CENAKVA - Research Program 2

Význam tématu

Program se zaměřuje na identifikaci, monitorování a hodnocení nově se vyskytujících mikropolutantů v povrchových vodách. Tyto látky představují rostoucí hrozbu pro vodní ekosystémy i veřejné zdraví a jejich studium je klíčové pro optimalizaci technologií úpravy vody a ochranu biodiverzity.

Cíle a přehled programu

• Cíl: Přispět ke zlepšení kvality vody a životního prostředí ve vodních ekosystémech ČR.
• Struktura: Základní výzkum (7 projektů GA ČR), mezinárodní iniciativy (Horizon 2020, LIFE, JPI AMR) a aplikované studie podporované národními agenturami a komerčními partnery.
• Zapojení: Laboratoře LECHB, LATI a LECOS zaměřené na chemii, toxicologii a komplexní systémy.

Použitá metodika a instrumentace

• LC-HRMS pro target i nontarget screening mikropolutantů v pitné i odpadní vodě.
• Difuzní hydrogelové pasivní vzorkovače pro kontinuální odběr polárních organických sloučenin.
• Bioanalytické metody založené na receptorových testech (např. progesteronový receptor) a testech na modelech (Daphnia, zebrafish, Mytilus).
• Biochemické a biofyziologické modelování osudu kontaminantů v půdno-rostlinném systému.

Hlavní výsledky a diskuse

• Vyvinuty pokročilé nontarget LC-HRMS protokoly odhalující stovky dosud nezmapovaných organických polutantů v pitné vodě.
• Prokázána pH-závislá desorpce léčiv a nelegálních drog ze stabilizovaných kalů, což ovlivňuje návratnost kontaminantů do vodního cyklu.
• Pasivní vzorkovače poskytly dlouhodobý profil expozice směsí mikropolutantů a umožnily stanovit výchozí úroveň znečištění (Joint Danube Survey 4).
• Bioindikátory odhalily aktivaci lidských i rybích jaderných receptorů a vliv na reprodukční funkce vodních organismů.
• Biofyziologické modely předpovídají distribuci a mobilitu ionizovatelných látek v půdno-rostlinném systému.

Přínosy a praktické využití metody

• Optimalizace procesů čištění vod (aktivní uhlí, biofiltry) pro zvýšení účinnosti odstraňování mikropolutantů.
• Doporučení pro vodárenský sektor a provozovatele ČOV ke kontinuálnímu sledování kvality.
• Implementace pasivních vzorkovačů pro efektivní monitoring bez častých odběrů.
• Integrace modelů osudu kontaminantů do řízení rizik povodí.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Propojení omics přístupů (metabolomika, proteomika) pro hloubkovou charakterizaci účinků směsí.
• Vývoj autonomních senzorických sítí pro on-line monitorování mikropolutantů.
• Využití umělé inteligence a strojového učení pro prediktivní modelování rizik a optimalizaci úprav vody.
• Zapojení výsledků do tvorby legislativních standardů pro pitnou a povrchovou vodu.

Závěr

Program „New pollutants in the environment and their effect on freshwater ecosystems“ poskytuje ucelený výzkumný rámec pro hodnocení a řízení rizik nových kontaminantů. Přináší inovace v analytických postupech, bioindikaci i modelování a podporuje transfer znalostí do praxe a legislativy ČR.

Reference

• Nováková P. et al., Novel nontarget LC-HRMS-based approaches for evaluation of drinking water treatment. Environmental Monitoring Assessment, 195:739, 2023.
• Grabic R. et al., Desorption of pharmaceuticals and illicit drugs from stabilized sludge types across pH. Water Research, 220:118651, 2022.
• Šauer P. et al., Bioanalytical and chemical characterization of organic micropollutant mixtures in long-term exposed passive samplers from the Joint Danube Survey 4. Environment International, 178:107957, 2023.