Toxic cyanobacteria in recreation waters

Abstract

Nowadays, high numbers of cyanobacteria dominate Dutch inland surface waters. Several species of cyanobacteria have the property to produce toxines, causing poisoning of zooplankton, fish, birds and mammals, including man. Increasing numbers of health problems after bathing in surface waters of bacteriologically good quality according to Dutch Standards were noticed in the past few years. Studies on phytoplankton composition indicated a relationship between incidents of health problems and cyanobacterial blooms. A peak in health complaints in the summer of 1994 prompted the national health authorities to assess cyanobacterial toxicity in seven lakes in the Rijnland Waterboard region. Five samples nere shown positive in the mouse bioassay. Based on the symptoms during the observation period and on pathological anatomy it was concluded that the poisoning was caused by hepatotoxins. The presence of Microcystis aeruginosa in all toxic samples suggests that this species was the major source of toxin production, although it cannot be excluded that the toxin partly originated from Anabaena species. In the two non-toxic samples the phytoplankton was dominated by Microcystis aeruginosa and Anabaena spiroides, respectively, two potential toxin producers. The lack of toxic effect could be due to either low or total absence of toxin production in these strains. At the observed toxicity levels it is highly unlikely, that humans will swallow a lethal dose of cyanotoxins while swimming. However, in cyanobacterial scums toxin concentrations may be many-fold higher. Furthermore, the hazardous effect of sublethal doses should be considered. From this study it can only be concluded that a high coincidence was shown between the presence of toxic cyanobacteria and human health problems, since other causes cannot be excluded. Recommendations for future studies are focused on a better assessment of the relationship between toxic cyanobacteria and health risks.De toenemende verrijking van zoet oppervlaktewater met voedingsstoffen heeft geleid tot een toename van de bijdrage van cyanobacterien (blauwwieren) aan het totale fytoplankton. Verschillende soorten cyanobacterien kunnen toxines produceren, die vergiftigingsverschijnselen kunnen veroorzaken bij zooplankton, vissen, vogels en zoogdieren, waaronder de mens. Evenals in andere meren is binnen het beheersgebied van het Hoogheemraadschap Rijnland de afgelopen jaren een toename geconstateerd van het aantal gezondheidsklachten na zwemmen in water van bacteriologisch goede kwaliteit. Resultaten van onderzoek naar de fytoplanktonsamenstelling gaven een indicatie, dat er een verband bestond tussen het voorkomen van cyanobacterien en de gezondheidsklachten. Naar aanleiding van een piek in het aantal klachten werd in augustus 1994 eenmalig de toxiciteit getest van het fytoplankton van zeven verschillende meren door middel van bioassays met muizen. Vijf van de zeven monsters bleken toxisch te zijn. Op grond van pathologische symptomen en pathologisch-anatomisch onderzoek werd geconcludeerd, dat hepatotoxines de dood van de muizen veroorzaakt hadden. Deze toxines leken in alle gevallen geassocieerd te zijn met de aanwezigheid van de cyanobacterie Microcystis aeruginosa, hoewel een bijdrage van Anabaena soorten niet uitgesloten kan worden. In de beide monsters, waarin geen toxines werden aangetoond, werd het fytoplankton gedomineerd door respectievelijk Microcystis aeruginosa en Anabaena spiroides, twee potentieel toxische soorten. Onduidelijk is of het uitblijven van toxische effecten het gevolg is van lage toxineconcentraties in de monsters of het volledig ontbreken van toxineproduktie bij deze stammen. Bij de gevonden toxiciteitsniveaus lijkt het ondenkbaar, dat mensen door te zwemmen in de onderzochte meren een lethale dosis binnen zouden krijgen ; dat geldt echter alleen voor locaties waar geen drijflagen voorkomen. Voorts moeten effecten van sublethale doses niet onderschat worden. Op grond van deze resultaten kan niet geconcludeerd worden, dat de toxische cyanobacterien daadwerkelijk de gezondheidsklachten veroorzaakt hebben. Daarom zijn aanbevelingen gedaan voor een gerichter onderzoek naar de relatie tussen toxische cyanobacterien en gezondheidsklachten van recreanten