Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav technologie potravin
ZÍSKÁVÁNÍ, CHARAKTERISTIKA A SENZORICKÁ ANALÝZA PITNÝCH VOD Bakalářská práce
Vedoucí práce:
Vypracovala:
doc. Ing. Alžbeta Jarošová, Ph.D.
Irena Tichá
Brno 2008
Zadání bakalářské práce
PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma ZÍSKÁVÁNÍ, CHARAKTERISTIKA A SENZORICKÁ ANALÝZA PITNÝCH VOD vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně.
dne………………………………………. podpis diplomanta……………………….
PODĚKOVÁNÍ
Ráda bych poděkovala doc. Ing. Alžbetě Jarošové, Ph.D. za odborné vedení, poskytnuté rady a informace při zpracování bakalářské práce, Ing. Janě Lusálové za pomoc při překladu. Dále bych chtěla poděkovat rodičům za podporu při studiu.
ABSTRAKT Předložená bakalářská práce pojednává o základním systematickém přehledu získávání, rozboru, úpravy a kontroly pitné vody podle dostupné literatury. Hlavně jsem se zde zaměřila na řešení problému, jak a kde získat pitnou vodu, na její vyčištění a úpravu k pitným účelům. Dále jsem se zde zaměřila na chemické složení vody na její jakost a srovnání zjištěných údajů s vyhláškami o pitné vodě. Jsou zde uvedeny i senzorické vlastnosti vody a obecně co senzorická analýza znamená. Klíčová slova: chemické vlastnosti, pitná voda, senzorická analýza, voda, vyhláška ANNOTATION In this Bachelor Thesis, I deal with a basic systematic survey of analysis adjustment and verification of drinkable water obtaining according to available literature. I have mainly focused on the solution of the problem; how and where to obtain a drinkable water, how to clear it and adjust it for drinkable purposes. Further, I have paid my attention to the composition of chemical water and to its duality; I also compare the ascertained data with public rules and concentrate on general meaning of the term sensorial analysis. Key words: chemical characteristics, drinking water, sensorial analysis, water, public rule
OBSAH 1 ÚVOD............................................................................................................................ 8 2 CÍL PRÁCE ................................................................................................................... 9 3 LITERÁRNÍ PŘEHLED ............................................................................................. 10 3.1 Voda základ života.................................................................................................... 10 3.2. Druhy vod ................................................................................................................ 10 3.2.1 Voda atmosférická (srážková) ............................................................................... 10 3.2.2 Voda povrchová..................................................................................................... 11 3.2.3 Voda podzemní ...................................................................................................... 11 3.3 Zdroje vody............................................................................................................... 13 3.3.1 Ledovce.................................................................................................................. 15 3.3.2 Podzemní vody ...................................................................................................... 15 3.3.2.1 Jímání podzemních vod vertikálními jímacími objekty ..................................... 16 3.3.2.2 Jímání podzemních vod horizntálními jímacími objekty ................................... 16 3.3.2.3 Jímání podzemních vod plošnými jímacími objekty ......................................... 16 3.3.3 Povrchové vody ..................................................................................................... 17 3.3.3.1 Jímání povrchových vod v tekoucích vodách..................................................... 17 3.3.3.2 Jímání povrchových vod pomocí údolních nádrží .............................................. 18 3.3.4 Srážková voda........................................................................................................ 19 3.4 Pitná voda ................................................................................................................. 19 3.5 Úprava pitné vody..................................................................................................... 20 3.5.1 Úprava podzemní vody na pitnou .......................................................................... 20 3.5.1.1 Odkyselování ...................................................................................................... 21 3.5.1.2 Odželezňování .................................................................................................... 21 3.5.1.3 Odmanganování .................................................................................................. 21 3.5.2 Úprava povrchové vody na pitnou......................................................................... 22 3.5.2.1 Čiření vody ......................................................................................................... 22 3.5.2.2 Separace vody ..................................................................................................... 22 3.5.3 Kvalita surové vody pro úpravu na pitnou vodu.................................................... 24 3.5.4 Dezinfekce vody .................................................................................................... 25 3.5.4.1 Dezinfekce chlorem ............................................................................................ 25 3.5.4.2 Dezinfekce ozonem............................................................................................. 26 3.5.4.3 Oligodynamické metody dezinfekce vody ......................................................... 26 3.5.4.4 Fyzikální metody dezinfekce .............................................................................. 26 3.6 Chemické složení vody............................................................................................. 26 3.6.1 Voda pramenitá...................................................................................................... 26 3.6.2 Voda minerální ...................................................................................................... 27 3.6.2.1 Přírodní minerální vody ...................................................................................... 27 3.6.2.2 Přírodní léčivé vody............................................................................................ 27 3.6.2.3 Přírodní minerální vody stolní ............................................................................ 27
3.7 Požadavky na jakost pitné vody................................................................................ 28 3.8 Senzorická analýza ................................................................................................... 30 3.8.1 Hodnotitelé............................................................................................................. 31 3.8.2 Hlavní metody senzorické analýzy ........................................................................ 31 3.8.2.1 Rozlišovací zkoušky ........................................................................................... 31 3.8.2.2 Pořadové zkoušky ............................................................................................... 32 3.8.2.3 Stupnicové metody ............................................................................................. 32 3.8.2.4 Profilové metody................................................................................................. 33 3.8.2.5 Hedonické zkoušení............................................................................................ 33 3.8.3 Podmínky senzorické analýzy ............................................................................... 33 3.8.3.1 Základní podmínky ............................................................................................. 33 3.8.3.2 Zkušební prostor ................................................................................................. 33 3.8.3.3 Výběr a úprava vzorků........................................................................................ 34 3.8.3.4 Podávání a zkoušení vzorků ............................................................................... 34 3.8.3.5 Vyhodnocování výsledků senzorické analýzy.................................................... 35 3.8.4 Senzorické vlastnosti vody .................................................................................... 35 3.8.4.1 Teplota ................................................................................................................ 35 3.8.4.2 Barva................................................................................................................... 36 3.8.4.3 Zákal ................................................................................................................... 36 3.8.4.4 Průhlednost ......................................................................................................... 36 3.8.4.5 Pach..................................................................................................................... 36 3.8.4.6 Chuť .................................................................................................................... 37 4 ZÁVĚR ........................................................................................................................ 38 5 POUŽITÁ LITERATURA .......................................................................................... 40 6 PŘÍLOHY .................................................................................................................... 42
1 ÚVOD Základním
prvkem
krajiny je
voda.
Bez
vody není
život
možný.
Z fyziologického hlediska má voda pro člověka a živočichy základní význam. Voda přímo nebo nepřímo podporuje významné životní pochody. Umožňuje látkovou výměnu, usměrňuje teplotní a tlakové poměry v organismu. Voda je hlavně životní prostředí mnoha živých organismů jak permanentních, tedy trvale žijících ve vodním prostředí, tak i temporálních, které vodní prostředí využívají jen po část svého života. Neopomenutelným faktem je, že lidé a ostatní suchozemské organismy vodu potřebují k pití a jsou na nezávadné čisté vodě bezprostředně závislí, což je někdy až nepochopitelně přehlíženo. Proto, aby vodní tok mohl plnit svou ekologickou funkci a zůstal kvalitním zdrojem vody, je třeba při zásazích, které člověk činí s vodním prostředím, dělat vše tak, aby nenarušil významným způsobem jeho ekologickou stabilitu. Představa, že by voda v potoce, říčce, jezeru či veletoku mohla zůstat kvalitní bez fungující stabilní bioty v ní, je mylná. Řeka by měla zůstat živou osou krajiny provázanou s okolní přírodou a tvořící s ní jeden fungující ekologický celek.
8
2 CÍL PRÁCE Voda je základním zdrojem veškerého života a představuje tak výchozí složku či podmínku pro výrobu a přípravu potravin. Rostoucí počet obyvatel a rychleji se zvyšující spotřeba vody v závěru minulého století vedly k zahájení opatření, která zajistí udržitelnost vodních zdrojů i pro budoucí generace. To znamená stávající vodní zdroje uchránit od devastace a zajistit jejich velmi racionální využívání. Zachování vodních zdrojů a jejich udržitelné využívání, provázené zlepšením a důslednou ochranou, se tak stává jednou z priorit lidstva. I když vodní zdroje pro přípravu pitné vody jsou v ČR dostatečné, je třeba realizovat řadu opatření ke zlepšení jejich jakosti tak, aby surová voda nevyžadovala rostoucí náklady na technologické úpravy.
Cílem mé bakalářské práce bylo přispět k těmto opatřením vypracováním literární rešerše zaměřené na: •
charakteristiku vody
•
druhy vody
•
zdroje vody
•
charakteristiku pitné vody
•
úpravu vody k pitným účelům
•
chemické složení vody
•
hygienické limity pro pitnou vodu
•
senzorickou analýzu pitné vody
9
3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Voda základ života Voda je nejrozšířenější látkou na Zemi. Z fyziologického hlediska má voda pro člověka a živočichy základní význam. Voda přímo nebo nepřímo podporuje významné životní pochody. Umožňuje látkovou výměnu, usměrňuje teplotní a tlakové poměry v organismu. Už ztráta 10 % potřebného množství vody vyvolává u člověka vážné zdravotní poruchy. Pitná voda je pro svoji nezastupitelnou úlohu v životě člověka nejdůležitějším druhem přírodní vody. Nepřekvapuje proto, že z hlediska kvality se kladou na pitnou vodu vysoké nároky (TÖLGYESSY aj., 1989). Podle vyhlášky MZ ČR č. 252/2004 Sb. platí, že pitná voda musí mít takové fyzikálně–chemické vlastnosti, které nepředstavují ohrožení veřejného zdraví. Pitná voda nesmí obsahovat mikroorganismy, parazity a látky jakéhokoliv druhu v počtu nebo koncentraci, které by mohly ohrozit veřejné zdraví.
3.2. Druhy vod Vody lze rozlišovat podle výskytu a podle použití. Podle použití rozdělujeme vody na pitnou, užitkovou, provozní a odpadní. Podle výskytu rozdělujeme vody na atmosférickou, povrchovou a podzemní. Zákon o vodách č. 138/1973 Sb. vymezuje z legislativního hlediska dvě kategorie vod a to vody povrchové a podzemní. Mezi zvláštní vody se počítají přírodní léčivé vody, přirozeně se vyskytující stolní minerální vody a vody, které jsou podle uvedeného předpisu vodami důlními (PITTER, 1999). 3.2.1 Voda atmosférická (srážková) Atmosférické vody obvykle nevyhovují požadavkům kladeným na kvalitní pitnou vodu vzhledem k nevhodnému chemickému složení a k nedostatku biogenních prvků, a proto se v ČR uplatňují většinou při zalévání zahrádek. Avšak některé oblasti na Zemi jsou v zásobování pitnou vodou odkázány především na vodu atmosférickou (PITTER, 1999). Jsou to především malá a hornatá území ostrovů, kde tato voda je jediným zdrojem sladké vody. Proto bývají obydlí (střechy) ostrovanů uzpůsobena k jejímu zachycování (ŽIVEL VODA, 2005).
10
3.2.2 Voda povrchová Pod pojmem povrchové vody rozumíme vodní toky (prameny, bystřiny, potoky, říčky, řeky) a dále pak stojaté vody jezer, nádrží, rybníků, tůní, bažin a mokřadů (příloha 1, obr. 1-8) (ŽIVEL VODA, 2005). Povrchové vody se podle jakosti zařazují do pěti tříd. Klasifikace jakosti vyhází z hodnocení tzv. závazných ukazatelů jakosti vody, to znamená ukazatelů kyslíkového režimu (množství rozpuštěného kyslíku), základních chemických a fyzikálních ukazatelů (pH, rozpuštěné látky, vodivost, nerozpuštěné látky, amoniakální dusík, dusičnanový dusík, veškerý fosfor), doplňujících ukazatelů (obsah vápníku, hořčíku, chloridů, síranů, anionaktivních tenzorů, ropných látek, organicky vázaného chloru), obsahu těžkých kovů (olova, kadmia, rtuti a arsenu), biologických a mikrobiologických ukazatelů (především koliformních bakterií) a ukazatelů radioaktivity. Rozeznává se: •
velmi čistá voda (I. třída),
•
čistá voda (II. třída),
•
znečištěná voda (III. třída),
•
silně znečištěná voda (IV. třída),
•
velmi silně znečištěná voda (V. třída).
Velmi čistá voda je vhodná pro všechna užití, především pro vodárenské účely (voda pitná) a pro potravinářský průmysl. Čistá voda je obvykle vhodná pro většinu užití (např. pro vodárenské účely). Znečištěná voda je obvykle vhodná jen pro zásobování některých průmyslových provozů (VELÍŠEK, 2002). 3.2.3 Voda podzemní Podzemní vody představují tu část podpovrchových vod, které vyplňují dutiny zvodněných hornin. Horninové prostředí vytváří podmínky pro proudění podzemní vody nebo pro její akumulaci pod zemským povrchem a v neposlední řadě ovlivňuje i chemické složení podzemních vod (STRNADOVÁ, 1999). Zdroje vody pod zemským povrchem jsou obecně dva. Z tuhnoucí lávy hluboko v zemské kůře se mohou uvolňovat kyslík a vodík, jejichž molekuly se při vysokém tlaku a teplotě slučují. Vzniká tak juvenilní voda. Mnohem větší množství podpovrchové vody pochází z atmosféry. Voda infiltruje povrchem a dostává se do svrchních vrstev zemské kůry, nazýváme ji vodou vadózní (ŽIVEL VODA, 2005). Voda nasáklá do země prosakuje v propustné vrstvě tak dlouho, až narazí na horninu 11
málo propustnou, načež dle poměrů spádu buď utvoří stojatou nádrž podzemní, nebo se pohybuje po svahu nepropustné vrstvy dále jako podzemní tok, až vyústí na povrch země, do řeky, pod hladinu rybníka apod. jako pramen (STRNADOVÁ, 1999). V případě materiálů s velkým množstvím nepatrných pórů je voda vázána k povrchu částic (vytváří jemný film), a z tohoto důvodu není schopna se pohybovat. Jedná se například o jíly, které mají relativně vysokou schopnost zadržet vodu. Výskyt podzemní vody je tedy vázán na horninové prostředí, které je schopno vodu pojmout a zároveň předávat. Horniny vhodné pro vznik zásob podzemní vody jsou např. písky, štěrkopísky, štěrky, sutě, pískovce, slepence, sopečné tufy (ŽIVEL VODA, 2005). Voda, která se nachází v takových horninách se nazývá průlinová (tato voda vyplňuje malé i větší prostory v usazených horninách a zvětralinách) a její obsah je dán mocností
geologického
podloží
a
velikostí
pórů.
Nepřímá
propustnost
je
charakteristická především pro horniny vyvřelé, kompaktní horniny s minimální porózitou, hovoříme pak o vodě puklinové (tato voda se nachází a proudí v puklinách, trhlinách a zlomech) a krasové (tato voda se nachází v horninách s krasovou propustností, která vzniká postupným vyluhováním vápencových a dolomitických hornin) (STRNADOVÁ, 1999). Podzemní vody se podle jakosti dělí na vody vhodné pro vodárenské účely a vody pro tento účel nevhodné (VELÍŠEK, 2002). Než se voda podzemní dostane na povrch ve formě pramenů, je nejdříve nutné najít podzemní vodu a nějakým způsobem ji zkrotit, aby ji lidé mohli využívat. Po staletí se prameny vyhledávaly pomocí vrbových proutků a nejrůznějších virgulí. Přesné zjišťování zdrojů podzemní vody se provádí geofyzikálním průzkumem a hloubením vrtů. Hloubka a průměr vrtu závisí na geologické stavbě území. Pohyb podzemní vody, vyvolávaný obvykle gravitační silou, se nazývá filtrace. Filtračním prouděním se voda pročišťuje, tj. zbavuje se látek, které se do ní mohly dostat z povrchu země, a zároveň se obohacuje o minerální látky. Podzemní vody bývají na rozdíl od povrchových vod tvrdší (tzn. s vyšším obsahem minerálů) a jejich teplota se přizpůsobuje teplotě okolního horninového prostředí. Vývěry podzemní vody na povrch (prameny) mohou být na povrchu země jednoduše rozpoznatelné, tj. zjevné (soustředěné), nebo může voda vytékat na povrch rozptýleně, což se projevuje zamokřením daného území. Na Zemi existují desítky nejrůznějších typů pramenů, které je možno klasifikovat podle způsobu vývěru, podle
12
látkového obsahu a teploty vody, nebo podle vydatnosti, dále i podle trvání výronu (ŽIVEL VODA, 2005).
3.3 Zdroje vody Podle zákona č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů se pitnou vodou rozumí zdravotně nezávadná voda, která ani při trvalém
používání
nevyvolá
onemocnění
nebo
poruchy
zdraví
přítomností
mikroorganismů nebo látek ovlivňujících svým působením zdraví fyzických osob a jejich potomstva, jejíž smyslově postižitelné vlastnosti a jakost nebrání jejímu používání a užívání pro hygienické potřeby fyzických osob. Dle Stanoviska Evropského hospodářského a sociálního výboru je uveden návrh o změně směrnice Evropského parlamentu a Rady 2000/60/ES v bodě o ochraně zdrojů pitné vody, tato změna bude mít za důsledek zrušení směrnice 75/440/ES o ochraně jímání povrchových vod pro pitnou vodu. Pitná voda se získává z různých přírodních zdrojů. Podle původu to může být voda podzemní, povrchová a nebo srážková (TÖLGYESSY aj., 1989). Česká republika představuje vnitrozemský stát, z jehož území prakticky veškerá voda odtéká a vodní zdroje závisejí výhradně na atmosférických srážkách. Proto vodohospodářské aktivity vedly k vytvoření nezbytných akumulací v rybnících a nádržích s cílem zachytit povodňové průtoky a zároveň překlenout suchá období zadrženou zásobou vody. Situace v zásobování vodou v České republice svědčí o vysokém evropském standardu, neboť v roce 2004 dosáhla podíl obyvatel připojených na veřejný vodovod 91,8 %, což je nad průměrem členských zemí EU. Nicméně i nadále je třeba podporovat další nárůst veřejných vodovodů, neboť ve většině individuálních vodních zdrojů (studnách) je jakost nedostatečná, a tak je potřebnou ambicí dosáhnout cca 93 % obyvatel ČR připojených k zabezpečeným veřejným vodovodům. Povrchové vody tvoří nadpoloviční podíl zdrojů pro přípravu pitné vody (375 mil. m3), podzemní vody o něco méně (336 mil. m3) a je třeba připomenout, že jejich podíl vzrostl v posledních 10-15 letech (PUNČOCHÁŘ, 2005). V souvislosti s jakostí naší pitné vody probíhá průběžná kontrola, kterou zabezpečují jednak provozovatelé („výrobci pitné vody“) a jednak orgány hygienické služby a složky Ministerstva zdravotnictví, které má v kompetenci dohled nad jakostí pitné vody. Z výsledků za rok 2004 vyplývá, že jakost vyráběné pitné vody byla v ČR
13
na velmi vysoké úrovni, z odebraných vzorků pouze 1,73 % nesplnilo nejvyšší mezní hodnotu v oblasti fyzikálně-chemických limitů a 1,85 % nejvyšší mezní hodnotu v oblasti mikrobiologických a biologických limitů. Tyto údaje se týkají vody vytékající z kohoutků domovních rozvodů (PUNČOCHÁŘ, 2005). Pitná voda dodávaná veřejnosti musí být stejně bezpečná, ať pochází z vodovodu nebo ze studny. Překročení limitní hodnoty nemusí být hned spojeno se zdravotním rizikem (zvláště pokud je takové překročení jen přechodné), protože limity u pitné vody jsou většinou stanoveny s velkou mírou bezpečnosti a se zdravotního hlediska není rozdíl, je-li nalezená hodnota na 80 % nebo 120 % limitní hodnoty, protože toxický práh leží mnohem výše (KOŽÍŠEK, 2005). Nyní má každý občan právo vyžádat si od vodárny údaje o tom, jaká je kvalita dodávané vody podle posledního rozboru a také jak se voda upravuje a jaké látky se při její výrobě používají. Podle vyjádření Evropské komise musí být tato informace poskytnuta zdarma (KOŽÍŠEK, 2005). Z hlediska jakosti zdrojů vody využívané pro vodárenské účely je nutné věnovat pozornost zejména povrchovým vodám. Současné vodní zdroje pro přípravu pitné vody jsou kapacitně dostatečné. U povrchových zdrojů vod je však nutné realizovat řadu opatření ke zlepšení jejich jakosti tak, aby surová voda nevyžadovala rostoucí náklady na technologické úpravy (PUNČOCHÁŘ, 2005). Mezi zákonitosti, které platí při posuzování vodních zdrojů, patří především územní nerovnoměrnost vodních zdrojů a dále pak časová nerovnoměrnost výskytu vody (STRNADOVÁ, 1999). Pro všechny zdroje vody platí, že jsou využitelné jen do té míry, po kterou se stačí doplňovat přírodními pochody. Je to tzv. malý a velký koloběh vody v přírodě. Z povrchu země i vodních ploch se odpařuje voda ve formě páry a tvoří se mraky. Při určité kondenzaci v mracích začne pršet. Část vody se vsákne, část vody odteče po povrchu do potoků a řek a jimi až do moře. Zde se působením slunce voda opět vypařuje. Mraky jsou větrem hnány k pevnině, kde se při určité kondenzaci v mracích voda spadne na zem ve formě deště nebo sněhu. Opět se opakuje vsakování, odtok a výpar (velký cyklus vody) (ŽIVEL VODA, 2005).
14
3.3.1 Ledovce Tento zdroj pitné vody pochází z arktických a antarktických ledovců, v kterých je akumulovaná podstatná část obyčejné, nemineralizované vody (TÖLGYESSY aj., 1989). Ledovce jsou obrovské masy stálého ledu, které vznikají dlouhodobou přeměnou sněhu nebo jiných forem pevných srážek v led. Vyskytují se v rozmanitých zeměpisných šířkách a nadmořských výškách. Ledovce (obr. 9) dnes pokrývají přibližně 10 % celkové rozlohy pevnin, ale vlivem oteplování se stále snižují. Jsou největší zásobárnou pitné vody na zemském povrchu (ŽIVEL VODA, 2005).
Obr. 9 Ledovce (DVOŘÁK, www.akademon.cz/default.asp?source=0803) 3.3.2 Podzemní vody Podzemní voda je svými vlastnostmi a svým složením jako pitná voda nejvhodnější. Ze zdrojů podzemní vody je možné čerpat vodu s vysokou biologickou hodnotou a s příznivými fekálními a bakteriologickými vlastnostmi (TÖLGYESSY aj., 1989). Při čerpání podzemní vody se může vydatnost zdroje postupně snižovat. Děje se tak, pokud se zásoba podzemní vody nestačí doplňovat průsakem dešťových srážek z koryt potoků či řek do podloží. Mnozí majitelé studen nabyli zkušenosti, že ve velmi suchém období, kdy hladina podzemních vod v důsledku odčerpávání výrazně klesá, jim nadlouho nepomůže ani prohlubování studny. A naopak vydatnost podzemního
15
zdroje lze zvýšit uváženým umělým přívodem (infiltrací) povrchových vod do vhodných podzemních vrstev (ŽIVEL VODA, 2005). 3.3.2.1 Jímání podzemních vod vertikálními jímacími objekty Mezi vertikální jímací objekty patří trubní a šachtové studny. Nejrozšířenějším typem jsou hydrogeologické vrty, které se dnes převážně hloubí rotačním vrtáním. V sypkých nebo soudržných horninách je možné rotačně vrtat bez výplachu a horniny vytěžit vrtným nástrojem, např. talířovým vrtákem nebo šnekovým vrtákem. Nejjednodušším typem domovní studny je trubková studna. Slouží zpravidla pro jímání malých množství vody ze štěrkopísčitých náplavů a z vodonosných vrstev umístěných v malé hloubce pod povrchem terénu. Provádí se zarážením, zatlačováním, zavrtáváním, vplavováním nebo zavibrováním do zvodněných vrstev (příloha 2, obr.10) (STRNADOVÁ, 1999). Dalším typem vertikálních jímadel je šachtová studna. Vzhledem ke svému velkému akumulačnímu prostoru se používá většinou tam, kde je nerovnoměrný odběr vody a pro jímání nevelkých množství vody pro jednotlivé spotřebitele (příloha 2, obr. 11) 3.3.2.2 Jímání podzemních vod horizntálními jímacími objekty Mezi horizontální jímací objekty patří zářezy, štoly, vodorovné vrty. Zářezy se hloubí většinou až na nepropustné podloží a používají se k jímání podzemní vody tam, kde je malá a mělká mocnost zvodněné vrstvy. Zářezy jsou většinou svedeny do jímky, odkud se jímaná voda přečerpává na úpravnu vody (příloha 2, obr.12). Štoly a galerie se razí nejčastěji v místech, kde na zemský povrch proniká propustná, vodonosná vrstva. Vybudováním štoly se tak sníží hladina podzemní vody a zabrání se tak volnému vývěru podzemní vody. Horizontální vrty se stále častěji používají k jímání podzemních vod, zejména tam, kde je ne příliš velká mocnost zvodněné vrstvy zpravidla jako studna spouštěná se zabetonovaným dnem a plní funkci jímky podzemní vody. 3.3.2.3 Jímání podzemních vod plošnými jímacími objekty Plošné
jímací objekty (jímání pramenů) slouží především pro zachycování
pramenů a plošných vývěrů podzemní vody ze skalních hornin. V současné době se již budují jen ojediněle, dává se přednost jímání kvalitní podzemní vody z větších hloubek. Rozhodujícími faktory pro vodárenské využití pramenů je vydatnost pramene, dále
16
stálost a kolísání jakosti vody. Tyto vlastnosti jsou závislé na podmínkách vzniku pramenů a na jejich zapojení do hydrogeologického režimu podzemních vod. Prameny dělíme na sestupné a vzestupné. Pro sestupné prameny je charakteristický beztlakový průtok horninovým prostředím a beztlakový vývěr na povrch území. Jestliže vznikne v horninovém prostředí tlakový režim a voda vyvěrá pod tlakem samovolně na povrch, hovoříme o pramenech vzestupných. Jímání pramenů má mít co nejmenší vliv na přirozený vývěr vody (STRNADOVÁ, 1999). 3.3.3 Povrchové vody Povrchová voda se svými vlastnostmi a složením nevyrovná podzemní vodě. Vzhledem na omezené zdroje podzemní vody a rostoucí potřebu pitné vody význam povrchových vod pro zásobování obyvatelstva neustále roste (TÖLGYESSY aj., 1989). Zdrojem pro výrobu pitné vody jsou v České republice především povrchové vody (asi 80 % veškeré vyrobené vody), méně podzemní vody (VELÍŠEK, 2002). Povrchové vody (potoky, řeky, jezera, rybníky a nádrže) jsou častými zdroji pro zásobování obyvatelstva a průmyslu. Kvalita jejich vod musí být taková, aby se běžnými technologickými postupy mohlo dosáhnout jakosti vyhovující vyhlášce pro pitnou vodu. Při jímání z vodních toků je nejvhodnější technicky nejjednodušší odběr vody na břehu toku. Někdy bývá využíván odběr ze dna nebo odběrové místo umístěné v řečišti (ŽIVEL VODA, 2005). Přírodní voda není nikdy chemicky čistá. Podle původu jsou v ní rozpuštěny a někdy také suspendovány různé látky. Jakost povrchových vod je na rozdíl od podzemních vod závislá na mnoha faktorech. Povrchové vody mají ve srovnání s vodou podzemní obvykle podstatně vyšší koncentrace organických látek různého původu, obsahují více rozpuštěného kyslíku, mají nízký obsah oxidu uhličitého, nízkou koncentraci iontů železa a manganu. Množství mikroorganismů je však u povrchových vod podstatně vyšší než u vod podzemních (VELÍŠEK, 2002). 3.3.3.1 Jímání povrchových vod v tekoucích vodách Jímání povrchových vod musí zabezpečit hygienicky nezávadný, technicky účelný, bezpečný a hospodárný odběr. Jímadla se z tohoto důvodu musí přizpůsobit v jejich jímací části hydraulickým, hydrochemickým a geologickým poměrům.
17
Jímacími objekty na vodních tocích se rozdělují na jímadla umístěná ve dně koryta toku, nade dnem řečiště a jímadla břehová. Řečiště musí být v místě jímání vody stabilní, aby nedocházelo k zanášení odběrového zařízení. Jímáni ve dně koryta se navrhují výjimečně. Jsou vhodná pro toky bystřinného charakteru, nesmí se umisťovat do míst snížené rychlosti vody, kde dochází k usazování suspendovaných látek. Jímací objekt nesmí zmenšovat průtočný profil řeky a nesmí vyvolávat vzdutí vody s ohledem na nežádoucí ukládání sedimentů. Jímací objekty umístěné nade dnem řečiště je možné situovat u širších vodních toků s nestabilními břehy, s nedostatečnou hloubkou vody a břehů v důsledku častého kolísání hladiny nebo je-li znemožněn odběr vody ve dně koryta toku z důvodů velkého množství sedimentů jemnějšího charakteru. U tohoto typu jímadla je nutné řešit výškové umístění objektu. Jímací objekt musí být umístěn v proudnici mimo místa zvýšeného hromadění naplavenin a mimo místa znečištěná odpadními vodami. Jímadla břehová (příloha 2, obr.13) se budují na tocích se stabilními břehy, které výškově umožňují vybudování objektu se zaručením odběru i při minimální hladině vody v toku. Vyhovují tomu zejména střední a dolní tratě vodních toků v místech s minimálním hromaděním splavenin. Podle stavebního uspořádání se rozdělují na jímadla věžová, nad dnem a jímadla břehová (STRNADOVÁ, 1999). 3.3.3.2 Jímání povrchových vod pomocí údolních nádrží Objekty věžové mohou být stavebně uspořádány jako samostatné odběrové věže spojené s hrází nebo břehem nádrže, zejména u sypaných a kamenitých hrází. Další možné řešení je situace odběrového objektu přímo do hrázového tělesa (u betonových přehrad). Jímadlo musí zaručovat odběr vody optimální kvality při všech provozních stavech hladiny a kvalitativních změnách vody v nádrži. Tomuto požadavku nejlépe vyhovuje takové uspořádání objektu, které umožňuje odběr z různých hloubek nádrže. Jímadla nade dnem nádrže jsou používána pouze tam, kde se jedná o nádrž s čistou vodou, u níž nedochází u dna nádrže k hromadění sedimentů a možnému anaerobnímu rozkladu organických látek. Těmto podmínkám vyhovuje voda hlubších jezer, výjimečně voda přehradních nádrží. Břehová jímadla je vhodné navrhovat pro jímání vody z mělkých nádrží, jejichž hladina kolísá v malém rozsahu (některé jezerní zdrže, jezera, popř. rybníky) (STRNADOVÁ, 1999).
18
3.3.4 Srážková voda Srážková voda nemá v celostátním měřítku význam pro hromadné zásobování obyvatelstva pitnou vodou. Vzhledem na obrovské zásoby slané vody na Zemi, např. mořská voda, může se v budoucnosti stát významným celosvětovým zdrojem pitné vody (TÖLGYESSY aj., 1989).
3.4 Pitná voda Pitná voda je pro svojí nezastupitelnou úlohu v životě člověka nejdůležitějším druhem přírodní vody. Z hlediska kvality se na pitnou vodu kladou vysoké nároky. Pitná voda je jednou ze základních složek lidské výživy. Vyžaduje se, aby nejenže neškodila lidskému organismu, ale aby měla i biologickou hodnotu. Měla by obsahovat množství látek, především stopové biogenní prvky v takovém množství a poměru, aby se zabezpečila její optimální využitelnost lidským organismem. V pitné vodě se proto vyžaduje a sleduje i přítomnost a množství látek, které lidský organismus potřebuje pro správný vývoj a růst. Prostřednictvím pitné vody možno tyto látky organizmu dodávat. Nejvhodnější složení biogenních prvků mají podzemní vody. Příkladem vod s vysokou biologickou hodnotou jsou léčivé minerální vody (TÖLGYESSY aj., 1989). Všechna zařízení pro pitnou vodu musí být volbou umístění, postavením, provozováním i kontrolou co nejdokonaleji zabezpečena před možným znečištěním. Je žádoucí, aby vlastnosti pitné vody vnímané smyslovými orgány člověka vyhovovaly jeho požadavkům. Nároky, které se kladou na pitnou vodu, se týkají příjemného vzhledu, chuti, voda nemá nepříjemně páchnout a má být přiměřeně chladná (přiměřené teploty – nejlépe 10-12 °C). Zdroje pitné vody jsou buď podzemní, nebo povrchové. Výjimečně může jako zdroj pitné vody sloužit i voda atmosférická. Nejkvalitnějším zdrojem pitné vody jsou vody podzemní. Podzemní vody lze někdy používat bez jakékoli úpravy jako zdroj pro individuální zásobování nebo pro zásobování některých horských oblastí pitnou vodou. Pro hromadné (veřejné) zásobování je zpravidla nutná určitá úprava. Obvykle bývá nezbytná dezinfekce. Někdy se podzemní voda musí odkyselit, odmanganovat nebo odželezit. Malé zásoby podzemních vod nás nutí používat jako zdroj pitné vody povrchové vody. Převážnou část potřeby vody pro obyvatelstvo v ČR kryjí vodní toky nebo nádrže. Úprava povrchových vod je obvykle nezbytná, přičemž existuje určité 19
mezní znečištění, po jehož odstranění běžnou vodárenskou úpravou (koagulací, filtrací, chlorací) lze získat kvalitní pitnou vodu. Potíže se zásobováním obyvatelstva kvalitní pitnou vodou vedou ke snaze dodávat pitnou vodu k přímé osobní spotřebě v nevratných obalech. Balená pitná voda se používá k pití nebo k přípravě potravin a kojenecké výživy a je vhodná pro nouzové zásobování. Balí se buď do skleněných obalů, nebo polyethylenu (PITTER, 1999).
3.5 Úprava pitné vody Většina vod na Zemi není bohužel vhodná k pití. Voda se musí před použitím vyčistit a zbavit choroboplodných zárodků. Tyto úpravy se provádějí ve vodárnách, kde se zpracovává povrchová nebo spodní voda. Z vody se nejprve odstraňují nečistoty usazováním a filtraci přes vrstvy písku. Do vody se přidávají sloučeniny, které mají schopnost zachytit drobné částečky z vody na svém povrchu, a takto vzniklé vločky se odstraní filtrací. Čistá voda se nakonec dezinfikuje chlórem nebo ozónem. Při ozonizaci nemá pitná voda nepříjemnou chuť, na druhé straně však tento nákladnější proces dezinfikuje vodu na kratší dobu. Pitná voda vedoucí do našich domovů musí splňovat přísné hygienické normy. Při návrhu nových vodovodů se nyní počítá se spotřebou 150 litrů na osobu a den. Skutečná spotřeba záleží na vybavenosti obcí, měst a jejich domácností a pohybuje se v rozmezí 80-120 litrů na osobu a den. V domácnosti se na pití a vaření spotřebovává cca 10 % vody z denní spotřeby a ostatní objem vody připadá na osobní hygienu členů domácnosti, na splachování WC, praní prádla a úklidové práce. Abychom udrželi podmínky pro existenci lidské společnosti, musíme vodu obecně a především pak zdroje sladké vody chránit. K tomu je třeba vodu znát jak z hlediska fyzikálního, tak i chemického (ŽIVEL VODA, 2005). 3.5.1 Úprava podzemní vody na pitnou Oproti povrchovým vodám neobsahují nekontaminované podzemní vody organické znečištění, zato v některých případech obsahují minerální sloučeniny, které je nutno odstranit pro jejich korozivní účinek na materiál rozvodné vodovodní sítě (CO2), nebo naopak pro nebezpečí jejího zanášení a z důvodu dosažení lepší kvality pro pitné účely (soli Fe, Mn). Technologické procesy pro odstranění těchto nežádoucích složek jsou odkyselování, odželezování a odmanganování (MALÝ, 1996).
20
3.5.1.1 Odkyselování Odkyselování se provádí pomocí dvou metod: a) Provzdušňováním, tento způsob, při kterém se z vody vyhání plynný CO2, je vhodný pro úpravu vody s rovnovážnou koncentrací CO2 větší než 5 až 7 mg.l-1 a pro středně tvrdé vody s uhličitanovou tvrdostí nad 7,5 °N. b) Chemické odkyselování spočívá na reakci oxidu uhličitého s některými látkami, které jsou budˇ ve vodě nerozpustné a pak se užívá postupu v koloně (filtrační postup), nebo jsou víceméně rozpustné, a pak se do upravované vody dávkují. U většiny chemických postupů dochází při odkyselování k nárůstu tvrdosti vody (MALÝ, 1996). 3.5.1.2 Odželezňování Postupy odželezňování vody lze rozdělit: a) Oxidační Principem oxidačních postupů je oxidace Fe2+ na Fe3+ a následná hydrolýza železité soli na málo rozpustný hydroxid železitý, který se pak odstraní filtrací, příp. s předřazenou sedimentací. K oxidaci se používá vzdušný kyslík nebo jiná oxidační látka. b) Pomocí iontoměničů Princip iontoměničové techniky spočívá v odstraňování železa na katexu a pracuje se v sodíkovém nebo vápníkovém cyklu. Odželezňování v Ca2+- cyklu je vhodné při poměru železa k celkové tvrdosti c(Fe) : c(Ca+Mg) ≥ 1:20 (MALÝ, 1996). 3.5.1.3 Odmanganování Postupy pro odstraňování manganu z vody lze rozdělit podobně jako u železa na: a) Oxidační Principem oxidačních postupů je oxidace manganatých sloučenin na hydratované oxidy a hydroxidy manganu vyšších oxidačních stupňů, které jsou ve vodě málo rozpustné a lze je proto z ní odloučit. b) Iontoměničové U vod, které se obtížně odmanganují, lze použít pro tento účel měnič iontů. Vhodný je manganový permutit, což je iontoměnič, který má na svém velkém specifickém povrch vrstvu oxidů manganu. Vedle iontové výměny se u něj uplatňuje
21
adsorpční a kontaktně oxidační proces, čímž je zvýšena jeho účinnost. Připraví se působením roztoku MnCl2 na sodíkový permutit (katex v Na-cyklu). Aktivace se provádí manganistanem draselným (MALÝ, 1996). 3.5.2 Úprava povrchové vody na pitnou Povrchové vody obsahují oproti vodám podzemním větší koncentrace organických látek, které jsou živným substrátem pro bakterie, v tomto prostředí je ho podstatně větší množství. Kvalita povrchových vod je také více a bezprostředněji ovlivňována odpadními vodami. Běžnou technologií úpravy povrchové vody na pitnou je proces čiření, při němž jsou především koloidní a jemně suspendované látky převáděny do separovatelné suspenze. Nedílnou součástí čiření je proto separace této suspenze, obvykle procesy sedimentačními a filtračními. Jinými způsoby čištění povrchové vody jsou pomalá filtrace a metody využívající horninové prostředí (MALÝ, 1996). 3.5.2.1 Čiření vody Čiření je základním technologickým procesem při úpravě povrchových vod na vodu pitnou. Čiření spočívá v dávkování soli hliníku nebo železa do vody, při čemž se tvoří ve vodě téměř nerozpustný hydroxid hlinitý nebo železitý (podle dávkované chemikálie). Částice těchto hydroxidů se shlukují (agregují) do hrubé disperze, při čemž do sebe strhávají, případně na svém povrchu sorbují nebo chemicky zachycují látky obsažené ve vod, zejména částice koloidních rozměrů a větší, ale i některé látky rozpuštěné. Hydroxidy a s nimi i sorbované látky se oddělí od vody usazováním a filtrací. Proces agregace se nazývá koagulace, zbavení vody agregovaných suspendovaných částí čiření (MALÝ, 1996). 3.5.2.2 Separace vody Při úpravě přírodní vody na vodu pitnou procesy koagulace, odželezňování, odmanganování a někdy i odkyselování vznikají supenze, které je nutno z vody odstranit před tím, než je distribuována spotřebitelům. Nejobvyklejší separační procesy jsou sedimentace a filtrace. Filtrační postupy, které se používají k úpravě vody na pitnou: a) Mikrosíta jsou zařízení, které slouží pro zachycení částic řádově větších než desítky µm, výjimečně až 10 µm, což jsou látky suspendované. Konstrukčně
22
jsou mikrosíta řešena jako otáčivé bubny potažené velmi jemným drátěným nebo umělohmotným pletivem s oky. Voda je přiváděna dovnitř pomalu se otáčejícího bubnu a průchodem filtračním pletivem je zbavena suspendovaných látek, které se z povrchu filtrační plochy ostřikují proudem vody v horní části zařízení. Mikrosíta jsou vhodná pro zachycení jemných suspenzí, např. řas a pro tento účel jsou někdy zařazována jako první stupeň úpravy povrchové vody nebo do okruhů chladící vody používané v potravinářském průmyslu. b) Filtrace vrstvou zrnitého materiálu se uplatňuje ve vodárenství nejčastěji, např. pro zachycení hydroxidů železa a hliníku, tedy produktů koagulace nebo v prvém případě i odželezňování. Filtrace se použije po předchozí sedimentaci, kterou se zachytí větší část suspendovaných látek nebo jako jediný separační proces. Filtrační prostředí tvoří v tomto případě vrstva zrnitého materiálu, kterou protéká suspenze a suspendované částice jsou v ní zachycovány, při čemž k separaci dochází v celé vrstvě nebo alespoň v její části. Suspendované látky pronikají do náplně filtru tím hlouběji, čím je větší filtrační rychlost a zrnitost materiálu. Záchytem těchto částic se zmenšují volné prostory mezi zrny filtračního materiálu, a tím se vytváří jemnější filtrační prostředí. Po určité době vzroste vlivem zanášení pórů filtrační odpor natolik, že je nutno filtr regenerovat. Děje se tak zpětným proudem vody, případně vodou a vzduchem. Při praní se přivádí pod filtrační vrstvu nejdříve vzduch, kterým se vytvoří ve vrstvě kanálky, pak se přivádí se vzduchem voda a nakonec samotná voda. V průběhu praní je uvedena filtrační vrstva do vznosu, což umožňuje vyplavení zachycených suspendovaných látek. Délka filtračního cyklu závisí na znečištění upravované vody, na kapacitě filtru a na filtrační rychlosti. Filtrační materiál spočívá na filtračním dně s filtračními hlavicemi (tryskami, cedníčky), které umožňují průtok vody, ale zabraňují jeho vyplavení. Nejobvyklejším filtračním materiálem používaným ve vodárenství je křemenný písek, jehož zrnitost je stanovena normou (ČSN 72 1209) (MALÝ, 1996).
Tab. 1 Filtrační písky používané obvykle ve vodárenství (MALÝ, 1996) Označení FP 4/7 FP 7/11 FP 11/16
rozsah zrnitosti: d10 – d90 0,4 – 0,7 mm 0,7 – 1,1 mm 1,1 – 1,6 mm
23
Faktory ovlivňující výsledek filtrace ve vrstvě zrnitého materiálu jsou následující: •
obsah částic ve filtrované vodě a jejich charakter, zejména velikost,
•
vlastnosti filtračního materiálu,
•
hloubka filtrační vrstvy,
•
způsob filtrace – zatížení filtru, tlakové poměry, provozní režim aj.
c) Pomalá filtrace je proces úpravy povrchové vody na vodu pitnou, při němž se uplatňuje vedle filtračního účinku především účinek biologického oživení náplně. Jedná se tedy o proces biologický, podmíněný činností aerobních mikroorganismů, které na filtrační pískové náplni vytvořily biologickou blánu, působící i jako filtrační prostředí. d) Filtrace s využitím horninového prostředí. U tohoto způsobu úpravy povrchové vody na pitnou je využito procesu, který probíhá v přírodě při tvorbě zásob podzemní vody z vod povrchových. Prostupem vody půdou a horninovými vrstvami, zejména sedimentačního původu, probíhají v ní procesy fyzikální (filtrace), fyzikálně chemické (adsorpce) i biochemické, které jsou analogií samočisticích procesů, probíhajících v povrchových vodách, od nichž se však odlišují mimo jiné větší délkou časového působení. Uvedený proces se nazývá přirozenou infiltrací. Na jejím principu je založen odběr vody ze studní, nevratných v blízkosti koryta řeky, jehož voda infiltračním procesem tyto studny napadají. Horninové prostředí v bezprostřední blízkosti velkých řek je tvořeno obvykle sedimenty, které je svojí prostupností pro infiltraci příznivé. Při umělé infiltraci se využívá rovněž jako filtračního media horninového prostředí, přičemž se obvykle buduje vedle jímacího objektu i objekt vsakovací. Mezi nimi se vytváří spád hladiny podzemní vody jejím odčerpáváním z jímací studny, zatímco do vsakovací studny je upravovaná voda přiváděna. Umělá infiltrace se používá k odstranění těchto látek z vody: organických sloučenin včetně ropných látek, železa, manganu, amoniaku, těžkých kovů aj. (MALÝ, 1996). 3.5.3 Kvalita surové vody pro úpravu na pitnou vodu Přírodní vody se podle své kvality zařazují do čtyř kategorií upravitelnosti na pitnou vodu – A, B, C a D (ČSN 75 7114 surová voda pro úpravu na pitnou vodu). Ukazatelům kategorie A a B vyhovují obvykle nekontaminované podzemní vody nebo horní toky řek z oblastí nezatížených lidskou činností. Jejich úprava spočívá u kategorie
24
A pouze v dezinfekci, příp. pískové filtraci, event. Odkyselení a u kategorie B v jednostupňové
úpravě,
např.
koagulační
filtrací
nebo
jednostupňovým
odželezňováním, příp. v umělé infiltraci a dezinfekci. Do kategorie C patří vody, vyžadující dvoustupňovou nebo vícestupňovou úpravu čiřením, sorpcí, oxidací, odželezňováním, odmanganováním s dekarbonizací aj. Voda kategorie D je nevhodná k úpravě na pitnou vodu (MALÝ, 1996).
Tab. 2 Mezní hodnoty přírodní vody pro některé vybrané ukazatele (MALÝ, 1996) kategorie rozměr KTJ/100ml mg.l-1 mg.l-1 mg.l-1 mg.l-1
Ukazatel koliformní bakterie BSK5 CHSK – Mn humnové látky NH 4+
A
B
C
50 3,0 3,0 2,5 0,5
5 000 5,0 7,0 5,0 1,0
50 000 7,0 10,0 (*15) 8,0 3,0
NO3− mg.l-1 50 50 -1 Fe mg.l 0,3 5,0 -1 Mn mg.l 0,1 3,0 (** 1,0) Vysvětlivky k tabulce: * pro dobře upravitelné humnové vody
100 20,0 5,0
** pro umělou infiltraci 3.5.4 Dezinfekce vody Přírodní vody mohou obsahovat, i když byly upraveny procesem čiření, choroboplodné zárodky a jsou pak zdravotně závadné. Proto je nutné při užití vody k pitným účelům veškeré organizmy v ní usmrtit, což se nazývá dezinfekce vody. Ta se provádí po úpravě přírodních vod na vodu pitnou a preventivně i u neupravovaných podzemních vod sloužících k hromadnému zásobování obyvatel. Nejstarším způsobem dezinfekce pitné vod je několikaminutové převaření vody. Dále se využívá dezinfekce chlorem a jeho sloučeninami, dezinfekce ozonem, oligodynamické metody dezinfekce vody a fyzikální metody dezinfekce (MALÝ, 1996). 3.5.4.1 Dezinfekce chlorem Při dezinfekci vody chlorem je významnou veličinou spotřeba chloru. Rozumí se jí množství chloru nezbytné k dosažení požadovaného přebytku aktivního chloru po určité době kontaktu chloru s vodou (MALÝ, 1996).
25
3.5.4.2 Dezinfekce ozonem Ozon je alotropickou modifikací kyslíku s tříatomovými molekulami. Ozon je za normálních podmínek plyn, poměrně nestálý, výrazně zapáchající, mírně namodralé barvy. Má silné oxidační účinky. Ozon rozkládá huminové látky, barviva a fenoly bez tvorby sloučenin zhoršujících organoleptické vlastnosti vody. Jeho dezinfekční účinek je větší než u chloru. Ozon ničí i viry (MALÝ, 1996). 3.5.4.3 Oligodynamické metody dezinfekce vody Ionty některých kovů, zejména stříbra a mědi, mají schopnost i v nepatrných koncentracích ničit mikroorganizmy. Tento účinek, zvaný oligodynamický, spočívá v blokování enzymů vlivem iontů Ag+, příp. Cu2+. Pro dosažení požadovaného účinku musí být doba kontaktu s vodou poměrně dlouhá, obvykle alespoň 3 až 6 hodin. Uvedený způsob je vhodný pro dezinfekci ne příliš kontaminovaných vod (MALÝ, 1996). 3.5.4.4 Fyzikální metody dezinfekce Z fyzikálních metod dezinfekce pitné vody je nejdůležitější ultrafialové záření (vlnová délka < 350 nm). Účinek tohoto záření spočívá v působení na disperzní systém protoplazmy mikroorganizmů, v němž vyvolává změnu struktury, a to vede k jejich usmrcení (MALÝ, 1996).
3.6 Chemické složení vody V přírodě nebývá voda chemicky čistá. Vždy obsahuje rozpuštěné plyny a rozpuštěné a nerozpuštěné anorganické a organické látky. Některé látky přijímá již v atmosféře, ale k jejímu hlavnímu obohacování rozpuštěnými látkami dochází při infiltraci půdou a horninami. Látky obsažené ve vodách se z chemického hlediska dělí na anorganické a organické (PITTER, 1999). 3.6.1 Voda pramenitá Voda pramenitá má složení: uhličitan vápenatý CaCO3, hydrogenuhličitan vápenatý Ca(HCO3)2, hydrogenuhličitan hořečnatý Mg(HCO3)2, chlorid hořečnatý MgCl2, hydrogenuhličitan železnatý Fe(HCO3)2, síran železnatý FeCO4, síran manganatý MnSO4, hydroxid hlinitý Al2O3 . 3H2O, síran hlinitý Al2(SO4)3, kyselina křemičitá H2SiO3, alkalické kovy, amoniak, kyselina uhličitá H2CO3, chloridy, kyselina
26
dusičná a dusitá, dusičnany, kyselina fosforečná,organické látky (STRNADOVÁ, 1999). 3.6.2 Voda minerální Minerální vody jsou v podstatě podzemní vody, které se od obyčejných podzemních vod odlišují množstvím a druhem rozpuštěných pevných látek a plynů. Ty jsou nevyhnutelnou složkou naší potravy. Představují stavební látky lidského těla a podílejí se na důležitých procesech probíhajících v organismu (srážení krve, látková přeměna, činnost nervového a svalového ústrojí, atd.) (AUGUSTIN, 2006). Rozlišujeme přírodní minerální vody, přírodní léčivé vody a přírodní minerální vody stolní (TÖLGYESSY aj., 1989): 3.6.2.1 Přírodní minerální vody Přírodní minerální vody jsou vody z přírodního zdroje, který obsahuje v místě vývěru víc jak 1000 mg.l-1 rozpuštěných tuhých látek nebo víc jak 1 g.l-1 rozpustného oxidu uhličitého. 3.6.2.2 Přírodní léčivé vody Přírodní léčivé vody jsou vody z přírodního zdroje, které vzhledem na svoje chemické složení a fyzikální vlastnosti mají vědecky dokázané farmakodynamické účinky, proto je možné je využívat pro léčebné účely. 3.6.2.3 Přírodní minerální vody stolní Přírodní minerální vody stolní jsou vody z přírodního zdroje bez výrazných farmakodynamických účinků, které obsahují nejméně 1 g.l-1 oxidu uhličitého a nejvíce 5 g.l-1 rozpuštěných tuhých látek a které svými chuťovými vlastnostmi jsou vhodné jako osvěžující nápoje. Aby mohl vzniknout minerální pramen, musí povrchová, atmosférická voda (srážková, dešťová) prosakovat do propustných hlubších vrstev zemské kůry, někdy až do hloubky více jak 30 kilometrů. Postupným protékáním přes hrubé vrstvy země se přirozenou formou filtruje, očišťuje a stává se z ní podzemní pramen. Voda podzemního pramene se v zemských hloubkách střetává s oxidem uhličitým. Takto nasycená voda ještě není voda minerální. Vytvořená slabá kyselina uhličitá postupně naleptává okolní horniny, rozpouští je a zároveň se jimi obohacuje. Pramenitá voda, která je obohacená o
27
různé plyny má menší hustotu, a tak vystupuje do horních vrstev, až nakonec na zemský povrch (AUGUSTIN, 2006). Minerálním vodám se odpradávna připisovala léčivá síla. Rozvoj chemie umožnil podrobně prozkoumat jejich složení a podle toho se určují jejich léčivé účinky. Podle chemické stavby ve většině případu obsahují kationy Li, Na, K, Ca, a aniony F, Cl, Br, I (tab. 3).
Tab. 3 Minerální vody (STRNADOVÁ, 1999) Označení Kyselky prosté Kyselky alkalické Kyselky vápenité Hořké kyselky Železité kyselky Slané vody Hořké vody Sirné vody Jodové vody Lithiové vody Radioaktivní vody
Hlavní součástky CO2, volný CO2, NaHCO3 CO2, Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 CO2, MgSO4, NaHCO3 CO2, Fe(HCO3)2 NaCl MgSO4, Na2SO4 H2S, Na2S NaJ, KJ, NaBr LiHCO3 Emanace radia a thoria
Příklady pramenů Běloves (Ida), Jesenice,… Bílina, Poděbrady, Polena, … Mariánské lázně, Lipovec,… Korytnice (Liptov) Františkovy lázně, Sliač, … Nižní Šebeš Šaratice, Bylany,… Piešťany, Trenč. Teplice, … Darkov, Nezdenice,… Suchá Loza u Uh. Brodu Jáchymov, Karl. Vary, …
Minerální vody se klasifikují podle obsahu rozpuštěných plynů (např. vody uhličité, sulfanové), podle celkové mineralizace (vody slabě, středně a silně mineralizované), podle převažujících kationů či anionů (např. jodidové a bromidové, sulfanové, železnaté, síranové, fluidové, apod.), podle biologicky a farmakologicky významných látek (jodidové, železnaté, arsenové atd.), podle radioaktivity (radonové či radioaktivní), podle teploty při vývěru (termální vody – teplota vyšší než 25 °C), podle osmotického tlaku (minerální vody hypotonické a hypertonické). Zpravidla se vyznačují značnějším obsahem rozpuštěných solí. Vody podobného složení, příjemné chuti a hygienicky čisté, u kterých nelze očekávat léčivé účinky, přicházejí do obchodu jako stolní vody (STRNADOVÁ, 1999).
3.7 Požadavky na jakost pitné vody Požadavky kladené na jakost vyrobené vody se řídí účelem jejího použití. Upravená voda musí splňovat i některé obecné požadavky, mezi které patří dostatečné množství vyrobené vody a s jakostí související optimalizace výrobních nákladů (STRNADOVÁ, 1999).
28
Dle vyhlášky MZ ČR č. 252/2004 Sb. musí pitná voda mít takové fyzikálněchemické vlastnosti, které nepředstavují ohrožení veřejného zdraví. Pitná a teplá voda nesmí obsahovat mikroorganismy, parazity a látky jakéhokoliv druhu v počtu nebo koncentraci, které by mohly ohrozit veřejné zdraví. Ukazatele jakosti pitné vody a jejich hygienické limity jsou uvedeny v příloze č. 3. Radiologické ukazatele pitné vody a jejich limity stanoví vyhláška č. 307/2007 Sb. o radiační ochraně (dříve byly požadavky na jakost, tedy chemické a mikrobiologické složení vody upraveny normou ČSN 757111, ta však byla bez náhrady zrušena). Tab. 4 Některé hygienické limity pro pitnou vodu (ŽIVEL VODA, 2005). Maximální množství mg/l 0,01 1,5 50 0,5 0,001 100 250 3
Pb fluoridy dusičnany dusitany benzen chloridy sírany CHSKMn
Tab. 5 Mikrobilogické a biologické ukazatele (VYHLÁŠKA č 252/2004 Sb.) č.
ukazatel
1
Escherichia coli
2
koliformní bakterie
3
enterokoky
4
Pseudomonas aeruginosa
5
počty kolonií při 22ºC
6
počty kolonií při 36ºC
7
Clostridium perfringens mikroskopický obraz – abioseston mikroskopický obraz – počet organismů mikroskopický obraz – živé organismy
8 9 10
jednotka
limit
KTJ/100 ml KTJ/250 ml KTJ/100 ml KTJ/100 ml KTJ/250 ml KTJ/250 ml KTJ/ml KTJ/ml KTJ/ml KTJ/ml KTJ/100 ml
0 0 0 0 0 0 200 100 20 20 0
typ limitu NMH NMH MH NMH NMH NMH MH NMH MH NMH MH
%
10
MH
jedinci/ml
50
MH
jedinci/ml
0
MH
Použité zkratky: KTJ – kolonii tvořící jednotka, NMH – nejvyšší mezní hodnota, MH – mezní hodnota, DH – doporučená hodnota.
29
Tab. 6 Obsah chloridů v minerálních a jiných dostupných vodách (ŽIVEL VODA, 2005) Dobrá voda Aquila Mattoni Magnesia Bílinská kyselka Poděbradka Vincentka
Obsah Cl- v mg/l 1 3 11 18 230 440 1617
3.8 Senzorická analýza Cílevědomé
zjišťování
jednotlivých
senzorických
ukazatelů
nazýváme
senzorickou analýzou. Senzorickou analýzu můžeme definovat jako analýzu prováděnou bezprostředně lidskými smysly, tedy bez prostřednictví přístrojů. Senzorická analýza patří k významným a rychle se vyvíjejícím metodikám analýzy potravin. Při použití moderních postupů dává objektivní, přesnou a dobře opakovatelnou informaci o senzorické jakosti potravin, o charakterů vjemů a rozdílech v organoleptických vlastnostech vzorků (INGR aj., 2001). Senzorická analýza je nevyhnutelnou součástí hodnocení potravinářských výrobků a není možné ji v celé šíři nahradit jinými objektivními způsoby hodnocení. Úkolem senzorické analýzy je hlubší studium vzájemných souvislostí mezi fyzikálními a psychickými jevy při samotném procesu vnímání jednotlivých smyslových kvalit. Cílem senzorické analýzy je tedy získat ze souboru individuálních posouzení objektivní a více-méně reprodukovatelný výsledek (JAROŠOVÁ, 2007). Pod pojmem senzorická jakost rozumíme soulad těch vlastností, které je člověk schopen přímo postřehnout svými smysly. Senzorická jakost se však neomezuje jen na fyziologické procesy smyslového vnímání, ale jde o soubor psychologických jevů, to představuje zpracování podnětů z vnějšku v centrální nervové soustavě. Senzorická jakost vzniká komplexním zpracováním všech vjemů týkajících se senzorického hodnocení výrobku a uplatňují se zde zkušenosti a sociologické vztahy (INGR aj., 2001).
30
3.8.1 Hodnotitelé Jeden z významných činitelů při senzorické analýze je sám hodnotitel. Od jeho práce závisí použitelnost získaných výsledků. Požadavky na schopnosti a vědomosti členů hodnotitelských komisí závisí od způsobu hodnocení. Podle stupně vzdělání a senzorických schopností rozdělujeme hodnotitele do 3 skupin (vybraný posuzovatel, expert posuzovatel, specializovaný expert posuzovatel). Podle stupně zaškolení se dělí hodnotitelé na neškolené, krátce zaškolené, školené a experty. V mládí je citlivost největší, ale hodnotitelům chybějí zkušenosti a schopnosti vyjadřování, mezi 18 – 40 lety bývá schopnost k senzorickému hodnocení nejvyšší, ale ještě nejméně do 60 let většinou zkušenosti mohou kompenzovat postupně klesající citlivost. I dostatečně vyškolený a zkušený hodnotitel může senzoricky analyzovat pouze tehdy, jestliže se cítí duševně a fyzicky disponován, např. nemá být nachlazen, pracovně přetížen nebo unaven, nesmí být pod vlivem léků. Hodnotitel musí dbát na osobní hygienu, před degustací by neměl alespoň hodinu kouřit, jíst silně kořeněné pokrmy a pít větší množství alkoholických nápojů. 3.8.2 Hlavní metody senzorické analýzy 3.8.2.1 Rozlišovací zkoušky Rozlišovací (rozdílové) zkoušky mají za cíl zjištění, zda mezi vzorky existuje rozdíl v senzorické jakosti nebo v některém jejím znaku, příjemnosti nebo intenzitě (JAROŠOVÁ, 2007). a) Párová zkouška je nejstarší a nejjednodušší rozdílovou zkouškou, je tedy vhodná pro hodnotitele s malými zkušenostmi. Při této zkoušce hodnotitel obdrží najednou dva vzorky v nahodilém pořadí. Hodnotitel vzorky v předloženém pořadí ochutná a rozhodne, zda zjistil nějaký rozdíl nebo nerozpoznal (INGR aj., 2001). b) Trojúhelníková zkouška spočívá v tom, že hodnotitel obdrží k posouzení tři vzorky, vždy dva vzorky shodné a jeden odlišný. Jeho úkolem je rozhodnout, které dva vzorky jsou v trojici shodné a který je odlišný (INGR aj., 2001). c) Zkouška duo – trio je kombinací párové a trojúhelníkové zkoušky, ale zahrnuje navíc podání standardu. Hodnotitel obdrží tři vzorky, z nichž prvý je standard. Hodnotitel srovnává oba neznámé vzorky se standardem, jeho úkolem je
31
rozhodnout, který vzorek z páru je shodný se standardem a který je rozdílný. (JAROŠOVÁ, 2007). d) Mezi rozdílové metody patří i takové zkoušky, které jsou podstatně náročnější, je to zkouška 2/5 nebo 4/10 (INGR aj., 2001). e) Jednostimulová a dvoustimulová zkouška jsou také rozdílové zkoušky, ale jejich zvláštností je, že se standard nebo standardy předloží hodnotiteli předem a při hodnocení neznámých vzorků již nejsou k dispozici (INGR aj., 2001). f) Mezi rozdílové zkoušky někdy řadíme preferenční zkoušky. Při těchto zkouškách nejde o určení, zda existuje rozdíl, ale o určení, kterému vzorku či vzorkům v určitém souboru dá posuzovatel přednost jako senzoricky kvalitnějšímu nebo přijatelnějšímu, příjemnějšímu (INGR aj., 2001). 3.8.2.2 Pořadové zkoušky Slouží k orientačnímu roztřídění skupiny vzorků, k výběru vzorků znatelně se lišících od ostatních vzorků skupiny nebo ke sledování vlivu nějakého faktoru na organoleptické vlastnosti a senzorickou jakost výrobku. Zkouška spočívá v tom, že hodnotitel obdrží v nahodilém pořadí skupinu vzorků a jeho úkolem je seřadit vzorky podle určeného ukazatele, jako je příjemnost nebo intenzita některé vlastnosti (sladkost, tvrdost, světlost) (INGR aj., 2001). 3.8.2.3 Stupnicové metody Zásadě se rozeznávají dva typy stupnic:
intenzitní (sloužící k posouzení intenzity určité vlastnosti)
hedonické (sloužící k posouzení stupně příjemnosti, přijatelnosti, libosti)
a) Kategorové stupnice slouží k zařazení vzorku do určité skupiny (např. chuť vyhovující – chuť nevyhovující) (JAROŠOVÁ, 2007). b) Bodové stupnice můžeme mít popisné slovní nebo číselné. Popisné stupnice se označují jako kategorové ordinální (pořadové), u těchto stupnic nejsou rozdíly mezi sousedními stupni vždy stejné, mění se určitým směrem. Číselné stupnice se nejčastěji kombinují se slovním popisem (JAROŠOVÁ, 2007). c) Stupnice grafické představuje úsečka určité délky a výsledek se zaznamenává vyznačením znaménka na úsečce na místě, jehož poloha je úměrná intenzitě znaku (JAROŠOVÁ, 2007).
32
3.8.2.4 Profilové metody Vjem při senzorické analýze je možné vyjádřit volným slovním popisem. Tato metoda je vlastně nejstarší technikou senzorické analýzy a používali ji tzv. koštéři. Výhodou metody je naprostá volnost hodnotitele pro vyjádření svého názoru (INGR aj., 2001). 3.8.2.5 Hedonické zkoušení Hodnocení příjemnosti daného podnětu (hedonické hodnocení) je v senzorické analýze velmi běžné a nezastupitelné použitím jiné instrumentální metody, využitelné pro doplnění intenzitního hodnocení. Příjemnost lze hodnotit u jakéhokoli podnětu ať jde o chuť, vůni, barvu či texturní vlastnosti. 3.8.3 Podmínky senzorické analýzy Senzorické posuzování potravin je, podle definice příslušného mezinárodního standardu, způsob hodnocení potravin, při němž je využito lidských smyslů jako přímých subjektivních orgánů vnímání, a to za takových podmínek, aby se při hodnocení dosáhlo objektivních, tj. spolehlivých a přesných (tzn. opakovatelných i srovnatelných) výsledků (INGR aj., 2001). 3.8.3.1 Základní podmínky Podmínky pro senzorické hodnocení moderními metodami se volí takové, aby se co nejvíce odstranily rušivé vlivy a zlepšila se tak přesnost stanovení a aby se dosáhlo objektivních, vzájemně srovnatelných výsledků (INGR aj., 2001). 3.8.3.2 Zkušební prostor Místnost pro vlastní hodnocení (zkušební místnost) byla oddělena od místnosti pro přípravu vzorků a od ostatních prostor pracoviště. Vlastní zkušební místnost určená pro hodnocení, která je vybavená posuzovatelskými kójemi, má být umístěna tak, aby posuzující osoby byly co nejméně rušeny vnějšími vlivy. Místnost musí být čistá, dostatečně prostorná, dobře větratelná a bez jakýchkoliv pachů. Stěny místnosti mají být světlé a jasné, dobře čistitelné. Stěny, podlaha i vstupní dveře mají být vyrobeny z materiálu neabsorbující pachy a prach. Okna v místnosti je vhodné zasklít mléčným sklem, aby pohled z okna nerozptyloval hodnotitele.
33
Zkušební místnost obsahuje 4 až 15 hodnotitelských kójí. Kóje jsou upraveny tak, aby byl omezen zrakový styk s ostatními hodnotiteli, proto jsou uzavřeny zepředu a zezadu. Prostor pro hodnotitele musí být takový, aby se při posuzování necítil stísněně, mohl pohodlně sedět a na stole měl dostatek místa. Na hodnocení má hlavně vliv teplota, hluk, špatné osvětlení, barva místnosti, je nutné všechny tyto vlivy vyloučit, které by rozptylovaly nebo ovlivňovaly objektivnost výsledků. Další část senzorického pracoviště tvoří obslužný prostor. Tato místnost má těsně přiléhat ke zkušební místnosti tak, aby se vzorky mohly snadno podávat okénky ve stěně do hodnotitelských kójí. Významnou částí senzorického pracoviště je přípravna vzorků. Její vybavení záleží na charakteru posuzovaných vzorků, způsobu jejich úpravy a množství. Vhodné je vybavit pracoviště skladovacím prostorem pro vzorky (INGR aj., 2001). 3.8.3.3 Výběr a úprava vzorků Odběry vzorků pro senzorickou analýzu podléhají stejným pravidlům jako pro jiné druhy analýz, platí zde však přísná hygienická pravidla nejen při vlastním odběru, ale i při skladování. Skladování vzorků před analýzou musí být takové, aby se nezměnil charakter výrobků. Dbáme na to, aby vzorek neoschl, nenavlhl, nedošlo k mikrobiálnímu napadení. Tepelné úpravy volíme takové, které co nejméně ovlivní přirozené chuťové složky potravy. Na hodnocení některých výrobků konzumentem mají vliv také organoleptické vlastnosti výrobku ihned po otevření spotřebitelského balení. Také toto hodnocení je součástí senzorické analýzy dále upravovaného výrobku a je nutno jej zařadit (INGR aj., 2001). 3.8.3.4 Podávání a zkoušení vzorků Vzorky pro hodnocení je třeba podat vždy v dostatečném množství, aby hodnotitel mohl vzorek ochutnat víckrát podle potřeby. Množství podaného vzorku se řídí podle použité metody a také podle počtu podávaných vzorků. Kapalné vzorky 15 – 20 ml, u tuhých vzorků množství 20 – 30g, tepelně upravené potraviny nesmí mít
34
teplotu vyšší než 75 °C, u potravin zchlazených (kromě zmrzliny) nemá být vzorek chladnější než 5°C (INGR aj., 2001). 3.8.3.5 Vyhodnocování výsledků senzorické analýzy Výsledky senzorické analýzy se zpracují na základě správně a pečlivě vyplněných formulářů (INGR aj., 2001). 3.8.4 Senzorické vlastnosti vody Senzorické posuzování nealkoholických nápojů (sodové vody, minerální vody, limonády, mošty, přírodní šťávy a další) zahrnuje hodnocení barvy, čirosti, tekutosti, vůně, chuti, říznosti (u sycených nápojů) aj. Barva nápoje se posuzuje jako barevný odstín a světlost a vyjadřuje se označením jednotlivých barev nebo složenými názvy. Při hodnocení vůně se posuzuje její intenzita a čistota a dále cizí pachy. Obdobně se hodnotí chuť nealkoholických nápojů (INGR aj., 2001). Jakost pitné vody dodávané spotřebiteli veřejnými vodovody nebo veřejnými studnami je podle hygienických předpisů kontrolována v místě spotřeby, tj. v případě vodovodů na kohoutku u spotřebitele, v případě veřejné studny na výtokovém stojanu (ŽIVEL VODA, 2005). Mezi organoleptické vlastnosti vody patří teplota, barva, zákal, pach a chuť (PITTER, 1999). 3.8.4.1 Teplota Teplota je jedním z významných ukazatelů jakosti a vlastností vody. Teplota podzemních vod vzrůstá s hloubkou formování jejich chemického složení. Počítá se s průměrnou hodnotou geometrického stupně asi 33 m-1 . K-1. Za určitých podmínek lze teplotu podzemních vod v nepřístupných hloubkách odhadnout z jejich složení. Podzemní vody mívají konstantní teplotu, jen málo závislou na ročním období. Průměrná roční teplota ve střední Evropě v hloubce 10 m pod povrchem země je asi 9,5 °C. Proto se teplota prostých podzemních vod pohybuje nejčastěji kolem 10 °C. Větší kolísání teploty těchto vod svědčí o rychlém pronikání povrchový a atmosférických vod do podzemí. Optimální rozmezí teplot pro pitnou vodu je 8-12 °C. Voda teplejší než 15 °C již neosvěžuje a pitná voda o teplotě pod 5 °C může poškozovat gastrointestinální trakt (PITTER, 1999).
35
3.8.4.2 Barva Barva vody se posuzuje podle převládající vlnové délky neabsorbovaného záření v oblasti viditelného spektra. Z absorpčního spektra čisté vody vyplývá, že ve viditelné oblasti spektra, s výjimkou přechodu mezi červenou a infračervenou oblastí, voda světlo téměř neabsorbuje. Proto je voda v tenkých vrstvách bezbarvá, avšak v metrových vrstvách se jeví jako modrá. Absorpce v infračervené oblasti kolem 1000 nm je již značná. Zbarvení vody může být buď přirozeného nebo antropogenního původu. Humnové látky zbarvují přírodní vody žlutě nebo žlutohnědě. Kromě rozpuštěných látek mohou vodu zbarvovat i látky nerozpuštěné (jíl, fytoplankton). Proto se odlišuje skutečná barva vody (pravá barva) od barvy zdánlivé, způsobené barevností nerozpuštěných látek, zpravidla koloidního charakteru. Barva vody se stanovuje v nejjednodušším případě pouze vizuálně a výsledek se vyjadřuje slovním popisem odstínu a jeho intenzity (PITTER, 1999). 3.8.4.3 Zákal Zákal lze definovat jako snížení průhlednosti vody nerozpuštěnými látkami. Čirost vody je jedním ze základních požadavků na jakost pitné a užitkové vody. Zákal vody je způsoben anorganickými nebo organickými látkami, které mohou být buď přirozeného, nebo antropogenního původu. Jde např. o jílové minerály, hydratované oxidy kovů (především železa a manganu), bakterie, plankton (řasy a sinice), detrit (jemně dispergované zbytky těl rostlinných a živočišných organismů) aj. I když je zákal způsoben zdravotně nezávadnými látkami, dává vodě nežádoucí vzhled, což je významné zejména při hodnocení jakosti vody pitné a užitkové (PITTER, 1999). 3.8.4.4 Průhlednost Průhlednost vody závisí jednak na barvě vody, jednak na jejím zákalu. Mírou průhlednosti je výška sloupce vody, při které přestane být viditelná bílá deska nebo písmo určitých rozměrů. Průhlednost je doplňujícím kritériem pro hodnocení barvy a zákalu (PITTER, 1999). 3.8.4.5 Pach Pach je organoleptická vlastnost vody, zpravidla nepříjemného charakteru. Páchnoucí voda vždy působí odpudivě, i když je jinak zdravotně nezávadná. Pach
36
znehodnocuje vodu určenou pro pitné účely, a proto nesmí být patrný ani při zahřátí vody. Stopové znečištění vod některými látkami se často projevuje pachem, který pak indikuje nezbytnost podrobnějšího chemického rozboru. Proto má senzorická analýza značný význam při hodnocení jakosti pitné vody (PITTER, 1999). 3.8.4.6 Chuť Látky způsobující pach vody ovlivňují obvykle i její chuť. Spektrum anorganických látek ovlivňujících chuť, ale nikoli pach se však rozšiřuje. Nevhodným minerálním složením vod mohou vznikat chuťové závady. Pro příjemnou chuť pitné vody je však nezbytná určitá optimální koncentrace anorganických složek a jejich vhodné poměrné zastoupení. Chuť vody je významně ovlivňována koncentrací vápníku, hořčíku, železa, manganu, zinku, mědi, hydrogenuhličitanů, chloridů, síranů, oxidu uhličitého aj. Prahové koncentrace chuti anorganických látek závisejí na celkovém složení vody, protože se mohou vzájemně ovlivňovat. Větší koncentrace hořčíku v kombinaci se sírany je příčinou hořké chuti a větší koncentrace chloridů zejména v kombinaci se sodíkem příčinou slané chuti. Také rozpuštěný oxid uhličitý má vliv na chuťové vlastnosti vody a ve větší koncentraci může maskovat nepříjemné chuťové vjemy. Velmi podrobně se senzorickou analýzou pitných vod zabýval Kulhavý. Ukázalo se, že při mapování chuťového vjemu nelze vystačit jen se čtyřmi základními kvalitami (chuť sladká, slaná, kyselá a hořká) a že je zapotřebí zavést ještě další kvality (jako je chuť svíravá, kovová, zemitá, trpká, železitá, louhovitá, mdlá, aj.). Intenzita chuťových vjemů se stoupající teplotou klesá. Proto se doporučuje pro senzorickou analýzu pitných vod teplota v rozmezí 20-25 °C, a nikoli uváděná optimální konzumační teplota pitné vody 8-12 °C, vyvolávající osvěžující pocit. Degustací při teplotách 20-25 °C vzniká rezerva v jakosti pitné vody pro oblast nižších teplot (PITTER, 1999).
37
4 ZÁVĚR Cílem
této bakalářské práce bylo pomocí dostupné literatury se seznámit
s problematikou chemického složení pitné vody, její úprava a senzorická analýza. První část je zaměřena na charakterizaci vody obecně, kde je popsána voda v úloze důležité pro život, správnou životosprávu a srovnání těchto údajů s vyhláškou. Voda je zde rozlišena podle výskytu (atmosférická, povrchová a podzemní) a použití (pitná, užitková, provozní, odpadní) se zvláštním zaměřením hlavně na pitnou vodu, která je rozebrána v další části práce. Následně jsou zde popsány zdroje vody (ledovce, podzemní vody, povrchové vody a srážková voda), zejména co do způsobu jejich jímání, včetně charakteristiky pitné vody. To vše je obecným východiskem pro možné získávání pitné vody. Nejdůležitější částí bakalářské práce pro splnění jejích cílů jsou kapitoly, které popisují opatření a požadavky na úpravu pitné vody. S nimi souvisí i poslední kapitola věnující se senzorické analýze. Kapitola úprava vody pro pitné účely je zaměřena hlavně na úpravu podzemní vody (odkyselování, odželezňování a odmanganování) a povrchové vody (čiření a separace), které dle vyhlášky MZ ČR č. 252/2004 Sb. jsou vhodné po úpravě jako vody pitné, s přihlédnutím k její dezinfekci (chemické a fyzikální) neboť na dezinfekci také závisí její kvalita. Kapitola chemické složení vody je zaměřena na vodu pramenitou a minerální neboť ty lze konzumovat bez úpravy jako vodu pitnou, pokud dle stávající právní úpravy vyhovují požadavkům na pitnou vodu z hlediska svých chemických a mikrobiologických vlastností stejně jako jí musí vyhovovat voda upravovaná. Ani za splnění všech shora zmíněných kritérií by však voda nemohla být vodou pitnou, pokud by nebyla chutná. Proto v navazující kapitole senzorická analýza (SA) jsou podrobně rozebrány způsoby a kritéria hodnocení vody pomocí vědního oboru senzorická analýza. Z vědeckých poznatků má pro člověka prvořadý význam podzemní voda jako zdroj pitné vody, řeky a jezera jako zdroj energie a spolu s půdní a atmosférickou vodou jako zdroj vláhy. Zásoby pitné vody i její kvalita se mění nejen vlastními přírodními podmínkami, ale i zásahy člověka, proto mnou zpracovaný základní systematický přehled může být
38
východiskem pro podrobnější komplexní výzkum jednotlivých oblastí majících vliv na zajištění dostatku kvalitní vody. Výrazným problémem se stává desertifikace, tedy zjednodušeně řečeno rozšiřování pouštních a polopouštních oblastí. Mizí zdroje nezávadné pitné vody a ustupují ledovce vlivem oteplování, které jsou zatím největší zásobárnou pitné vody. Dalším problémem se jeví možnost úniku složek léků (hormony, antibiotika, atd.) do odpadních vod, čističek, eventuelně jejich následné odstranění z vody před jejím dalším užitím jako vody pitné. Tato práce bude tedy dobrým základem pro moji diplomovou práci, ve které se hodlám touto problematikou podrobněji zabývat. Ve spolupráci se společností HBSW a.s., 1 JVS a.s. v oblasti chemické, senzorické a mikrobiologické. HBSW a.s., patří k předním výrobcům balených vod na českém trhu, na kterém má více jak desetiletou tradici. Patří k nejmodernějším závodům na stáčení přírodních vod v Evropě. Moderní technologie zaručují prvotřídní jakost a kvalitu nabízených výrobků. Dobrá voda pochází z hlubinného pramene v nedotčené oblasti Novohradských hor v jižních Čechách. Je čerpána z podzemního jezera v hloubce 260m. 1. JVS a.s. je specializovaná vodohospodářská společnost, jejímž hlavním předmětem činnosti je provozování infrastrukturního majetku měst a obcí, především úpraven vody, vodovodních a kanalizačních sítí a čistíren odpadních vod.
39
5 POUŽITÁ LITERATURA AUGUSTIN, J. Minerální vody z pohledu výživy a zdraví. Výživa a zdravie, 2006, č. 3-4, s. 6-8. INGR, I., Pokorný, J., Valentová, H. Senzorická analýza potravin.2001:MZLU, 101 s., ISBN 80-7157-283-7. JAROŠOVÁ, A. Senzorické hodnocení potravin.2007: MZLU, 84 s., ISBN 978-807157-539-9. KOŽÍŠEK, F. Studna jako zdroj pitné vody. Příručka pro uživatele domovních a veřejných studní. 1997. SZÚ, 36 s., ISBN 80-7071-100-0. MALÝ, J., MALÁ, J. Chemie a technologie vody. 1. vyd. Brno: NOEL 2000, 1996. 197 s. ISBN 80-86020-13-4. PITTER, P. Hydrochemie. 2.vyd. Praha: STNL nakladatelství tech. lit., 1999. 568 s. ISBN 80-7080-340-1. PUNČOCHÁŘ, P. Pitná voda. Potravinářská revue – odborný časopis pro výživu, výrobu potravin a obchod, 2005, č. 4/45-47. SMĚRNICE Evropského parlamentu a Rady 2000/60/ES, kterou se stanoví rámec pro činnost Společenství v oblasti vodní politiky. STRNADOVÁ, N., JANDA, V. Technologie vody I. 2. vyd. Praha: Vydavatelství VŠCHT, 1999. 226 s. ISBN 80-7080-348-7. TÖLGYESSY, J. aj. Chémia, biológia a toxikológia vody a ovzduší. 2. vyd. Bratislava: Vydavatelství VEDA, 1989. 536 s. ISBN 80-224-0034-3. VELÍŠEK, J. Chemie potravin 2. Tábor: OSSIS, 2002. 303 s. ISBN 80-86659-01-1. VYHLÁŠKA Ministerstva zdravotnictví ČR č. 252/2004 Sb., kterou se stanoví hygienické požadavky na pitnou a teplou vodu a četnost a rozsah kontroly pitné vody. ZÁKON č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů. ŽIVEL VODA. Člověk, příroda, technika, životní prostředí. 1. vyd. Praha: Agentura Koniklec, 2005. 293 s. Živly. ISBN 80-902606-6-7.
40
SEZNAM TABULEK A OBRÁZKŮ: Seznam tabulek Tab. 1 Filtrační písky používané obvykle ve vodárenství Tab. 2 Mezní hodnoty přírodní vody, pro některé vybrané ukazatele Tab. 3 Minerální vody Tab. 4 Některé hygienické limity pro pitnou vodu Tab. 5 Mikrobiologické a biologické ukazatele Tab. 6 Obsah chloridů v minerálních a jiných dostupných vodách Tab. 7 Fyzikální, chemické a organoleptické ukazatele pitné vody
21 23 26 27 27 28 Příloha 3
Seznam obrázků Obr. 1 – Obr. 8 Druhy povrchových vod Obr. 9 Ledovce Obr. 10 - Obr. 13 Jímání podzemních a povrchových vod
41
Příloha 1 13 Příloha 2
6 PŘÍLOHY Seznam příloh Příloha 1 Obr. 1 – Obr. 8 Druhy povrchových vod Příloha 2 Obr. 10 – Obr. 13 Jímání podzemních a povrchových vod Příloha 3 Tab. 7 Fyzikální, chemické a organoleptické ukazatele pitné vody
42
Příloha 1
Obr.1 Pramen řeky Bělá u Jeseníka (Petrová, http://www.oa.svitavy.cz/pro/renata/priroda/bela/index.htm)
Obr. 2 Mechová bystřina (Kirchner, www.liberec.cz/galerie/jizerky_leto/pic.php?no=6)
43
Obr. 3 Řeka Soča (Just, http://www.just.wz.cz/view.php?cisloclanku=2006081501)
Obr. 4 Máchovo jezero (Tomášek, ziceninyhrady.blog.cz/rubriky/machovo-jezero)
44
Obr.5 Říčka Bílá Smědava (Havránek, http://www.tisicovky.cz/cs/hory/jizerskehory/smedavska-hora-hlv212/)
Obr. 6 Stráž nad Ohří - potok k Hornímu Hradu (Krásenecký, www.naturfoto.cz)
45
Obr. 7 Lipenská nádrž na Šumavě
Obr. 8 Vojtův rybník v obci Jílovice
46
Příloha 2
Obr.10 Podélný řez trubní studnou (STRNADOVÁ, 1999)
Obr.11 Podélný řez šachtovou studnou (STRNADOVÁ, 1999)
47
Obr.12 Jímácí zářez (STRNADOVÁ, 1999) Vysvětlivky: 1-česla 2-sedimentační prostor 3-jemná česla 4-odběrová část 5-betonový poklop
Obr.13 Břehové jímadlo (STRNADOVÁ, 1999)
48
Příloha 3 Tab č.7 Fyzikální, chemické a organoleptické ukazatele pitné vody (VYHLÁŠKA č. 252/2004 Sb.) jednotka
limit
typ limitu
11 1,2-dichlorethan
µg/l
3,0
NMH
12 akrylamid
µg/l
0,1
NMH
NH4+
mg/l
0,50
MH
14 antimon
Sb
µg/l
5,0
NMH
15 arsen
As
µg/l
10
NMH
mg Pt/l
20
MH
µg/l
1,0
NMH
č.
ukazatel
13 amonné ionty
symbol
16 barva 17 benzen 18 benzo[a]pyren
BaP
µg/l
0,010
NMH
19 beryllium
Be
µg/l
2,0
NMH
20 bor
B
mg/l
1,0
NMH
21 bromičnany
BrO3
-
µg/l
25 10
NMH
22 celkový organický uhlík
TOC
mg/l
5,0
MH
NO3
-
mg/l
50
NMH
NO2
-
mg/l
0,50
NMH
23 dusičnany 24 dusitany 25 epichlorhydrin
µg/l
0,10
NMH
26 fluoridy
-
F
mg/l
1,5
NMH
27 hliník
Al
mg/l
0,20
MH
28 hořčík
Mg
mg/l
10
MH
20 – 30
DH
mg/l
3,0
MH
30 chlor volný
mg/l
0,30
MH
31 chlorethen (vinylchlorid)
µg/l
0,50
NMH
mg/l
100
MH
µg/l
400 200
MH
µg/l
50
NMH
přijatelná pro odběratele
MH
29 chemická spotřeba kyslíku (manganistanem)
32 chloridy 33 chloritany 34 chrom
CHSKMn
ClClO2
-
Cr
35 chuť
36 kadmium 37 konduktivita
Cd
µg/l
5,0
NMH
κ
mS/m
125
MH
49
38 kyanidy celkové
CN-
mg/l
0,050
NMH
39 látky extrahovatelné nepolární
NEL
mg/l
0,050
MH
40 mangan
Mn
mg/l
0,050
MH
41 měď
Cu
µg/l
1000
NMH
42 nikl
Ni
µg/l
20
NMH
43 olovo
Pb
µg/l
25 10
NMH
44 ozon
O3
µg/l
50
MH
přijatelný pro odběratele
MH
45 pach
46 pesticidní látky
µg/l
0,10
NMH
47 pesticidní látky celkem
µg/l
0,50
NMH
6,5 - 9,5
MH
48 pH
pH PAU
µg/l
0,10
NMH
50 rtuť
Hg
µg/l
1,0
NMH
51 selen
Se
µg/l
10
NMH
mg/l
250
MH
49 polycyklické aromatické uhlovodíky
52 sírany 53 sodík
Na
mg/l
200
MH
54 stříbro
Ag
µg/l
50
NMH
55 tetrachlorethen
PCE
µg/l
10
NMH
56 trihalomethany
ΤΗΜ
µg/l
100
NMH
57 trichlorethen
TCE
µg/l
10
NMH
µg/l
30
MH
mg/l
30
MH
40 - 80
DH
mmol/l
2 – 3,5
DH
ZF(t,n)
5
MH
mg/l
0,20
MH
µg/l
1
NMH
58 trichlormethan (chloroform) 59 vápník 60 vápník a hořčík
Ca Ca + Mg
61 zákal 62 železo
Fe
63 microcystin-LR Použité zkratky: KTJ – kolonii tvořící jednotka NMH – nejvyšší mezní hodnota MH – mezní hodnota DH – doporučená hodnota10)
50
