KVALITA VODNÍCH ZDROJŮ
Řešitel: Prof. RNDr. Tomáš Cajthaml, Ph.D.
Zúčastněná pracoviště: BC-HBU, GLU, MBU, UH, UCHP, UIACH
Využití vody pro lidské účely klade stále větší nároky na její kvalitu, a to paradoxně v době, kdy se kvalita přírodních zdrojů v důsledku lidské činnosti neustále zhoršuje. Kvalitu vody ovlivňuje celá řada faktorů zahrnujících antropogenní i přírodní procesy od lokálního znečišťování po globální změnu klimatu. Pro zajištění kvalitní přírodní vody jako zdroje pro výrobu vody pitné je nutné znát jednotlivé faktory ovlivňující její složení a odhalovat vzájemné interakce mezi nimi. Zejména je třeba zaměřit se na výzkum vlivu klimatických změn na vodní ekosystémy, objasnění principů vzniku a rozvoje sinicového vodního květu v závislosti na stupni eutrofizace povrchových vod nebo šíření a působení antropogenních mikropolutantů (např. pesticidy, léčiva, těžké kovy atd.) ve vodním prostředí. Cílem tohoto tématu je tak vedle výzkumu složení povrchové a podzemní vody také studium procesů vedoucích k přirozené obnově (samočištění) vody. V rámci tématu budou studovány jak přirozené biologické procesy, zahrnující hlavně činnosti mikroorganismů, tak i procesy technologické, které kromě biologických procesů zahrnují také postupy fyzikálně-chemické. Pozornost bude věnována jak „klasickým“ polutantům přírodního (metabolity sinic a řas) a antropogenního (pesticidy, těžké kovy) původu, tak i látkám ze skupiny nově se objevujících organických polutantů (tzv. new-emerging pollutants) zahrnující endokrinně aktivní sloučeniny, farmaceutické přípravky a další biologicky aktivní sloučeniny z produktů denní spotřeby.
Aktivity tématu Kvalita vodních zdrojů
» Bioremediace povrchových eutrofních vod
V rámci této aktivity je vyvíjena nová metoda řešení stavu eu- či hypertrofie ve vodních nádržích. Rozvoj nežádoucího vodního květu sinic způsobený eutrofizací povrchových vod je jednou z aktuálních environmentálních výzev. Nejefektivnějším řešením je důkladná analýza podmínek v povodí nádrže, identifikace zdrojů živin a jejich eliminace. Pokud již k eutrofizaci došlo, existují dnes jen omezené možnosti, jak situaci řešit. Část z nich je vysoce nákladná a invazivní (bagrování sedimentů), jiné mají pouze dočasný účinek a spočívají v introdukci chemických látek do vody (použití koagulantů či algicidů). Aktivita si klade za cíl využít vhodné kmeny vybraných mikroskopických řas a cyanobakterií, které mají vlastnosti, jež lze s výhodou použít k odčerpání rozpuštěných živin z vody do biomasy. V kombinaci s novým typem plovoucího fotobioreaktoru s polopropustným dnem použitého in situ, by mělo být možno narostlou biomasu (včetně živin) z vody relativně snadno odstranit.
» Analýza vody v lesních studánkách
Aktivita se zabývá charakterizací chemického složení vody ve vybraných studánkách, které jsou známé jako zdroj kojenecké vody anebo jsou používané pro pití náhodnými turisty. Jedná se o studánky v blízkém a vzdálenějším okolí Brna, tj. v Moravském krasu, Ždánickém lese, Chřibech a Boskovické brázdě, celkem o 25 studánek. Chemická charakterizace vody bude zahrnovat analýzu prvků, vybraných kationtů (NH4+, Na+, K+, Ca2+, Mg2+), vybraných aniontů (dusitany, dusičnany, sírany, chloridy, fluoridy, fosforečnany) a stanovení obsahu a charakteru organických látek (CHSKMn, TOC, DOC, HL atd.). Dále bude sledována vodivost a pH vody. Chemické analýzy probíhají v laboratořích UIACH v Brně a v Praze, a na UH v Praze. Výsledky analýz budou umístěny fyzicky zpět studánek a virtuálně zveřejněny na portále eStudanky.eu.
» Výskyt mikroplastů v českých a holandských nádržích
Tato aktivita se zabývá výskytem mikroplastů a jejich strukturou ve stratifikovaných přehradních nádržích sloužících jako zdroj pro výrobu pitné vody. Za cíl si klade rozpracování metodiky vzorkování mikroplastů z velkých objemů vody a z různých hloubek. Zkoumáním hloubkového a podélného gradientu výskytu mikroplastů vznikne model jejich prostorového výskytu. Sledování změn výskytu mikroplatů probíhá v kaskádové soustavě vodárenských nádrží Petrusplaat – Hondred en Dertig – DeGijster v Holandsku, kde se očekávají vysoké koncentrace a zajímavé změny při průtoku vody pumpované z řeky Mázy přes tři nádrže. Speciální část je věnována detekci mikroplastů v potravě ryb, kdy se předpokládá možné poškození vstřebávání živin. Tyto vzorky jsou zpracovávány ve spolupráci s Hydrobiologickým ústavem v Pallanze (Itálie).
» Identifikace a charakterizace planktonních mikroorganismů a jimi produkovaných organických látek a jejich vliv na upravitelnost surové vody na ÚV U Svaté Trojice
Aktivita je zaměřena na identifikaci charakteru znečištění zdrojů surové vody organickými látkami a jejich následné odstraňování při procesu úpravy pitné vody. Aktivita je řešena za intenzivní spoluúčasti úpravny pitné vody Úpravně vody U Svaté Trojice.
Narůstající míra znečištění surové vody v nádrži Vrchlice, především pak zvyšující se koncentrace dusíku a fosforu, vede k rozvoji fytoplanktonních eutrofních organismů (rozsivek v jarním období a sinic v letním a podzimním období). Nadměrný výskyt těchto organismů způsobuje sekundární znečištění vody organickými látkami, které následně zatěžují technologii procesu úpravy pitné vody na Úpravně vody U Svaté Trojice. Charakter, vlastnosti a složení produkovaných organických látek však nejsou známé a stejně tak nebyly doposud identifikovány faktory, které jejich výskyt a charakter ovlivňují. Výzkum v rámci uvedené studie se zaměří na identifikaci látek vyskytujících se v nádrži Vrchlice, na jejich charakterizaci a vliv na technologii úpravy vody. Výsledky studie pak budou použity jako podklady pro navržení změn v technologii a k optimalizaci procesu úpravy pitné vody.
» Studie potravních sítí a jejich vliv na kvalitu vody v nádrži Vrchlice
Nádrž Vrchlice je nezastupitelným zdrojem pitné a užitkové vody pro region Kutné Hory a Čáslavi. Složení potravních sítí významně ovlivňuje kvalitu vody v nádrži. Pokud je v nádrži velké množství planktonožravých ryb, dochází často k nadměrnému rozvoji fytoplanktonu (top-down efekt). Řasy a sinice jsou původci celé řady organických látek, které negativně ovlivňují jakost surové vody odcházející na úpravnu vody. Aktivita si klade za cíl sledovat složení a biomasu fytoplanktonu a rybí osádky v nádrži v průběhu roku a zjistit, jak se sezónní změny ve složení a množství fytoplanktonu projevují na kvalitě surové vody a posouzení rizik pro vodárenský provoz.
» Studie vlivu výskytu vodního květu sinic a podpovrchových maxim fytoplanktonu na jakost surové vody ve vodárenské nádrži Landštejn

Vláknitá sinice Dolichospermum danicum zdroj: fytoplankton.cz
Cílem navrhované studie je objasnit příčiny výskytu vodního květu sinic v nádrži Landštejn a zjistit vliv fytoplanktonu na jakost surové vody vstupující na úpravnu. Výzkum v rámci uvedené studie se přitom je zaměřen na detailní identifikaci látek vyskytujících se v nádrži, na jejich charakterizaci a vliv na úpravnou užívanou technologii úpravy vody. Přítomnost organických látek, které sinice a řasy produkují, způsobuje především navýšení spotřeby koagulačních a desinfekčních činidel, znesnadňuje odstraňování jiných polutantů a v neposlední řadě jsou tyto látky prekursory tvorby vedlejších produktů desinfekce při hygienickém zabezpečování upravené vody. Ve většině případů je hlavní příčinou nežádoucího výskytu sinic nadměrné množství fosforu v kombinaci s dalšími faktory, např. charakter počasí, vysoké teploty atd.. Výsledky studie pak budou použity jako podklady pro navržení změn v technologii a k optimalizaci procesu úpravy pitné vody.

Letecký pohled na vodní nádrž Landštejn zdroj: fytoplankton.cz
V rámci aktivity byla inovována a podstatně rozšířena webová galerie leteckých fotografií a mikrofotografií planktonních organismů. Dále byla vytvořena webová stránka informující o cílech a výsledcích aktivity, která kromě základních informací o projektu obsahuje i samostatnou galerii a také online aplikaci zobrazující aktuální data z nádrže.