Toksyny sinic unoszą się w powietrzu. Nowe narzędzie pomaga ocenić zagrożenie

Kontakt z toksynami sinic kojarzy się z kąpielą w zakwitających jeziorach lub spożyciem skażonej wody. Coraz więcej badań wskazuje jednak, iż niebezpieczne związki mogą być obecne również w powietrzu. Naukowcy ze Stanów Zjednoczonych opracowali przenośne urządzenie do wykrywania toksyn sinicowych w aerozolach i sprawdzili, czy ich obecność w powietrzu odpowiada temu, co dzieje się w wodzie. Wyniki opublikowane na łamach czasopisma Toxins pokazują, iż choćby przy niewielkich zakwitach zagrożenie może pojawić się także w atmosferze.

Dlaczego toksyny sinic w powietrzu budzą niepokój?

Sinice produkują wiele związków toksycznych, które mogą wykazywać oddziaływanie hepatotoksyczne, neurotoksyczne i cytotoksyczne. Dotychczasowe badania koncentrowały się na narażeniu poprzez kontakt z wodą pitną, rekreację wodną lub spożywanie skażonych ryb i owoców morza. Naukowcy zwracają jednak uwagę, iż równie szkodliwe może być wdychanie aerozoli powstających na powierzchni zbiorników wodnych. Ich obecność w powietrzu jest prawdopodobnie wynikiem wyporu i działania fal, co powoduje pękanie pęcherzyków i powstawanie aerozoli w jeziorze.

Południowo-zachodnia Floryda jest miejscem regularnych zakwitów sinic, szczególnie często występują one w jeziorze Okeechobee. W sprzyjających warunkach organizmy te mogą tworzyć aerozole przenoszone na znaczne odległości. Mieszkańcy regionu podczas zakwitów zgłaszają kaszel, trudności z oddychaniem czy objawy przypominające alergię, dlatego autorzy badania postawili sobie za cel opracowanie narzędzia umożliwiającego rutynowy monitoring toksyn w powietrzu.

Przenośne laboratorium do badania powietrza

Najważniejszym osiągnięciem projektu było opracowanie urządzenia ADAM (Airborne Detection for Algae Monitoring). Jest to przenośny próbnik powietrza wyposażony w filtr oraz specjalny impinger, czyli układ wychwytujący substancje rozpuszczalne w wodzie.

Konstrukcja umożliwia pobieranie próbek przez 24 godziny na wysokości odpowiadającej strefie oddychania człowieka, czyli 1,5–1,8 m nad ziemią. Przy przepływie 2 l powietrza na minutę podczas jednej doby analizowano 2880 l. Równocześnie pobierano próbki wody z tego samego miejsca, aby porównać stężenie toksyn w obu środowiskach.

Niewiele zakwitów, ale toksyny przez cały czas obecne

W trakcie badań przeanalizowano 21 próbek wody. Aż 13 z nich, czyli 62 proc., nie wykazywało obecności sinic ani glonów w warstwie powierzchniowej. Tylko jedna zawierała jednocześnie Microcystis, Dolichospermum, Microcoleus oraz okrzemki, natomiast w sześciu stwierdzono wyłącznie okrzemki. Mimo niewielkiej ilości widocznej biomasy sinic, toksyny wykrywano zarówno w wodzie, jak i w powietrzu.

Analizy immunologiczne wykazały, iż w 5 proc. próbek w filtrach powietrza wykryto brewetoksynę. Również w 5 proc w próbkach z impingera znaleziono anatoksynę-a. W wodzie sytuacja była bardziej złożona – mikrocystyny i cylindrospermopsyny pojawiały się w 29 proc. próbek, anatoksyna-a w 5 proc., saksytoksyny w 43 proc., a brewetoksyny w 38 proc. Większość stężeń pozostawała niska. Wyjątek stanowiła próbka z zakwitem Microcystis aeruginosa, w której stężenie mikrocystyny-LR osiągnęło 15 µg/l.

BMAA najczęściej wykrywaną toksyną w powietrzu

Najciekawsze wyniki dotyczyły neurotoksycznej β-N-metyloamino-L-alaniny (BMAA) oraz dwóch pokrewnych związków – AEG i DAB. Analizy metodą LC-MS/MS wykazały, iż związki te były obecne w powietrzu znacznie częściej niż pozostałe toksyny sinicowe.

Na filtrach AEG wykryto w 33 proc. próbek, natomiast BMAA w 5 proc. Po zastosowaniu hydrolizy częstość wykrywania wszystkich trzech związków wzrosła. Jeszcze wyższe wartości uzyskano z impingera – AEG występował w 33 proc. próbek, BMAA w 29 proc., a DAB w 52 proc., natomiast po hydrolizie AEG i DAB wykrywano już w 100 proc. próbek, a BMAA w 29 proc. Co istotne, stężenia tych związków w materiale z impingera były zwykle wyższe niż na filtrach, co wskazuje, iż część toksyn może występować w powietrzu w postaci rozpuszczonej, a nie tylko związanej z cząstkami stałymi.

Brak prostego związku między wodą a powietrzem

Jednym z najważniejszych wniosków autorów badania jest brak wyraźnej zależności pomiędzy stężeniami toksyn w wodzie i w powietrzu. choćby przy niewielkiej liczbie zakwitów oraz słabo widocznych sinicach w badanych zbiornikach wodnych toksyny były wykrywalne w aerozolach.

Wyniki te są zgodne z wcześniejszymi badaniami, które pokazywały, iż aerozole mogą transportować toksyny na odległość przekraczającą 30 km. Autorzy zwracają również uwagę, iż człowiek w ciągu godziny wdycha około 500 l powietrza, dlatego choćby osoby przebywające z dala od zbiorników wodnych mogą być przewlekle narażone na kontakt z niewielkimi ilościami toksyn.

Nowe możliwości monitorowania zagrożeń

Zdaniem autorów nowe urządzenie może stać się podstawą systematycznego monitoringu jakości powietrza w rejonach zagrożonych zakwitami. Dzięki wykorzystaniu impingera możliwe będzie prowadzenie szybkich analiz terenowych i uzyskiwanie danych o zmianach stężenia toksyn w czasie niemal rzeczywistym.

Badacze podkreślają, iż lepsze rozpoznanie wziewnej drogi narażenia jest niezbędne do adekwatnej oceny wpływu toksyn na zdrowie ludzi. Równie ważne jest opracowanie ujednoliconych metod pobierania i analizy próbek, które pozwolą porównywać wyniki uzyskiwane przez różne zespoły badawcze. Obecność toksyn sinic w powietrzu nie jest zjawiskiem ograniczonym do okresów spektakularnych zakwitów i wymaga dalszych, długotrwałych obserwacji.

Źródło:

Metcalf, J.S.; Aparicio, M.; Banack, S.A.; Pim, J.; Cassani, J.R.; Cox, P.A. Developing Tools to Assess Airborne Cyanobacterial Toxins in Southwest Florida, USA. Toxins 2026, 18, 309. https://doi.org/10.3390/toxins18070309