Vliv lidské činnosti na vodní prostředí
Historie zacházení s vodou (vodohospodářství) Babylonie (Chammuraki) – první známé zákony o vodě – 18. stol. před Kristem Kdo ukradne nádobu na vodu zaplatí tři šekely, kdo ukradne vodní kolo, bude mu uťata pravá ruka Mutakki (1130 p. Kr.) Pojem „vodoprávní jednání“ – spory měst Ur, Eridu, Nirive a Akkad o vodu z Eufratu.
První vodohospodářské stavby 2000 let p.Kr. – vodovod ve městě Bavianu v Asyrii (první známe klenby v architektuře) Stavitel Iy v Číně – první řízení průtoku na řekách Jangc´tiang a Chuang Che, hráze, povodně jen za 10 – 20 let, stal se císařem Chuang Ti. Evropa - Řím– Aqua Appia 305 l p. Kr. stavitel Appius Claudius Doba Augusta Octavia – 700 veřejných studní, 130 kašen a 150 vodotrysků
Vodohospodářská správa Babylonie – královský úředník se zvláštními poctami – na ulici byl doprovázen čestným doprovodem dvaceti pištců a bubeníků. Museli mu dávat přednost všichni mimo kněží a královské rodiny. Řím r. 97 za císaře Nera – ministr Curator Aquarum
Vodní právo u nás
• Kolem 1500 – Vladislav Jagelonský – právní zásada o veřejnosti tekoucích vod. Splavné řeky byly statkem královským (tedy státním). • 16. a 17. stol. – mlynářské řády • 19. stol. Rakouský občanský zákon • 1870 – Říšský vodní zákon (93/1869)
• První republika – platí Říšský zákon • I. Státní vodohospodářský plán 1949 – 50
• Zákon o vodním hospodářství 11/1955 Sb. • Zákon o vodním hospodářství 138/1973 Sb. • Zákon č. 254/2001 Sb. - o vodách (vodní zákon)
Principy práva
• Zákon • Vládní nařízení • Vyhlášky vlády a ministerstev
• Vyhlášky krajů a obcí • Směrnice (WFD – Rámcová směrnice o vodě – EU, Směrnice OECD, UNESCO, IUSN atd.) • Normy (ČSN – EN – ISO)
• Závazné metodiky
Směrnice 2000/60/EC Evropského parlamentu a rady (Water Framework Directive, dále WFD)(23. 10. 2000) - hodnocení tzv. ekologického stavu prostředí
- odráží teoretického poznání - dokument zásadním způsobem ovlivňuje přístup ke složkám vodního prostředí v Evropě - orientována na komplexní hodnocení v rámci hydrologických celků (povodí) na základě příslušnosti hodnoceného vodního útvaru (lokality) k určitému typu a ve srovnání s referenčním stavem
- zařazení do pěti tříd ekologického stavu - velmi dobrého, dobrého, středního, poškozeného, zničeného. - požadavky vycházejí z vědeckých poznatků - impulsem k novým výzkumným aktivitám pro doplnění mezer ve znalostech akvatických ekosystémů - vyvinout nebo zdokonalit metody hodnocení a následně provést interkalibraci jednotlivých metod
• vytvořit typologii vodních útvarů
• definovat a analyzovat stavy referenční: stanovit kriteria pro výběr referenčních lokalit, analyzovat biotické složky ve vazbě na abiotické proměnné, charakterizovat referenční stav ve vazbě na typ toku • analyzovat stavy způsobené různými typy stresorů
• kriticky zhodnotit vypovídací schopnosti existujících metod a vyvinout metody nové • nové metody verifikovat, validovat a kalibrovat provést interkalibraci pro zhodnocení srovnatelnosti jednotlivých metod nebo výsledků aplikace téže metody různými pracovišti
Historie aplikované hydrobiologie Hodnocení jakosti vod – saprobiologie – Kolkwitz & Marson (1902,1908,1909)
– Thienemann 1930 – metody – Pantle & Buck 1955 – Liebmann 1958 – 1962 – Hynes 1960 – Wetzel 1965
– Uhlmann 1970
Kde se provozuje Ministerstvo životního prostředí – Výzkumný ústav vodohospodářský TGM Praha, Brno, Ostrava
- Podniky povodí – Český hydrometeorologický ústav Praha s pobočkami Brno, Ostrava. – Česká geologická služba – Agentura ochrany přírody – Česká inspekce životního prostředí
Ministerstvo zemědělství
Ekologické vlivy (disturbance) ve vodním ekosystému
Změna klimatu
Vysychání recipientů
Vzestup UV radiace
Minimální průtoky
Růst populace
Drénování kyselých hornin
Emise z dopravy
Introdukce nových druhů
Rozšiřování měst
Export vody mezi povodími
Kyselý déšť
Vysoké průtoky - záplavy
Spotřeba vody v aglomeracích
Plavení dřeva
Užívání biocidů
Motorová lodní doprava
Chlorace vody
Sportovní rybářství
Produkce tekutých odpadů
Vodní sporty
Vodní nádrže a elektrárny
Ovlivňování biologických procesů ve vodách člověkem
Hydrologický režim recipientů
1. Vodárenské odběry, odběry pro závlahy
2. Hydromorfologické ovlivňování - derivační vodní elektrárny
-
přehrady s energetickým nebo závlahovým režimem
-
podélné regulace přítoků a vlastního toku
-
fragmentace habitatů
3. Změny v krajině – lesnatost, zemědělské hospodaření, zástavba krajiny lidskými sídly 4. Znečišťování vod
Změny v krajině • Změny povrchových odtokových poměrů v krajině od starověku: zemědělství, odlesňování, vysoušení mokřadů (meliorace) a výstavba rybníků, scelování pozemků:
– změna vodní jímavosti půdy – změna objemu a distribuce průtoků
– eroze (voda ovlivňuje krajinu, splachy ovlivňují vodní prostředí)
• Změny přirozených průtokových režimů, změna zásob vod v krajině – komplexní důsledky pro abiotické podmínky ve vodním prostředí (teplota, chemismus, proudění, hloubka, ztráta habitatů etc.), změny ve společenstvech
Nadužívání vodních zdrojů
•
Odběry vody – obecně snížení průtoků nebo objemu nádrží potřeba: ze zdroje plus recyklovaná
spotřeba: odpar, voda zabudovaná do výrobku, nebo vracená do vodního prostředí v jiném místě odpadní voda: vrací se v místě spotřeby nebo poblíž něho Vlivy odběrů – průmysl: znečišťování, havárie – závlahy: zasolování půd, zvyšování salinity v nádržích – odběry pitné vody z podzemí – pokles hladiny spodní vody •
Snížené průtoky či objemy zesilují negativní působení dalších vlivů
Morfologické ovlivňování toků Regulace toků: snížení diverzity habitatů, ztráta habitatů zejména pod rouškou protipovodňové ochrany – „zkapacitnění“ koryta, ochrana intravilánů, zamezení eroze, změny trasy toku kvůli různé výstavbě – napřímení – zrychlení odtoku
– bagrování – splavnost, kapacita koryta – zaklenutí (zatrubnění)
– opevnění – nejhorší tvrdé opevnění dna - narušení komunikace s hyporeálem – příčné stavby na tocích • narušení migračních koridorů – migrační bariéry (určité řešení: balvanité skluzy, rybí přechody) • fragmentace biotopů, populací, ekosystémů – likvidace břehových porostů (stromy působí problémy při povodních a komplikují údržbu toků x význam dřevní hmoty ve vodě!
REGULACE TOKŮ Upravování vodních toků sleduje více účelů, které se zpravidla kombinují: 1) omezování záplav při povodních 2) snížení hladiny podzemní vody a umožnění zaúsťovat drenážní svody 3) omezení plochy zabrané korytem, uvolnění nivy pro zemědělské obhospodařování 4) stabilizace koryt, která podléhají vymílání
5) omezování záplav způsobovaných při odchodu ledů Co tyto regulace vyvolávají? Změna ročního a denního hydrologického režimu
Změna ročního a denního teplotního režimu Změny v odnosovém režimu Změny morfologie a granulometrie sedimentů dna a břehů
Minimální průtoky
Ekologické důsledky úprav vodních toků 1. Zaklenutí toku do prefabrikátových profilů či kanalizačních rour absence světla a hladký substrát znemožňují výskyt širšího spektra organismů
2. Napřímení trasy koryta • zánik oblouků a meandrů → zkrácení délky vodního toku; • snižování podílu vodní plochy v krajině a zároveň ztráta biotopů pro vodní organismy; • zvýšení podélného sklonu → zvýšení rychlosti proudu vody v korytě; • použitím různých stupňů či skluzů se sice dosáhlo zpomalení odtoku vody, ale při narušeném průtokovém a splaveninovém režimu jsou úseky nad nimi ležící často zanášeny jemnými sedimenty; • vyšší stupně zabraňují tahům ryb proti proudu
3. Vyrovnání podélného profilu a tvrdé opevnění koryta • značné snížení členitosti koryta → odstranění původních brodových úseků s malou hloubkou a rychlým prouděním vody a výmoly s tišinami a tůněmi • hladké opevňovací prvky vytvářející uniformní ráz dna nahradily původně pestrý substrát,který poskytoval vhodné biotopy širokému spektru bentosu
• tvrdé opevnění dna znemožňuje kontakt bentosu s hyporeálem • malá drsnost dna a břehů urychluje odtok vody a podstatně omezuje samočistící procesy v toku 1. Regulace znemožňuje kontakt bentosu s hyporheickou zónou 2. Brání výměně (infiltrace vs. drenace povrchové a podzemní vody)
3. Zmenšení drsnosti dna vede ke zrychlení odtoku a snížení samočištění
4. Prostorné lichoběžníkové koryto kapacitně navržené na průtok velké vody • většinou výrazné rozšíření dna koryta → rozptýlení vody a snížení její hloubky • v zimě může dojít k promrznutí toku až do hyporeálu, naopak v letních měsících se vytváří příznivé podmínky pro intenzivní zarůstání koryta řasovými nárosty a makrofyty podpořené absencí břehových porostů • snížení rychlosti proudu s následnou sedimentací i poměrně jemného organického detritu • prosluněním nízkého vodního sloupce zregulovaného toku značně stoupá teplota vody → značné kolísání obsahu kyslíku
5. Nadměrné zahloubení koryta
• změna vodního režimu podél toku → zánik lužních lesů • rychlé odvedení vyšších průtoků se negativně projeví kulminací povodňových vln v dolním úseku toku pod jeho zregulovanou částí
7. Likvidace a neobnovení břehových porostů
• světelné, tepelné a následně i kyslíkové poměry • snížení stability břehů a jejich odolnost vůči ledochodům • významný podíl na samočištění toku a vytváření úkrytů pro vodní živočichy • produkce organické hmoty • odčerpávání živin → podpoření eutrofizace toku • znehodnocení estetického vzhledu krajiny a zániku životního prostředí řady suchozemských živočichů
VLIVY: • holoseč • snížená bariéra UV záření • snížený příjem organické hmoty • značné snížení transpirace
• zvýšená rychlost vody v toku • zvýšená eroze sedimentu • nárůst rozpuštěných složek v půdním roztoku
• zrychlená ztráta rozpuštěných a partikulovaných živin a organické hmoty
Jezy a jezové zdrže Potamalizace toku
1. Stabilizace koryta toku 2. Energetické využití (náhony na MVE, mlýny…)
3. Splavnění řek (plavební komory) 4. Odběry a převody vody (závlahy, převod mezi povodím)
Typy příčných přehrazenin - jezů
Základní vlastnosti a vlivy
Nádrž – vznik nového prostředí – stojaté vody usazené sedimenty – rozkladné procesy – odnímání rozpuštěného kyslíku
větší plocha hladiny – teoreticky větší možnost rozpouštění kyslíku přes fázové rozhraní – vlastní přepad vodního paprsku přes korunu jezu nebo vývar spodní výpusti Základní vlastnosti a vlivy V nádrži nad jezem může vniknout anoxická nebo anaerobní zóna – v zásadě neznámý jev pro tekoucí vody Na přepadu – ve vývaru překotné sycení vodou plyny ze vzduchu (O 2 a také N2) Vznik mikrobublinek plynů – efekt tzv. bubble disease - nekrózy na žábrách ryb a bezobratlých = snížení fitness a produkce
Přehrady • přehrady, údolní nádrže
• fce protipovodňová, energetická, vodárenská, zavlažovací, rekreační, ……
Typy přehrad
1. Průtočné přehrady („run-of-the river“ dam) vypouštějí tolik vody, kolik přiteče do nádrže, mají většinou malou výšku a soudí se, že jejich negativní vliv na ekosystém toku je malý a) s horní výpustí (epilimnetická voda) b) s dolní výpustí (hypolimnetická voda)
2. Špičkující elektrárny („peaking“ hydropower dam) reagují na denní fluktuace v potřebě energie vypouštěním vody na turbíny v určitém čase a jejich vliv na ekosystém toku je zásadní
Údolní nádrže (ne)jsou jezera
• výrazné podélné proudění, kratší doba zdržení (TRT) • odlišná hydrodynamika podélná zonace • režim vypouštění (odběr)
- horní - dolní
• ovlivňuje ekosystém nádrže i toku! špičkování Změny proudění, turbidity, světla, živin, fytoplanktonní produkce a zdrojů organických látek ….
Obecné principy chování přehrazeného toku • podává koncepce diskontinuity (SDC = The Serial Diskontinuity Concept)(Ward & Stanford 1983, 1984, 1987), podle které dojde výstavbou přehradní nádrže k přerušení říčního kontinua, což má za následek změnu říčních společenstev. Při hodnocení vlivu nádrže na strukturu a funkci říčního ekosystému jsou důležité následující parametry: intenzita narušení a především umístění nádrže v podélném profilu toku (Ward & Stanford, 1983 in Stanford et al., 1988) • diskontinuita toku – transport materiálu, nutrient spiralling, migrace ryb…
Ovlivnění abiotických faktorů v toku pod přehradou • změny průtokového režimu - eliminace sezónních extrémů; krátkodobé změny průtoků vlivem špičkování • sedimentace unášených látek - přehrady slouží jako pasti na unášené anorg. i org. látky • změny tvaru koryta - degradace dna a eroze břehů • chemismus - kyslík vs produkty anaerobního metabolismu, živiny • změny v granulomerii substrátu • změny v organické hmotě v sedimentech „montanizace“ potamálních úseků • teplota - závisí na době zdržení a hloubce, odkud je voda vypouštěna
• teplota - zimní oteplení, nezamrzání - letní ochlazení
Vliv nádrže
• přerušení řičního kontinua (River Discontinuity Concept) - fragmentace říčních úseků • průtok - značné krátkodobé kolísání • biologické a ekologické důsledky změn hydrologického režimu - na úrovni druhů a populací bezobratlých a obratlovců - změny společenstev • zvýšení obsahu živin - vhodné podmínky pro typicky eutrofní druhy (Cladophora) • vhodné podmínky pro fytobentos • vyšší zastoupení zelených vláknitých řas • zvýhodnění chladnomilných stenotermních druhů (např. Ulotrix zonata, Hydrurus sp.)
Ovlivnění bioty v toku pod přehradou Fytobentos • změny průhlednosti • změny teploty (dominance oligostenotermních druhů - vodní mechy) • změny v chemismu
Zoobentos • snížení průtoků • špičkování • teplota (v tocích pod přehradami dochází k eliminaci druhů, které jsou citlivé na změny teplotního režimu, nejsou schopny se přizpůsobit změnám, naproti tomu druhy adaptovány na konstantní podmínky, jsou spolu s druhy tolerujícími široké teplotní rozmezí zvýhodněny) • POM (dominance filtrátorů pod přehradami s horní výpustí)
Taxony jen nad přehradou Vranov
Taxony jen pod přehradou Vranov
Plumatela repens
Dugesia gonocephala
Unio crassus
Polycelis nigra
Unio pictorum
Perlodes microcephala
Lymneaidae
Isoperla grammatica
Potamantus luteus
Perla burmeisteriana
Ephoron virgo
Leuctra fusca
Apelocheirus aestivalis
Gammarus roeseli
Cyrnus trimaculatus
Agapetus sp.
Neureclipsis bimaculata
Oligoplectrum maculatum
Lype phaeopa
Limnephilus sp.
Arthripsodes cinereus
Potamyphylax latipes
A. albifrons
Chaetopteryx sp.
Mystacides nigra
Sericostoma sp.
Ceraclea dissimilis
Přehrady vs ryby • pod přehradními jezery však zmizelo okolo 1000 km významnějších vodních toků, tj. téměř 6 % délky statisticky evidované říční sítě • přehrada i vzniklé jezero způsobuje i fragmentaci původně velkých populací (metapopulací) některých druhů ryb (např. ostroretka stěhovavá, podoustev říční)
• v povodí Dyje bylo postupně vybudováno 19 přehrad a v důsledku toho se původní rozsah parmového pásma s parmovým společenstvem zmenšil na 35.7 % původního rozsahu délky vodních toků. Na druhé straně se zvětšil rozsah pstruhového pásma oproti původnímu rozsahu.
Malé vodní elektrárny - MVE • V ČR i v zemích EU jsou jako malé vodní elektrárny označovány elektrárny s celkovým instalovaným výkonem do 10 MW. • současnosti je u nás v provozu 1200 MVE a ročně se podílí na výrobě elektřiny podílem 1,1 % • největší rozvoj MVE před druhou světovou válkou • malé vodní elektrárny byly stavěny nejčastěji na Šumavě, v Krušných horách a v Krkonoších, ale bylo je možné nalézt ve všech podobných částech naší republiky, kde bylo možné snadno využít energie velkého spádu toku.
MVE představuje komplex - vzdouvacím stupněm, odběrovým, přiváděcím a odváděcím systémem a budovou, kde je umístěna vlastní technologie, tj. turbína, generátor, rozvodna).
MVE lze rozdělit na 2 základní typy: • derivační (odklonové) MVE
• jezové MVE
Derivační typ MVE je zastoupen v našich podmínkách nejčastěji
a) Derivační MVE Základem tohoto typu elektrárny je derivační kanál, který odbočujev místě vzdouvacího objektu, odebírá část průtoku z hlavního řečiště a vede jej na turbínu elektrárny. V určité vzdálenosti se poté od náhonu na MVE voda vrací zpět do hlavního řečiště. 3 odlišné úseky, které se liší podmínkami pro život vodních organismů
Ovlivnění biocenózy toku
Ryby 1. Snížení využitelné plochy 2. Migrační bariéra v toku
3. Obnaží původní břehové partie, kde ryby nacházejí úkryty pod kořeny a větvemi pobřežních dřevin 4. Zpravidla výrazně nižší biomasa a průměrná velikost ryb ve srovnání s neovlivněnými úseky – nízké průtoky, podmínky nevyhovují adultním jedincům 5. Změna druhového složení směrem k malým druhům, jako např. střevle, vranky, mřenky, hrouzci a malí pstruzi. 6. Nejohroženější pstruzi, druhy jelci, lipani, parmy a ostroretky.
7. Poškození ryb průchodem přes turbíny MVE poranění nebo onemocnění jedinci více ryb zachytáváno v období třecích a hlavně povýtěrových migracích, kdy k pudové migraci ryb po proudu přispívá i oslabení ryb v procesu reprodukce. raná vývojová stádia ryb, plůdek a ryby do velikosti cca 15 mm jsou průchodem turbínou poškozovány jen málo a reverzibilně. různé typy elektronických nízkonapěťových odpuzovačů - plašičů ryb, účinnost v odpuzování ryb se pohybuje od 40 % při migrací proti proudu a okolo 70 % při migracích po proudu.
Derivované úseky refugium mladším vývojovým stádiím ryb
odchovny nových generací - velký počet ryb malé velikosti uniknou predačnímu tlaku pstruhů i malé druhy ryb jako jsou střevle potoční, mřenka mramorovaná, sekavec písečný, piskoř či vranka. utváření kvalitativně i kvantitativně odlišné obsádky
nutnost výstavby rybího přechodu - prostupnost toku pro migrující živočichy Jako minimální zaručený průtok v derivovaném úseku je doporučen Q 330. Při nižších průtocích dochází k neúnosné devastaci rybího společenstva a ke znemožnění migrací ryb.
Zoobentos vliv MVE zpravidla nevýrazný výjimkou letní odběry - v derivovaných úsecích snížení biomasy zoobentosu až o 65 %. na úbytku druhů se podílejí především proudomilné druhy špičkující MVE ⇒ výrazné změny druhového složení společenstva, totální eliminace pošvatek a podstatná redukce jepic ke změnám ve složení fauny bentických bezobratlých může dojít v náhonu na MVE vzdouvacího objektu např. zpomalení proudu a zvýšení sedimentace v nadjezí.
Minimální průtoky • derivační elektrárny, mlýny s náhony – ovlivněný úsek řeky; přehrady a špičkování, odběry vody z toku – vodárenské a užitkové, zasněžování sjezdovek, golfová hřiště, manipulace s vodospodářskými soustavami např. napouštění rybníků Snížení průtoku ovlivňuje zejména následující životní podmínky v toku:
1. Zmenšení objemu vody a zatopené plochy dna 2. Snížení rychlosti 3. Větší prosvětlení vody 4. Zvýšení teploty 5. Zvýšené kolísání obsahu kyslíku
6. Ekologicky nízké průtoky (trvají obvykle déle než vysoké) Základní bilanční průtok (tzv. minimální bilanční průtok MQ) stanovuje se konvenčně; v jeho definici se mimo jiné uvádí, že „... respektuje zachování podmínek pro biologickou rovnováhu v toku a v jeho nejbližším okolí....“..
Definice minimálního průtoku MQ
MQ je bilanční hodnota, která má charakter přednostně zabezpečovaného nároku na vodní zdroj; respektuje zachování podmínek pro biologickou rovnováhu v toku a v jeho nejbližším okolí a umožňuje obecné užívání vody, které nevyžaduje povolení vodohospodářských orgánů. Minimální zůstatkový průtok
množství vody, které je nutno po jednom nebo více odběrech ponechat ve vodním toku za účelem udržení jeho základních ekologických funkcí.
Bernhard Statzner 1990 Základem posouzení musí být morfologie dna. Čím větší byly technické úpravy v korytě řeky, o to musí být nadlepšen zbytkový průtok. Pro bezobratlé je hloubka méně kritickou proměnnou než pro ryby, kde je třeba respektovat také určité proudění. Zbytkový průtok by měl být “přírodě blízký”, včetně příslušného složení a distribuce celkové fauny dna nebo významných druhů. Zbytkový průtok musí vyhovovat rybám i kořisti.
Průtokové podmínky vyhovující chráněným druhům se musí preferovat před ostatními.
Nulové průtoky
• zvýšení počtu driftujících živočichů • zoobentos, který nemůže migrovat do hyporheické zóny, přežívá několik hodin v povrchové vrstvě dna, po několika hodinách sucha hyne nebo je napadán imigrujícími suchozemskými dravci
• hned hynou řasy a makrofyta a měkké typy živočichů (jepice, Hydropsyche, muchničky) • s prodlužující se periodou sucha pokračuje destrukce zoobentosu a posiluje se imigrace dalších suchozemských složek • s obnovením průtoku narůstá množství driftujících organismů, v prvých minutách průtoku většinou mrtvých, v dalších minutách a hodinách narůstá podíl živých jedinců • při nulových průtocích přežívají pouze organismy hlubší části dna, které spolu s driftem nového průtoku jsou zdrojem nových imigrantů znovuzaplaveného koryta
• organismy přežívají v podobě odolných stádií
Stabilizace zoobentosu trvá dle délky suché periody: a) několik hodin sucho - do 14 dní biologické vyrovnání b) celý den sucho - 3-4 týdny
c) 4 týdny sucho - úmrtnost, obnova po 5-6 týdnech
Revitalizace Přirozená a řízená restaurace a revitalizace vodních ekosystémů – Pojmy a legislativa – Na úrovni povodí – krajiny – Na úrovni říčního úseku – Zdánlivý střet ekonomicko-sociálních zájmů s ekologickými
Pojem regulovaný tok („regulated river“) v anglosaské literatuře označuje přehrazený tok, tj. tok na němž byla postavena přehrada. U nás se pojmem regulace, příp. regulovaný tok rozumí především ohrázování koryta, stabilizace dna a břehů a jiné tzv. regulační zásahy
Náprava a záchrana znehodnocených ekosystémů
Restaurace ekosystémů – pojem hlavně užívaný v USA a Britanii – Odstranění příčiny nebo umělé vytvoření podmínek blízkých původnímu stavu Revitalizce – v EU – vše jak v předešlém bodě a navíc vrácení původních taxonů flory a fauny Úroveň povodí – říční systém (dílčí povodí)
• náprava odtokových poměrů v krajině • úroveň zemí (územních celků)
Úpravy říčních úseků I.
Úpravy říčních úseků II.
Úpravy říčních úseků III.
Úroveň habitat – prostupnost říčních úseků • rybochody na jezech – vedle jezového tělesa – v jezovém tělese – zábrana migrace ryb do turbín
• speciální zastíněné náhony s větší hloubkou • vybudovaní cesty přímo v korytě
Lodní doprava - přímé vlivy a nepřímé vlivy
• toxicita pohonných hmot • bagrování - zákal • plavební komory a zdrže - mechanické regulace toků
• hluk • fyzikální navigační stavby • havárie • chemická údržba vodních cest • provzdušnění
• vlnobití • zvíření sedimentů • poškození lodními šrouby ztráta vodních habitatů
Zásobování (pitnou) vodou Celosvětová spotřeba vody v letech 1900-2000
Zdroje surové vody • přirozené podzemní vody
• štěrkoviště a pískovny • přímé odběry z toků
• vodárenské nádrže - přehrady, údolní nádrže • krasové vody • umělé infiltrace Zásobování obyvatelstva pitnou vodou
V zásadě můžeme způsoby zásobování pitnou vodou rozdělit na dva typy: (1) Individuální zásobování - studny (2) Centrální (veřejné, hromadné) zásobování
Schematický postup při úpravě povrchových a podzemních vod na vodu pitnou 1. Předúprava vody - denitrifikace in situ, …..
2. Mechanické předčištění - sedimentační nádrže, česla 3. Chemické čiření (koagulace) 4. Filtrace vody - mikrosíta, pomalá filtrace, pískové rychlofiltry, tlakové filtry, vícevrstevné filtry, filtry se speciální náplně koagulační filtry 5. Speciální chemická úprava – změkčování vody, odstraňování Fe II, MnII…… 6. Dezinfekce vody
7. Skladování upravené vody – vodojemy 8. Rozvod potrubím do domácností
Odželezování a odmangaňování oxidace sloučenin železnatých (Fe2+) a manganatých (Mn2+) sloučenin na vyšší mocenství - vytvářejí vločkovitou suspenzi, odstranitelnou separací. spolupůsobí železité a manganové baktérie.
oxidace vzdušným kyslíkem oxidace manganistanem draselným
Chemické čiření (koagulace a vločkování) Koagulace destabilizace koloidů a nečistot ve vodě neutralizací jejich elektrického náboje - vznik kompaktní sraženiny Vločkování
shlukování malých částeček tuhé hmoty vodní suspenze do velkých částic, které se rychle usazují a mohou být dobře odfiltrovány
Aktivní uhlí
používá se pro odstraňování pachů a příchutí vody Dezinfekce pitné vody zničení či jiná inaktivace patogenních organismů (zejména baktérií = baktericidní inaktivace) - fyzikální dezinfekce (aplikace tepelné enegie, UV-záření, gamazáření, X-záření, ….. - chemická dezinfekce (aplikace chlóru a jeho derivátů, ozón, jod, brom, peroxid vodíku, manganistan draselný, stříbro, měď, rtuť, kobalt, nikl) nebezpečí vzniku vedlejších produktů dezinfekce
Viry ve vodárenství zhlediska zabezpečení hygieny pitné vody jsou nejdůležitější enterické viry (přítomny v trávicím traktu člověka a při vylučování se dostávají do vodního prostředí) komunální odpadní vody - až 105/l infekčních virových částic splachy z polí hnojených přirozenými hnojivy v letním období je možná přímá kontaminace rekreačně využívaných nádrží. rychlá adsorpce na živé či neživé částice
koagulace viry neodstraní, pouze inaktivuje !!! nejúčinnější dezinfekce = UV záření v kombinaci s perodxidem vodíku
Bakterie v pitných vodách
základem mikrobiologického vyšetřování pitných vod je sledování výskytu baktérií, které indikují obecné a fekální znečištění vody. indikátory obecného znečištění vod (organotrofní mezofilní a psychrofilní b.) indikátory fekálního znečištění vod (koliformní b., enterokoky, anaerobní klostridia patogenní a podmíněně patogenní bakterie (onemocnění lid a zvířat) problémy v technologii
Biofilm
Aktivní biologická vrstva složená z mikroorganismů (baktérií,řas, hub, mikroprotozoa, metazoa) a jejich extracelulárních polymerních produktů, která je přichycena na povrch nejrůznějších podkladů, které mohou být či jsou v kontaktu s vodou.
Struktura biofilmu
• heterotrofní vs autotrofní biofilmy • monospeciové vs polyspeciové biofilmy
Tvorba biofilmů ve vodárenských zařízeních 1. Biofilmy i sekundárně pomnožená bakteriální biomasa volné vody zvyšují obsah organických látek a tím i spotřebu chlóru v rozvodné síti jeho předčasné vyčerpání a snížení koncentrace aktivního chlóru, potřebného pro hygienické zabezpečení pitné vody 2. Tvorba biofilmů umožňuje pomnožení oportunních patogenních bakterií včetně rodů Legionella, Mycobacterium a Aeromonas a dále k pomnožení koliformních bakterií
Biologická stabilita pitné vody nedostatečná biologická stabilita vody - sekundární pomnožování mikrooganismů a tvorba biofilmů na vnitřním povrchu potrubí, na stěnách komor vodojemů a dalších zařízeních ve vodárenských rozvodných sítí se míra odolnosti pitné vody proti rozvoji mikroorganismů a tvorbě biofilmů při její akumulaci a distribuci v podmínkách absence dezinfekčních prostředků
Snižování biologické stability
1) průnikem lehce biologicky odbouratelných látek (BDOC), které jsou živným substrátem pro heterotrofní mikrobiální složku. Zdrojem těchto látek bývá nejčastěji eutrofizovaná surová voda z vodárenských nádrží a toků. 2) Amonné ionty, železo a mangan jsou živinami pro chemolitotrofní nitrifikační, železité a manganové bakterie – organická hmota vytvořená těmito b. je zdrojem uhlíku pro heterotrofní bakterie
Mikromycety
vláknité mikromycety, kvasinky, houby a plíšně velký výskyt spor penicillioz - jednaz příčin onemocnění dýchacího systému (chronické bronchiální katary, bronchopneumonie), původci zánětu zvukovodů, nebezpečnýé mykózy nebo jako producenti mykotoxinů z kvasinek se v pitných vodách nejčastěji rody Rhodotorula a Candida patogenita pro člověka je sporná, ale jejich velký výskyt v pitné vodě zhoršuje její kvalitu - zvýší se podíl organických látek, substrát pro rozvoj dalších mikroorganismů
Fytoplankton a sinice Přítomnost řas a jejich metabolických produktů v surové vodě znamená (Moravcová 1985): a) negativní ovlivnění organoleptických vlastností upravené vody
b) negativní ovlivnění technologických postupů (mechanické zanášení sacích košů, špatná koagulace a zanášení filtrů) 1. množství organismů nižší než 3.000 org. v 1 ml - úprava snadná i jednostupňová 2. množství od 3.000 do 10.000 org. v 1 ml - počátek obtíží úpravy, zejména souvisejících se zkracováním pracovního chodu filtrů 3. množství od 10.000 do 50.000 org. v 1 ml - začátek potíží s průnikem organismů
4. množství nad 50.000 org. v 1 ml - voda nevhodná k úpravě na vodu pitnou -průnik organismů do výsledné upravené vody
-možnost vzniku organoleptických potíží - nadměrné zkracování pracovního chodu filtrů
Nepůvodní druh (alien, non-indigenous, non-native, exotic, foreing)
•
druh, poddruh nebo nižší taxon introdukovaný mimo svůj přirozený, dřívější nebo současný areál.
Invazivní nepůvodní druh (invasive alien species) •
nepůvodní druh, jehož introdukce anebo šíření ohrožuje biologickou diverzitu
Mlýkovský J. a Stýblo P., eds., 2006: Nepůvodní druhy fauny a flóry České republiky. Praha. ČSOP.
Cesta šíření nepůvodních druhů • • • •
geografická cesta po níž se druh přesunuje mimo svůj přirozený areál Asie - Evropa S. Amerika - Evropa Asie - Amerika - Evropa
Cesty severní koridor: Don, Volha, Ladožské jezero, Něvský záliv centrální koridor: Dněpr, Pripyat, Bug, Nemunas, Vistula, Odra
jižní koridor: Dunaj, Tisa, Mohan, Rýn
Vektor •
fyzický prostředek nebo zařízení v němž nebo na němž se druh přesouvá.
•
lodní doprava (nárosty, balastní voda)
•
akvarijní organismy, akvakultury
•
kanály spojující řeky a povodí
•
záměrná a náhodná introdukce
•
rybí násada
•
vodní ptáci
•
samovolné šíření
Oteplování vodních ekosystémů Místní až globální vliv Místní vlivy
•
většinou vypouštění oteplených vod z elektráren, ale i hlubinné důlní vody, výtoky z nádrží.
•
vazba na obsah kyslíku ve vodách a další fyz.-chem. ukazatele.
•
významná je distribuce vypouštění (nepřirozené vyrovnání nebo nepřirozené kolísání teplot). – kvalitativní i kvantitativní změny společenstev, vliv na rychlost vývoje, reprodukci, vymizení citlivějších druhů.
Globální vlivy – klimatické změny
Změny klimatu •
předpokládané změny klimatu: – změny (nárůst?) teploty vzduchu – změny chodu teplot – změny srážkového režimu – různé scénáře vývoje klimatu podle různých modelů
•
důsledky pro akvatické ekosystémy: – změny teploty vody (korelováno s t vzduchu) – změny hydrologického režimu a morfologie toků – změny fyzikálně-chem. a chem. vlastností vody
Změny klimatu – změny teploty vody • vazba na průtoky, na landuse v povodí • vliv na intenzitu f.-chem., chem., biochemických a biol. procesů ve vodním prostředí – změny hydrologického režimu a morfologie toků • rozkolísané průtoky – povodně, nízké průtoky, sucho • korytotvorné průtoky, plaveniny, splaveniny • vztah k jakosti vody: zhoršení/zlepšení • vytváření a zanikání habitatů – změny fyzikálně-chem. a chem. vlastností vody • ve vazbě na předchozí body – saprobita, trofie, toxicita, acidifikace
Změny klimatu Předpokládané odezvy (empiricky ověřeno) – změny v druhovém složení - vymizení druhů z určité oblasti – vyhynutí, změny areálů
– změny ve funkčním složení – geologické a environmentální faktory včetně f. klimatických – působí hierarchicky na různých škálách – selekce druhů s vhodnými vlastnostmi – podél environmentálních gradientů existují rozdíly v morfologických, behaviorálních, fyziologických vlastnostech druhů
– tedy: v regionech s různým klimatem je biota s různým taxonomickým i funkčním složením Změna klimatu – změna bioty též z hlediska funkční struktury. Předpoklad: funkční str. méně citlivá než druhové složení.
