oxid uhličitý a jeho iontové formy nejdůležitějším protolytickým systémem v přírodních a užitkových vodách je uhličitanový systém
CO2 – HCO3 ¯ – CO3 ² ¯ který významně ovlivňuje složení a vlastnosti vod ( pH, neutralizační a tlumivou kapacitu, agresivitu, inkrustační účinky) pH pro pitnou vodu 6,5 – 9,5 MH
formy výskytu ve vodách volný CO2 : (symbol H2CO3 ) je rozpuštěný ve vodě vázaný CO2 : hydrogenuhličitany HCO3 , CO3
celkový oxid uhličitý
TIC anorganicky vázaný uhlík
výskyt ve vodách volný oxid uhličitý – v přírodních vodách s pH < 8,3 (jednotky – desítky mg/l prosté podz.vody a více v minerálních vodách) v závislosti na hodnotě pH hydrogenuhličitany – jsou běžnou převládající součástí podz. vod, s vyšší Σ M ztrácí dominantní postavení uhličitany - v nízkých koncentracích, proto nejsou analyticky dokazatelné malé koncentrace v podz. v. jsou prokazatelné až při pH> 8,3
Schopnost vody vázat H nebo OH ionty se označuje jako neutralizační kapacita neutralizační kapacitou se rozumí látkové složení silné jednosytné kyseliny (zásady) v mmol, které spotřebuje 1 litr vody k dosažení určité hodnoty pH kyselinová kapacita KNK zásadová kapacita ZNK neutralizační kapacita je integrálem tlumivé kapacity v daném rozmezí pH v přírodních vodách je to KNK4,5 a ZNK8,3 KNK4,5 (mmol/l) = HCO3 (mmol/l)
agresivní CO2 rovnovážný CO2 je volný (H2CO3 ), který je v rovnováze s koncentrací iontů vápníku a hydrogenuhličitanů =vápenato-uhličitanová rovnováha CaCO3 + H2CO3 = Ca + 2HCO3 při jeho poklesu – inkrustace při jeho nadbytku – agresivní CO2 (Heyerova zkouška) Langelierův index Is (rozdíl mezi skutečnou a fiktivní hodnotou pH )
Is = 0 rovnovážný stav Is < 0 agresivní Is > 0 inkrustující
radioaktivní látky •
nuklid – druh atomů,které mají stejné protonové (atomové) číslo Z a nukleonové (hmotnostní) číslo A • Pokud mají nuklidy stejná protonová čísla, ale rozdílná nukleonová čísla nazývají se izotopy Nuklidy : stabilní radionuklidy : přírodní umělé Radionuklid- poločas přeměny – druh záření a jeho energií Mírou mohutnosti radioaktivního zdroje je aktivita
radioaktivní látky měření radioaktivity : celková objemová aktivita α, β stanovení jednotlivých radionuklidů (radon,radium,tritium,uran…) jednotkou aktivity je becquerel Bq vyhláška Státního úřadu pro jadernou bezpečnost č. 307/2002 pro vodu dodávanou do veřejných vodovodů
směrné hodnoty : ²²² Rn , aktivita α, aktivita β 50 0,2 0,5 (Bq/l) pro kojence 20 0,1 0,1 MH pro 15 přírodních radionuklidů
chemické analýzy vzorků vod
chemické analýzy vzorků vod
chemické analýzy vzorků vod
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
Proterozoikum Křída
4SO
HC
O
3-
3NO
Cl -
+ g+ M
Ca ++
Permokarbon
K+
Na +
m g/l
grafické zpracování chemismu
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
Proterozoikum Křída
SO 4-
3CO H
O 3N
lC
+ g+ M
a+ + C
K+
a+
Permokarbon
N
mg/l
grafické zpracování chemismu
Proterozoikum Na+ K+ Ca++ Mg++ ClNO3HCO3SO4--
Křída Na+ K+ Ca++ Mg++ ClNO3HCO3SO4--
Permokarbon Na+ K+ Ca++ Mg++ ClNO3HCO3SO4--
grafické zpracování chemismu – podzemní voda z permokarbonu 350 300
mg/l
250 1. deprese
200
2. deprese
150
3. deprese
100 50 0 Na+
K+
Ca++ Mg++
Cl-
NO3-
HCO SO4-3-
grafické zpracování chemismu – křída – kvartér – břehová infiltrace
mg/l
600 500
pramen
400
Ohře 1. deprese
300
2. deprese
200
3. deprese
100
4. deprese
0 Na+
K+
Ca++ Mg++
Cl-
NO3-
HCO SO4-3-
grafické zpracování chemismu – křída – kvartér – břehová infiltrace
500
pramen
400
Ohře 1. deprese
300
2. deprese
200
3. deprese
100
4. deprese
SO 4-
3CO H
O 3N
lC
+ M g+
a+ + C
K+
a+
0
N
mg/l
600
grafické zpracování chemismu – křída – kvartér – břehová infiltrace pramen
ΣM
1067
301
Na+
pramen
K+
Ohře
Ca++ Mg++ Cl-
Na+
23
25
K+
15
4
Ca++
174
41
Mg++
50
11
Cl-
33
23
NO3-
13
19
HCO3-
391
60
SO4--
357
111
NO3HCO3SO4--
Ohře
Na+ K+ Ca++ Mg++ ClNO3HCO3SO4--
1. deprese
3. deprese
pramen
Na+
Na+
K+
K+
Ca++
Ca++
Mg++
Mg++
Cl-
Cl-
NO3-
NO3-
HCO3-
HCO3-
SO4--
SO4--
Ohře
1. deprese
2. deprese
3. deprese
4. deprese
Na+
23
25
30
24
24
25
K+
15
4
24
16
13
10
Ca++
174
41
231
105
99
77
Mg++
50
11
52
26
20
19
Cl-
33
23
55
34
43
30
NO3-
13
19
19
17
19
19
HCO3-
391
60
360
195
146
146
SO4--
357
111
511
207
179
165
633
548
ΣM
2. deprese
1067 301 1290
498 4. deprese
Na+
Na+
K+
K+
Ca++
Ca++
Mg++
Mg++
Cl-
Cl-
NO3-
NO3-
HCO3-
HCO3-
SO4--
SO4--
kontaminace podzemní vody
kontaminace podzemní vody
kontaminace podzemní vody
kontaminace podzemní vody
grafické zpracování chemismu – kontaminace podzemní vody 700 600 studna
400
CHI1
300
CH I2
200 100
O H
O 3C
SO 4-
3H
CO
lC
a+ + C
+ M g+
K+
a+
0
N
mg/l
500
grafické zpracování chemismu – kontaminace podzemní vody 700 600 studna
400
CHI1
300
CH I2
200 100
O H
O 3C
SO 4-
3H
CO
lC
a+ + C
+ M g+
K+
a+
0
N
mg/l
500
grafické zpracování chemismu – kontaminace podzemní vody studna
studna
Na+
CHI1
CH I2
17
20
12
K+
9
96
13
Mg++
Mg++
9
43
10
Ca++
Ca++
106
582
81
Cl-
Cl-
61
50
73
223
0
0
Na+ K+
HCO3SO4-
HCO3-
CO3-
SO4-
97
308
148
OH-
CO3-
0
78
24
OH-
0
427
4
CHI1
CH I2 Na+
Na+
K+
K+
Mg++
Mg++
Ca++
Ca++
Cl-
Cl-
HCO3-
HCO3-
SO4-
SO4-
CO3-
CO3-
OH-
OH-
alekinova klasifikace : 3 třídy -3 skupiny – 4 typy Na
ClIII 9,2 podzemní vody
HCO3-
Ca
I. II. III.
Mg
SO4--
Na
Ca
Mg
Cl-
Na
Ca
Mg
I. HCO3- >Ca a Mg II. HCO3- < (Ca+Mg)
Na
Hodnocení chemismu kontrola analýz : součet c.z kationtů = c.z. aniontů analýzy kontrolních vzorků akreditace laboratoří reprezentativní vzorky hydrogeochemické hodnocení hydrobiologické hodnocení mikrobiologické hodnocení
vod
hydrogeochemické hodnocení v prostoru : náhlé prostorové změny v chemismu (vliv hg. poměrů) kontinuální prostorové změny (interakce hornina – voda = zonálnost) v čase : náhlé časové změny v chemismu změna hydrodynamických podmínek periodické změny klima –vymývání NO3systematické změny zásah do proudění podzemní vody
Hodnocení chemismu 1. 2.
3. 4. 5. 6. 7.
účel hydrochemických prací informace o analyzovaných vzorcích (dokumentace odběrových míst, způsob odběru, druhy analýz, laboratoř, protokoly rozborů základní zjištěné údaje : celková mineralizace, pH, typ vody, zjištěné charakteristické údaje – tabulky, grafy hodnocení jakosti vody podle účelu hydroch. prací hypotéza o tvorbě chemismu, včetně zdrojů znečištění předpověď vývoje jakosti vody návrh dalšího sledování
chemismus podzemní vody • Prostá podzemní voda
Minerální voda
• Σ mineralizace< 1 g/l •
vyhláška MZ 275/2004 Sb.
přírodní minerální voda - má původní čistotu, je stabilní a zdroj je dobře chráněn + vyhláška MZ 423/2001 Sb. velmi slabě mineralizované RL do 50 mg/l slabě mineralizované RL 50-500 mg/l středně mineralizované RL 500 – 1 500 mg/l silně mineralizované RL 1 500 – 5 g/l velmi silně mineralizované RL nad 5 g/l
vyhláška MZ 275/2004 Sb.stanoví požadavky na
• balená kojenecká voda • balená pramenitá voda • balená přírodní minerální voda • balená pitná voda …………………………….. • /balená léčivá voda/
Chemismus podzemní vody • Hlavní kationty:vápník-hořčík-sodík-draslík • Hlavní anionty: hydrogenuhličitany HCO-3 • sírany SO4 2• chloridy Cl• Běžně se vyskytující se ionty v nízkých koncentracích: mangan, železo,amoniak • dusičnany, obsah CO2 • Teplota vody 8-120 C, pH 6,5 -9,5
doporučené optimální hodnoty minerál. látek v pitné vodě • • • • • • • • • •
RL Ca Mg Na K Cl SO4 HCO3 F NO3
150 – 400 mg/l 40 – 70 mg/l min.30 mg/l 20 – 30 mg/l min.10 mg/l 5 – 25 mg/l 1 – 5 mg/l < 50 mg/l < 50 mg/l 100 – 300 mg/l 0,1 – 03 mg/l < 10 mg/l
marcus vitruvius pollio • „před započetím stavby vodovodu obrátit pozornost na tělesnou stavbu obyvatel okolo pramenů :
• jsou-li těla silného, barvy svěží, bez vadných nohou a bez zanícených očí, je tím nejlépe prokázána dobrá kvalita pramene“
Látky ovlivňující změnu jakosti podzemní vody
přirozené x antropogenní • Mikrobiologické a biologické ukazatele : • Fekální koliformní bakterie > enterokoky >koliformní >mezofillní >psychrofilní bakterie • Živé a mrtvé organismy
Látky ovlivňující změnu jakosti podzemní vody
zdravotně významné Fyzikální a chemické ukazatele :
• Anorganické Sb,As,Be,B,(bromičnany), Cd,Cr,Cu,CN-F,Pb,Hg,Ni,Se,Ag Mn,NO3-,NO2-
Látky ovlivňující změnu jakosti podzemní vody
zdravotně významné • Organické • Těkavé (TOL)- BTEX, Cl-U • Obtížně těkavé – PAU,PCB,ostatní RL • Pesticidy
UKAZATELÉ, jejichž zvýšené hodnoty mohou negativně ovlivnit jakost pitné vody
Na
Rozpuštěné látky >1g/l
BARVA
Al CHUŤ
Cl
SO4
pH
PACH
CHSKMn NH4
Fe
ZÁKAL
POŽADAVKY NA VODU • -PITNÁ – • BALENÁ PITNÁ BALENÁ KOJENECKÁBALENÁ -PRAMENITÁ BALENÁ PŘÍRODNÍ MINERÁLNÍ
• VODA PRO CHOV DOBYTKA A DRŮBEŽE – PRO CHOV RYB VODA PRO ZÁVLAHU
VODA VE STAVEBNICTVÍ • KOROZE • POŽADAVKY NA JAKOST VODY : DOPRAVOVANÉ POTRUBÍM BETONÁŘSKÉ VODY NÁPOROVÉ VODY (PROPUSTNOST HORNINOVÉHO PROSTŘEDÍ X ODOLNOST BETONU)
AGRESIVNÍ NÁPOROVÉ VODY CEMENTOVÝ BACIL 3CaO.Al2O3 .3CaSO4 . 30H2O Ettringit= Candlotova sůl
30 H2O
• VODY MÁLO MINERALIZOVANÉ (HLADOVÉ) VODY KYSELÉ VODY S AGRESIVNÍM CO2 VODY SÍRANOVÉ VODY S VYŠŠÍM OBSAHEM Mg VODY S VYŠŠÍM OBSAHEM NH4 OSTATNÍ VODY
odběry reprezentativních vzorků vod
podzemní vody prameny
využívané objekty čerpané
nevyužívané objekty
přetokové
srážkové vody povrchové vody
odběry reprezentativních vzorků vod četnost odběrů – cíl hydrochemických prací finance - variabilita sledovaného ukazatele – - důležitost vybraného objektu ve zvodněném systému
zásady správného odběru vzorků vod spolupráce s laboratoří před odběrem prameny: zachycené – nezachycené využívané - čerpané objekty : místo odběru, hloubka čerpadla, Q, s, využívané přetokové objekty: místo odběru,Q,tlak+atm. nevyužívané objekty: vystrojení, způsob odběru : Q, s,t, před odběrem, čerpadlo-vzorkovač povrchové vody: povrchový-hloubkový odběr vzorků srážkové vody : jednorázové x směsné vzorky
