Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Celem wyprawy była kompleksowa analiza stanu rzeki. Podobnie jak w 2021 roku, podczas eksploracji Wisły, badacze co kilometr dokonywali pomiarów fizykochemicznych wody w rzece za pomocą sond. Mierzono m.in. stężenie tlenu, chlorków, pH, przewodność i mętność wody. Pobrane próbki trafiły do analizy w laboratoriach, gdzie oprócz standardowych oznaczeń sprawdzana była obecność w wodzie metali ciężkich, farmaceutyków i innych niebezpiecznych substancji. Według prof. Andrzeja Woźnicy, dyrektora Śląskiego Centrum Wody, który brał udział w obu spływach, poza niskim poziomem wody wywołanym czynnikami hydrometeorologicznymi Odra w połowie lipca była w stanie nieodbiegającym od parametrów średnich z wielolecia.

Prymnesium parvum

Dotychczasowe ustalenia wskazują, że bezpośrednią przyczyną gigantycznej katastrofy ekologicznej był zakwit złotych alg (Prymnesium parvum), które nie są żadnym nowo odkrytym gatunkiem. Prof. A. Woźnica zwraca uwagę, że pierwszy raz ich obecność w Polsce stwierdzono już w 1937 roku w Zatoce Gdańskiej. Ich incydentalne pojawianie się nie wzbudziło jednak uwagi naukowców, dlatego też ich występowanie nie było niestety monitorowane, choć sygnały z różnych części Europy i świata powinny były uczulić konkretne służby, aby nie lekceważyć tych pozornie obojętnych organizmów. Prymnesium parvum występuje w wodach, których stopień zasolenia jest na poziomie zasolenia notowanego w Odrze. Naukowiec potwierdza, że zarówno podczas spływu lipcowego, jak i październikowego widoczny był miedziany zakwit, któremu towarzyszyła gęsta, twarda piana gromadząca się na brzegach. Można ją było zaobserwować już na wysokości meandrów Odry, czyli przy granicy z Czechami, a więc jeszcze wiele kilometrów przed Kanałem Gliwickim.

Czym są algi Prymnesium parvum, których skomplikowany mechanizm wyzwala zabójcze toksyny – prymnezyny? 

– Jest detergentem, który może w sposób drastyczny likwidować wszystkie komórki żywe, jeżeli zetknie się z błonami komórkowymi – podkreśla naukowiec. – To właśnie ona stanowi bezpośrednie zagrożenie, jest niebezpieczna nie tylko dla ryb, lecz dla wszystkich organizmów żywych.

Specjaliści z różnych stron świata starają się wyodrębnić czynniki, które nietoksyczne pęcherzyki pływające w wodzie zmieniają w niebezpieczną toksynę. 

Hipoteza

Na podstawie obserwacji i przeprowadzonych dotychczas analiz pobranych próbek badacze z Uniwersytetu Śląskiego postawili hipotezę, że czynnikiem uwalniania toksyn jest zmiana ciśnienia osmotycznego w zawierających je komórkach, wynikająca z mieszania wody zasolonej zawierającej złote algi z wodami czystymi, znacznie słabiej zasolonymi (ciśnienie osmotyczne powstaje w wyniku różnicy stężeń związków chemicznych w roztworach po obu stronach błony).

– Stałe warunki osmotyczne i jonowe nie powodują uruchamiania się prymnezyn, potwierdzają to duże zakwity Prymnesium parvum np. na morzach czy w strefach przybrzeżnych, gdzie nie występuje zjawisko śnięcia ryb – argumentuje badacz.

Analizując stopień zasolenia wody płynącej od granicy z Czechami, można zaobserwować następujący obraz: zasolenie znacznie wzrasta na wysokości Górnego Śląska, po czym ulega obniżeniu, kolejny wzrost odnotowano w okolicach Zagłębia Miedziowego, zasolenie jednak opadło po dopływie Bobru i Nysy Łużyckiej, bardzo gwałtowny spadek zasolenia spowodowały natomiast wody Warty.

Wysokość poziomu wód, szybkość przepływu, temperatura powietrza mają zdaniem naukowca duży wpływ na przedłużanie się czasu aktywności prymnezyn. Wśród czynników sprzyjających wywołaniu katastrofy wymieniana była także fala wezbraniowa, choć zdaniem prelegenta nie należy jej wyolbrzymiać, ponieważ badacze obliczyli, że było to zaledwie ok. 17 mln metrów sześciennych, które przesuwały się Odrą z szybkością około 50 km na dobę na całej długości, od granicy do morza.

– We wszystkich przypadkach zarejestrowanej śmiertelności ryb było prawdopodobieństwo wytworzenia się gradientu jonowego i to ów gradient trzeba brać pod uwagę przy analizach przyczyn pojawienia się śmiertelności ryb. Różnica zasolenia była stosunkowo duża, co potwierdza hipotezę, że to katastrofalne zjawisko było wynikiem mieszania się wód czystych, niskozmineralizowanych z wodami wysokozmineralizowanymi – konkluduje naukowiec, zastrzegając jednak, że hipoteza ta wymaga potwierdzenia nie tylko w warunkach laboratoryjnych. Aby znaleźć czynniki, które uwalniają całe zjawisko, badania należy przeprowadzić w środowisku naturalnym, w dużych obiektach. Znakomitym poligonem mógłby się okazać Kanał Gliwicki.

Wyzwania

Prof. Damian Absalon z Wydziału Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Śląskiego przedstawia cele, które przyświecają pracy uczonych. Priorytetem jest odtworzenie cyklu, który doprowadził do wyzwolenia toksycznych prymnezyn.

– Zwróciliśmy uwagę na sytuacje meteorologiczną, hydrologiczną, która w pewnych warunkach może sprzyjać pojawieniu się i intensywnemu wzrostowi prymnezyn, ale nie można obarczać za to winą wyłącznie zmian klimatu. Na zdarzenie to z pewnością wpływa wiele czynników, m.in. hydrodynamika, prowadzenie gospodarki wodnej na odcinku skanalizowanym, przemieszczanie się masy wody, prędkości itp. – podkreśla naukowiec.

Odra jest zanieczyszczona, ale stopień zasolenia w 2022 roku daleki był od szczytowych notowań, szczególnie z okresu rekordowego wydobycia węgla w latach 80. ubiegłego wieku. Hydrolog wyraził przekonanie o konieczności stosowania monitoringu patrolowego, czyli stacji automatycznych, których zadaniem jest mierzyć kluczowe parametry. Rolą naukowców jest zdiagnozowanie, które to muszą być parametry, i określenie, w jakim zakresie ich zmiana może wywoływać sytuację kryzysową. Dobrze przygotowany monitoring może określić warunki, w których właściwe jest ogłoszenie alertu, może także prognozować.

– Konkluzja, że zaszkodziła woda słodka, a nie słona, wydać się może szokująca, biorąc jednak pod uwagę ogólnie bardzo zły stan Odry, jest ona uzasadniona – opiniuje badacz.

O konieczności wypracowania nowego podejścia do rzeki i nowego modelu gospodarowania jej wodami mówi prof. A. Woźnica. Zdaniem dyrektora Śląskiego Centrum Wody należy wytworzyć takie narzędzia, które z jednej strony pozwolą utrzymać dobrostan rzeki, a z drugiej umożliwią kilku milionom ludzi mieszkanie wokół jej brzegów.

– Racjonalnym narzędziem jest m.in. ustanowienie nowych zasad prowadzenia monitoringu opartego na modelowaniu matematycznym, przy wykorzystaniu nowoczesnych technik cyfrowych, które pozwolą przewidywać zagrożenia i skutki – przekonuje profesor.

Ważnym etapem naprawy Odry, a także wszystkich wód polskich, są zmiany legislacyjne. O ich bezwzględnej potrzebie przekonuje prawnik prof. Mirosław Pawełczyk z Wydział7u Prawa i Administracji Uniwersytetu Śląakiego.

– Zanieczyszczenie jest wynikiem zwiększonej konsumpcji w wielu obszarach. Istnieje więc konieczność wypracowania nowego modelu, czyli systemu przepisów multidyscyplinarnych odnoszących się do sektora wodnego. W obecnej sytuacji sprawca katastrofy jest anonimowy.

Efekty swoich dotychczasowych analiz naukowcy zaprezentowali 24 marca 2023 roku podczas konferencji „Rzeka Odra 2022 – co wiemy o katastrofie ekologicznej”. Do grona prelegentów z Uniwersytetu Śląskiego dołączyli naukowcy z Państwowego Instytutu Badawczego (Instytut Ochrony Środowiska), Uniwersytetu Szczecińskiego oraz z Uniwersytetu Technicznego w Ostrawie.

Opracowano na podstawie:
Głos naukowców o katastrofie na Odrze