Hidrológiai Közlöny 2002 (82. évfolyam)
XLIII. Hidrobiológus Napok: "Vizeink ökológiai állapota: természetvédelem, vízhasznosítás" Tihany, 2001. október 3-5.
140 HIDROLÓGIAI KÖZLÖN Y 2002. 82. ÉVF. Hidrogénperoxid képződés felszíni vizekben V.-Balogh Katalin Magyar Tudományos Akadémia Balatoni Limnológiai Kutatóintézet, Tihany Kivonat: A hidrogénperoxid (H2O2) óceánok és tavak vizében egyaránt előfordul, döntő mennyiségben az oldott szerves szénvegyületek (DOC) fotokémiai bomlása során képződik 2000 évben júliustól októberig mértük a hidrogénperoxid (H2O2), DOC, fulvosavak (FA) valamint az oldott huminanyagok (HS) koncentrációját a Balatonban és néhány balatoni befolyóban. Kísérletesen vizsgáltuk a természetes és „mesterséges napsugárzás" (UV-sugárzás) hatását a H 20 2 képződésre. Eredményeink szerint a Balaton vizében (a Zala folyó torkolati részét is figyelembevéve) a H 20 2 koncentráció a 111 ± 15 nM I" 1 és 776 ± 13 nM l" 1 intervallumot ölelte fel, a maximumot a Zalatorkolatnál, a minimumot Balatonfüzfö térségében mértük A vizsgált befolyók közül a legtöbb H2O2 (1351 ± 267 nM l" 1) a Kis-Balaton alsó tározó kifolyásánál, a legkevesebb a Keleti bozót patakban (227 ± 28 nM I" 1) volt. Kísérleteink igazoltíik, hogy a keletkezett H 20 2 koncentráció fllgg az UV-sugárzás időtartamától valamint az oldott szervesanyagok mennyiségétől és minőségétől. Kulcsszavak: Hidrogénperoxid (H2O2), UV-sugárzás, oldott szerves szén (DOC), huminanyagok (HS), fulvosavak (FA), Pt-szfn Bevezetés A hidrogénperoxid (H 20 2) óceánok és tavak vizében egyaránt előfordul. Koncentrációjában térbeli és időbeli különbségeket mutattak ki, ugyanakkor mély tavak felszíni rétegében napi ciklus szerinti változást, míg a víztestben mélység szerinti profilt figyeltek meg. A H 20 2 képződés hátterében az oldott szerves (döntően humin) anyagok fotolízise (UV sugárzás) áll, melynek során negatív töltésű ion, a szuperoxid (0 2 ") és más reaktív oxigéntartalmú köztes termékek képződnek. Felszíni vizekben a H 20 2 in situ képződése a szuperoxid diszproporciójának következménye. Előbbi folyamat mellett az algák H 20 2 termelését is kimutatták Mivel a H 20 2 maga is egy oxidáló ágens, nem meglepő, hogy kémiai és biológiai folyamatokra egyaránt hat. A felszíni vizekre gyakorolt hatásáról ismereteink meglehetősen hiányosak. Az oxigéntartalmú szabadgyökök képződésének vizsgálata azok rendkívüli instabilitása miatt számos nehézségbe ütközik. A H 20 2 relatív stabilitása és viszonylag egyszerű meghatározási módszere alapján azonban lehetséges a 0 2~" képződés tanulmányozása. Célkitűzés Munkánk célja az volt, hogy a hazai hidrobiológiái gyakorlatból eddig hiányzó H 20 2 mérés módszerét alkalmazva ismereteket szerezzünk elsősorban a Balaton, és néhány balatoni befolyó H 20 2 koncentrációjáról valamint összefüggést keressünk a H 20 2 képződés mértéke, valamint az oldott szerves szén koncentráció és az UV-sugárzás intenzitása között Anyag és módszer A mérésekhez 2000 évben a Balatonban hat tóközépi ponton, a Zala folyó torkolatánál, Keszthely, Szigliget, Zánka, Tihany és Balatonfüzfo térségében hét alkalommal (július 6, 18, augusztus 14, 28, szeptember 4, 25 és október 16) vettünk vízmintát. Tihanynál 4 óránkénti mérésekkel napszakos vizsgálatot is végeztünk július 25-én. Vízmintákat vettünk továbbá a Balaton befolyó vizeiben 8 mintavételi helyen, így a Zala folyóban Zalaapátinál, a Kis-Balaton felső tározó kifolyásánál, a Kis-Balaton alsó tározó kifolyásánál, a Zala folyóban Fenékpusztánál, a Nyugati övcsatornában, az Imremajori csatornában, a Keleti bozót patakban, valamint az Egervíz patakban három alkalommal, július 18án, augusztus 17-én és szeptember 25-én. A H 20 2 koncentrációt fluorometriás szkopoletin-tormaperoxidáz) módszerrel (Andreae, 1955; Kieber & Heiz, 1986; Cooper et al., 1989a) mértük. Az analízishez közvetlenül 5 ml-es műanyag centrifugacsövekbe vettük vízmintát három párhuzamban. A mintákat az analízisig sötétben hütötáskában 15 °C alatt tartottuk. Törekedtünk arra, hogy az analízisig a lehetőség szerinti legrövidebb idő teljen el. A laboratóriumban a vízmintákat azonnal centrifugáltuk (6000 g. 5 perc) és újabb centrifugacsövekbe óvatosan 3 ml vízmintát pipettáztunk. A centrifugacsőben lévő 3 ml vízmintához 50 jtl foszfát puffert (Fluka BioChemika, 100 mM nátriumfoszfát, pH 7,0) és 20 scopoletin (7-hydroxy-6-methoxy-2H-benzopyran) (Fluka Chemika), mint fluoreszcens indikátor oldatot (0,1-0,2 mg 2 ml foszfát pufferben) adtunk, majd keverés után mértük a fluoreszcencia intenzitást (100%). Ezután 20 ftl tonnaperoxidáz (Fluka BioChemika 693 U mg" 1) oldatot (1,07 mg 1 ml foszfátpufferben) adtunk a mintához és ismét mértük a fluoreszcencia intenztást. Ezután 20 p.1 frissen készült 0,4 nM H 20 2.tartalmú, tridesztillált vízzel készült standard oldatot adtunk a mintához, elegyítettük, és amikor az érték stabilizálódott, ismét mértük a fluoreszcencia intenzitást. A méréseket Hitachi F-4500 fluoreszcens spektrofotométerrel minden esetben három párhuzamban végeztük. A hidrogénperoxid koncentrációt a következő formula alapján számoltuk: n M,l =FRIcs m i„ u»0,4nM«1000ml FRIcs^^ml ahol: FRIcs ml n„ az a fluoreszcencia relatív intenzitás csökkenés, amely a tormaperoxidáz hozzáadásakor a mintában lévő hidrogénperoxid mennyiségével arányos, FRIcs,„ n d„ d az a fluoreszcencia relatív intenzitás csökkenés, amely a tormaperoxidáz jelenlétében a hozzáadott hidrogénperoxid standarddal arányos, 0,4 nM a hozzáadott H 20 2 standard mennyiség, 3 ml a vízminta térfogata. A H 20 2 mérésekkel párhuzamosan a DOC, Pt-szín és FA koncentrációját is mértük (V.-Balogh et al., 2001). A Balatonban a Zalatorkolatnál, a Keszthelyi-öbölben és Tihanynál vett vízmintákkal végeztük augusztusban kísérletet. Három párhuzamban 125 ml térfogatú kvarc Winkler edényt töltöttünk meg buborékmentesen 100 %-os oxigéntelítettségű mintákkal és helyeztük ki délelőtt 10 órakor „naphatás" kísérletek céljára speciálisan kifejlesztett berendezésbe (Herodek, 1998). A kísérleti edények l-l párhuzamában 2 ,5 és 8 óra múlva mértük a H 20 2 koncentrációt, vagyis 12, 15 és 18 órakor. A kísérletet 30 ml-es kvarc kémcsövek: alkalmazásával laboratóriumi körülmények között is elvégeztük, amikor a vízmintákat mesterséges, a napsugárzással közelítően megegyező UV-A (3,75 mW/cm 2) és UVB (1,3 mW/cm 2) sugárzás hatásának tettük ki. Eredmények és megbeszélésük A hidrogénperoxid koncentráció változása a Balatonban és balatoni befolyókban Eredményeink szerint a Balaton vizében (a Zala folyó torkolati részét is figyelembevéve) a H 20 2 koncentráció (/. táblázat) a 111±15 nM 1"' és 776±13 nM 1 1 és intervallumot
