Selectieve bestrijding van blauwalgen met H 2 O 2 : resultaten en recente ontwikkelingen

Transcriptie

1 Selectieve bestrijding van blauwalgen met H 2 O 2 : resultaten en recente ontwikkelingen Selective suppression of harmful cyanobacteria in an entire lake with hydrogen peroxide Petra M. Visser a, Hans C.P. Matthijs a, Bart Reeze b, Jeroen Meeuse c, Pieter C. Slot a, Geert Wijn b, Renée Talens b and Jef Huisman a 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

2 Waterstofperoxide: Selectieve bestrijding van blauwalgen? Waterstofperoxide: 2H 2 O H 2 + O 2 Effectief in hele lage concentraties: een 3% oplossing is 15.x 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

3 Laboratorium-experimenten Blauwalgen 5-1x gevoeliger voor H 2 O 2 dan groen wieren. Drabkova, Matthijs, Admiraal and Marsalek, 27 Groenwieren produceren H 2 O 2 bij fotosynthese-stress!! Blauwalgen niet!! Dus minder anti-ros enzymen? Daarom hogere gevoeligheid voor H 2 O 2? 6

4 Degradation rate of H2O2 (µg L -1 min -1 ) Asterionella Afbraaksnelheid van H 2 O 2 Scenedesmus Chlamydomonas Microcystis Planktothrix Is H 2 O 2 gevoeligheid de Achilles hiel van blauwalgen?? Onze eerste testmeer: Koetshuisplas, Veendam Oppervlakte 12 ha Fosfaatconcentratie.1 mg P/L Sinds 27: Planktothrix agardhii dominantie Meer vaak gesloten voor recreatie

5 Set up enclosure experimenten 8 enclosures, 2.5, 5, 8 mg/l waterstofperoxide, in duplo Fotosyntheseactiviteit Photosynthetic yield (as % of control) Na 3 uur H2O2 concentration (mg L -1 ) Fig.4

6 Photosynthetic yield (as % of control) Fotosyntheseactiviteit Na 3 uur Conclusie: effectieve concentratie van 2 mg/l H 2 O 2 is voldoende H2O2 concentration (mg L -1 ) Fig.4 Phytoplankton (1 3 cells ml -1 ) Plankton cyanobacteria green algae diatoms others a Na 9 dagen Zooplankton (number L -1 ) b H H2O2 concentration 2 O2 (mg L L-1) ) c

7 25 cyanobacteria 2 green algae Dus: beter 15een H diatoms 2 O 2 concentratie > 2 mg/l vermijden!! others a 1 Phytoplankton (1 3 cells ml -1 ) 5 Plankton After 9 days Zooplankton (number L -1 ) b H H2O2 concentration 2 O2 (mg L L-1) ) c Waterstofperoxide: Selectieve bestrijding van blauwalgen 2 mg/l H 2 O 2 bleek de optimale concentratie doodt blauwalgen in 3 tot 6 uur laat algen en zooplankton vitaal

8 Opschalen tot 24 millions liter water???? Method of H2O2 addition Gepatenteerde Arcadis-UvA applicatie methode: Watereg voor homogene toevoeging van H 2 O 2 Water-harrow with tubings until bottom Dose hydrogen peroxide adjusted at sail speed Eigenschappen: Mixing of H2O2 with air PC GPS-system controleert H 2 O 2 verdunning versus snelheid van de boot Bedekking gecontroleerd met GPS-systeem Post-injection verspreiding van H 2 O 2 met perslucht Injectie stopt 2 cm boven de bodem

9 Veiligheidsmaatregelen: gesloten voor recreatie gedurende 3 dagen Waterstofperoxide H2O2 concentration (mg L -1 ) Time after H2O2 application (days)

10 Blauwalgenaantallen en microcystineconcentratie 12 1 Treated lake H 2 O Cyanobacteria (1 3 cells ml -1 ) Control lake Cyanobacteria Microcystin concentration (µg L -1 ) 5 5 Apr May Jun Jul Aug Sep Selectieve bestrijding van blauwalgen met H 2 O 2 : resultaten en recente ontwikkelingen Selective suppression of harmful cyanobacteria in an entire lake with hydrogen peroxide

11 ARCADIS-UvA Toepassingen met H 2 O 2 : Blauwalgen altijd ingestort Veendam 29; 21; 211 (Planktothrix, Woronichina) Haarlem 29 (Planktothrix) Hardenberg 211 (Aphanizomenon, Anabaena) Born 29 En leermomenten.. Ouwerkerk 212, (Alexandrium) 21 Born 29 (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

12 Alexandrium ostenfeldii The unwanted summer guests in Zeeland. Toxisch!! (saxitoxine en spirolide)

13 Alexandrium ostenfeldii in Ouwerkerkse Kreek D: Other channels C Cellaantallen tot 1 6 cells/l : 1 x hoger is dan de norm. B A Oosterschelde : locatie van mosselbanken H 2 O 2 tegen Alexandrium ostenfeldii?? Photosynthetic yield Ja, maar veel hogere concentraties nodig dan voor blauwalgen!!!

14 27 H2O2 decay Photosynthetic yield Cell counts Het verloop van de waterstofperoxide concentratie in de Zuidkreek. De injectie met H2O2 werd gestart op t= 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

15 Waterstofperoxide: (selectieve) bestrijding van blauwalgen in meren En dinoflagellaten an Acknowledgements Miquel Lürling (Wageningen University) for lending e Koeman & Bijkerk for certified plankton counting Municipality of Veendam and Province of Groningen 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 Visser a, Pieter Slot a, Jef Huisman a Bart Reeze b, Geert Wijn b, Renée Talens b, Hans Aalderink b, Jeroen Meeuse c Ouwerkerk, Zeeland Amanda Burson a, Jef Huisman a Petra Visser a, Pieter Slot a, Bas van Beusekom a, Maayke Stomp a, Wilco de Bruijne b, Renée Talens b Yvonne van Scheppeningen d Kees Steur d Anne Fortuin d Ron Hoogenboom e Arjen Gersen e a Aquatic Microbiology, IBED, University of Amster b ARCADIS Nederland BV; c Water board Hunze en d Waterboard Scheldestromen; e RIKILT Wagening 3

16 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 H 2 O 2 de groei van cyanobacteriën controleren? Wij zijn dit aan het onderzoeken