Hidrológiai Közlöny 2011 (91. évfolyam)
6. szám - LII. Hidrobiológus Napok: „Alkalmazott hidrobiológia” Tihany, 2010. október 6-8.
33 1 * [vi * V2 *V6 / Adatok egy termálvíz befogadására szolgáló hűtő-tározó tó vízkémiai és mikrobiológiai jellemzőiről Borsodi Andrea 1, Kosáros Tünde 2' 3, Janurik Endre 2, Knáb Mónika 1, Krett Gergely 1, Kerepeczki Éva 2, Márialigeti Károly 1, Pékár Ferenc 2 "ELTE Mikrobiológiai Tanszék, 1117. Budapest, Pázmány Péter sétány 1/C 2Halászati és Öntözési Kutatóintézet (HAKI), 5540. Szarvas, Anna-liget 8. 'Debreceni Egyetem, TTK, Alkalmazott Ökológiai Tanszék, 4030. Debrecen, Egyetem tér 1. Kivonat: Az 1980-as évek elején a Hármas-Körös Nagyfoki-holtágának egy leválasztott szakaszán termálvíz befogadására alkalmas hűtőtározó tavat alakítottak ki. Összehangolt vízkémiai és mikrobiológiai vizsgálatra első alkalommal 2010 tavaszán került sor. A termálvizet a nagy elektromos vezetőképesség (3830-4150 nS/cm 2 0° c, 1100-1260 mg/l Na) és jelentős KO! k értékek (385-1020 mg/l) mellett a fenol (2,03-7,72 mg/l) jelenléte jellemezte. A 16S rRNS gén alapú molekuláris biológiai DGGE (denaturáló gradiens gélelektroforézis) diverzitás vizsgálatok eredményei arra utalnak, hogy a befolyó és a tóvíz, valamint az üledék baktériumközösségei jelentősen eltérnek egymástól. A domináns előfordulású közösségalkotók között a befolyó vízből aerob termofil kemolitotróf kén-oxidáló anyagcseréjü és anaerob heterotróf szulfát-redukáló baktériumok, a tóvízből fototróf, bíbor nemkén baktériumok, az üledékből szigorúan anaerob vas és kén légző baktériumfajokkal rokon szervezetek jelenlétét mutattuk ki. Kulcsszavak: termálvíz, hütö-tározó tó, vízkémia, DGGE, baktériumközösségek diverzitása. Bevezetés Magyarországon a fűtésre használt termálvizek hűtő-tározó tavainak vízminőségéről és annak évszakos változásairól kevés adat áll rendelkezésre, mikrobiótájuk pedig teljesen ismeretlen. Termálvizeink túlnyomórészt alkáli-hidrogén-karbonátos, alkáli-karbonátos vizek, magas oldott szervesanyag- és só- (Na +) tartalommal. A termálvizek sokféle poliaromás szénhidrogént (PAH), aromás és heteroaromás szénhidrogéneket, sok esetben fenolokat is tartalmazhatnak. Magyarországon a felhasznált termálvíz mennyiségének döntő hányadát ún. hütőtavas átmeneti tározás után valamilyen felszíni vízfolyásba vezetik (Pékár, 2008). Jelen kutatás a szarvasi Therm-Organ Kft. által használt, termálvíz átmeneti tározására szolgáló hütőtó vízkémiai és mikrobiológiai vizsgálatára irányult. Az egyidejűleg végzett vizsgálatok során a vízkémiai mérések mellett a befolyó csurgalékvíz, a tározóvíz és az üledék mikroba-közösségeinek filogenetikai diverzitását egy molekuláris ujjlenyomat módszer (Denaturáló Gradiens Gélelektroforézis, DGGE) alkalmazásával hasonlítottuk össze. Vizsgálati anyag és módszerek A Szarvas melletti, a Hármas-Körös Nagyfoki-holtágának egy leválasztott szakaszán kialakított hütő-tározótó (a továbbiakban Therm-Organ tó) 10 ha területü, maximálisan 150 ezer m 3 használt termálvíz (csurgalékvíz) tározására alkalmas. A tó elnyújtott (1:10) téglalap alakú, közel É-D-i tájolású, a DNy-i sarkában kiépített csőcsonkból egész évben csurgalékvízzel táplált. A tározott víz a fűtési időszakban (10.15.-04.15.) a tó K-i oldalának közepén elhelyezett leeresztő műtárgyon keresztül szakaszosan leürítésre kerül, nyáron vízelvétel nincs. Vízáramlási szempontból így az év két elkülönülő időszakra, egy téli és egy nyári félévre osztható, télen a vizmozgás a tó két végétől a tó közepe, nyáron a tó DNy-i végétől a K-i vége felé irányul. A tó vízmélysége egy működési év folyamán átlagosan 42 ± 3 és 146 ± 14 cm között változik. A tóüledék a vízzáró agyagréteg felett a befolyótól a tó É-i végéig fokozatosan vékonyodik kb. 50 cm-ről 5 cm-re. Az üledék lágy kocsonyás állagú, zöldes vagy barnásfekete színű és kénhidrogén- és/vagy fenolszagú. A tározótó vizét és üledékét 2010. március 23-án csónakból mintáztuk (1. ábra). A vízmintát 20-30 cm mélységből merítéssel vettük steril üvegekbe. Párhuzamosan nem steril vízmintát is vettünk fizikai, kémiai laboratóriumi vizsgálatokra. A mintavételi helyeken helyszíni méréseket végeztünk: t (°C), K (nS/cm), pH, 0 2 (mg/l) E H (mV) (WTW MultiLine P4 Universal Meter). 1. ábra. Mintavételi helyek a Therm-Organ tavon A tóvízzel megegyező helyről származó zavartalan, 35 cm mély és 200 g-nyi üledékfelszíni mintákat a vízoszlop alól Hargrave-féle mintavevővel emeltük ki, majd steril üvegedényekbe helyeztük. Az üledékmintában redoxipotendált mértünk, E H (mV) (Cole-Palmer Model # 59002-10 pH/mV/°C Meter). A víz- és üledékminták kémiai jellemzőit a HAKI Környezetanalitikai Központ Vizsgáló Laboratóriumában határoztuk meg. Az elektrokémiai méréseket WTW inoLab Level2 P vezetőképesség és pH-mérő műszerekkel végeztük, a kation összetételt Thermo Scientific iCAP 6000 ICP-OES Spectrometer-rel határoztuk meg. A dikromátos kémiai oxigénigényt (KOI k) Macherey-Nagel Nanocolor COD 1500 típusú tesztmódszerrel, a biokémiai oxigénigényt (BOI 5) WTW OxiTop rendszerrel mértük. Az oldott és formált KOI k és szerves kötésű nitrogén (N) formák elkülönítésére Schleicher & Schuell CN 0,2 pm pórusméretű membránfilteres szűrést alkalmaztunk. A szervetlen N és oldott reaktív foszforformákat, valamint az összes fenol tartalmat Lachat QuikChem 8500 típusú FLA analizátorral, a szerves kötésű N és foszforformákat Lange Ganimede N és P analizátorokkal, fotometriásan mértük. A molekuláris biológiai vizsgálatokat megelőzően 50 ml vízmintát 0,45 nm pórusátmérőjü polikarbonát szűrőn átszűrtünk, az üledékmintákból pedig 2-3 g-nyi mennyiséget centrifugálással (14000 rpm, 2 min.) tömörítettük. A szűrő felületén felhalmozódott biomasszából és a kb. 500 mg-nyi tömör üledékből Ultra Clean Soil DNS izoláló kit (Mo-Bio) segítségével, a gyártó útmutatásainak megfelelően vontuk ki a közösségi DNS-t. A különböző mintákra jellemző baktériumközösségek faji diverzitását DGGE segítségével (Muyzer és Smalla, 1998) vizsgáltuk. A DGGE futtatásokhoz szükséges GC-kapoccsal rendelkező polimeráz láncreakció (Polimerase Chain Reaction, PCR) termékeket minden esetben két lépésben állítottunk elő. Az izolált teljes genomi DNS-ből először Bacteria specifikus primer pár (27F és 1387R) segítségével a 16S riboszomális RNS-t kódoló gén egy nagyobb szakaszát szaporítottuk fel. Az így kapott DNS szakaszokból egy következő PCR reakció során (27F-GC és 519R primer pár felhasználásával) hoztuk létre a DGGE futtatáshoz használt GC-kapoccsal rendelkező, kb. 500 bázispár hosszúságú ter-
