UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI
Fakulta přírodovědecká Katedra fyzikální chemie
Sledování znečištění podzemních vod v regionu Haná
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
Autor:
Lenka Matoušková
Vedoucí práce:
Mgr. Martina Kilianová
Studijní obor:
Aplikovaná chemie
OLOMOUC 2013
Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci vypracovala samostatně a použila jen uvedené informační zdroje.
V Olomouci dne………………… ………………………… Podpis
Poděkování Děkuji své vedoucí bakalářské práce, Mgr. Martině Kilianové, za cenné rady, připomínky a čas, který mi věnovala při práci v laboratoři. Poděkování také patří RNDr. Robertu Pruckovi, Ph.D. za poskytnutí zajímavého námětu práce.
………………………… Podpis
Bibliografická identifikace: Jméno a příjmení autora:
Lenka Matoušková
Název práce:
Sledování znečištění podzemních vod v regionu Haná
Typ práce:
Bakalářská
Pracoviště:
Katedra fyzikální chemie
Vedoucí práce:
Mgr. Martina Kilianová
Rok obhajoby práce:
2013
Abstrakt:
Cílem této práce bylo sledování podzemních vod v regionu Haná. Byly stanoveny anorganické polutanty,
mezi
které
patřily
fosforečnany,
amonné ionty, dusitany, dusičnany, tvrdost vody, pH a konduktivita a následně bylo provedeno srovnání získaných hodnot pěti odběrových míst ze studen ve zmíněné lokalitě. Klíčová slova:
podzemní voda, kvalita, znečištění
Počet stran:
47
Počet příloh:
1
Jazyk:
Český
Bibliographical identification: Autor’s first name and Surname:
Lenka Matoušková
Title:
Monitoring of Groundwater Pollution of the Region Hana
Type of thesis:
Bachelor
Department:
Department of Physical Chemistry
Supervisor:
Mgr. Martina Kilianová
The year of presentation:
2013
Abstract:
The objective of this thesis was to monitor the groundwater of the region Hana. Were determined inorganic pollutants, which included phosphates, ammonium, nitrites,
nitrates,
hardness,
pH
and
conductivity and followed was compared the values obtained five sampling places in the wells in that area.
Keywords:
groundwater, quality, pollution
Number of pages:
47
Number of appendices:
1
Language:
Czech
Obsah
1
1
ÚVOD
3
2
TEORETICKÁ ČÁST
4
2.1
Voda
2.1.1
4 Oběh vody v přírodě
4
Rozdělení vody na zemi
4
2.2.1 Druhy přírodních vod
5
2.2
2.2.1.1 Atmosférické vody
5
2.2.1.2 Podzemní vody
6
2.2.1.3 Povrchové vody
8
2.3 Organoleptické vlastnosti vody
9
2.3.1 Teplota
9
2.3.2 Barva
10
2.3.3 Zákal
10
2.3.4 Pach
10
2.3.5 Chuť
11
2.4 Chemické vlastnosti
12
2.4.1 Anorganické látky ve vodách
12
2.4.1.1 Kovy a polokovy ve vodách
12
2.4.1.2 Nekovy ve vodách
16
2.4.1.3 Organické látky
18
3 EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST
21
3.1 Použité chemikálie
21
3.2 Použité přístroje
21
3.3 Příprava alternativních činidel
22
3.3.1 Alternativní činidla pro stanovení fosforečnanů
22
3.3.2 Alternativní činidla pro stanovení amonných iontů
23
3.3.3 Alternativní činidla pro stanovení dusitanových iontů
23
3.3.4 Alternativní činidla pro stanovení dusičnanových iontů
24
3.4 Odběr vzorku
24
3.5 Spektrofotometrické stanovení vybraných anorganických iontů
26
3.5.1 Spektrofotometrické stanovení fosforečnanů 1
26
3.5.2 Spektrofotometrické stanovení amonných iontů
27
3.5.3 Spektrofotometrické stanovení dusitanů
27
3.5.4 Spektrofotometrické stanovení dusičnanů
28
3.6 Stanovení vápníku a hořčíku chelatometricky 3.6.1 Stanovení obsahu Ca2+ a Mg2+ iontů ve vodě (tvrdost vody)
28 29
3.7 Stanovení konduktivity
30
3.8 Stanovení pH
30
4 VYHODNOCENÍ
31
5 DISKUZE
38
6 ZÁVĚR
44
7 SUMMARY
45
8 LITERATURA
46
2
1
ÚVOD Voda je jednou z nejrozšířenějších a také v hospodářství přírody i člověka
nejvýznamnějších látek. Pokrývá v obrovských masách více než 70 % zemského povrchu a její celková zásoba na Zemi pokrývá asi 1,4 miliardy km3. Voda se vyskytuje ve skupenství pevném, plynném a kapalném. V pevném jako led, v plynném jako vodní pára a v kapalném jako samotná voda. Vliv na změny skupenství má sluneční energie. Je všeobecně známo, že veškerá voda, která se na Zemi vyskytuje, pochází z dešťových srážek. Prostorové rozložení srážek na Zemi je nerovnoměrné. Tak lze vymezit oblasti (pásy) s ročními úhrny srážek: vlhký teplý pás, suchý teplý pás, vlhký mírný pás a suchý studený pás. Rozdíly v rozložení srážek bývají způsobeny vznikem návětrných a závětrných poloh, srážkového stínu a nadmořskou výškou. Vodu lze zahrnout do lidského života mnoha způsoby, a to jako vodu pitnou, užitkovou, provozní a odpadní. V průmyslové výrobě jsou využívána masivní kvanta vody k nejrůznějším účelům, například k chlazení, jako transportní médium, čisticí prostředek nebo jako nejlevnější a nejuniverzálnější rozpouštědlo. Hodnota spotřeby vody je závislá na čase, místních a hospodářských podmínkách. Důležitý význam má nerovnoměrnost časová (hodinové, denní a měsíční kolísání potřeby vody). Za nesmírně nákladné a obtížné je považováno zajištění zdrojů vody pitné. Zatímco v dřívější době bylo využíváno v převážné míře vody podzemní, dnes se stávají hlavními zdroji pitné vody povrchové nádrže1,2. Účelem této bakalářské práce bylo shromáždit data pro sledování kvality podzemních vod v regionu Haná. Měření a odběry byly prováděny v přibližně měsíčních intervalech v období od 6. 6. 2012 do 17. 12. 2012. Pro sledování kvality vod jsem použila řadu ukazatelů, a to přítomnost anorganických forem dusíku (dusičnany, dusitany a amonné ionty) a
přítomnost
fosforečnanových
iontů.
Dále
jsem
stanovila
fyzikálně-chemické
ukazatele, a to hodnotu pH, vodivost a tvrdost vody. Bylo vybráno 5 různých odběrových míst pitné vody určených k domácímu použití, které se nachází v různých lokalitách v okolí regionu Haná tak, aby bylo možno porovnat kvalitu vody s ohledem na typ okolního prostředí či typ podzemního podloží uvedených zdrojů pitných vod 3.
3
2
TEORETICKÁ ČÁST
2.1
Voda Voda má prvořadý význam při vzniku života na Zemi. Na povrchu Země voda
zaplňovala četné prohlubeniny, začala pronikat do trhlin a tak se vytvářely oblasti vod podzemních. Byl vytvořen vyrovnaný, kvantitativně stabilní systém. Veškeré vody na Zemi i v atmosféře zůstávají stálé a vytváří hydrosféru4,5 . V 18. století bylo zjištěno, že voda je sloučenina vodíku a kyslíku. V molekule vody jsou atomy vázány kovalentně. Tedy tvoří rovnoramenný trojúhelník, jehož vrcholem je atom kyslíku a ve dvou rozích dva atomy vodíku. Vrcholový úhel mezi vazbami molekuly vody je 104,45˚. Molekula vody je silně polární. Vedle atomu kyslíku jsou dvě dvojice volných elektronů a dva kovalentní atomy vodíku.
2.1.1 Oběh vody v přírodě Z moří, oceánů a pevniny se za působení tepla odpařuje voda. Na Zemi jednak probíhá aktivní pohyb vodstva, který se uskutečňuje v malém oběhu, tudíž se vyskytuje pouze nad plochami moří a oceánů, tak ve velkém oběhu, při kterém dochází k výměně vody mezi pevninou a oceány. Menší podíl vody tedy vykonává oběh a to zvaný samostatný nad bezodtokými oblastmi. V těchto oblastech se veškerá voda vypaří a řeky se ztratí v píscích nebo vtékají do bezodtokových jezer. Oblasti jsou odloučené od moří a oceánů 4,6.
2.2
Rozdělení vody na zemi Plocha zeměkoule zaujímá 510 mil. km2, přičemž na pevninu připadá plocha
149 mil. km2 a 361 mil. km2 pokrývá voda, což celkově odpovídá 70,5 % veškerého zemského povrchu. V mořích se objem vody pohybuje okolo 1,33 miliard km3, u jezer 750 000 km3 a u vod v nádržích a řekách se odhaduje objem přibližně na 1 200 km3. Průměrné množství vody v atmosféře se pohybuje okolo 12 500 km3, další voda se vyskytuje v půdě, živočišných a rostlinných organismech a také v potravinářském průmyslu 6.
4
2.2.1 Druhy přírodních vod Pochody, které určují kvalitativní a kvantitativní složení přírodních vod jsou povahy fyzikální, chemické a biochemické. Podle původu dělíme přírodní vody na5:
vody atmosférické (srážkové)
vody podzemní
vody povrchové
2.2.1.1 Atmosférické vody Atmosférickou vodou se často rozumí veškerá voda v ovzduší bez ohledu na skupenství. Srážky atmosférické (voda padající k zemi) jsou výsledkem kondenzace vodních par v ovzduší. Srážky dělíme na kapalné (déšť, mrholení, mlha, rosa) a srážky tuhé (sníh, kroupy, námraza, jinovatka). Déšť patří mezi nejvydatnější druh srážek 7. Atmosférická voda se řadí mezi nejčistší druh vody přírodní, protože se při průchodu ovzduším zcela málo znečišťuje. Při spadu prostupují kapičky vody vrstvou ovzduší, zadržují plynné, kapalné i pevné látky ve vrstvě obsažené, a proto tedy složení atmosférické vody závisí na množství a povaze těchto látek. V průmyslovém odvětví je znečišťování vody poměrně větší. Celkový průměr srážek v České republice a také v celé střední Evropě činí asi 600 mm ročně. Z toho vyplývá, že na 1 m2 půdy připadne v průměru 600 l vody za rok. Rozloha pevnin, vzduchové proudy, horopisné utváření zemského povrchu i nadmořská výška mají vliv na rozdělení srážek. Voda atmosférická obsahuje rozpuštěné plyny (kyslík, dusík, oxid uhličitý a vzácné plyny) a těmito plyny je nasycena. Z plynných polutantů v ovzduší může voda rozpouštět oxid siřičitý a sírový, oxidy dusíku a amoniak. Tuhé látky vyskytující se v atmosférické vodě obsahují částečky prachu a kouře, které mohou být
považovány i za transportní prostředky pro
(bakterie, plísně, kvasinky aj.)
5
různé
mikroorganismy
Látky se dostávají do atmosférické vody průchodností tuhých a kapalných aerosolů, které se nacházejí v ovzduší. Obsah jednotlivých aniontů a kationtů se často pohybuje v jednotkách mg/l, v desítkách mg/l se mohou vyskytovat sírany, hydrouhličitany a některé kationty, obvykle směsi Ca2+ a Mg2+.V oblastech přímořských může voda atmosférická obsahovat až 300 mg/l chloridů a anorganické sloučeniny dusíku (NH3, dusitany a dusičnany) s obsahem v desetinách až jednotkách mg/l. S vodami atmosférickými se potom dostává dusík do půdy, především v bouřkovém období. Pohlcováním CO2 příp. SO2 srážková voda získává kyselý charakter (při pH = 4 až 5), a to v blízkosti velkých průmyslových odvětví. Oxid siřičitý, který je obsažený ve větší míře v ovzduší přímořských nebo průmyslových oblastech, se tedy oxiduje až na kyselinu sírovou. Takto například nalezl A. Smith v dešťové vodě města Glasgow až 70,19 mg/l H 2SO4. Značná kyselost srážkové vody, při velmi nízkém obsahu rozpuštěných látek, může působit rozrušování betonu, malty, železa a jiných kovů. Voda dešťová tedy může být považována i za velmi agresivní. Pro tuto svou vlastnost, nízký obsah solí a nepravidelnost srážek se k zásobování vodou používá jen velmi málo. K nezbytnému použití vody atmosférické jako vody pitné, je potřebná její úprava (sedimentací) a zdravotní zabezpečení (chlorací nebo převařením). Atmosférické vody lze tedy s výhodou použít pro průmyslové účely, kde je potřeba vody měkké5.
2.2.1.2 Podzemní vody Podzemní voda je voda přirozeně se vyskytující pod zemským povrchem v pásmu nasycení, a která je v přímém styku s horninami. Dále je to voda v zemských dutinách a zvodněných vrstvách. Za vody podzemní se také považují vody protékající drenážními systémy a vody ve vrtech a studních. Jako útvar vody podzemní je vymezené soustředění v kolektoru. Kolektorem se rozumí vrstva horniny či souvrství hornin s dostatečně velkou propustností. Zdroje podzemní vody jsou vyhrazeny pro pitné účely. Největší zásoby v České republice se nacházejí v kvarterních sedimentech podél středního toku Labe, Moravy, Svratky aj. Celkovým chemickým složením se dělí vody podzemní na vody prosté a vody minerální. Voda prostá má nízký obsah látek rozpuštěných a tedy nesplňuje žádné z kritérií
6
pro vodu minerální. Dále mezi vody podzemní se řadí vody důlní. To jsou veškeré vody, které vnikly do hlubinných nebo povrchových důlních prostorů. Voda podzemní vzniká vsakováním (infiltrací) vody srážkové a povrchové propustnými vrstvami v zemské kůře. Charakter vody podzemní bývá určen složením prosakující vody, chemickou vrstvou, kterou voda prostupuje a procesy, které při tomto pronikání vody pokryvnými vrstvami v zemské kůře, probíhají. Bývají povahy fyzikální, chemické a biologické. Z hlediska původu je voda podzemní především tzv. vodou vadózní, která se dostává do země a jejího povrchu. Je to voda, vznikající infiltrací vod srážkových nebo povrchových. Pouze z malé části se jedná o tzv. vodu juvenilní, voda uvolňující se z magmatu a která vstupuje do oběhu vody v přírodě. Rozlišuje se voda průlinová a puklinová podle prostor, které voda zaplňuje. Voda puklinová proniká pod povrch země puklinami hornin a také se zbavuje ve větší míře látek znečisťujících. Voda průlinová prochází jemnějšími póry půdních vrstev a tak změnila své složení i vlastnosti. Voda se tímto složením liší podle povahy prostředí, kterým prostupuje. Těmito vlastnostmi je voda průlinová často nejlepší pitná voda prostá látek organických, bakteriologicky nezávadná, přiměřené teploty a pouze málo se měnícího složení. Odvodňování vody podzemní probíhá především plynulým výronem přímo do toků nebo nádrží v úrovni jejich dolní základny jako tzv. prameny podzemní. Každý pramen obsahuje
svoji
napájecí oblast
(infiltrační
povodí).
Pramen
vydatnosti se
měří
v litrech za vteřinu a závisí na rozloze oblasti napájecí, množství srážek a propustnosti hornin. Pramen středně vydatný poskytuje 1 až 5 l/s. Podzemní vody jsou složením závislé na složení hornin a půd, kterými protéká. Při infiltraci se dostává do styku s půdními částicemi a horninami s látkami organickými, které jsou přítomny v půdě s mikroorganismy. Mezi pochody fyzikálního charakteru při tvorbě podzemních vod patří přímé rozpouštění a vyluhování látek rozpustných, především solí, a to z půdy, zejména z jejích svrchních částí. Tím se dostává do vod podzemních většina chloridů, síranů a dusičnanů (ze srážkových vod za bouře, z půd hnojených dusíkatými hnojivy i z rozložených látek dusíkatých), ale také menší množství fluoridů, bromidů a jodidů, fosforečnanů i jiných tzv. prvků stopových. Dále při posouzení chemického složení musíme brát v úvahu, odkud byl vzorek odebrán, zda z pramene, mělkého nebo hlubokého vrtu. Může se také výrazně lišit v závislosti na čase odběru, lokalitě a složení vod.
7
Z fyzikálně chemického hlediska se složení podzemních vod obohacuje o elektrolyty i neelektrolyty. Jestliže jde o elektrolyty, jsou rozštěpeny ve své ionty. Rozpustnost látek se ovlivňuje přítomností iontů stejných či podobných. Přímým rozpouštěním se voda podzemní také obohacuje o organické látky z povrchových vrstev půdy, které obsahují humus. Vody, které vytékají z rašelinišť, jsou zbarveny látkami huminového charakteru žlutě až hnědě5,7,8.
2.2.1.3 Povrchové vody Povrchové vody jsou vody, které se vyskytují na zemském povrchu a které se dělí na tekoucí (toky) a stojaté (jezera, přehradní nádrže, rybníky, moře). Povrchové vody bývají na rozdíl od vody atmosférické a podzemní, s výjimkou jezer a horských toků, více nebo méně zakalené a s obsahem zejména látek organických. Organické látky, které se vyskytují v těchto vodách, jsou původu přirozeného jako například látky huminové, produkty životní činnosti
organismů
ve
vodě,
a
také
původu
umělého
jako
vody
odpadní
průmyslové, splaškové5. Značným problémem jsou specifické organické látky ve vodách, které nelze odstranit technologií vodárenskou. Tím jsou především uhlovodíky, fenoly, tenzidy a pesticidy7. V závislosti na ročním období kolísá hodnota pH podle obsahu oxidu uhličitého. Nejnižší
hodnota
bývá
v zimě
(asi
6,5
až
7,7),
protože
jeho
obsah roste.
Naopak nejvyšší hodnota bývá v létě (až 8,8), kde se obsah CO2 při značném rozvoji vegetace snižuje a může klesat až k nule5. U vod povrchových je celková tvrdost poměrně nízká. Jejím zdrojem jsou srážky, které jsou poměrně málo mineralizovány. Z toho vyplývá, že voda povrchová je měkká, ve srovnání s vodou ze zdrojů podzemních, která je středně tvrdá až tvrdá. Udává se řádově v jednotkách německých stupňů. Je to starší jednotka, udávající hodnotu tvrdosti vody, která se značí ˚N. Typickou jednotkou je však jeden milimol na litr4,8,9. Povrchové vody dělíme na vody určené dnes nebo výhledově pro centrální zásobování vodou pitnou a potom na vody obecně užitné povrchové (např. pro chov ryb, rekreační účely, závlahy aj.) podle účelu, pro který jsou určeny5.
8
2.3 Organoleptické vlastnosti vody Mezi ukazatele jakosti vody patří mimo jiné teplota, barva, zákal, pach a chuť. Organoleptickými vlastnostmi rozumíme takové vlastnosti, které jsou zjistitelné smyslovými vjemy, při jejichž zkoušení prostřednictvím smyslových orgánů (zraku, čichu a chuti) hovoříme o analýze senzorické. Výsledky analýz jsou tedy odvislé od zkušeností a vnímavosti hodnotitele. Především v potravinářství je senzorická analýza dosti rozšířená. Senzorická analýza spočívá v tom, že spotřebitel vody pitné změněnou kvalitu vody lehce zjistí, a proto např. barva, zákal, pach a chuť jsou hlavním zdrojem stížností a také připomínek7.
2.3.1 Teplota Teplota patří k významným ukazatelům jakosti a vlastností vody. Významně ovlivňuje biochemickou a chemickou reaktivitu i v malém teplotním rozmezí užitkových a přírodních vod, od 0 °C asi do 30 °C. Nejvýhodnější teplota pitné vody je 8 °C až 12 °C. Voda, která je teplejší než 15 °C už neosvěžuje a voda pitná o teplotě nižší pod 5 °C je škodlivá, přesněji poškozuje gastrointestinální trakt7. Teplota vody pramenité závisí na hloubce vrstev, ze kterých voda přitéká a také na tom jaká je rychlost proudění vody. Čím je pramen hlubší, tím je průměrná teplota ve vodě vyšší a nízké bude kolísání teploty. Teplota vody u pramenů mělkých kolísá s určitým zpožděním během ročních, i denních období dle teploty ovzduší. V povrchových vodách silně ovlivňují teplotu biochemické pochody samočištění vody. Pochody projdou pomaleji, když je teplota nízká. U vod tekoucích, mohou nastat teplotní změny, např. stálost denní, sezónní. Teplota u vod stojatých klesá proti povrchu s její hloubkou vody5. Přírodní vodou je také voda termální, jejíž teplota při vývěru může přesahovat danou mez, která se stanovuje konvencí, a to 20 °C, resp. 25 °C. Termální voda s teplotou překračující podle různých klasifikací 40 °C až 50 °C v místě vyvěrání, je označována jako hypertermální. Teplotu vyšší při vývěru mají např. vody minerální, které se nacházejí v Karlových Varech a Piešťanech (70 °C ) nebo v Bojnicích (přibližně 50 °C)7.
9
2.3.2 Barva Zabarvení vody může být způsobeno jednak látkami rozpuštěnými, tak látkami nerozpuštěnými (zákal)10. Zbarvení vod přírodních bývá způsobeno přítomností fulvokyselin a huminových látek, které zabarvují vodu žlutě až žlutohnědě7. Barva vod odpadních může mít více odstínů v celém rozsahu viditelného spektra. Voda z rybníků, nádrží má zbarvení tzv. vegetační, přesněji nazelenalé, které je způsobeno fytoplanktonem10.
2.3.3 Zákal Zákal můžeme definovat na základě snížení průhlednosti (transparence) vody látkami nerozpuštěnými. Základním požadavkem na jakost užitkové a pitné vody je, aby byla voda čirá. Zákal vody může být způsoben organickými nebo anorganickými látkami o různém stupni disperze a původu antropogenního nebo přírodního. Tím mohou být např. jílové minerály, hydratované oxidy kovů (jednak manganu a železa), bakterie, plankton (sinice a řasy), detrit (jemně dispergované zbytky těl živočišných a rostlinných organismů) 7. Měření zákalu lze provést u pitných, povrchových i odpadních vod. Kombinuje se především s hodnocením průhlednosti vody, které se provádí v čisticím zařízení nejčastěji v čistírnách odpadních vod10.
2.3.4 Pach Vyskytující se zápach vody může být způsoben těkavými látkami odlišného charakteru ovlivňující náš čich. Znečištění vody látkami organickými se obvykle projevuje velmi nepříjemným zápachem. Tento typ vody působí na spotřebitele odpuzujícím dojmem a může vést k obavám z nemoci, přestože je jinak voda zdravotně nezávadná. Vodu určenou pro pitné účely zápach znehodnocuje a nesmí být patrný ani při zahřátí vody5,7.
10
Druhy pachu5: ● pachy původu přírodního: zemitý, plísňový, hnilobný, fekální, rašelinový apod. ● pachy původu umělého: po chloru, mýdlu, sirovodíku, dehtu, fenolu apod. Sílu pachu zjišťujeme zkouškou smyslovou a hodnotíme stupnicí, která se pohybuje od nuly do pěti. Tabulka č. 1 : Hodnocení stupně pachu pitné vody5
Síla pachu ve stupních
Síla pachu slovním vyjádřením
Vnější projev síly pachu
0
Žádný
pach nelze zjistit
1
Velmi slabý
pach zjistí pouze odborník
2
Slabý
pach zjistí spotřebitel
3
Znatelný
4
Zřetelný
5
Velmi silný
pach lze zjistit, může být příčinou nechuti k vodě pach vzbuzuje pozornost a tím i nechuť k použití vody pach je tak silný, že činí vodu nezpůsobilou k pití
2.3.5 Chuť Látky, které způsobují pach vody, ovlivňují často i její chuť. Chuť vody je výrazně ovlivňována koncentrací vápníku, hořčíku, železa, manganu, zinku, mědi, hydrogenuhličitanů, chloridů, síranů, oxidu uhličitého aj. Chuť prahové koncentrace jednotlivých anorganických látek závisí na celkovém složení vody, takové anorganické látky se mohou vzájemně ovlivňovat, přičemž chuť závisí na poměru obsahu kationtů a aniontů. Nejvhodnější hodnota pH vody, při hodnocení chuťového vjemu vody, se pohybuje v rozmezí 6,5 až 7,5. Při hodnotě pH nad 9 získává voda příchuť louhovitě mýdlovou 7. Smyslovou zkouškou se zjišťuje chuť pouze u vod pitných. Mezi základní čtyři chutě patří slaná, sladká, hořká a kyselá. Lze doplnit hodnocení označením příchuti
11
(louhovitá, kovová, svíravá aj.). Chuť vody se zjišťuje při odběrové teplotě vzorku a po zahřátí na teplotu 40 °C5.
2.4 Chemické vlastnosti
2.4.1 Anorganické látky ve vodách Jako kationty, anionty a také neelektrolyty mohou být přítomny současně jednotlivé prvky. Ve vodách užitkových a přírodních jsou tyto formy výskytu 7: ● hořčík, vápník, draslík, sodík a amoniakální dusík jako kationty, ● sírany, chloridy, fluoridy, fosforečnany, dusitany, dusičnany a hydrogenuhličitany jako anionty, ● křemík a bor v neiontové formě. 2.4.1.1 Kovy a polokovy ve vodách Ve vodách se vyskytují kovy a polokovy periodické soustavy prvků, patří mezi ně i prvky vzácných zemin. Kovy a polokovy nalézáme ve formě rozpustné i nerozpustné. Ve formě rozpuštěné nenajdeme ionty jednoduché, ale výjimkou jsou kovy tvořící se v málo mineralizovaných vodách a také alkalické kovy. Především to jsou sloučeniny komplexní s nábojem kladným, záporným i bez náboje. Do komplexů organických řadíme kyseliny huminové, fulvokyseliny a aminokyseliny. Naopak komplexy anorganické mohou být hydrogenuhličitany, uhličitany, fosforečnany a sírany. Ve vodě je velká část kovů, které jsou vázány adsorpcí na nerozpuštěné koloidní nebo suspendované látky7,11. Hořčík a vápník V přírodě jsou hořčík a vápník dosti rozšířené. Oba prvky se hojně vyskytují ve vodách podzemních a povrchových. Výskyt hořčíku ve vodách přírodních je v nižších koncentracích než vápník. Důvodem například je, že samotný hořčík je v zemské kůře méně
12
zastoupen a to s 0,02 %. Dále může hořčík podléhat výměně iontů u vod s horninami a jílovými minerály7,11. Jako ionty vápníku a hořčíku se dostávají do vod rozkladem hlinitokřemičitanů vápenatých a hořečnatých, jako např. CaAl2Si2O8 či chloritu Mg5Al2Si3O10(OH)8. Dále
se
do
vod
dostávají
zmíněné
ionty
vyluhováním
vápenců
CaCO3,
dolomitů CaCO3 . MgCO3, sádrovce CaSO4 . 2H2O, magnezitu MgCO3 a dalších minerálů5,7. U vod podzemních závisí míra obohacování vápníkem a hořčíkem na koncentraci rozpuštěného CO2, který zvyšuje rozpustnost zejména u minerálů na bázi uhličitanů a zároveň podporuje zvětrávání hlinitokřemičitanů5.
CaCO3 + CO2 + H2O
Ca2+ + 2 HCO3-
MgCO3 + CO2 + H2O
Mg2+ + 2 HCO3Ca2+ + Mg2+ + 4 HCO3-
CaCO3 . MgCO3 + 2 CO2 + 2 H2O
Ve středně mineralizovaných a málo mineralizovaných vodách se vápník a hořčík vyskytují především jako jednoduché ionty Ca2+ a Mg2+ . Obsah vápenatých a hořečnatých iontů je důležitý v přírodních vodách z chuťových a zdravotních důvodů (vliv na zánětlivé procesy v organismu, tvorba chrupu). S vysokým obsahem vápníku mají vody příjemnou chuť a příznivé fyziologické účinky. Mdlé chuti mají vody chudé na vápník. Tvrdost vody způsobují soli vápníku a hořčíku. Voda tvrdá, na rozdíl od vody měkké, špatně pění a je schopná srážet mýdlo. Rozeznáváme tvrdost5: ● přechodná (karbonátová), varem mizí, protože se hydrogenuhličitany rozkládají
Ca(HCO3)2
CaCO3 + CO2 + H2O
● trvalá (stálá), varem nemizí, je způsobena hořečnatými a vápenatými solemi.
13
Součet přechodné a stálé tvrdosti se označuje jako celková (veškerá) tvrdost. Tvrdost vody se určuje v milivalech, mval (miligramekvivalent v litru), nebo v německých stupních °n. l °n udává množství vápenatých nebo hořečnatých solí. 1 mval = 2,8 °n Voda atmosférická je vodou velmi měkkou. Vody měkké obsahují méně iontů, zejména Mg2+ a Ca2+. Železo Železo je v přírodních vodách běžně se vyskytující prvek, ale v nižších koncentracích. Ve vodách povrchových se železo vyskytuje v setinách až desetinách mg/l. Ve značné části našich toků voda obsahuje asi 0,5 mg/l Fe. V povrchových vodách se nachází vyšší obsah železa, které pochází z rašelinišť. Právě tyto vody vykazují slabě kyselou reakci a železo obsahují až v jednotkách mg/l. Železo je vázáno na látky charakteru huminového a je v těchto látkách udržováno v tzv. stabilní koloidní disperzi. Rozpustnost, hydrolýza, pH a také tvorba komplexů ovlivní formy výskytu železa ve vodách. Železo organicky nebo anorganicky vázané se nachází v každé formě výskytu. V dvojmocné formě se železo vyskytuje rozpuštěné nebo nerozpuštěné v závislosti na pH, u dna nádrží, jezer a vod povrchových v bezkyslíkatém redukčním prostředí5. Nejen, že se železo vyskytuje ve formě rozpuštěné i nerozpuštěné, ale ve vodě vystupuje v oxidačním stavu II nebo III. Při přebytku kyslíku ve vodách je Fe v oxidačním stavu III a tvoří nejstabilnější formu výskytu v tomto stavu 11. Fe2+ + 2 HCO3-
FeCO3 + CO2 + H2O
Fe2+ + 2 HCO3- + H2S + S
FeS2 + 2 CO2 + 2 H2O
Železo se dostává do vod přírodních oxidací pyritu, a přitom je pyrit nejrozšířenější železnou rudou5: 2 Fe2+ + 4 H+ + 4 SO42-
2 FeS2 + 2 O2 + 2 H2O
14
Při koncentracích železa nad 0,5 mg/l je optický dojem z vody zhoršený a zároveň jsou takovéto koncentrace nevhodné pro hospodářský průmysl. V domácnostech je preferována voda s nižším obsahem železa, jelikož vyšší koncentrace mohou způsobovat nánosy na domácích spotřebičích, znehodnocení materiálů a změnu samotné chuti vody (voda silně železitá má svíravou chuť), a to i přesto, že voda s koncentrací i několik miligramů železa je zdraví neškodná. Mnoho průmyslových podniků, např. textilních podniků, podniků zabývajících se výrobou umělého hedvábí, vodu zcela zbavují železa či využívají vody na železo velmi chudé 5. Mangan Sloučeniny manganu se vyskytují společně se sloučeninami železa v mnohých pramenitých vodách. Obvykle bývá obsah manganu nižší než obsah železa. Ve vodách podzemních se nachází mangan v koncentracích, které se pohybují v rozmezí od 0,1 do 1 mg/l. Soli manganu se ve vodě vyskytují často nepředvídatelně. Může to být způsobeno především snížením hadiny u vod podzemních. Mangan se ve vodě vyskytuje v různých oxidačních stavech a to ve formě rozpuštěné a nerozpuštěné. Podobně jako železo je i mangan ve vodě zdravotně nezávadný. Avšak koncentrace manganu přesahující 0,1 mg/l již mohou způsobovat problémy při použití, a to takové, že vodu chuťově poškozují, objevují se skvrny na prádle, nepříznivě působí v bělírnách, barvírnách, prádelnách, papírnách, škrobárnách, pivovarech a působí negativně na průběh kvašení5. Sodík a draslík Sodík a draslík jsou součástí vod přírodních. Do vod se dostávají vyluhováním slaných půd, rozkladem živců, hornin živcových a iontovou výměnou za vápník nebo hořčík z půdy. Ve vodách převládají ionty Na+ nad ionty K+. Obsah iontů K+ obnáší jen 4 až 10 % obsahu Na+. Objeví-li se zvýšený obsah iontů K+ ve vodách podzemních, může to znamenat, že do vod pronikají odpadní vody městské. Za určitých okolností tedy indikuje zvýšený obsah K+ tzv. fekální znečištění vody5.
15
2.4.1.2 Nekovy ve vodách Dusičnany Ve
vodách
dusičnany
tvoří
konečnou
formu
dusíkatých
sloučenin.
Základní formy dusíku reprezentují stupně rozkladu látek dusíkatých jako organický dusík, amoniakální, dusitanový a dusičnanový. V prostředí redukčním přecházejí mikrobi, kterými jsou dusíkaté organické látky nejprve v amoniak a v amonné soli. Přeměna pokračuje na dusitany a dusičnany oxidací a nitrifikací. V nízkých koncentracích se dusičnany vyskytují skoro ve všech typech vody. U vod atmosférických může být
v období bouřek přítomné velké množství dusičnanů
(desetiny až jednotky mg/l NO3-). Důvodem jsou velké srážky, při kterých se do vod dostávají náplavy z okolních polí. V podzemních čistých i povrchových vodách jsou obsaženy především v koncentracích řádově v jednotkách mg/l. Velké množství dusičnanů v podzemních vodách ovlivňuje intenzivní zemědělství, které je způsobené hnojením dusíkatými hnojivy. Právě tyto zmíněné vody, které obsahují vyšší množství dusičnanů, nesmí být použity k přípravě pokrmů pro kojence. Dle Sb. č. 376/2000 jsou dusičnany nevhodné látky s maximální hodnotou 50 mg/l NO3-. K přípravě umělé výživy kojenců je přípustná koncentrace pouze 15 mg/l5,11.
Dusitany Dusitany patří mezi významné indikátory fekálního znečištění vod přírodních. Dusitany vznikají především biochemickou redukcí dusičnanů nebo biochemickou oxidací amoniakálního dusíku. Dle Sb. č. 376/2000 připouští maximálně 0,5 mg/l dusitanů v pitné vodě. Dusitany se vyskytují ve všech typech vod. Obsah dusitanů je ve vodách velmi nestálý. Snadno jsou redukovatelné chemicky i biochemicky a také jsou dobře oxidovatelné. Díky této nestálosti se vyskytují ve vodách při koncentracích, které nepřevyšují hodnotu 1 mg/l.
16
Fosforečnany Ve vodě jsou fosforečnany důležitým indikátorem znečištění. Voda pramenitá neobsahuje fosforečnany vůbec, nebo jen nepatrné množství (0,05 mg/l, někdy i 0,1 až 0,2 mg/l). Fosforečnany jsou původu geologického a vznikají rozkladem nerozpustných fosforečnanů:
Ca3(PO4)2
+
4 CO2 +
4 H2O
2 Ca(HCO3)2 +
Ca(H2PO4)2
Do vod povrchových se dostávají splachy z půdy hnojené umělými hnojivy a z odpadních městských vod. Fosforečnany jsou organismy přeměňovány na organicky vázané fosforečnany. Uvolňovány jsou znovu do prostředí po uhynutí organismů. Významně se fosforečnany využívají při růstu zelených organismů. V zimním období je proto u povrchových vod jejich obsah nejvyšší a naopak nejnižší v letním období při vegetačním maximu. Nežádoucí jsou vyšší koncentrace, protože podporují nadměrný rozvoj řas5. Chloridy Ve vodách přírodních pocházejí chloridy ze zdrojů hygienicky nezávadných, minerálních (ložiska kuchyňské soli, draselné soli, slané prameny a jíly) a ze zdrojů hygienicky závadných, které mají původ ve vodách odpadních. Vysoký obsah chloridů způsobuje vylučování moče a výkalů obyvatel i zvířat. Proto je posuzováno zatížení městských odpadních vod podle obsahu chloridů, vztaženo na chlorid sodný. Ani větší obsah Cl- není zdraví škodlivý, má ale vliv na chuť vody a u vod méně mineralizovaných zvyšuje jejich korozivní účinky. Chloridy, společně se sírany, tvoří hlavní část aniontů ve vodách. V podzemních i povrchových vodách jsou obsaženy často jednotky až desítky mg/l Cl-. Bohaté na chloridy jsou vody minerální fosilního původu (vody ropné a fosilní mořské), které obsahují chloridy v jednotkách až desítkách g/l5.
17
Jodidy Jodidy jsou obsaženy v přírodních vodách v malém množství. Ve vodě mořské je vyšší obsah jodu zejména v organických sloučeninách. Jodidy se ve velkém množství vyskytují ve vodách důlních a ropných, které se označují jako zbytky dávných moří (vody fosilní). Malé množství jodu je nezbytné k udržení normální činnosti štítné žlázy pro lidský organismus5.
2.4.1.3 Organické látky Organické látky ve vodách jsou přírodního nebo antropogenního původu. Mezi organické přírodní znečištění řadíme výluhy z půdy a sedimentů. Jako např. výluhy z listí, půdní i rašelinný humus. Jde především o látky huminové, které jsou biogenního původu. V podzemních a povrchových vodách se často vyskytuje směs různých látek a tím jsou hlavně huminové kyseliny, fulvinové kyseliny, sacharidy, bílkoviny aj. Z látek organických, vyskytující se ve vodách a mající zvláštní hygienický význam a
význam
pro
vodárny
a
čistírny
odpadních
vod,
lze
jmenovat
látky
huminové, fenoly, uhlovodíky, tenzidy, pesticidy i látky komplexotvorné 7.
Fenoly Fenoly, obsažené ve vodách, pochází z průmyslových znečištění, ale mohou být i původu přírodního. Dále jsou fenoly původu živočišného. Fenoly vylučované lidmi bývají obsaženy v jejich moči. Ve vodách průmyslových jsou obsaženy nesubstituované a alkylsubstituované jednosytné a vícesytné fenoly. U vod povrchových se vyskytuje velké množství fenolických látek. Vyšší koncentrace fenolů se vyskytují v průmyslových odpadních vodách, např. z tepelného zpracování uhlí, petrochemického průmyslu, organických syntéz aj. Mohou být součástí i dezinfekčních a konzervačních prostředků7,11.
18
Huminové látky Huminové látky se vyznačují jako tmavohnědé zbarvené vysokomolekulární polymerní sloučeniny cyklického charakteru s obsahem C, O 2, H2, a N2. Ve vodách se vyskytují především fulvokyseliny a také huminové a hymatomelanové kyseliny s jejich komplexy a solí. Při vyšších koncentracích huminové látky zbarvují vodu žlutě až hnědě. Jejich výsledky stanovení se uvádějí v miligramech huminových látek na jeden litr vody11. Chemická spotřeba kyslíku (CHSK) CHSK patří mezi nejdůležitější kritéria znečištění vody a podává informace o koncentraci všech látek organických. Chemickou spotřebu kyslíku definujeme jako množství kyslíku, jež je ekvivalentní spotřebě použitého oxidačního činidla. Jako oxidační činidla se využívají roztoky dichromanu draselného nebo manganistanu draselného. Ve vodách povrchových i pitných je, pro stanovení CHSK normou ČSN 830520 a ČSN 830530, předepsána oxidace manganistanem draselným (metoda Kubelova). Manganistan draselný je ale méně účinný než oxidační činidlo dichroman draselný. Dichroman draselný může být použit ve směsi se stříbrnou solí působící jako katalyzátor a s koncentrovanou kyselinou sírovou. Skoro všechny organické látky i ty, které se při oxidaci manganistanem draselným nedají postihnout, jsou oxidovány za stanovených podmínek . Pro vody odpadní se používá metoda dichromanová CHSKCr, ale stále více se začíná uplatňovat i u vod povrchových a pitných. Stanovení CHSKMn - Kubelova metoda Tato metoda je využívána při analýze vody pitné a dosud je jedním z hlavních ukazatelů znečištění vod povrchových. Při analýze vod odpadních se nepoužívá.
19
Princip stanovení: Organické látky přítomné ve vzorku vody se oxidují manganistanem draselným při 10 minutovém varu v prostředí zředěné kyseliny sírové. Je důležité, aby oxidace probíhala při teplotě 96 °C až 98 °C, přitom se MnVII redukuje na MnII. MnO4- + 5 e- + 8 H+
Mn2+ + 4 H2O
Nezreagovaný manganistan draselný se po ukončení oxidace zredukuje šťavelovou kyselinou, které se přidá v určitém ekvivalentním množství ke vzorku: 2 MnO4 - + 5 C2O42- + 16 H+
2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O
Spotřeba odměrného roztoku manganistanu draselného se pak zjistí zpětnou titrací10,12. Stanovení CHSKCr – Dichromanová metoda Pro vody odpadní, povrchové i pitné je stanovení zcela stejné. Liší se pouze koncentrace použitého oxidačního roztoku dichromanu draselného a odměrného titračního roztoku síranu diamonno – železnatého. U vod s nízkými hodnotami CHSKCr je třeba dbát na znemožnění kontaminace látkami, které mohou spotřebovávat oxidační činidlo a způsobit pozitivní chybu stanovení10. Princip stanovení: Při samotném stanovení dichromanem draselným probíhá oxidace organických látek přítomných ve vzorku vody. Dichroman draselný oxiduje v silně kyselém prostředí kyseliny sírové při 2 hodinovém varu10,12: Cr2O72- + 6 e- + 14 H+
2 Cr3+ + 7 H2O
Zpětnou titrací železnatou solí na redoxní indikátor feroin se ustanoví přebytek K2Cr2O7 : Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14 H+
2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O
20
EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST
3
3.1 Použité chemikálie Amid kyseliny sulfanilové (p. a., LACHEMA, ČR), amoniak (p. a., mikroCHEM, ČR), dihydrát citronan sodný (p. a., LACH – NER, ČR), dihydrát dichlorisokyanuratan sodný (p.a., FLUKA, ČR), dihydrogenfosforečnan draselný (p. a., LACHEMA, ČR), disodná sůl ethylendiamintetraoctvé kyseliny, dusičnan draselný (p. a., LACHEMA, ČR), dusitan sodný (p. a., LACHEMA, ČR), hydroxid sodný (p. a., LACH – NER, ČR), chlorid amonný (p. a,LACHEMA, ČR), kyselina askorbová (p. a., TAMDA, ČR), kyselina fosforečná (p. a., LACHEMA,
ČR),
kyselina
chlorovodíková
(p.a.,
PENTA,
ČR),
kyselina
sírová
(p. a.,PENTA, ČR), kyselina šťavelová (p.a., LACHEMA, ČR), manganistan draselný (p.a., LACHEMA, ČR), molybdenan amonný (p. a., PENTA, ČR), N-(1-naftyl) ethylendiamin dihydrochlorid (p. a.,LACHEMA, ČR), nitroprusid sodný (p. a., PENTA, ČR), salicylan sodný (p. a., LACH –NER, ČR), síran sodný (p. a., LACHEMA, ČR), uhličitan sodný (p. a., LACHEMA, ČR),vinan antimonylo-draselný (p. a., PENTA, ČR), zinek (p. a., LACHEMA, ČR)
3.2 Použité přístroje
EcoTestr pH 1
Standardní vodivostní měřící cela TetraCon® 325
WTW Multi 340i
spektrofotometr Specord S 600
21
3.3 Příprava alternativních činidel 3.3.1 Alternativní činidla pro stanovení fosforečnanů Zásobní roztok standardu dihydrogenfosforečnan draselný (0,005147 mol/l) Pro přípravu zásobního roztoku bylo naváženo 0,0175g předem vysušeného dihydrogenfosforečnanu draselného (sušení při 105 °C po dobu 2 hodiny). Toto množství bylo rozpuštěno v destilované vodě v odměrné baňce 25 ml. Před vlastním měřením byl zásobní roztok 100× naředěn. Kyselina sírová (c = 9 mol/l) Za stálého chlazení a míchání bylo přidáno 75 ml 96 % kyseliny sírové do kádinky se 75 ml destilované vody. Molybdenan amonný Ve 25 ml odměrné baňce bylo rozpuštěno 3,25 g molybdenanu amonného v destilované vodě. Vinan antimonylo - draselný Ve 25 ml odměrné baňce bylo rozpuštěno 0,875 g vinanu antimonylo-draselného v destilované vodě. Směsný roztok Do kádinky se 150 ml 96% kyseliny sírové bylo za stálého míchání přidáno 25 ml připraveného roztoku molybdenanu amonného a poté 25 ml roztoku vinanu antimonylodraselného. Uchovávání roztoku je nutné v chladu v tmavé láhvi.
22
3.3.2 Alternativní činidla pro stanovení amonných iontů
Zásobní roztok standardu chloridu amonného (0,0721 mol/l) V odměrné baňce o objemu 100 ml bylo v destilované vodě rozpuštěno 0,3819 g předem vysušeného chloridu amonného (sušení při 105 °C po dobu 2 hodin). Zásobní roztok byl uchováván v chladu a v tmavé láhvi. Pro měření byl zásobní roztok 100× naředěn. Činidlo I V kádince s 50 ml destilované vody bylo rozpuštěno 10 g salicylanu, 10 g citronanu a 2,5 g NaOH. Činidlo II V třecí misce se rozetře 0,1 g nitroprusidu sodného, 0,2 g dichlorisokyanuratanu a 10 g citronanu sodného. 3.3.3 Alternativní činidla pro stanovení dusitanových iontů
Zásobní roztok standardu dusitanu sodného (0,01359 mol/l) Ve 100 ml odměrné baňce bylo rozpuštěno 0,0938 g dusitanu sodného. Roztok byl uchováván v chladu a v uzavřené tmavé skleněné láhvi. Pro měření byl zásobní roztok 100× naředěn. Vybarvovací činidlo Do 100 ml odměrné baňky s destilovanou vodou bylo napipetováno 10 ml kyseliny fosforečné. Poté byly přidány 4 g amidu kyseliny sulfanilové, 0,2 g N-(1-naftyl) ethylendiamin dihydrochloridu a odměrná baňka byla doplněna destilovanou vodou po rysku.
23
3.3.4 Alternativní činidla pro stanovení dusičnanových iontů
Zásobní roztok standardu dusičnanu draselného (0,01614 mol/l) V 250 ml odměrné baňce bylo v destilované vodě rozpuštěno 0,4076 g dusičnanu draselného a doplněno destilovanou vodou po rysku. Pro měření byl zásobní roztok 10× naředěn. Vybarvovací činidlo Do odměrné baňky o objemu 25 ml s destilovanou vodou bylo napipetováno 10 ml kyseliny fosforečné. Dále byl přidán 1 g amidu kyseliny sulfanilové a 0,05 g N-(1-naftyl) ethylendiamin dihydrochloridu. Baňka byla doplněna destilovanou vodou po rysku. Redukční činidlo K redukci dusičnanů na dusitany byl využit práškový zinek. Zinek bylo třeba naředit s inertní látkou, neboť při redukci zinkem vzniká velké množství vodíku. Docházelo by tak k chybám v měření. Zinek byl tedy naředěn síranem sodným v poměru 1 : 20 a směs byla dokonale rozetřena v třecí misce.
3.4 Odběr vzorku Odběr vzorku vod probíhal v období od 6. 6. 2012 do 17. 12. 2012, a to jedenkrát za měsíc. Jedná se o vodu podzemní, která byla odebrána ze studny. V odebraných vzorcích vody byly stanoveny fosforečnany, amonné ionty, dusitany, dusičnany, tvrdost vody, konduktivita, pH a teplota. Veškerá stanovení byla provedena do 24 hodin po odběru vzorku. Vzorky byly před vlastním měřením uchovány v PET lahvích v chladu. Bylo zvoleno 5 odběrových míst. První odběrové místo (obr. 1) leží jižním směrem od města Litovel, na soukromém pozemku rodinného domu v obytné části obce Senička. Obec se rozkládá pod východními vrcholky Drahanské vrchoviny a v okrajové části oblasti zvané Haná. Studna je kopaná v podloží písku, v 11 m, souřadnice 49°38'2.643"N, 17°3'21.910"E. Je důležité zmínit, že nedaleko domu se nachází kravín. Druhé odběrové místo (obr. 1) je vzdáleno od prvního místa 2,5 km. Leží na soukromém pozemku rodinného domu v obci Cakov. Studna je kopaná
24
v podloží štěrku, v 9,7 m, souřadnice 49°37'41.676"N, 17°1'38.129"E. Třetí odběrové místo (obr. 1), obec Senice na Hané, se nachází v Olomouckém kraji. Ve vzdálenosti 8 km severně leží město Litovel, 13 km východně statutární město Olomouc. Jedná se o typickou hanáckou obec, kde poloha v Hornomoravském úvalu v jedné z nejúrodnějších částí Moravy jí předurčila zemědělský ráz. 16 m hluboká kopaná studna s jílovitým podložím se nachází na soukromém pozemku rodinného domu na okraji obce, souřadnice 49°37'35.109"N, 17°4'38.521"E. Čtvrté odběrové místo (obr. 1), obec Loučany, leží v hanácké rovině 14 km západně od města Olomouce. V obci se nachází velkokapacitní kravín. Studna je kopaná v podloží písčitém, v 5,5 m a je umístěna na soukromém pozemku rodinného domu v obytné části obce, souřadnice 49°35'53.028"N, 17°5'22.012"E. Páté odběrové místo (obr. 1) se nachází v obci Myslechovice, která je součástí města Litovel. 9,5 m hluboká kopaná studna v písčitém podloží je umístěna na soukromém pozemku rodinného domu v obytné lokalitě obce, souřadnice 49°40'33.816"N, 17°2'30.397"E.
25
Obr. č. 1: Odběrová místa.
3.5 Spektrofotometrické stanovení vybraných anorganických iontů
3.5.1 Spektrofotometrické stanovení fosforečnanů U stanovení fosforečnanů byly využity 2 odlišné série kalibračních roztoků. V první sérii byly použity koncentrace 0,25; 0,5; 1; 1,5; 2 a 2,5 mg/l (odpovídající hodnoty objemů 1,25; 2,5; 5; 7,5; 10 a 12,5 ml), ve druhé sérii kalibračních roztoků byly využity koncentrace 0,05; 0,1; 0,15; 0,25; 0,5 a 1 mg/l (odpovídající hodnoty objemů 0,25; 0,5; 0,75; 1,25; 2,5 a 5 ml). Do šesti 25 ml odměrných baněk bylo napipetováno dané množství 100 krát zředěného
26
zásobního roztoku dihydrogenfosforečnanu draselného (0,005147 mol/l). Dále byla do každé odměrné baňky postupně přidána lžička kyseliny askorbové, roztok byl promíchán a poté bylo přidáno deset kapek směsného roztoku. Roztok byl opět promíchán a na závěr doplněn po rysku destilovanou vodou. Po 20 minutách od přípravy kalibračních roztoků byla změřena jejich absorbance při vlnové délce 690 nm. Poté byly k analýze připraveny vzorky odebrané vody a to tak, že do 25 ml odměrných baněk bylo 10 ml vzorku vody a následně byla do každé baňky přidána malá lžička kyseliny askorbové, roztok byl promíchán a následně bylo přidáno deset kapek směsného roztoku. Po 20 minutách byla změřena absorbance při 690 nm. Absorbance kalibračních roztoků a vzorků vody byly změřeny na spektrofotometru Specord S 600 v 1 cm kyvetě proti slepému vzorku, kterým byla destilovaná voda. Ze získaných naměřených absorbancí kalibračních roztoků a jejich koncentrací byla sestrojena kalibrační přímka. Z rovnice lineární regrese byly vypočítány koncentrace vzorků vody.
3.5.2 Spektrofotometrické stanovení amonných iontů Při přípravě kalibračních roztoků byla do 25 ml odměrných baněk napipetována daná množství (0,25; 0,5; 1; 1,5; 2 a 2,5 ml) 100 krát zředěného zásobního roztoku chloridu amonného o koncentraci 0,0721 mol/l, která odpovídala výsledným koncentracím kalibračních roztoků 0,25; 0,5; 1; 1,5; 2 a 2,5 mol/l. Dále bylo do každé odměrné baňky postupně přidáno 10 kapek činidla I a lžička činidla II, roztoky byly důkladně promíchány a doplněny po rysku destilovanou vodou. Po 10 minutách byla změřena jejich absorbance při vlnové délce 660 nm. Potom byly připraveny analyzované vzorky. Do pěti 25 ml odměrných baněk bylo napipetováno 10 ml vzorku vody, přidáno 10 kapek činidla I a lžička činidla II, takto připravené vzorky vody byly důkladně promíchány, aniž by se doplňovaly po rysku. Po 10 minutách byla změřena jejich absorbance při vlnové délce 660 nm. Ze získaných naměřených absorbancí kalibračních roztoků a jejich koncentrací byla sestrojena kalibrační přímka. Z rovnice lineární regrese byly vypočítány koncentrace vzorků vody. 3.5.3 Spektrofotometrické stanovení dusitanů U stanovení dusitanů byly opět využity 2 odlišné série kalibračních roztoků. V první sérii byly koncentrace dusitanů 0,25; 0,5; 1; 1,5; 2 a 2,5 mg/l (odpovídající hodnoty objemů
27
1, 2, 3, 4, 5 a 6 ml), ve druhé sérii kalibračních roztoků byly využity koncentrace 0,0075; 0,0125; 0,025; 0,05; 0,1 a 0,2 mg/l (odpovídající hodnoty objemů 0,03; 0,05; 0,075; 0,13; 0,25 a 0,48 ml). Do šesti 25 ml odměrných baněk byla napipetována daná množství 100 krát zředěného
zásobního
roztoku
dusitanu
sodného
o
koncentraci
0,01359
mol/l.
Dále bylo do každé odměrné baňky postupně přidáno 10 kapek vybarvovacího činidla. Roztoky byly promíchány a doplněny po rysku destilovanou vodou. Po 10 minutách byla změřena jejich absorbance při vlnové délce 540 nm. Následovala příprava analyzovaných vzorků. Do pěti 25 ml odměrných baněk bylo napipetováno 10 ml vzorku vody. Poté bylo postupováno stejným způsobem jako s kalibračními roztoky s tou výjimkou, že vzorky vody nebyly doplněny, po přidání vybarvovacího činidla, destilovanou vodou po rysku. Ze byla
získaných sestrojena
naměřených kalibrační
absorbancí
kalibračních
přímka.
rovnice
Z
roztoků
lineární
a
regrese
jejich
koncentrací
byly
vypočítány
koncentrace vzorků vody.
3.5.4 Spektrofotometrické stanovení dusičnanů Při přípravě kalibračních roztoků bylo do šesti 25 ml odměrných baněk napipetováno určité množství (0,5; 1; 2; 3; 4 a 5 ml) 10 krát zředěného zásobního roztoku dusičnanu draselného o koncentraci 0,01614 mol/l. Dále bylo do každé odměrné baňky napipetováno 0,5 ml koncentrované kyseliny fosforečné a roztoky byly promíchány. Poté bylo přidáno 10 kapek vybarvovacího činidla, malá lžička redukčního činidla a roztoky doplněny po rysku destilovanou vodou. Po 10 minutách byla změřena jejich absorbance při vlnové délce 540 nm. Poté byly připraveny analyzované vzorky vody. Do pěti 25 ml odměrných baněk bylo napipetováno 10 ml vzorku vody. Následně byl postup obdobný jako u přípravy kalibračních roztoků, pouze na závěr nedošlo k doplnění vzorků po rysku destilovanou vodou. Ze získaných naměřených absorbancí kalibračních roztoků a jejich koncentrací byla sestrojena
kalibrační
přímka.
Z
rovnice
koncentrace vzorků vody.
28
lineární
regrese
byly
vypočítány
3.6 Stanovení vápníku a hořčíku chelatometricky
3.6.1 Stanovení obsahu Ca2+ a Mg2+ iontů ve vodě (tvrdost vody) Do titrační baňky bylo odměřeno 10 ml vzorku vody, přidáno 5 ml amoniakálního pufru, 5 ml amoniaku a několik kapek indikátoru eriochromčerň T a tato směs byla ihned titrována odměrným roztokem Chelatonu III z načervenalého zbarvení do stabilního modrého zabarvení. Z této titrace byla určena společná koncentrace Ca2+ a Mg2+ iontů. Pro určení obsahu Ca2+ iontů bylo do titrační baňky odměřeno opět 10 ml vzorku vody, přidáno 10 ml roztoku NaOH a indikátor murexid. Směs byla titrována odměrným roztokem Chelatonu III o koncentraci 0,01 mol/l. V bodě ekvivalence byla pozorována změna barvy roztoku z červené do modrofialové. Stanovení koncentrace Ca2+ a Mg2+: Společnou koncentraci obou iontů vypočítáme podle rovnice: c(Ca2+ + Mg2+) = ct Vt 103 / VV kde ct je koncentrace odměrného roztoku Chelatonu III, Vt jeho spotřebovaný objem a Vv objem stanovovaného vzorku vody. Stanovení koncentrace Ca2+: Koncentraci Ca2+ iontů zjistíme na základě stejné rovnice, jakou jsme používali pro výpočet společné koncentrace Ca2+ a Mg2+ iontů. Stanovení koncentrace Mg2+: Koncentraci Mg2+ iontů zjistíme jako prostý rozdíl celkové koncentrace Ca2+ + Mg2+ iontů a Ca2+ iontů, dle vztahu: c(Mg2+) = c(Mg2+ + Ca2+) – c(Ca2+)
29
3.7 Stanovení konduktivity Stanovení konduktivity bylo prováděno po odebrání vzorku do 12 hodin a to pomocí standardní vodivostní cely Tetragon 325 přístroje WTW MULTI 340i. V první řadě byla provedena kalibrace cely a to 0,1 M roztokem KCl. Před každým měřením byla cela řádně opláchnuta destilovanou vodou. Poté byly změřeny vzorky vody.
3.8 Stanovení pH Stanovení pH bylo prováděno pomocí pH-kombinované elektrody s vestavěným teplotním
čidlem
EcoTestr
pH
1,
Přičemž byla změřena i teplota vzorku vody.
30
ihned
po
odběru
vzorku
vody.
4
VYHODNOCENÍ Tabulka č. 2: Senička Datum
6. 6. 2012 9. 7. 2012 6. 8. 2012 10. 9. 2012 6. 11. 2012 17. 12. 2012
PO43- (mg/l)
2,43
0
0,78
0
0,20
0,04
NH4+ (mg/l)
0
0,78
0,03
0
0,03
0,51
NO2- (mg/l)
0
0
0
0
0,02
0,02
NO32- (mg/l)
43
73
45
50
79
122
Tcelk (mmol/l)
0,50
0,60
0,60
0,60
0,80
0,80
TCa2+ (mg/l)
47
49
47
49
46
46
TMg2+ (mg/l)
11
12
12
15
32
18
pH
6,99
7,10
7,10
7,10
7,20
7,20
Konduktivita (μS/cm)
1324
1290
1278
1255
1369
1361
Tabulka č. 3: Cakov Datum
6. 6. 2012 9. 7. 2012 6. 8. 2012 10. 9. 2012 6. 11. 2012 17. 12. 2012
PO43- (mg/l)
0
0
0,07
0,89
0,20
0
NH4+ (mg/l)
0
0,69
0,21
0,48
0,05
0,25
NO2- (mg/l)
0
0
0
0
0,01
0,02
NO32- (mg/l)
48
75
48
47
136
66
Tcelk (mmol/l)
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
TCa2+ (mg/l)
47
46
46
43
46
47
TMg2+ (mg/l)
13
13
13
21
19
23
pH
6,92
7,10
7,20
7,30
7,10
7,20
Konduktivita (μS/cm)
1310
1350
1342
1338
1393
1439
31
Tabulka č. 4: Senice na Hané Datum
6. 6. 2012 9. 7. 2012 6. 8. 2012 10. 9. 2012 6. 11. 2012 17. 12. 2012
PO43- (mg/l)
0
0
3,70
0,50
0,21
1,21
NH4+ (mg/l)
0
0,69
0
1,71
0,05
0,75
NO2- (mg/l)
0
0
0
0
0,03
0,04
NO32- (mg/l)
54
61
64
65
110
76
Tcelk (mmol/l)
0,70
0,60
0,50
0,60
0,70
0,70
TCa2+ (mg/l)
50
49
50
62
72
48
TMg2+ (mg/l)
12
9
8
12
2,5
8
pH
7,10
7,10
7,40
7,20
7,20
7,10
Konduktivita (μS/cm)
1252
1282
1266
1255
1350
1355
Tabulka č. 5: Loučany Datum
6. 6. 2012 9. 7. 2012 6. 8. 2012 10. 9. 2012 6. 11. 2012 17. 12. 2012
PO43- (mg/l)
0,06
0
3,07
0,50
0,46
0,01
NH4+ (mg/l)
0,14
0,81
0
0,05
0,17
1,10
NO2- (mg/l)
0
0
0
0
0,01
0,01
NO32- (mg/l)
39
44
48
48
88
57
Tcelk (mmol/l)
0,30
0,40
0,40
0,30
0,40
0,20
TCa2+ (mg/l)
30
29
28
21
30
28
TMg2+ (mg/l)
8
9
8
7
17
26
pH
7,20
7,50
7,20
7,40
7,10
7,50
Konduktivita (μS/cm)
924
905
877
873
933
956
32
Tabulka č. 6: Myslechovice Datum
6. 6. 2012 9. 7. 2012 6. 8. 2012 10. 9. 2012 6. 11. 2012 17. 12. 2012
PO43- (mg/l)
0
0,86
0,12
0
0,28
0
NH4+ (mg/l)
0
1,09
1,50
0
0,11
0,15
NO2- (mg/l)
0
0
0
0
0,11
0,17
NO32- (mg/l)
72
154
68
79
147
76
Tcelk (mmol/l)
0,70
0,70
0,70
0,70
1,00
0,70
TCa2+ (mg/l)
59
57
57
55
50
59
TMg2+ (mg/l)
11
13
13
15
15
11
pH
7,00
7,20
7,50
7,40
7,30
7,10
Konduktivita (μS/cm)
1600
1695
1569
1650
1768
1721
Graf č. 1: Koncentrace fosforečnanových iontů v období 6. 6. - 17. 12. 2012
33
Graf č. 2: Koncentrace amonných iontů v období 6. 6. - 17. 12. 2012
Graf č. 3: Koncentrace dusitanových iontů v období 6. 6. - 17. 12. 2012
34
Graf č. 4: Koncentrace dusičnanových iontů v období 6. 6. - 17. 12. 2012
Graf č. 5: Hodnoty celkové tvrdosti vody v období 6. 6. - 17. 12. 2012
35
Graf č. 6: Hodnoty koncentrací Ca2+ pro dané lokality v období 6. 6. - 17. 12. 2012
Graf č. 7: Hodnoty koncentrací Mg2+ v období 6. 6. - 17. 12. 2012
36
Graf č. 8: Naměřené hodnoty pH vody pro dané lokality v období 6. 6. - 17. 12. 2012
Graf č. 9: Naměřené hodnoty konduktivity pro dané lokality v období 6. 6. - 17. 12. 2012
37
5
DISKUZE Naměřené hodnoty vybraných anorganických ukazatelů jsou shrnuty v tabulce č. 2 – 6,
a dále zpracovány do grafů č. 1 – 9. Každý jednotlivý graf odpovídá naměřeným či následně vypočítaným hodnotám ukazatelů kvality vody pro dané lokality v období od 6. 6. 2012 do 17. 12. 2012. Prvním ukazatelem byly fosforečnany, kdy v místě Senička v měsíci červnu byla jejich hodnota koncentrace nejvyšší ze všech dalších měsíců. Naopak v měsících červenec a září byly hodnoty zcela nulové. Loučany a Senice na Hané v měsíci srpnu vykazovaly opět vysoké hodnoty koncentrací fosforečnanových iontů. Mohlo to být způsobeno indikací fekálního znečištění. Je třeba připomenout, že v obci Loučany se vyskytuje kapacitní kravín a dále, že v měsíci srpnu byla teplota vzduchu až 32 ˚C. Ukazatel amonných iontů (graf č. 2) vykazoval nejvyšší hodnotu koncentrace v Senici na Hané a to 1,71 mg/l. Druhá vyšší koncentrace byla zjištěna v měsíci srpnu v Myslechovicích, což mohlo být způsobeno příliš vysokými teplotami vzduchu. Jinak byly koncentrace v dalších měsících nízké. Jako zdroje amonných iontů ve vodách jsou považovány splachy z půd a také atmosférické srážky. Dusitany vykazovaly v období od 6. 6. 2012 do 10. 9. 2012 nulové hodnoty, jak je patrné z grafu č. 3. Ve zbylých měsících byly naměřeny velmi nízké hodnoty koncentrací. Do vody se dusitany dostávají z hnojiv, žump či septiků. Graf č. 4 vypovídá o změnách koncentrací dusičnanů v daném období. Hodnoty koncentrací se různě lišily. Před samotným spektrofotometrickým měřením bylo prováděno ředění vzorků destilovanou vodou a to s přesným násobkem 3 krát a 5 krát. Nejvyšší hodnoty koncentrací byly zjištěny ve studni obce Myslechovice a to s maximální hodnotou 154 mg/l v měsíci červenci a v listopadu s druhou nejvyšší hodnotou koncentrace 147 mg/l. Obsah dusičnanů dosáhl maxima kvůli splachům z polí po vydatných srážkách. Dále v měsíci listopadu byl patrný nárůst hodnot dusičnanů ve vodách studní v Cakově a Senici na Hané. Prosinec vykazoval nejvyšší hodnotu pro studnu Senička se 122 mg/l NO3-. Naopak nižší hodnoty koncentrací, tedy nejlepší vodu určenou k pití z ostatních porovnaných hodnot z grafu č. 4, vykazovala studna v Loučanech. Jediná vyšší hodnota ve studni Loučany byla naměřena v listopadu. Mohlo to být způsobeno příliš vydatnými srážkami. Hlavním zdrojem
38
dusičnanů jsou odpadové vody, skládky, septiky, splachy ze zemědělské půdy hnojené umělými hnojivy. Nadměrný obsah dusičnanů může být také způsoben únikem z netěsnících žump. Dusičnany ve vodách závisí na hloubce, konstrukci studny a na zvodnění vrstvy. Hluboké vrty ve studnách jsou často zasažené dusičnany u vyhloubených původních pramenů. Celková tvrdost vody je značně nízká u všech odběrových míst v daném období, což je patrné z grafu č. 5. Pouze s jednou vyšší hodnotou v období listopadu ve studni Myslechovice s 1 mmol/l v podloží písku. Zásadní vliv na celkovou tvrdost vody ze studny má druh podloží, kterým voda protéká, než se dostane k místu odběru. Pokud se jedná o vápenatou půdu, což znamená vodu s velkým množstvím hořčíku a vápníku, výsledkem bude voda značně tvrdá. V případě, kdy se jedná o žulovou nebo písčitou půdu s malým obsahem vápníku a hořčíku, bude voda považována za měkkou. Voda o vysoké tvrdosti obsahuje velké množství vápníku a hořčíku, a způsobuje usazování vodního kamene. Koncentrace vápníku je v dané lokalitě Loučany nejnižší a to s hodnotami koncentrací od 21 mg/l do 30 mg/l Ca. Naopak, vyšší hodnoty byly naměřeny ve studni Senice na Hané s koncentrací 72 mg/l v období měsíce listopadu. Z grafu č. 7 vyčteme nejvyšší hodnotu koncentrace hořčíku 32 mg/l v lokalitě Senička v měsíci listopadu. Opět listopad vykazuje naopak nejnižší naměřenou hodnotu koncentrace 2,5 mg/l hořčíku ve studni Senice na Hané. Hodnota pH vody je závislá na znečištění a teplotě vzorku vody. Vysoké i nízké pH ve vodě podzemní působí agresivně na své okolí. Dále má vliv na účinnost dezinfekce vody. Z našich naměřených hodnot je patrné, že pH vzorků vody v daných lokalitách v určitých měsících kolísá kolem hodnot pH 7 do pH 7,5. Z toho nám vyplývá, že kvalita vody, u všech stanovených vzorků, je zdravotně nezávadná (rozmezí mezních hodnot 6,5 – 9,5). Příliš nízké hodnoty pH poukazují na vodu měkkou, naopak vyšší hodnoty jsou typické pro umělé způsoby ztvrzování vody. Posledním ukazatelem podzemní vody je konduktivita. Konduktivita je míra koncentrace elektrolytů ve vodě, přesněji rozpuštěných látek, se kterými se voda potká v podloží a rozpustí je. Ovlivnění vzorku vody ze studny závisí na prostředí, kterým voda protéká, dále na teplotě vzorku vody a pohyblivosti iontů vyskytujících se ve vodě. Z grafu č. 9 je zřejmé, že nejnižší hodnoty konduktivity byly naměřeny v lokalitě Loučany a to s konduktivitou od 873 μS/cm do 956 μS/cm. Studna v Myslechovicích vykazovala nárůst hodnot konduktivity a to s nejvyšší hodnotou 1768 μS/cm. Obě zmíněné studny jsou kopané
39
v podloží písku. Tabulka č. 7: Ukazatele pitné vody a jejich hygienické limity podle vyhlášky č. 252/2004 Sb.
Ukazatel
Limit
Jednotka
Typ limitu
Fosforečnany
3,5
mg/l
MH
Amonné ionty
0,5
mg/l
MH
Dusitany
0,5
mg/l
NMH
Dusičnany
50
mg/l
NMH
Celková tvrdost vody
2 – 3,5
mmol/l
DH
Vápník
30
mg/l
MH
40 - 80
mg/l
DH
10
mg/l
MH
20 - 30
mg/l
DH
Hořčík
pH
6,5 – 9,5
Konduktivita
1250
MH μS/cm
MH
Zkratky: NMH – Nejvyšší mezní hodnota, je přesněji hodnota zdravotně závažného ukazatele jakosti pitné vody. V důsledku jejího překročení je vyloučeno použít vodu jako pitnou. MH – Mezní hodnota, je hodnota, kdy její překročení nepředstavuje zdravotní riziko. Dále je to hodnota organoleptického ukazatele jakosti vody pitné. DH – Doporučená hodnota, je hodnota, která dosahuje optimální koncentrace určitých látek nebo součásti z hlediska biologické hodnoty vody pitné.
40
Průměrné hodnoty ukazatelů za období 6. 6. 2012 do 17. 12. 2012 daných lokalit, zdali splňují nebo nesplňují limity z tabulky č. 7 : Tabulka č. 8 :
FOSFOREČNANY
Senička
0,58 mg/l
splňuje
Cakov
0,19 mg/l
splňuje
Senice na Hané
0,94 mg/l
splňuje
Loučany
0,64 mg/l
splňuje
Myslechovice
0,15 mg/l
splňuje
Tabulka č. 9:
AMONNÉ IONTY
Senička
0,23 mg/l
splňuje
Cakov
0,28 mg/l
splňuje
Senice na Hané
0,53 mg/l
nesplňuje
Loučany
0,38 mg/l
splňuje
Myslechovice
0,48 mg/l
splňuje
Senička
0,01 mg/l
splňuje
Cakov
0,01 mg/l
splňuje
Senice na Hané
0,01 mg/l
splňuje
Loučany
0,03 mg/l
splňuje
Myslechovice
0,05 mg/l
splňuje
Tabulka č. 10:
DUSITANY
41
Tabulka č. 11:
DUSIČNANY
Senička
69 mg/l
nesplňuje
Cakov
70 mg/l
nesplňuje
Senice na Hané
72 mg/l
nesplňuje
Loučany
54 mg/l
nesplňuje
Myslechovice
99 mg/l
nesplňuje
Tabulka č. 12:
CELKOVÁ TVRDOST VODY
Senička
0,65 mmol/l
nesplňuje
Cakov
0,60 mmol/l
nesplňuje
Senice na Hané
0,63 mmol/l
nesplňuje
Loučany
0,33 mmol/l
nesplňuje
Myslechovice
0,75 mmol/l
nesplňuje
Senička
47 mg/l
splňuje
Cakov
46 mg/l
splňuje
Senice na Hané
55 mg/l
splňuje
Loučany
28 mg/l
splňuje
Myslechovice
56 mg/l
splňuje
Tabulka č. 13:
VÁPNÍK
42
Tabulka č. 14:
HOŘČÍK
Senička
17 mg/l
splňuje
Cakov
17 mg/l
splňuje
Senice na Hané
9 mg/l
splňuje
Loučany
13 mg/l
splňuje
Myslechovice
13 mg/l
splňuje
Senička
7,12
splňuje
Cakov
7,14
splňuje
Senice na Hané
7,18
splňuje
Loučany
7,32
splňuje
Myslechovice
7,25
splňuje
Senička
1313 μS/cm
nesplňuje
Cakov
1362 μS/cm
nesplňuje
Senice na Hané
1293 μS/cm
nesplňuje
Loučany
911 μS/cm
nesplňuje
Myslechovice
1667 μS/cm
nesplňuje
Tabulka č. 15:
Tabulka č. 16:
pH
KONDUKTIVITA
43
6
ZÁVĚR Cílem mé bakalářské práce bylo zjistit obsah anorganických ukazatelů vody, kterými
byly fosforečnany, amonné ionty, dusitany a dusičnany a to období od 6. 6. 2012 do 17. 12. 2012. Vzorky v měsíci říjnu nebyly odebrány ze zdravotních důvodů (zlomenina nohy). Dále byla měřena konduktivita a pH a v neposlední řadě byla stanovena tvrdost vody (stanovení obsahu Ca2+ a Mg2+ iontů) a koncentrace vápníku a hořčíku. Odběrových míst bylo v lokalitě Haná pět. Odběr vzorků vody byl prováděn jedenkrát za měsíc. Jednalo se o vodu podzemní, která byla odebrána ze studen. U každé studny bylo zjištěno, v jaké lokalitě se daná studna nachází, zdali se v její blízkosti vyskytuje kravín, zemědělská výroba, apod. Také byl zjištěn druh podloží a hloubka studny v metrech. Naměřené a poté vypočítané hodnoty uvedených ukazatelů vzorků vody jsou shrnuty v tabulkách č. 2 – 6 a zpracovány do grafů č. 1 – 9. Tabulka č. 7 vykazuje limity pitné vody dle vyhlášky č. 252/2004 Sb. pro všechny uvedené ukazatele vody a dále je uvedeno, zda ukazatelé splňují nebo naopak nesplňují limity. Z hlediska kvality pitné vody jsou závadné vysoké koncentrace dusičnanů, které se do vody dostávají právě zemědělskou činností. Například v lokalitě Myslechovice, průměrná koncentrace dusičnanů překračuje nejvyšší mezní hodnotu 50 mg/l, dle vyhlášky č. 252/2004 Sb., téměř dvojnásobně. Společné koncentrace vápníku a hořčíku ve všech lokalitách v daných měsících nesplňují doporučenou hodnotu. Amonné ionty podle vyhlášky č. 252/2004 Sb. v lokalitě Senička, Cakov, Loučany a Myslechovice splňují danou hodnotu, kdežto studna v Senici na Hané nesplňuje danou hodnotu. Ukazatel pH vody splňuje rozmezí hodnot ve všech lokalitách regionu Haná.
44
7
SUMMARY The purpose of this thesis was finding the volume of water’s inorganic indicators,
which were phosphates, ammonium, nitrites and nitrates in the period since June 6th to December 17th 2012. In October the samples were not taken for health reasons. Conductivity, pH values and water hardness (concentration of Ca2+ and Mg2+ ions) were also measured. The five sampling points were chosen in region named Haná. Groundwater sampling was
carried
out
once
a
month
from
the
wells
in
the
given
points.
The locality of wells, the presence of a cowshed or agricultural production, the kind of a subsoil and depth in metres has always been found out. The measured and counted values of the stated water samples indicators are summarized in tables 2 - 6 and expressed in graphs 1 - 9. Table 7 shows the values of limits for the drinking water according to the announcement number 252/2004 Coll. for all the mentioned water indicators. There is also stated if the indicators fulfil the limits or not. High values of concentrations of nitrates, caused by the agricultural activity, are toxic in relation to the drinking water quality. For example, an average nitrate concentration has exceeded the highest limit value 50 mg per litre in Myslechovice location. According to the announcement number 252/2004 Coll., the value of nitrate concentration was exceeded twice. The common values of calcium and magnesium concentrations have failed to meet the recommended limits in all the locations. The values of ammonium concentration have fulfilled the requirements according to the announcement number 252/2004 Coll. in locations Senička, Cakov, Loučany and Myslechovice. The values of ammonium concentration of well in Senice na Hané have failed to meet the given limits. The values of pH have fulfilled in the range of recommended values in all the locations of Haná region.
45
8 LITERATURA 1. BRANŽOVSKÝ, Jiří. Chemie životního prostředí. Pedagogická fakulta v Ostravě, 1980. 2. SANISLOVÁ, Eva. Bakalářská práce: Kvalita pitné vody v ČR za posledních 15 let. Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, fakulta technologická, 2011. 3. KRÁLOVÁ,
Marie.
Bakalářská
práce:
Sledování
kvality
podzemních
vod
na Hranicku. Olomouc: Přírodovědecká fakulta UP, 2012. 4. MRKVA, Miroslav, MAYER, Vilém. Vlastnosti a analýza vod. Ostrava: Vysoká škola báňská, 1982. 5. KRÁL, Jaroslav. Chemie vody. Vysoké učení technické v Brně, 1974. 6. NETOPIL, Rostislav. Přehled hydrologie pevnin. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1965. 7. PITTER, Pavel. Hydrochemie. Vydavatelství VŠCHT Praha, 2009. 8. LÍZALOVÁ,
Zuzana.
Bakalářská práce:
Odstraňování
železa a
manganu
z podzemních zdrojů vody. Vysoké učení technické v Brně, 2012. 9. www.chos.cz/chemie_vody.htm (citováno dne 10. 3. 2013). 10. HORÁKOVÁ, Marta, LISCHKE, Peter, PEKÁRKOVÁ, Květa, GRUNWALD, Alexander. Metody chemické analýzy vod. Praha: Vysoká škola chemickotechnologická, 1982. 11. HORÁKOVÁ Marta, LISCHKE, Peter, GRUNWALD Alexander. Chemické a fyzikální metody analýzy vod. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1989. 12. HORÁKOVÁ, Marta a kol. Analytika vody. Praha: Vysoká škola chemickotechnologická, 2007. 13. Vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 376/2000 Sb. o požadavcích na pitnou vodu. 14. POSPÍŠILOVÁ, Eva. Bakalářská práce: Sledování vlivu ročního období na znečištění povrchových vod v řece Moravě a Dřevnici. Olomouc: Přírodovědecká fakulta UP, 2011. 15. Vyhláška č. 252/2004 Sb. – Hygienické požadavky na pitnou a teplou vodu a četnost a rozsah kontroly pitné vody. 16. http://www. analyzavody.cz/studny/ (citováno dne 2. 1. 2013).
46
17. www.mapy.cz (citováno dne 15. 2. 2013). 18. http://www. vhskh.cz (citováno dne 16. 2. 2013). 19. http://www. senicenahane.cz (citováno dne 5. 4. 2013). 20. http://www. edb.cz/firma-126491-obec-loucany (citováno dne 5. 4. 2013). 21. http://www.aquaproduct.cz/ (citováno dne 26. 4. 2013).
47
