mającą na celu zmniejszenie ilości dostępnego dla glonów fosforu i ich zagłodzenie. Skuteczność z reguły zależy od tego, jak bogaty strumień fosforu spływa do zbiornika. Kanał Gliwicki można pozamykać śluzami, przez co zamiast sztuczną rzeką staje się zespołem długich, wąskich zbiorników. Kontrowersje wzbudziło natomiast oświadczenie, że celem zabiegu jest nie tylko strącenie fosforu, ale też prymnezyn i samego Prymnesium.

Zabieg stosowany przy śluzie Łabędy określa się eksperymentem. Nie jednak eksperymentem robionym w ciemno. Już pod koniec lat 80. Shirota stwierdził, że stosowanie preparatów glinkowych do głodzenia bruzdnic powodujących czerwony przypływ ma dodatkowy wpływ na same bruzdnice. One też podlegają flokulacji (prawdopodobnie przywierają do glinki, która ma silne właściwości adsorpcyjne) i opadają na dno. Sprawę podjęli kolejni, w dość dużej liczbie chińscy, badacze czy praktycy. Glinki wzbogacane są różnymi substancjami także sprzyjającymi flokulacji chemicznej lub algicydami. Trzeba jednak pamiętać, że nawet nieszkodliwość lantanu dla środowiska jest podważana.

Na początku XXI w. amerykańsko-szwedzki zespół Maria Sengco podjął próbę zastosowania tej metody do strącania w warunkach laboratoryjnych Prymnesium parvum. W tym czasie znano dopiero jeden typ prymnezyn (A). Typy B (znany głównie ze Skandynawii i Odry, choć nie tylko) i C dopiero czekały na odkrycie. Dziesięć lat później większy eksperyment podjął zespół pod przewodnictwem Andreasa Segera. Wyniki były niejednoznaczne. Generalnie różne preparaty glinkowe usuwały nie tylko fosfor, ale też glony i produkowaną przez nie toksynę. Diabeł siedzi w szczegółach.

Efektywność usuwania różnych komponentów zakwitu zależy od warunków, zwłaszcza odczynu. W niektórych przypadkach operacja się udała – pacjent zmarł. Mimo usuwania zauważalnej frakcji glonów toksyczność wody dla ryb wzrosła. Należy pamiętać, że toksyczność zakwitu nie jest prostą pochodną jego intensywności (czyli liczebności tworzących go glonów). Czynniki sprawiające, że Prymnesium parvum zaczyna uwalniać pęcherzyki z prymnezynami, są różne i nie do końca zrozumiane. Jedno wydaje się w miarę pewne – sprzyja temu stres. Może to być nagła zmiana zasolenia (w obie strony), infekcja wirusowa (a wirusy infekujące Prymnesium parvum są olbrzymie, widoczne pod mikroskopem optycznym) albo głód (a to główny cel stosowania zabiegów strącania fosforu). Wydaje się też, że wydzielanie prymnezyn towarzyszy zbijaniu się osobników w agregacje jako jeden z ostatnich aktów ich życia.

Zatem chcąc zastosować jakąkolwiek metodę zwalczania Prymnesium parvum, należy przeanalizować wiele zmiennych. Ważny jest odczyn, a to właśnie jego dobowe zmiany były jedną z przesłanek pozwalających na wysunięcie hipotezy, że to nie żadna rtęć czy mezytylen, ale zakwit był przyczyną śnięcia ryb w Odrze. Odczyn wody jest pochodną stężenia dwutlenku węgla i zmienia się wraz z fazami fotosyntezy. Trzeba przeanalizować zmienność czasową. To wciąż jest zabieg eksperymentalny, który może dać więcej pytań niż odpowiedzi. Dlatego stosuje się go na zamkniętym odcinku kanału, gdzie i tak już niewiele da się zepsuć. Należy pamiętać, że o ile powinowactwo chemiczne lantanu do reszt fosforanowych może być wystarczające, żeby założyć, że będzie usuwany głównie ten anion, o tyle nie ma podstaw twierdzić, że bentonit będzie adsorbował tylko komórki Prymensium, a oszczędzał komórki tych gatunków, które byśmy chcieli zachować w środowisku.

Eksperyment rekultywacyjny prowadzi Tomasz Heese z Politechniki Koszalińskiej (na fotografii podczas prezentacji uczestnikom 23. Zjazdu Hydrobiologów Polskich jamneńskich wrót sztormowych). Przeprowadził już niejedno przedsięwzięcie poprawiające stan ekologiczny wód, więc zakładam, że i tu nastąpi poprawa. Niektóre chińskie publikacje mówią o 80-proc. redukcji zakwitów – ja bym takiego optymizmu nie miał. Po pierwszych dniach sam Heese mówi raczej o kilku czy kilkunastu procentach. To wcale nie tak mało, jeżeli mówimy o naturze, a nie laboratoryjnym akwarium. Notabene mimo technicznej afiliacji Heese jest uznanym hydrobiologiem. Miejmy nadzieję, że nie wyjdzie „hydrobiolog zrobił swoje, hydrobiolog może odejść”.

Piotr Panek

fot. Piotr Panek. licencja CC BY-SA 4.0

  • A. Shirota (1989) Red tide problem and countermeasures. II. Int. J. Aqua. Fish. Technol., 1, 195-223
  • Mario R. Sengco, Johannes A. Hagström, Edna Granéli, Donald M. Anderson (2005) Removal of Prymnesium parvum (Haptophyceae) and its toxins using clay minerals. Harmful Algae 4, 261–274
  • Andreas Seger, Juan José Dorantes-Aranda, Marius N. Müller, Adam Body, Anton Peristyy, Allen R. Place, Tae Gyu Park, Gustaaf Hallegraeff (2015) Mitigating Fish-Killing Prymnesium parvum Algal Blooms in Aquaculture Ponds with Clay: The Importance of pH and Clay Type. Journal of Marine Science and Engineering 3(2), 154-174
  • Xiaomiao Zang, Zhiming Yu , Wenbin Jiang, Xiuxian Song, Xihua Cao (2023) Dosage-effectiveness of modified clay flocculating red tide organisms: Mechanical mechanism and mathematical model. Separation and Purification Technology 305, 122422