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.

zelená voda ve vodní nádrži

Eutrofizovaná vodní nádrž

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.

Čluny s velkou vlečnou sítí na vodní nádrži

Čluny s velkou vlečnou sítí na vodní nádrži

» 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 pod mikroskopem

Vláknitá sinice Dolichospermum danicum

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 v. n. Landštejn

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.