CENAKVA - Research Program 2

Význam tématu

Analýza nových environmentálních kontaminantů je klíčová pro ochranu sladkovodních ekosystémů a zajištění bezpečné pitné vody. Mikropolutanty ve stopových koncentracích mohou vyvolávat akutní i chronické toxické účinky na organismy různých trofických úrovní, ovlivňovat imunitní a reprodukční funkce a zhoršovat kvalitu vodních zdrojů.

Cíle a přehled studie

Výzkumný program se zaměřuje na komplexní hodnocení expozice a účinků nově identifikovaných chemických směsí v prostředí, studium bioakumulace vybraných kontaminantů v bezobratlých i obratlovcích a analýzu interakcí mezi oteplováním vod a chemickým znečištěním. Program integruje základní i aplikovaný výzkum podpořený mezinárodními projekty HORIZON 2020, LIFE a národními granty GAČR, TA ČR a NAZV.

Použitá metodika a instrumentace

V rámci programu byly využity následující přístupy a analytické nástroje

• Nezaměřené (nontarget) LC-HRMS analýzy pro identifikaci a kvantifikaci organických mikropolutantů v pitné i odpadní vodě
• Bioanalytické testy (včetně receptorových assay) pro hodnocení biologické aktivity směsí kontaminantů
• Difuzní hydrogelové pasivní samplery a kontinuální pasivní odběry pro dlouhodobé monitorování
• Povrchové bioakumulační studie s korýši marbled crayfish
• Experimentální systémy pro studium odstraňování farmaceutik a povrchově aktivních látek v rybníkových a odpadních vodních úpravárnách
• Superkritická CO₂ de­celularyzační jednotka a lamelární sedimentační filtrační systémy pro vývoj nových technologií čištění

Hlavní výsledky a diskuse

Program nastavil výchozí biochemickou a chemickou charakteristiku kvality vody v povodí Dunaje, ověřil efektivitu odstranění mikropolutantů v konečných úpravách pitné a odpadní vody, prokázal vliv psychoaktivních látek na reprodukční biomarkery ryb a identifikoval klíčové faktory ovlivňující mobilitu kontaminantů v půdně-rostlinné soustavě. Kombinace bioanalytických a chemických dat umožnila komplexnější hodnocení ekologických rizik.

Přínosy a praktické využití metody

Tato metodika podporuje optimalizaci úpravy pitné a odpadní vody, zlepšuje monitorovací strategie v režimu QA/QC a poskytuje podklady pro řízení kvality vodních ekosystémů. Nasazení pasivních samplovacích technik a bioanalýz zrychluje detekci nových kontaminantů a zvyšuje informovanost vodohospodářů i regulátorů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší implementace vysoce citlivých nontarget technik v rutinním monitoringu, rozvoj in vitro bioassay pro predikci synergických efektů a integrace datových platforem pro předpověď šíření kontaminantů pod vlivem klimatických změn. Další potenciál spočívá v kombinaci molekulárních nástrojů s umělou inteligencí pro rychlou identifikaci rizikových směsí.

Závěr

Realizovaný výzkum přispívá k hlubšímu porozumění biologickým a chemickým mechanismům působení nových polutantů ve sladkovodních ekosystémech, podporuje vývoj pokročilých čisticích technologií a zlepšuje ochranu vodních zdrojů v České republice i v rámci mezinárodních iniciativ.

Reference

• Novakova P Svecova H Borik A Grabic R 2023 Novel nontarget LC-HRMS based approaches for evaluation of drinking water treatment Environmental Monitoring Assessment 195 739
• Grabic R Ivanova L Kodesova R Grabicova K Drtil M Bodik I 2022 Desorption of pharmaceuticals and illicit drugs from stabilized sludge Water Research 220 118651
• Sauer P Vrana B Escher BI Brack W Hilscherova K 2023 Bioanalytical and chemical characterization of micropollutant mixtures Environment International 178 107957
• Brunetti G Kodesova R Svecova H Fer M Nikodem A Klement A Grabic R Simunek J 2022 A multiscale biophysical model for ionizable compounds in soil-plant systems Journal of Hazardous Materials 423 127008
• Tresnakova N Famulari S Zicarelli G Pagano M Presti G Felcia MC Caferro A Gulotta E Guiliano S Sandova M Vazzana I Imbrogno S Capillo G Savoca S Velisek J Faggio C 2023 Multi-characteristic toxicity of chiral fungicide tebuconazole to Mediterranean mussel Science of the Total Environment 862 160874