Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zoologie, rybářství, hydrobiologie a včelařství

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zoologie, rybářství, hydrobiologie a včelařství Živočichové odpadních vod Bakalářská práce Vedoucí práce: doc. Ing. Marie Borkovcová, Ph.D. Vypracoval: Radek Nevařil Brno 2010

2 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci s názvem Živočichové odpadních vod vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MENDELU v Brně. dne. podpis studenta..

3 PODĚKOVÁNÍ Touto cestou bych rád poděkoval vedoucí své bakalářské práce doc. Ing. Marii Borkovcové, Ph.D. za odborné vedení při vypracovávání bakalářské práce, její pomoc a rady, které mi dopomohly dokončit tuto práci.

4 ABSTRAKT Název práce: Živočichové odpadních vod Autor: Radek Nevařil Předkládaná práce sleduje živočichy běžně se nacházející v odpadních vodách, zejména pak živočichy nacházející se v kořenových čistírnách odpadních vod. Tato práce je zpracovaná podle naší i zahraniční literatury. Podle těchto zdrojů se v odpadních vodách nachází velké spektrum živočichů z podříše prvoci (Protozoa), kterou tvoří dva kmeny bezbrví (Sarcomastigophora) a obrvení (Ciliophora), a podříše mnohobuněční (Metazoa), která je v odpadních vodách zastoupená zejména kmeny hlístice (Nematoda), vířníci (Rotifera), kroužkovci (Annelida) a členovci (Arthropoda). V dostupné literatuře je však kladen důraz především na rostliny využívané v kořenových čistírnách vod. Předkládaná práce je tedy teoretickým podkladem pro předpokládanou diplomovou práci, jejímž hlavním tématem by mělo být zmapování spektra živočichů v kořenových čistírnách. Klíčová slova: znečišťování, odpadní voda, živočich, kořenová čistírna ABSTRACT Thesis title: Wastewater Animals Author: Radek Nevařil This bachelor thesis deals with animals that can be found in wastewater and it is especially focused on animals living in root zone wastewater treatment plants. This work is elaborated according to Czech and foreign literature sources. In agreement to these sources there can be found a big spectra of animals from the subkingdom of Protozoa that is represented by two phylums, the phylum of Sarcomastigophora and the phylum of Ciliophora. The second subkigdom of animals that can be found in wastewater is the subkingdom of Metazoa that is represented mainly by the phylum of Nematoda, Rotifera, Annelida and Arthropoda. The accessible literature sources put the accent on plants that are used in the root zone wastewater treatment plants. This thesis is theoretical basis for the presupposed diploma thesis whose main theme would be surveying of spectra of animals in root zone wastewater treatment plants. Keywords: pollution, wastewater, animal, root zone wastewater treatment plant

5 OBSAH 1 ÚVOD LITERÁRNÍ PŘEHLED Voda Znečišťování vod Samočištění Saprobita vodních ekosystémů Systém saprobity Druhy odpadních vod Splaškové odpadní vody Průmyslové odpadní vody Zemědělské odpadní vody Čištění odpadních vod Mechanické čištění Biologické čištění Anaerobní fáze Aerobní fáze Způsoby biologického čištění Chemické čištění Přehled živočichů v systémech čistíren odpadních vod Podříše: Prvoci (Protozoa) Třída: Bičíkovci (Mastigophora) Třída: Panožkovci (Sarcodina) Třída: Nálevníci (Ciliata) Třída: Rournatky (Suctoria) Podříše: Mnohobuněční (Metazoa) Kmen: Hlístice (Nematoda) Kmen: Vířníci (Rotifera) Kmen: Kroužkovci (Annelida) Kmen: Členovci (Arthropoda)... 43

6 2.6 Patogenní organismy v odpadních vodách Kořenové čistírny odpadních vod Popis kořenové čistírny Princip čištění Zhodnocení kořenových čistíren VÝSLEDKY A DISKUSE ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM OBRÁZKŮ A TABULEK...56 PŘÍLOHY 58

7 1 ÚVOD Cílem této práce je seznámení se s živočichy odpadních vod jakožto důležitými organismy, kteří jsou velmi užiteční v koloběhu přírody. Nejprve je v textu uveden popis vodstva na Zemi a postupně se objevují problémy se znečišťováním, které vedou až k úbytku této životadárné kapaliny. Jelikož v takto znehodnocených vodách se upravují podmínky pro běžný život, často až úplně mizí, tak se zde vyskytuje zcela odlišná větev organismů, které mají upraveny životní nároky pro toto prostředí. Čistota vody přímo souvisí s výskytem různých druhů rostlin a živočichů. Ve znečištěných vodách se nacházejí hlavně destruenti a konzumenti, kteří jsou schopni rozkládat organické zatížení vod, což v konečném důsledku vede k tomu, že jsou schopni v určitém druhovém zastoupení tyto vody navrátit do původního stavu. Tento pochod se nazývá samočištění a je velmi hojně využíván i konvenčně v čistírnách odpadních vod k čištění, popřípadě dočišťování odpadních vod. Samočisticí procesy jsou místy i daleko efektivnější než konvenční čištění odpadních vod, protože organismy dokážou odbourávat daleko lépe například fosfor a dusík, které se jinak odstraňují chemickou cestou. Výčet jednotlivých rodů a druhů živočichů je v této práci uveden systematicky podle literárních pramenů od jednobuněčných po mnohobuněčné. Je zde vysvětleno, jak organismy vypadají po morfologické stránce, jakou zastávají úlohu a kde je nejčastěji v systémech čistíren odpadních vod nacházíme. V poslední kapitole jsou také zmíněny kořenové čistírny odpadních vod, literární zdroje však ve velkém neposkytují přehled jednotlivých organismů žijících v těchto čistírnách. Jelikož se však do budoucí diplomové práce chci právě těmito živočichy zabývat, bude sloužit vytvořený systém jako podklad pro vlastní výzkum. 7

8 2 LITERÁRNÍ PŘEHLED 2.1 Voda Voda patří mezi jedny z nejdůležitějších abiotických faktorů ovlivňujících od pradávna život na zemském povrchu. Ovlivňuje život mnoha organismů a zároveň napomáhá pohybu a přeměně hmoty. Dále poskytuje prostor pro život tisíců organismů a v neposlední řadě se také stává hlavním transportním médiem na zemském povrchu (Hyánek et al., 1991). Veškeré zásoby vody na zemském povrchu vytváří hydrosféru. Voda v hydrosféře je v pohybu, neustále mění svá skupenství. Základním faktorem ovlivňujícím oběh vody v přírodě je sluneční záření, které způsobuje výpar. Jakmile teplota v atmosféře poklesne, dochází ke kondenzaci (přechod z plynného skupenství do kapalného) nebo sublimaci (přechod z plynného skupenství do pevného) vodních par. Tyto páry za příznivých podmínek dopadají na zemský povrch (Wikipedia, 2010). Proces výparu vody z povrchu oceánů, nebo pevniny a její návrat do světového oceánu nebo na pevninu ve formě srážek se označuje jako malý oběh vody. Část vody, která se vypaří z oceánů, ale ve formě srážek se dostává na povrch pevnin, odtud se částečně vrací formou odtoku nebo opětovného výparu a následných srážek zpět do oceánu vytváří velký oběh vody (Ambrožová, 2003). Veškerou vodu na zemském povrchu můžeme rozdělit na vodu ve světovém oceánu, na pevnině, v ledu a vodu v atmosféře dle Sukopa (1998) a Štěrby (2008). 2.2 Znečišťování vod (Hartman, Přikryl a Štědronský, 1998; Štěrba, 2008) Ke znečišťování vod člověkem docházelo již od jeho prvopočátku. Už ve starých civilizacích docházelo k velkému znečišťování vod díky produkci látek, které vodu jakostně znehodnocovaly. Vodstvo, respektive řeky a moře se stávají největšími skládkami lidského odpadu. Je to hlavně kvůli schopnosti vody rychle rozložit nahromaděný materiál a uvolnit tak místo pro jeho další hromadění. 8

9 Dříve bylo pravidlem zřizovat skládky v blízkosti údolních niv. Hlavním důvodem bylo rychlé odklizení nežádoucího odpadu při povodních, kdy veškerý materiál voda odnesla do nižších poloh. Problém zde nastával v tom, že docházelo hlavně k prosakování nebezpečných a znečišťujících látek do podzemních vod. Znečišťování vod závisí zejména na úrovni lidské kultury a vyspělosti státu. Rozvojové země mají obrovské problémy s odpadními vodami, kdy veškeré škodliviny vypouštějí přímo do vodních toků a dávají tím velkou šanci vzniku epidemie. Naopak vyspělé státy světa mají ucelený způsob čištění odpadních vod a snaží se také o eliminaci znečišťování. Veškeré vodstvo na zemi můžeme rozdělit do pěti tříd podle stupně znečištění. První třídu tvoří vody nejčistší a poslední třída vyjadřuje vody silně znečištěné, hlavně díky činnosti člověka. Třídy čistoty vody uvádí následující stupnice: I. Voda velmi čistá II. Voda čistá III. Voda znečištěná IV. Voda silně znečištěná V. Voda velmi silně znečištěná Samočištění Samočištění je přirozený proces, který se odehrává ve vodních ekosystémech. Při náhlém zvýšení teploty vody a následným sníženým množství dodávaného kyslíku dochází k odumírání aerobních a posléze veškerých organismů. V této chvíli se čistý vodní ekosystém stává mrtvým s maximálním znečištěním organickými látkami. Jakmile se však teplota začne vracet na běžné hodnoty, spolu s ní se opět začne obnovovat i veškerá biocenóza. S rozvojem biocenózy je těsně spjato obnovení kyslíkového režimu. Po určité době se veškeré poměry vracejí do normálního stavu. Tento zjednodušený děj se nazývá samočištění (Štěrba, 2008). Samočištění se dá tedy vyjádřit jako soubor veškerých fyzikálních, chemických a biologických pochodů záležících na teplotě, množství rozpuštěného kyslíku, organických sloučenin a aktivitě organismů, které vedou k odstraňování škodlivých a znečišťujících látek z vodního prostředí (Ambrožová, 2003). 9

10 Mezi jednotlivé fyzikální pochody můžeme zařadit například sedimentaci látek, odplavování a difúzi kyslíku. Chemické pochody spočívají v různých reakcích, jako jsou srážecí, neutralizační a oxidačně redukční. Při biologických pochodech dochází ke zpracovávání organického materiálu na bázi trofické pyramidy. Organické látky obsažené ve vodě se stávají potravou vodních organismů, tím se tedy zabudovávají do organické hmoty. Mohou však podléhat také procesu mineralizace pomocí různorodých destruentů a tím se z nich stávají naopak látky anorganické. Takto vzniklé minerální látky jsou využívány spolu s energií rostlinami k tvorbě biomasy. Mezi tvorbou biomasy a jednotlivými procesy rozkladu však existuje rovnováha, která probíhá za aerobních i anaerobních podmínek. Veškeré procesy jsou však závislé na množství a spotřebě rozpuštěného kyslíku ve vodě (Hyánek et al., 1991) Saprobita vodních ekosystémů Saprobita vychází ze vztahu mezi organickým znečištěním vody a změnami ve složení jednotlivých vodních biocenóz. Saprobita byla zkoumána již počátkem 20. Století, tím se postupem času vytvořilo mnoho různých podkladů pro vytvoření systému saprobity, dosud nejdokonalejšího systému biologického hodnocení kvality vody (Hartman, Přikryl a Štědronský, 1998). Saprobita má úzký vztah k množství rozpuštěného kyslíku ve vodě, jehož procentuální množství je spjato s rozkladnými procesy a difúzí kyslíku z ovzduší. Živočichové žijící v silně znečištěných vodách se tedy nazývají odborně saprobionti (Hyánek et al., 1991) Systém saprobity Jedná se o systém vytvořený dlouholetým pozorováním na základě skutečnosti, že různé druhy živých organismů mají optimální podmínky pro život ve vodě různou mírou znečištěné až po vody téměř bez organického znečištění. Tak je možno definovat druh organického zatížení ve vodách na určitém území pomocí těchto živočichů, jež nazýváme biologickými indikátory (Hartman, Přikryl a Štědronský, 1998). 10

11 Systém saprobity podle Ambrožové (2003) je rozdělen do čtyř skupin, z nichž některé se dále ještě dělí na různé podskupiny: I. Katarobita jedná se o vody bez znečištění, tj. vody nejčistší. Mezi příklady těchto vod můžeme zařadit například prameniště, studniční vody apod. II. Limnosaprobita jedná se o vody mírně znečištěné organickým zatížením. Příkladem můžou být provozní a užitkové vody. Podle stupně zatížení je limnosaprobita odstupňována do pěti podskupin: a) Xenosaprobita voda je ještě velmi čistá a vyskytuje se zde celá řada typických živočišných zástupců jako např. ploštěnky Crenobia alpina, měkkýši Bythinia austriaca, larvy jepic Ameletus a pošvatek Diura. b) Oligosaprobita jedná se o vody neznečištěné lidskou činností, můžeme zde zařadit pstruhové říčky s velmi nízkým obsahem organických látek. Tyto vody nacházejí využití zejména pro rekreační účely. Mezi typické živočišné indikátory patří larvy jepic, chrostíků a pošvatek. c) Betamezosaprobita jedná se o vody mírně znečištěné, do toho stádia je voda schopna se sama navrátit při samočisticích procesech, jedná se o tzv. klimaxové stádium. Typickými živočišnými zástupci jsou stopkatí nálevníci Vorticella, vířníci Brachyonus, korýši a larvy hmyzu. d) Alfamezosaprobita vody jsou již znečištěny, proniká do nich velké množství makroskopických organických látek, které mají vliv na složení biocenózy. Tento stupeň saprobity je výchozím bodem, kdy mohou být vypouštěny odpadní vody zpět do recipientu. Z typických živočichů, indikujících tyto vody můžeme jmenovat např. bičíkovce rodu Anthophysa, nálevníky Litonotus a Aspidisca a ze zástupců ryb méně náročné kaprovité ryby. e) Polysaprobita značí vody již velmi znečištěné lidskou činností s vysokým obsahem organických látek, jejichž odbourávání často vede k vyčerpání kyslíku ve vodě. Typičtí jsou zde bičíkovci Chlamydomonas, Euglena, kteří se často užívají k dočišťování odpadních vod v dosazovacích nádržích. Dále se zde vyskytují máloštětinatci rodů Tubifex a Limnodrilus, a larvy pakomárů Chironomus. 11

12 III. Eusaprobita v těchto vodách je již velmi silné znečištění organickými látkami a probíhá zde zejména jejich anaerobní rozklad. Eusaprobita je dále rozčleněna do čtyř podskupin: a) Izosaprobita typickým příkladem jsou městské splaškové vody. Dochází zde k vysokému rozvoji nálevníků rodů Paramecium, Colpidium, Glaucoma, Tetrahymena a bezbarvým bičíkovcům. b) Metasaprobita příkladem mohou být městské splaškové vody s vysokým obsahem sulfanu, který brání výskytu dalších druhů. Typickými zástupci jsou bezbarví bičíkovci rodů Bodo, Cercobodo, Tetramitus c) Hypersaprobita charakteristickým prostředím může být např. vyhnívání kalů na čistírnách odpadních vod. Vyskytují se zde praví saprobionti, kterými jsou zejména bakterie. d) Ultrasaprobita znázorňuje zejména přechod odpadní vody v kaly. Jsou to odpadní vody neoživené. IV. Transsaprobita představuje silně znečištěné povrchové i podzemní vody zejména z průmyslových odpadních vod. Dělí se na tři podskupiny: a) antisaprobita nastává působením toxických látek a jedů b) radiosaprobita roli zde hraje znečištění radioaktivními látkami c) kryptosaprobita ukazuje fyzikální faktory, které mají zhoubný vliv na biocenózu. Příkladem může být působení mrazu apod. 2.3 Druhy odpadních vod Odpadní vody vznikají téměř při všech druzích lidské výroby a začínají být jedním z velkých současných globálních problémů (Štěrba, 2008). Existuje mnoho hledisek dělení odpadních vod. Jedním z nich je například rozdělení na odpadní vody organicky znečištěné a anorganicky znečištěné. Mezi těmato dvěma druhy znečištění ovšem existuje mnoho dalších přechodných skupin. V organicky znečištěných vodách pomocí rozborů nalézáme velké množství organických látek, které můžeme dělit na netoxické biologicky rozložitelné (sacharidy), netoxické biologicky těžko rozložitelné (tuky), toxické biologicky rozložitelné (fenoly) a toxické biologicky těžko rozložitelné (chlorované uhlovodíky). Odpadní vody můžeme dělit také podle 12

13 dalšího hlediska a tím je původ vody. Podle původu rozeznáváme odpadní vody splaškové, průmyslové a zemědělské (Hartman, Přikryl a Štědronský, 1998) Splaškové odpadní vody (Hartman, Přikryl a Štědronský, 1998; Ambrožová, 2003) Splaškovými odpadními vodami se rozumí vody používané v domácnostech znehodnocené např. při mytí nádobí, praní prádla, používání WC apod. Přírodní vody jsou těmito vodami ohroženy zejména z hygienických a epidemiologických hledisek. Tyto vody obsahují látky rozpuštěné, suspendované nerozpuštěné látky sedimentující a suspendované nerozpuštěné látky vzplývavé. Jak je již známo, všechny tyto tři frakce můžou být jak organického tak i anorganického (minerálního) původu. Splaškové odpadní vody obsahují velké množství biogenních prvků a nebezpečné látky pro životní prostředí používané např. v pracích prášcích. Jsou významným znehodnocovatelem přírodního prostředí vodních organismů, ale i organismů žijících v těsné blízkosti vod a organismů, jejichž život je těsně spjat s vodním prostředím Průmyslové odpadní vody (Hyánek et al., 1991; Lellák a Kubíček, 1991) Průmyslové odpadní vody jsou výsledkem průmyslové činnosti člověka. V posledních desítkách let dochází k rozvoji průmyslu a tím také k větší produkci průmyslových odpadních vod. Tyto odpadní vody můžou obsahovat tak jako vody splaškové velké množství organických i minerálních látek. Odpadní vody pocházejí z různých provozoven, např. z plynáren, koksáren a chemických závodů. Obsahují velké množství fenolů, kyanidů apod. Mezi nejvíce znečištěné vody se řadí také odpadní vody z papírenského průmyslu, které obsahují velké množství ligninsulfonanů, jejichž rozklad v přírodních podmínkách je velmi pomalý. 13

14 2.3.3 Zemědělské odpadní vody (Hartman, Přikryl a Štědronský, 1998; Štěrba, 2008) Zemědělské podniky jako takové nejsou primárním producentem odpadních vod. Odpadní vody zde vznikají únikem závadných látek do přírodního prostředí, tak se dostávají do povrchových a podzemních vod a způsobují jejich znehodnocení. Tyto odpadní vody můžeme rozdělit podle původu na odpadní vody z rostlinné a živočišné výroby. V rostlinné výrobě dochází ke znehodnocení vod zejména smyvem minerálních hnojiv a pesticidů z půdního povrchu. Díky tomuto jevu dochází ke zvýšenému obsahu minerálních látek ve vodách, což se může projevit negativně na životních cyklech organismů. V živočišné výrobě dochází k produkci mnoha sekundárních produktů. Mezi tyto produkty řadíme například kejdu prasat, močůvku, hnůj, ropné produkty a silážní šťávy. Při nesprávných technických podmínkách a postupech při skladování těchto sekundárních produktů živočišné výroby se musí dbát zvýšené opatrnosti, aby nedocházelo k často zbytečným únikům do okolního prostředí. 2.4 Čištění odpadních vod V průběhu minulého století se ukázalo, že se zvyšující se průmyslovou a zemědělskou činností bude nutno odpadní vody čistit. Příroda už si s takto silně znečištěnými vodami jen velmi těžko dokázala poradit. A proto se začaly budovat čistírny odpadních vod, které mají za úkol tyto odpadní vody přečistit a navrátit je do přírodního prostředí v takovém stavu, aby toto prostředí už více nezatěžovaly. Technologie čištění vod nepracují pokaždé na stejném principu. Záleží na druhu odpadní vody (viz. Kapitola 2.3). Proces čištění odpadních vod se skládá ze tří dílčích na sebe navazujících procesů. Tyto procesy se dělí na mechanické, biologické a chemické (Lellák a Kubíček, 1991). Při mechanickém čištění dochází k zachycení a sedimentaci plavených a vlečených makroskopických částic. Biologický stupeň čištění využívá biologické aktivity bakterií a mikromycet. Ve třetím, chemickém stupni dochází k odbourávání hlavních nutrientů (tzn. prvků způsobujících eutrofizaci) dusíku a fosforu (Ambrožová, 2003). 14

15 2.4.1 Mechanické čištění V mechanickém stupni čištění dochází nejprve k zachycování částic a předmětů unášených proudem nebo vlečených po dně. Tato operace probíhá na česlech rozličných velikostí, která můžou být dále doplněna o různá síta. Na česlech je zachycován nejhrubší materiál, ten se odstraňuje ručně nebo automaticky. V další fázi se nacházejí lapače písku a tuků. Lapače písku představují jednu nádrž nebo skupinu různých nádrží, kde se snižuje rychlost proudící vody a umožňuje se tím sedimentace unášeného materiálu. V lapačích tuků jsou odstraňovány tuky a různé oleje, které jsou většinou shromážděny na vodní hladině. Zbylé rozptýlené tuky se dostávají na hladinu pomocí provzdušňovacích systémů a ve formě pěny jsou sbírány. Veškerý takto získaný odpad se přepravuje do kalových vyhnívacích komor, kde dochází k jeho stabilizaci (Lellák a Kubíček, 1991) Biologické čištění Při biologických procesech dochází k čištění v aerobních i anaerobních podmínkách založených na znalostech samočištění (viz. Kapitola Samočištění), které probíhá přirozeně ve vodních ekosystémech (Ambrožová, 2003) Anaerobní fáze (Lellák a Kubíček, 1991) V první fázi dochází k anaerobnímu čištění odpadních vod. Jedná se o anaerobní vyhnívání organických látek silně znečištěných odpadních vod a organických kalů. Tento proces má však i své nevýhody a těma jsou vznik nepříjemných zápachů a také malá rychlost anaerobního rozkladu. Skrze nepříjemné zápachy jsou tyto procesy situovány do uzavřených vyhnívacích komor. Rychlost těchto procesů je však ovlivňována teplotou uvnitř komor. Dochází zde k velké produkci bioplynu, který se dá ovšem energeticky využít například pro vytápění jednotlivých částí čistírny. Anaerobní procesy probíhají ve dvou fázích. V první fermentační fázi dochází k rozkladu cukrů a posléze se hydrolizují proteiny a škrob. Konečným produktem bývají 15

16 mastné kyseliny, oxid uhličitý, voda apod. Dále se uvolňuje také amoniak a sirovodík. Na této fázi se podílejí bakterie rodu Escherichia a Clostridium. Druhá fáze se nazývá metanová. Na této fázi se podílejí organotrofní a litotrofní metanové bakterie. Metanové kvašení probíhá ve velmi širokém rozmezí teplot. První rozmezí mezi ºC se nazývá teplota mezofilní a rozmezí mezi ºC teplota termofilní. Vhodné je také pro úspěšný rozklad udržovat hodnoty ph okolo hodnoty 7. Při metanovém kvašení dochází k produkci bioplynu, který může být využit k vytápění popřípadě k výrobě elektrické energie. Bioplyn obsahuje okolo % metanu a % oxidu uhličitého. Dále může však obsahovat i velké množství různých příměsí Aerobní fáze V aerobních podmínkách dochází k čištění vod pomocí systému mikroorganismů, které spotřebovávají velké množství kyslíku a je tedy vhodné provzdušňování jednotlivých nádrží. Aerobní mikroorganismy jsou schopny odbourat velké množství organického materiálu (Lellák a Kubíček, 1991). Aerobní způsoby čištění odpadních vod patří k nejužívanějším způsobům k čištění splaškových a průmyslových odpadních vod. Při těchto procesech dochází k rozkladu vysokomolekulárních organických látek pomocí jednotlivých enzymů produkovaných mikroorganismy. Mezi lehce rozložitelné vysokomolekulární látky patří například cukry a bílkoviny, naopak za hůře rozložitelné organické látky jsou považovány tuky. Tyto látky jsou rozkládány na látky nízkomolekulární a následnou oxidací vzniká oxid uhličitý (CO 2 ) a voda (H 2 O).Významnými faktory uvlivňujícími mikrobiální rozklad jsou množství kyslíku, teplota a ph. Kolísání hodnoty ph je velmi nežádoucí při čistírenských procesech (Hartman, Přikryl a Štědronský, 1998). Nejvhodnější hodnoty ph se pro zdárný rozvoj mikroorganismů a tím i zdárný rozklad makromolekulárních látek pohybují v rozmezí 5-9 (Lellák a Kubíček, 1991). Co se týče teploty, tak nejideálnější jsou teploty v rozmezí mezi 37 a 40 ºC. Rozkladné procesy se zpomalují snižováním teploty a při teplotě okolo 5 ºC probíhají již jen velmi pomalu. Rozklad může negativně ovlivnit také obsah anorganických látek, kdy při vysokých koncentracích může docházet k potlačování mikrobiálních kultur a tím zpomalování celého čistícího procesu (Hartman, Přikryl a Štědronský, 1998). 16

17 Během biologického čisticího procesu dochází ke střídání mnoha mikrobiálních kultur podle stupně znečištění. V čerstvé odpadní vodě se nachází nejprve vysoký obsah bakterií, které rozkládají sacharidy, po nich následují bakterie rozkládající lipidy a posléze převládají bakterie nitrifikační. Při nitrifikačních procesech dochází k rozkladu dusíkatých organických látek až na amoniak (NH 3 ). Mezi nejznámější nitrifikační bakterie řadíme bakterie rodu Proteus a Micrococcus (Lellák a Kubíček, 1991) Způsoby biologického čištění Existuje mnoho způsobů biologického čištění odpadních vod. Mezi jednotlivé typy můžeme zařadit například vegetační způsoby čištění, biofiltry, aktivační nádrže nebo stabilizační nádrže. Jednotlivé typy mají vzájemně odlišné způsoby odbourávání organického znečištění (Ambrožová, 2003). Vegetační způsoby čištění tento typ čistírny odpadních vod napodobuje přírodní mokřady a jejich samočisticí schopnost. Jedná se o komplex vesměs rostlinného společenstva doplněného o živočišnou složku, který je schopen odbourávat vysokomolekulární látky z odpadních vod. Výhodami těchto čistíren jsou zejména nízké pořizovací a provozní náklady a schopnost rostlin poutat ve svých pletivech prvky těžkých kovů. Naopak mezi záporné vlastnosti patří velikost plochy pro vytvoření umělého mokřadu a vhodné klimatické podmínky nutné pro zdárný vývoj rostlinné biomasy (Vymazal, 1995). Do kořenové čistírny vstupuje odpadní voda mechanicky zbavená velkých částic. Voda zde prostupuje horizontálně zemním ložem, které je osázeno florou. Při průchodu dochází k mikrobiálnímu rozkladu organických látek, k odstraňování dusíku a fosforu. Rostliny dodávají do vody kyslík, který je důležitý pro správný chod mikrofauny (Ambrožová, 2003). Biofiltry jedná se o zařízení, které pracuje na velmi malé ploše s velkým účinkem čištění odpadní vody. Toto zařízení mívá obvykle válcovitý tvar. Uvnitř nádoby je situován porézní materiál, na který je vstřikována mechanicky očištěná odpadní voda. Postupem času se tak vytváří biologický biofiltr, který je tvořen různými druhy bakterií 17

18 a následně pak jejich konzumenty, kterými jsou v tomto případě nálevníci, kroužkovci, hlístice a larvy hmyzu. Takto vzniklý filtr je provzdušňován. Celý systém je rozdělený do několika vrstev. V první vrstvě dochází k absorbci živin, ve druhé převládají aerobní pochody a ve třetí části pochody anaerobní a ve spodní části dochází k intenzivní nitrifikaci. Čisticí účinek biofiltrů záleží na rychlosti protékající vody a na ploše filtru. Po průtoku biofiltrem je voda odváděna na dočištění do dosazovacích nádrží, vzniklé kaly jsou odčerpávány a dále upravovány (Lellák a Kubíček, 1991). Obr.1 Přibližné schéma trofických úrovní biofiltru ( 006/images/fotky_nema_edicni/preview_trofie_biofiltr.jpg) Stabilizační nádrže principem čištění vod v těchto nádržích je autotrofní a heterotrofní aktivita organismů. V praxi se uplatňuje několik typů těchto nádrží. Mezi nejrozšířenější patří anaerobní nádrže, které se používají hlavně pro předčištění odpadních vod. Dále se můžeme setkat s oxidačními nádržemi a také s provzdušňovacími nádržemi. Na čištění odpadních vod se zde podílí velké množství organismů, které je zde vertikálně i horizontálně rozloženo. Záleží zde také na denní aktivitě organismů a na místním klimatu. Stabilizační nádrže nejsou tak účinné jako například biofiltry nebo aktivační nádrže. Dochází zde k odbourání zhruba % organických látek. Mezi výhody stabilizačních nádrží patří zejména nízké pořizovací náklady (Ambrožová, 2003). 18

19 Aktivační nádrže proces čištění vod v těchto systémech spočívá ve vytvoření kultura mikroorganismů, které se volně pohybují ve vodě a jsou vázány v tzv. vločkách, které tvoří aktivovaný kal (Ambrožová, 2003). Mezi organismy tvořící aktivovaný kal můžeme zařadit bakterie a plísně a následně jejich konzumenty, kterými jsou nálevníci rodu Colpidium, Glaucoma a Tetrahymena. Aktivovaný kal putuje dále s právě čištěnou vodou do dosazovacích nádrží, odkud je odebírán a opět přidáván do přitékající odpadní vody, čímž je zaručen stálý přísun mikroorganismů nutných pro rozklad organických látek. Velmi nutná je zde aerace, která zaručuje stálý přísun kyslíku pro mikroorganismy. Aktivační proces je nejúčinnější, tudíž dochází k nejvyššímu čisticímu efektu, v teplotním rozsahu 9-18 ºC. Nejběžněji používanou aktivací je aktivace nízkozátěžová, kde na jednom konci přitéká odpadní voda s aktivovaným kalem a na druhém konci odtéká voda vyčištěná do dosazovacích nádrží (Lellák a Kubíček, 1991). Existuje ještě řada dalších způsobů biologického čištění odpadních vod. Předchozí typy jsou uvedeny pouze jako příklad, tudíž se dál nebudu zabývat typy dalšími Chemické čištění Po druhé fázi čištění odpadních vod navazuje fáze třetí a to sice fáze chemického čištění. V této fázi jsou odstraňovány látky anorganické povahy. Jedná se zejména o sloučeniny dusíku ve formě amoniaku a dusičnanů a fosforu, které jsou hlavními živinami rostlin. Pokud by se tak nestalo, hrozilo by nebezpečí vzniku eutrofizace při vypuštění takto neošetřených vod do vodních toků (Lellák a Kubíček, 1991). Dusík se zde eliminuje pomocí denitrifikace a převádí se tak na molekulární dusík N 2, který uniká do atmosféry. Fosfor se odbourává pomocí solí např. chloridu železitého nebo hydroxidu vápenatého. Nejjednodušší způsob odbourávání těchto anorganických látek však spočívá ve vysazení rostlinných porostů, které tyto pro ně důležité živiny z vody vyčerpají. Mezi tyto užitečné rostliny můžeme zařadit například skřípinec Schoenoplectus (Vymazal, 1995). 19

20 2.5 Přehled živočichů v systémech čistíren odpadních vod V systémech čistíren odpadních vod se nachází velké množství různorodých živočichů. Jejich množství a druhové složení je závislé na složení odpadní vody, na jejím postupném čištění, teplotě, klimatických podmínkách apod. (Hyánek et al., 1991) Dlouhá léta trvalo, než se vytvořil jednotný a ucelený systém organismů na Zemi, stále dochází k objevům a k zánikům jednotlivých druhů což vede k tomu, že se systém organismů neustále mění a upravuje (Laštůvka et al., 1996). Problém systematického zařazení se vyskytuje zejména u prvoků, kde u některých zástupců není jasné, zda patří do rostlinné či živočišné říše. Proto biologové vytvořili samostatnou říši Protista (BIOMACH, 2010). V následujícím přehledu dle Laštůvky et al. (1996), doplněného o informace z BioLib ( ) a od Ambrožové (2002) je však vycházeno z toho, že prvoci jsou podříší patřící do živočišné říše, tudíž se jedná o živočichy. Níže je uveden výčet nejběžněji se vyskytujících organismů v odpadních vodách: Říše: Živočichové (Animalia) Podříše: Prvoci (Protozoa) dle Ambrožové (2002) Kmen: Bezbrví (Sarcomastigophora) Třída: Bičíkovci (Mastigophora) SKUPINA PROTOMONADALES Čeleď: Rhizomastigaceae Rod: Cercobodo Čeleď: Bodonaceae Rod: Bodo Rod: Pleuromonas Čeleď: Tetramitaceae Rod: Tetramitus Čeleď: Distomataceae Rod: Hexamitus SKUPINA FLAGELLATA APOCHROMATICA Podskupina Euglenophyta Řád: Euglenales 20

21 Čeleď: Astasiaceae Rod: Astasia Řád: Peranematales Čeleď: Peranemataceae Rod: Peranema Čeleď: Anisonemataceae Rod: Entosiphon Podskupina Chrysomonadales Rod: Monas Rod: Oicomonas Rod: Anthophysa Podskupina Cryptophyceae Rod: Chilomonas Třída: Panožkovci (Sarcodina) Podtřída: Kořenonožci (Rhizopoda) Řád: Měňavky (Amoebina) Čeleď: Amoebinae Rod: Vahlkampfia Rod: Chaos Rod: Měňavka (Amoeba) Řád: Krytenky (Testacea) Rod: Krytenka (Arcella) Rod: Euglypha Rod: Pseudosifflugia Rod: Rozlitka (Difflugia) Podtřída: Slunivky (Heliozoa) Rod: Slunivka (Actinophrys) Rod: Raphidiophrys Kmen: Obrvení(Celiophora) Třída: Nálevníci (Ciliata) Nadřád: Kinetophragmitophora Čeleď: Pleurostomatida Rod: Litonotus 21

22 Nadřád: Oligohymenophora Řád: Peritrichida Čeleď: Vorticellidae Rod: Vorticella Rod: Carchesium Čeleď: Epistylididae Rod: Epistylis Čeleď: Operculariidae Rod: Opercularia Čeleď: Vaginicolidae Rod: Vaginicola Řád: Scuticociliatida Rod: Cyclidium Řád: Hymenostomatida Rod: Paramecium Rod: Colpidium Rod: Glaucoma Rod: Tetrahymena Nadřád: Polyhymenophora Řád: Hypotrichida Čeleď: Aspidiscidae Rod: Aspidisca Řád: Heterotrichida Rod: Stentor Třída: Rournatky (Suctoria) Rod: Tokophyra Rod: Acineta Podříše: Mnohobuněční (Metazoa) dle Laštůvky et al. (1996) a BioLib ( ) Kmen: Hlístice (Nematoda) Třída: Secernentea Rod: Diplogaster 22

23 Kmen: Vířníci (Rotifera) Třída: Točivky (Monogononta) Řád: Ploima Rod: Obrněnka (Brachionus) Rod: Lecane Rod: Cephalodella Rod: Colurella Rod: Lepadella Třída: Pijavenky (Bdelloidea) Řád: Philodinida Rod: Rotaria Řád: Adinetida Rod: Pijavenka (Adineta) Kmen: Kroužkovci (Annelida) Třída: Máloštětinatci (Oligochaeta) Řád: Tubificida Čeleď: Nitěnkovití (Tubificidae) Rod: Nitěnka (Tubifex) Kmen: Členovci (Arthropoda) Podkmen: Korýši (Crustacea) Třída: Lupenonožci (Branchiophoda) Řád: Perloočky (Cladocera) Čeleď: Hrotnatkovití (Daphniidae) Rod: Hrotnatka (Daphnia) Čeleď: Kaluženkovití (Moinidae) Rod: Kaluženka (Moina) Podkmen: Vzdušnicovci (Tracheata) Třída: Hmyz (Insecta) Řád: Dvoukřídlí (Diptera) Čeleď: Pakomárovití (Chironomidae) Rod: Pakomár (Chironomus) Čeleď: Koutulovití (Psychodidae) Rod: Koutule (Psychoda) 23

24 2.5.1 Podříše: Prvoci (Protozoa) Prvoci patří mezi jednu z nejpočetnějších skupin živočichů. Je známo okolo poznaných a popsaných druhů (Dogel, 1961). Jejich tělo je tvořeno jednou buňkou, proto se také řadí mezi jednobuněčné organismy. Velikost prvoků je velmi různorodá, pohybuje se od velikosti 1 µm do několika milimetrů. Vnitřní stavba se v mnohém podobá stavbě těla mnohobuněčných organismů (Laštůvka et al., 1996). K poznávání prvoků výrazně napomohl vynález holandského učence Leeuwenhoeka ( ). Tento mladý holandský učenec pozoroval tyto drobné živočichy pomocí jednoduché lupy. Jednalo se v té době o první pozorované prvoky lidským okem (Dogel, 1961). Povrch těla prvoků je kryt krycí membránou, která se nazývá pelikula. Pelikula může být dále vyztužena jednotlivými sloučeninami jako např. oxidem křemičitým (SiO 2 ). K pohybu slouží prvokům různorodé pohybové organely, mezi které řadíme brvy, bičíky, panožky a speciální undulující membrány. Mnoho prvoků nemá vyvinuty speciální organely určené k příjmu potravy a příjem potravy u nich probíhá pinocytózou a fagocytózou. Druhy lépe uzpůsobené přijímání potravy mají vyvinuta buněčná ústa. Nestrávené zbytky potravy jsou dále vylučovány buněčnou řití. Další jednotlivé organely se utvářely dále specificky podle jednotlivých tříd a čeledí (Laštůvka et al., 1996). Podle Ambrožové (2002) lze rozdělit jednotlivé bičíkovce podle obrvení do dvou kmenů. První kmen bezbrví (Sarcomastigophora) je typický pouze přítomností bičíků popřípadě panožek, naopak kmen obrvení (Celiophora) se vyznačuje přítomností brv v jakémkoliv množství na povrchu těla Třída: Bičíkovci (Mastigophora) Hlavním znakem těchto drobných prvoků je zejména vyskytující se pohybový orgán bičík, popř. několik bičíků. U některých druhů však může být doplněn ještě drobnými panožkami. Na povrchu těla mají pelikulu, která může být u některých druhů dále kryta nejrůznějšími druhy schránek (Ambrožová, 2002). 24

25 Tvar těla těchto organismů je dosti rozmanitý, avšak většinou se vyskytuje tvar vejčitý či protáhlý. Bičíkovci se většinou živí bakteriální potravou, řasami a v některých případech konzumují i drobnější prvoky. Menší druhy se živí tekutou potravou, kterou vstřebávají celým povrchem těla. Tělo prvoků může obsahovat také různá barviva jako např. chlorofil, což je zelené barvivo, které umožňuje prvokům vykonávat fotosyntézu. Někteří prvoci jsou však také bezbarví a živí se heterotrofně. Většina bičíkovců se rozmnožuje nepohlavně dělením většinou na dvě části (Dogel, 1961). Níže uvedený systém bičíkovců, jejich morfologie a ekologie jsou popisovány podle Ambrožové (2002) doplněno o informace od Dogela (1961) a Hausmanna a Hülsmanna (1996). SKUPINA PROTOMONADALES Jedná se o bezbarvé bičíkovce s jedním nebo dvěma bičíky. Tyto druhy se živí osmotrofně a fagotrofně. Patří sem druhy volně žijící i druhy žijící přisedle. V odpadních vodách se nejčastěji setkáváme se čtyřmi čeleděmi a to Rhizomastigaceae, Bodonaceae, Tetramitaceae a Distomataceae. Čeleď: Rhizomastigaceae Tyto druhy vytvářejí různé plazmatické výběžky na povrchu svých těl. Velmi se tak podobají kořenonožcům. Nejčastějším způsobem výživy je fagocytóza. Z této čeledi se v odpadních vodách nejčastěji vyskytuje rod Cercobodo. Obr. 2 Cercobodo sp. ( 006/images/obrazky_skripta/prvoci/preview_cercobodo.jpg) 25

26 Čeleď: Bodonaceae Buňky těchto drobných živočichů jsou nahé bez schránek. Tato čeleď zahrnuje druhy volně pohyblivé nebo druhy po určitou dobu přisedlé. Mají dva bičíky. Jeden z nich je vlečný a směřuje dozadu a druhý je plovací směřující dopředu. Tyto druhy jsou velmi významnými faktory silného znečištění. V odpadních vodách, zejména v aktivačních systémech čistíren odpadních vod se nachází rod Bodo typický svým volným pohybem a rod Pleuromonas, který je přichycený k podkladu pomocí vlečného bičíku. Čeleď: Tetramitaceae Tato čeleď je charakteristická vyšším počtem bičíků. Obvykle se vyskytují však čtyři až šest bičíků, z nichž některé jsou plovací a některé vlečné. Mezi volně se pohybující bičíkovce se čtyřmi bičíky této čeledi se řadí rod Tetramitus, který se opět v čistírenských systémech nachází v aktivačních nádržích. Čeleď: Distomataceae Tato skupina je charakteristická počtem šesti až osmi bičíků uspořádaných protilehle na povrchu těla. Pohybují se rotačně a většina těchto druhů žije v silně znečištěných vodách. Velmi typickým rodem této čeledi je Hexamitus vyskytující se v aktivačních systémech čistíren odpadních vod. Tento rod má dvě trojice naproti sebe postavených plovacích bičíků a dvojici bičíků vlečných. SKUPINA FLAGELLATA APOCHROMATICA Jedná se o velmi variabilní skupinu jednotlivých bičíkovců, kteří jsou bezbarví ale stavbou těla jsou přitom velmi podobní barevným bičíkovcům. V odpadních vodách se můžeme setkat se třemi podskupinami a to sice Euglenophyta, Chrysomonadales a Cryptophyceae. 26

27 Podskupina Euglenophyta Řadí se sem zástupci, kteří neobsahují chloroplasty, tudíž neobsahují žádná barviva. Do této podskupiny živočichů odpadních vod patří řády Euglenales a Peranematales. Řád: Euglenales Do tohoto řádu zahrnujeme živočichy z čeledi Astasiaceae, které můžeme charakterizovat jako jednobuněčné živočichy pohybující se pomocí jednoho či dvou bičíků. Tvar těla bývá většinou protáhlý, vřetenovitý a oválný. Jako zásobní látka pro tyto živočichy slouží paramylon. Jako příklad organismů žijících v odpadních vodách, respektive v aktivačních systémech čistíren odpadních vod může být rod Astasia, který je po morfologické stránce typický jedním bičíkem určeným k pohybu. U tohoto rodu absentuje světločivná skvrna, neboli stigma. Organismy tohoto rodu také postrádají potravní vakuoly. Obr. 3 Astasia sp. ( Řád: Peranematales Tyto organismy jsou opět bazbarvé. Způsoby jejich pohybu jsou různé, od klouzavých pohybů až po plíživé. Orgánem pohybu jsou opět bičíky. Jeden bičík slouží k aktivnímu pohybu a druhý je vlečen a slouží přitom k přidržování organismu k substrátu. Zásobní 27

28 látka, ze které čerpají energii, je olej. Z běžně se vyskytujících živočichů uvádím dvě čeledi Peranemataceae a Anisonemataceae. Čeleď Peranemataceae je v odpadních vodách zastoupena rodem Peranema, který je morfologicky typický jedním bičíkem určeným k pohybu organismu a vřetenovitým nebo oválným tvarem těla. Tento bičíkovec je opět velmi typický v aktivačních systémech. Obr. 4 Peranema sp. ( Čeleď Anisonemataceae je rozeznatelná od předchozí pomocí dvou bičíků, z nich jeden je vlečený. Vlečný bičík bývá mohutnější než přední určený k pohybu. Příkladem rodu zařazeného do této čeledi může být rod Entosiphon. Obr. 5 Entosiphon sp. ( 28

29 Podskupina Chrysomonadales Tito živočichové jsou opět fyziologicky velmi podobné předchozím. Absentuje zde opět přítomnost chloroplastů. V odpadních vodách se velmi často vyskytují rody Monas, Oicomonas a Anthophysa. Rod Monas je typický životem samostatných jedinců nevyskytujících se v koloniích. Na povrchu těla jsou přítomny dva nestejně dlouhé bičíky. Druhý rod Oicomonas má opět k pohybu dva nestejně dlouhé bičíky, tvar těla se jeví většinou jako kulovitý. Jednotlivé organismy však žijí v koloniích, které bývají v odpadních vodách volně plovoucí. Nejčastěji se vyskytují v aktivačních nádržích. Poslední, třetí rod Anthophysa je morfologicky stejný s předchozími dvěma rody. Pouze vytváří stopky a žije přisedle. Tento rod vytváří velké kolonie o mnoha jedincích. Obr. 6 Anthophysa sp. ( Podskupina Cryptophyceae Tělo těchto bičíkovců je dorzoventrálně zploštělé s bočním umístěním dvojice bičíků, z nichž je jeden delší než druhý. Vyskytují se ve znečištěných vodách, přičemž takto znečištěné vody jsou zabarvené dohněda doprovázené silným štiplavým rybím zápachem (Ambrožová, 2007) Nejhojnějším rodem vyskytujícím se zejména v aktivačních systémech čistíren je rod Chilomonas. Tělo bývá oválné, většinou z přední části jako by šikmo uťaté (Sinice a řasy, ). 29

30 Obr. 7 Chilomonas sp. ( Třída: Panožkovci (Sarcodina) Panožkovci se pohybují typickým pohybovým orgánem charakteristickým pro tuto třídu a to sice panožkami, neboli pseudopodii. Takto vytvářený pohyb se nazývá amoebidní. Tělo bývá holé, v některých případech vytváří pevné schránky (Dogel, 1961). Organismy patřící do této třídy jsou typičtí měňavkovitým stádiem, jsou však i případy kdy k pohybu slouží bičík. Záleží však na životním cyklu jedince. Tito prvoci se živí jednak drobnými prvoky či bakteriemi, ale taky se živí saprofiticky, kdy rozkládají organickou hmotu a jsou tudíž velmi důležití při samočisticích procesech vody. Z nejhojněji vyskytujících se živočichů v odpadních vodách, popř. podílejících se na samočisticích procesech vody uvádím dvě podtřídy a to kořenonožce a slunivky (Ambrožová, 2002). Podtřída: Kořenonožci (Rhizopoda) Pro jedince je charakteristické používání panožek k pohybu a také k přijímání potravy, tzv. fagocytóze. Povrch těla je jemný, hladký a neobrvený. Tvarově jsou velmi nestabilní a často vytvářejí nejrůznější schránky, které bývají různě inkrustovány (Laštůvka et al., 1996). 30

31 Následující rozdělení kořenonožců a jejich popis je podle Ambrožové (2002) doplněný informacemi od Dogela (1961); Hausmanna a Hülsmanna (1996) a Laštůvky et al. (1996). Řád: Měňavky (Amoebina) Patří mezi nejjednodušší zástupce prvoků. Jsou často nazývány nahými kořenonožci. Většina z nich žije ve sladkých vodách. Typickým pohybem je pohyb pomocí pseudopodií. Při tomto pohybu dochází k natahování panožek a k přelévání buněčného obsahu. Příjem potravy těsně souvisí s pohybem, protože je taktéž uskutečňován pomocí pseudopodií. Dochází zde k fagocytóze. Měňavka přijímá pouze částice, které je schopna pohltit, nestrávené zbytky vypuzuje z těla ven. Přijatelné částice obtéká a pohlcuje. Tím měňavky vytvářejí potravní vakuoly. Měňavky mají taktéž kontraktivní vakuolu, jež zajišťuje stálý tlak a množství vody v těle prvoka. Rozmnožování u měňavek je většinou nepohlavní pomocí dělení, které se děje stejně podobně jako u mnohobuněčných živočichů, avšak u měňavek nově vzniklá dceřinná buňka nezůstává připojena k mateřské, nýbrž se odděluje a vznikají tak dva noví jedinci. V odpadních vodách se nejvíce vyskytují měňavky z čeledi Amoebidae. Tato čeleď čítá mnoho rodů, které se jednotlivě od sebe rozlišují pomocí různých znaků. Rod Vahlkampfia je typický vytvářením jediné panožky, pomocí které se pohybuje. Tento pohyb je velmi podobný pohybu slimáka. Obr. 8 Vahlkampfia sp. ( mp.gif) 31

32 Rod Chaos vyniká vytvářením více panožek k pohybu, má nezpevněné tělo, tudíž celkem měkké. Panožky jsou charakteristické svou délkou a tloušťkou. Nejhojněji se vyskytuje v odpadních vodách zástupce Chaos proteus. Třetím nejhojnějším rodem je rod měňavka (Amoeba). Tělo měňavek tohoto rodu vybíhá taktéž ve vícero panožek, naopak tělo už je pevnější. Zpočátku vytváří tuhé panožky, které postupem času ztrácejí na mohutnosti a chřadnou. Řád: Krytenky (Testacea) Tělo těchto drobných živočichů bývá vesměs vždy ukryto ve schránce. Tyto schránky mají zpravidla vejčitý, oválný nebo kulovitý tvar. Ze schránky většinou jedním otvorem vycházejí panožky, které slouží k pohybu. Krytenky můžou vytvářet velmi dlouhé panožky, které často připomínají vlákna. Rozmnožování je velmi podobné jako u měňavek. Nově vzniklý jedinec pomocí přímého dělení si vytváří svou novou schránku. Zástupci tohoto řádu se nejhojněji vyskytují v aktivačních nádržích čistíren odpadních vod. Do tohoto řádu patří mnoho rodů, nejznámější a v odpadních vodách nejhojněji se vyskytující jsou rody kryténka (Arcella) a rozlitka (Difflugia). Rod kryténka (Arcella) vytváří chitinózní schránky, na kterých se nikdy nenacházejí žádná cizorodá tělíska. Z jednoho otvoru ze spodní strany schránky vycházejí široká laločnatá pseudopodia. Obr. 9 kryténka rodu Arcella ( 32

33 Druhým nejrozšířenějším rodem je rod rozlitka (Difflugia), kde všichni jednotliví zástupci vytvářejí hruškovité schránky, které jsou na jejich povrchu polepeny různými cizorodými tělísky, nejhojněji zrnky písku. Pseudopodia opět vycházejí jedním otvorem a jsou široce laločnatá. Obr. 10 rozlitka rodu Difflugia ( Třetím rodem řádu kryténky (Testacea) je Euglypha. U tohoto rodu je schránka na povrchu pokryta drobnými destičkami a z ní vybíhají vláknitá psedopodia. Posledním rodem, který zde jmenuji je rod Pseudodifflugia. Schránka se od předchozího rodu liší tím, že nemá povrch tvořený destičkami. K pohybu opět slouží dlouhá vláknitá pseudopodia. Podtřída: Slunivky (Heliozoa) Tělo těchto organismů je většinou kulovitého tvaru. Z tohoto kulovitého těla vycházejí pravidelně po celém povrchu vláknitá pseudopodia (axopodia). Uvnitř těchto pseudopodií se nachází vyztužená osní část. Kolem svého těla často vytvářejí slizové obaly. Slunivky většinou žijí v čistějších vodách, a proto je nacházíme většinou až při odtoku z čistírenských provozů. Prvním rodem je rod slunivka (Actinophrys) typický jedním centrálním jádrem uvnitř buňky. Kolem povrchu těla se nenachází žádný slizový obal. 33

34 Obr. 11 slunivka rodu Actinophrys ( Druhým, méně častým rodem v odpadních vodách může být rod Raphidiophrys. Kolem svého těla již vytváří slizové obaly s různými elementy. Vytváří také křemičité jehlice na povrchu svého těla Třída: Nálevníci (Ciliata) Tato třída již náleží do kmene obrvených. Jedná se o nejdokonalejší třídu z prvoků s nejsložitější stavbou buňky. Na povrchu těla se nacházejí brvy sloužící k pohybu organismu (Laštůvka et al., 1996). Tvar těla bývá často protáhlý, oválný nebo někdy i vejčitý. Všichni zástupci až na malé výjimky mají buněčná ústa a buněčný hltan sloužící k příjmu potravy. Po přijetí drobných částic potravy postupně vznikají potravní vakuoly. Nestrávené zbytky potravy opouštějí tělo prvoka pomocí buněčné řitě. Nálevníci jsou typičtí přítomností dvou jader v buněčném obsahu. První jádro se nazývá makronukleus a druhé menší mikronukleus (Dogel, 1961). Nálevníci jsou velmi užiteční při samočisticích procesech a podle Ambrožové (2002) je můžeme rozdělit na tři jednotlivé nadřády a to Kinetophragmitophora, Olygohymenophora a Polyhymenophora. Popis jednotlivých rodů je doplněn informacemi od Dogela (1961) a Hausmanna a Hülsmanna (1996). 34

35 Nadřád: Kinetophragmitophora Zástupci tohoto nadřádu jsou charakterističtí stejnou délkou brv na povrchu těla. Kolem buněčných úst se nacházejí brvy, které jsou velmi shodné s brvami na povrchu těla. Svou kořist získávají pohybem vlastního těla tak, že ji dostihují. Čeleď: Pleurostomatida Tato čeleď je charakteristická laterárně zploštělým protáhlým tělem. Brvy na povrchu těla jsou zachovány a jedinci se volně pohybují. V odpadních vodách se často vyskytuje rod Litonotus, který je typický vytvářením hákovitého výběžku na hřbetní části těla. Nadřád: Oligohymenophora Jedná se o největší skupinu nálevníků vyskytujících se v odpadních vodách. Kolem ústního otvoru se vyskytují brvy, které přesahují obrys těla, tudíž nejsou stejné jako brvy sloužící k pohybu. Potravu získávají vířivými pohyby, kdy pomocí brv si přiviřují jednotlivé částice. Nejčastěji se vyskytujícími se řády jsou Peritrichida, Scuticociliatida a Hymenostomatida. Řád: Peritrichida Jedná se o přisedle žijící jedince pomocí vytvořeného stvolu. Širší část těla vytváří prostor pro příjem potravy. Obrvení není až tak husté, dochází k jeho částečné redukci. V odpadních vodách se setkáváme nejčastěji s druhy patřícími do čeledí Vorticellidae, Epistilididae, Operculariidae a Vaginicolidae. 35

36 Čeleď: Vorticellidae Tělo nálevníků této čeledi není kryto v žádné schránce. Tito prvoci jsou obvykle přichyceni k substrátu stopkou. Jedinci se vyskytují samostatně (rod Vorticella) nebo v koloniích (rod Carchesium) Obr. 12 Carchesium sp. Obr. 13 Vorticella sp. ( ( commons/c/c5/carchesium.jpg) commons/f/f5/vorticella_%28psf%29.png) Čeleď: Epistylididae a Opercularridae Rovněž zástupci z těchto čeledí nemají na povrchu svého těla žádnou schránku. Jedinci jsou přichyceni opět v substrátu pomocí stvolu. V odpadních vodách často nacházíme jedince rodů Epistylis a Opercularia, kteří se shlukují do kolonií. Čeleď: Vaginicolidae Tito drobní nálevníci již mají vytvořeny schránky na povrchu svých těl. Často se setkáváme s rodem Vaginicola, který se od jiných odlišuje nepřítomností víčka, které slouží k uzavírání schránky, ale také tito jedinci nepřisedají k substrátu pomocí stvolu. 36

37 Řád: Scuticociliatida Tento řád je charakteristický oproti jiným přítomností ocasní štětiny. V čistírenských systémech se nejčastěji v aktivačních nádržích nacházejí zástupci rodu Cyclidium, kteří mají jednu tuhou ocasní štětinu a dorůstají velmi malých velikostí. Obr. 14 Cyclidium sp. ( 600_Cyclidium.jpg) Řád: Hymenostomatida Do tohoto řádu patří asi nejznámější skupina prvoků. Mezi nejvíce známé prvoky, respektive nálevníky patří rod trepka (Paramecium). Tento nálevník má brvy rovnoměrně rozmístěny po celém povrchu těla. Patří taktéž mezi větší a snadno pozorovatelné jedince. Dalšími rody vyskytujícími se v odpadních vodách jsou např. Colpidium, Glaucoma a Tetrahymena. Všechny čtyři rody se vzájemně vyskytují v aktivačních nádržích, popřípadě tvoří aktivovaný kal. Nadřád: Polyhymenophora Tento nadřád zahrnuje taktéž známější a velikostně větší druhy. V odpadních vodách se setkáváme se zástupci dvou řádů, a to Hypotrichida a Heterotrichida. Zvláštní 37

38 vlastností, kterou si získávají potravu je jejich schopnost rozvířit okolí. Tímto pohybem doslova strhávají do svého okolí různé řasy a drobné bičíkovce. Řád: Hypotrichida Jedinci mají dorzoventrálně zploštělé tělo. Brvy jsou přítomny pouze po obvodu těla, někdy se pár brv nachází také na zádové části jejich těla. Do tohoto řádu řadíme jedince z rodu Aspidisca, kteří mají mohutné brvy, místy s přerušením po obvodu těla. Řád: Heterotrichida Tělo těchto nálevníků není dorzoventrálně zploštěné. Na povrchu těla mají pásy brv. Nejznámějším rodem je rod mrskavka (Stentor). Tento prvok může být i okem viditelný, dosahuje velikosti až 1 mm. Obr. 15 mrskavka rodu Stentor ( Třída: Rournatky (Suctoria) Jedná se o menší skupinu obrvených prvoků. Mladí jedinci jsou obrvení a v dospělosti jsou již nazí a přisedlí. Jejich potravou bývají obvykle drobní obrvení nálevníci, které vysávají pomocí jednoduchých rourek (Dogel, 1961). 38

39 Tělo těchto prvoků bývá většinou kulovité nebo vejčité. Na jeho povrchu je velký počet rovnoměrně rozmístěných rourek, které mají na svém konci vytvořeno primitivní sací nebo bodací ústrojí. V dospělosti vytvářený stvol, pomocí něhož se přichycují k substrátu, je neživý. V odpadních vodách se často vyskytují zástupci rodů Tokophyra a Acineta (Ambrožová, 2002) Podříše: Mnohobuněční (Metazoa) Tělo těchto živočichů již není tvořeno pouze jednou jedinou buňkou, ale hned systémem několika buněk, které jsou různě diferencovány (Laštůvka et al., 1996). Mnohobuněční mají nejpravděpodobněji původ v jednobuněčných, avšak není dosud jasné, jak se jednobuněční přeměnili na mnohobuněčné (Dogel, 1961). Mnohobuněční zahrnují celou řadu velmi rozmanitých organismů s postupně složitější tělní stavbou a diferenciací. V odpadních vodách se setkáváme s vývojově nižšími organismy. Nejhojněji jsou zde zastoupeni vířníci (Rotifera), kroužkovci (Annelida), hlístice (Nematoda) a někteří zástupci členovců (Arthropoda), zejména jejich larvy (Ambrožová, 2002) Kmen: Hlístice (Nematoda) Jedná se o velmi početný kmen, kdy většina ze zástupců žije ve sladké vodě. Tělo bývá většinou oválné, protáhlé nebo vřetenovité ke konci se zužující. Hlístice jsou velmi přizpůsobivé prostředí, ve kterém žijí. Dokáží se vypořádat i s nižším přísunem kyslíku (Dogel, 1961). Pohyb těchto živočichů se odehrává díky kožnímu svalovému vaku, který je tvořen podélnou svalovinou. Trávicí soustavu mají otevřenou trubicovitou, začíná ústní dutinou a končí řitním otvorem. Hlístice jsou odděleného pohlaví a rozmnožují se pohlavně, výjimečně pomocí partenogeneze (Laštůvka et al, 1996). V odpadních vodách se často vyskytují hlístice rodu Diplogaster, které jsou nejčastěji k nalezení na dnech dosazovacích nádrží, popřípadě v aktivovaném kalu nebo usazeném 39

40 písku. Tyto hlístice dosahují malého vzrůstu, dosahují velikosti maximálně 1 mm (Ambrožová, 2003). Obr. 16 Diplogaster sp. ( 006/images/obrazky_skripta/metazoa/preview_diplogaster.jpg) Kmen: Vířníci (Rotifera) Jedná se o mnohobuněčné organismy žijící ve sladkých vodách, často však v hojně znečištěných, kteří dosahují velikosti většinou kolem 1-2 mm. Většina těchto živočichů se volně pohybuje, avšak najdou se i případy, kdy jedinci žijí přisedle. Tělo vířníků je rozděleno na tři části: hlavový oddíl, trupový oddíl a zadní část, která může někdy absentovat. Na hlavovém oddílu se nachází vířivý ústroj, který je velmi typický pro vířníky. Díky tomuto orgánu vířník plave a zároveň se k jeho ústům dostávají drobné částice potravy vznášející se ve vodě. Na hlavový oddíl navazuje oddíl trupový. Tvar trupu je většinou protáhlý nebo cylindrický většinou dorzoventrálně zploštělý. Trup je ukončen kloakálním otvorem. Dále navazuje zadní část (noha), která je tvořena svalovinou. Pomocí nohy vířníci lezou, popřípadě se s ní dočasně přichycují k podkladu (Dogel, 1961). Vířníci se rozmnožují na jaře partenogenezí (vývoj z neoplozených vajíček), kdy se líhnou pouze samičky a na podzim gamogeneticky, kdy se líhnou samečkové, kteří však nemají vyvinutou zažívací soustavu a po několika hodinách hynou (Ambrožová, 2002). Systém vířníků je značně složitý, v odpadních vodách se nachází celá řada těchto drobných živočichů, kteří jsou uspořádáni do systému podle BioLib ( ), popis jednotlivých rodů je podle Dogela (1961) a Ambrožové (2002). 40

41 Třída: Točivky (Monogononta) Do této třídy patří řád Ploima, který zahrnuje velké množství druhů. Velmi známým rodem žijícím převážně na biofitrech v čistírnách odpadních vod je rod obrněnka (Brachionus). Tento rod má vytvořen krunýř zploštělý ze dvou stran, kryjící pouze trupový oddíl. Pokaždé se utváří tzv. noha. Obr. 17 Brachionus sp. ( U rodů Corulella a Lepadella je opět vytvořen krunýř, ale už není zploštělý. Tento krunýř bývá protažen v hlavovou přilbu. Rod Corulella má krunýř tvořen pouze jednou destičkou, rod Lepadella dvěma destičkami a nevybíhá v hlavovou přilbu. Třetím známým rodem, který vytváří krunýř je Lecane avšak krunýř již pokrývá i hlavovou část. Tělo i s krunýřem bývají dorsoventrálně zploštělé. Posledním hojným rodem je Cephalodella, kdy se vytváří na povrchu těla pouze polokrunýř. Zadní část (noha) bývá velmi krátká. Všichni tito drobní živočichové kromě rodu Brachionus se velmi často nacházejí v aktivačních systémech čistíren odpadních vod. Třída: Pijavenky (Bdelloidea) Pijavenky jsou charakteristické schopností teleskopicky zasouvat hlavovou i zadní část do trupu. V této třídě nedochází k vývoji samečků. Pro jedince je typické tzv. 41

42 píďalkovité lezení, kdy je pohybují po podkladu. Tyto pijavenky se nejčastěji vyskytují na biofiltrech v čistírnách odpadních vod popříadě jsou součástí aktivovaného kalu. Do této třídy vířníků patří dva nejznámější rody a to sice rod Rotaria a Adineta Kmen: Kroužkovci (Annelida) Jedná se už o velmi vyvinutou skupinu živočichů. Tělo těchto živočichů se skládá z většinou stejnocenných článků, povrch jejich těla je pokryt pokožkou, pod kterou se nachází pohybový orgán kožně svalový vak tvořený podélnou i hladkou svalovinou. Kroužkovci jsou většinou hermafrodité. Z živočichů odpadních vod jsou nejvíce významní saprofágní kroužkovci rozkládající zbytky organické hmoty. Význam těchto organismů pro vodní hospodářství je velký, protože se podílejí na dekompozici organického materiálu, tudíž jsou nutní v koloběhu samočištění (Laštůvka et al., 1996). Třída: Máloštětinatci (Olygochaeta) U těchto kroužkovců zanikla tykadla, parapodia a žábry (Dogel, 1961). Štětinky na povrchu těla jsou mnohem kratší než u mnohoštětinatců a vyrůstají ve čtyřech svazcích na každém článku těla. Počet svazků je charakteristický pro jednotlivé čeledi. K nejběžněji se vyskytujícím máloštětinatcům v odpadních vodách patří čeleď nitěnkovití (Tubificidae), jejichž zástupci rostou obvykle do délky kolem dvou centimetrů. Nejznámějším zástupcem vyskytujícím se nejhojněji v usazených vrstvách organického materiálu někdy i velmi silně znečištěných vod je nitěnka obecná (Tubifex tubifex), která se velmi aktivně podílí na samočisticích procesech vody (Ambrožová, 2002) 42

43 Obr. 18 Nitěnka obecná Tubifex tubifex ( Kmen: Členovci (Arthropoda) Tento kmen patří k druhově nejbohatším. Jejich název napovídá, že tělo je článkované, v tomto případě heteronomně. Heteronomní článkování dává vznik hlavě, hrudi a zadečku (Dogel, 1961). V znečištěných vodách se často nacházejí korýši a vzdušnicovci, kteří jsou považování za konzumenty organických zbytků v odpadních vodách, popřípadě se živí jinými drobnějšími živočichy (Ambrožová, 2003). Podkmen: Korýši (Crustacea) Korýši tvoří velkou skupinu živočichů, z nichž velké množství se považuje za indikátory znečištění vod. V méně znečištěných vodách se tak hojně vyskytují perloočky (Cladocera), které mají tělo kryto dvouchlopňovou schránkou, nožky mají lupenité a tělo zakončené vidličkou (furkou). Perloočky mají dva páry tykadel, přičemž druhý pár je mohutnější a slouží ke vznášení ve vodě (Laštůvka et al., 1996). Mezi nejznámější rody vyskytující se v odpadních vodách podle Ambrožové (2002) řadíme rody kaluženka (Moina) a hrotnatka (Daphnia). Rod hrotnatka (Daphnia) je charakteristický podobným způsobem života jako vířníci, kdy se na jaře pomocí partenogeneze líhnou samice a později na podzim samci, kteří však po několika dnech hynou. Hrotnatky jsou schopny přefiltrovat během dvaceti 43

44 minut takové množství organické potravy, které zaplní celou jejich trávicí trubici (Dogel, 1961). Hrotnatky se často nacházejí ve výtocích odpadních vod z čistíren (Ambrožová, 2003). Obr. 19 Hrotnatka rodu Daphnia ( unnamed.jpg) Podkmen: Vzdušnicovci (Tracheata) Z tohoto podkmene se nejhojněji v odpadních vodách, respektive na biofitrech v čistírnách odpadních vod nacházejí zástupci třídy Hmyz (Insecta). Tito drobní jedinci se zde nacházejí však v larválním stadiu, dospělci již žijí mimo vodní prostředí (Ambrožová, 2003). Nejvýznamnějšími zástupci jsou ti z řádu dvoukřídlí (Diptera). Ten je dále rozdělen na dlouhorohé a krátkorohé. Krátkorozí jsou charakterističtí štíhlým tvarem těla s dlouhými tykadly. První pár křídel je blanitý, druhý tvoří tzv. kyvadélka. Čistírensky velmi významní jsou pakomáři a koutule (Urban, 1999). Rod Chironomus zahrnuje pakomáry, kteří jsou typičtí velmi štíhlým tělem a dlouhými nohami. Dospělci však nemají vyvinuté ústní ústrojí, což způsobuje jejich brzké hynutí. Larvy těchto pakomárů žijí až tři roky a živí se organickými zbytky v odpadních vodách. Tyto larvy mají také panožky na předohrudi a posledním článku zadečku. Vyskytují se po celé střední Evropě (McGavin, 2005). 44

45 Obr. 20 pakomár rodu Chironomus ( Koutule (Psychoda) se opět vyskytují v odpadních vodách a jsou důležitými prostředníky, kteří zajišťují samočisticí procesy ve vodách. Vyskytují se opět v larválním stádiu na biofiltrech (Čištění odpadních vod, 2008) Obr. 21 koutule rodu Psychoda ( /Psychoda16x12.jpg) 2.6 Patogenní organismy v odpadních vodách V odpadních vodách se také nachází celá řada nežádoucích, zvláště pak patogenních organismů, které se do vody dostávají fekálním znečišťováním. Těmito organismy rozumíme hlavně viry, bakterie a prvoky, kteří způsobují nejrůznější infekce a onemocnění. Jejich eliminace probíhá v čistírnách odpadních vod fyzikální cestou 45

46 (vysoká teplota), chemickou cestou (chlor) nebo biologickou cestou (potrava ostatních organismů). Při vypouštění přečištěných odpadních vod do recipientů se proto z hygienických důvodů kontroluje množství těchto organismů obsažených v objemové jednotce vody podle příslušných norem (Ambrožová, 2003). Přehled nejčastějších patogenních organismů v odpadních vodách, nemocí jimi způsobovaných a jejich příznaků podle Water Treatment and Purification ( ) vyjadřuje následující tabulka: Tab. 1 Patogenní organismy odpadních vod ( Bakterie Název nemoci Příznaky Escherichia coli Infekce močových cest, novorozenecká meningitida, Průjem, bolest hlavy, horečka, poškození ledvin střevní nemoci Salmonella tyfus horečka Vibrio El Tor Cholera Bolesti břicha, průjem Živočich Cryptosporidium parvum Kriptosporidióza Zvracení, nechutenství, průjem Giardia Giardióza Průjem, křeče v břiše, únava Toxoplasma gondii Toxoplazmóza Horečka, otoky lymfatických uzlin 2.7 Kořenové čistírny odpadních vod Kořenové čistírny odpadních vod představují velmi výhodný způsob čištění odpadních vod. V těchto čistírnách se však dá čistit jen tzv. šedá voda, čímž se rozumí odpadní voda z domácností, kterou může být voda od mytí nádobí, z praček, myček, umyvadel a vany. Tyto odpadní vody neobsahují těžké chemikálie a nepoškozují tím faunu a flóru kořenových čistíren. Naproti tomu existuje ještě černá voda, kterou se rozumí voda těžce znečištěná chemikáliemi a například i voda z WC. Tyto vody musejí být před vstupem do kořenové čistírny předčištěny mechanicky (Svoboda, 2002). 46

47 2.7.1 Popis kořenové čistírny Základním prvkem této čistírny je mělká vodní nádrž nebo rybníček, jehož dno je od okolního prostředí odizolováno pomocí nepropustné fólie, která brání prosakování znečištěné vody do okolního prostředí. Tato nádrž je vysypána různými frakcemi štěrku a osázena vodními rostlinami. Vhodnými rostlina pro tyto čistírny mohou být rákos obecný, chrastice rákosovitá, zblochan vodní, oribinec, kosatec žlutý nebo blatouch bahenní (Čistička.info, 2007). Na jedné straně se nachází vpusť, kde děrovanou trubkou pomalu přitéká odpadní voda a na druhém konci výpusť, kterou přečištěná voda odtéká do recipientu (Ekořeny, 2008). Hladina vody v takto vytvořené nádrži je udržována pomocí regulační nádrže, ve které jsou různé špunty nebo trubka, pomocí kterých se reguluje výška hladiny (Svoboda, 2002). Obr. 22 Schéma kořenové čistírny odpadních vod ( Více obrázků vztahujících se ke kořenovým čistírnám odpadních vod viz Příloha 1 47

48 2.7.2 Princip čištění Princip čištění šedé vody v kořenové čistírně je založen na samočisticích procesech v přírodě. Spočívá v postupném prostupu této vody mokřadním systémem, kde dochází především k filtraci a posléze k dočišťování pomocí mokřadních a vodních rostlin a mikroorganismů (Ekořeny, 2008). Mikroorganismy rozkládají organické látky obsažené ve vodě a vytvářejí tím látky další, které jsou životně důležité pro rostliny. Rostliny můžou zase velmi efektivně zbavovat vodu o těžké kovy a fosfor, který způsobuje eutrofizaci. Fosfor jim slouží jako látka podporující růst. Dále rostliny dodávají do vody kyslík, který zajišťuje odbourávání organického uhlíku a dusíku (Svoboda, 2002) Zhodnocení kořenových čistíren Kořenové čistírny mají za velkou výhodu úsporu energie a nenáročnost na obsluhu. Stačí pouze jednou či dvakrát do roka sklidit narostlou biomasu, která se dále může kompostovat. Velkým kladem je to, že se v tomto systému odehrávají přirozené procesy samočištění, bez účasti dalších například chemických fází v konvenčních čistírnách. Naopak nevýhodou je rychlost čisticích procesů a náročnost na prostor, pro vytvoření umělého mokřadu (Vymazal, 1995). Často se tyto čistírny budují v menších vesnicích a také samostatně u rodinných domků. Velikost plochy nádrže se na jednoho člena rodiny pohybuje okolo 5 m 2 (Svoboda, 2002). Z hlediska osídlení faunou jsou kořenové čistírny vesměs nestálé. Počet jednotlivých druhů během roku kolísá díky proměnlivým klimatickým podmínkám, které způsobují rozdílné vegetační složení čistírny a tím i rozdílný výskyt jednotlivých druhů živočichů. Největší množství živočišných druhů se zde nachází v červenci a srpnu, naopak nejméně živočichů obývá tyto biotopy v zimních měsících (Baolin, 1995). 48

49 3 VÝSLEDKY A DISKUSE Podle literárních zdrojů bylo zjištěno, že se v odpadních vodách nachází velké množství prvoků (Protozoa), ale i zástupců mnohobuněčných (Metazoa). Prvoci (Protozoa) jsou v odpadních vodách zastoupeni dvěma kmeny: bezbrví (Sarcomastigophora) a obrvení (Ciliophora). Bezbrví se hojně vyskytují třídou bičíkovci (Mastigophora). Z této třídy jsem uvedl zástupce dvanácti rodů, a to: Cercobodo, Bodo, Pleuromonas, Tetramitus, Hexamitus, Astasia, Peranema, Entosiphon, Monas, Oicomonas, Antophysa a Chilomonas. Další hojně se vyskytující třídou je třída panožkovci (Sarcodina). Tato třída je rovněž zastoupena velkým počtem rodů, kterými jsou například: Amoeba, Vahlkampfia, Chaos, Arcella, Euglypha, Pseudodifflugia, Difflugia a Actinophrys. Obrvení jsou zastoupeni dvěma třídami a to: nálevníci (Ciliata) a rournatky (Suctoria). Třída nálevníci čítá velké množství rozmanitých rodů jako jsou: Litonotus, Vorticella, Carchesium, Epistylis, Opercularia, Vaginicola, Cyclidium, Paramecium, Colpidium, Glaucoma, Tetrahymena, Aspidisca a Stentor. Druhá třída rournatky je prezentována v odpadních vodách rody Tokophyra a Acineta. Mnohobuněční (Metazoa) jsou již vývojově vyšší živočichové a v odpadních vodách jsou zastoupeni zejména kmeny: hlístice (Nematoda), vířníci (Rotifera), kroužkovci (Annelida) a členovci (Arthropoda). Nejhojněji se vyskytujícím rodem z kmene hlístice je rod Diplogaster. Velmi hojným kmenem jsou také vířníci (Rotifera) zastoupeni třídou točivky (Monogononta), do které řadíme rody Brachionus, Lecane, Cephalodella, Colurella a Lepadella, a třídou pijavenky (Bdelloidea) zastoupenou rody Rotaria a Adineta. Třetím kmenem hojně zastoupeným v odpadních vodách je kmen kroužkovci (Annelida), který ve třídě máloštětinatci (Oligochaeta) je zastoupen nejvíce rodem nitěnka (Tubifex). Posledním kmenem velmi hojně zastoupeným je kmen členovci (Arthropoda) zahrnující dva podkmeny: korýši (Crustacea) a vzdušnicovci (Tracheata). Z korýšů jsou zastoupeny nejvíce dva nižší rody a to Daphnia a Moina. Posledním velmi významným kmenem z mnohobuněčných živočichů je kmen vzdušnicovci. Tento kmen je zastoupen zejména larvami hmyzu (Insecta). Velmi významnými jsou rody z řádu dvoukřídlí (Diptera), a to sice rody Chironomus a Psychoda. Druhové složení živočichů v kořenových čistírnách odpadních vod nebylo kvůli literární dostupnosti přesně zjištěno, ale předpokládá se podobné složení tohoto vodního 49

50 biotopu jako v běžných čistírnách odpadních vod kvůli na sebe navazujícím procesům v pochodech samočištění. Díky slabšímu proudění vody se zde však může nacházet další množství druhů preferujících stojatější vodní biotopy. Živočichové se zde podle Baolina (1995) nacházejí sezónně, podle teploty a množství rozvinuté vegetace. Jednotlivé druhy živočichů žijících v těchto biotopech jsou předpokladem výzkumu a následného popisu v ucelený systém v případné následující diplomové práci. Výše zjištění živočichové se nalézají v systémech čistíren odpadních vod ve vodách s různým stupněm znečištění. Následující tabulka uvádí zjednodušený přehled živočichů, kteří se obvykle nalézají ve velmi znečištěných vodách a dále živočichů, které můžeme nalézt u výtoků přečištěných odpadních vod do recipientů. Tab. 2 Výskyt živočichů v odpadních vodách podle stupně znečištění Popsaní živočichové nacházející se v silně znečištěných vodách kmen třída rod Bezbrví (Sarcomastigophora) Bičíkovci (Mastigophora) Cercobodo sp. Bodo sp., Pleuromonas sp. Tetramitus sp. Hexamitus sp. Monas sp, Oicomonas sp, Anthophysa sp. Panožkovci Vahlkampfia sp., Chaos sp., Amoeba sp. (Sarcodina) Obrvení (Celiophora) Nálevníci (Ciliata) Litonotus sp. Vorticella sp., Carchesium sp. Epistylis sp. Opercularia sp. Vaginicola sp. Cyclidium sp. Paramecium sp., Colpidium sp., Glaucoma sp., Tetrahymena sp. Aspidisca sp. Stentor sp. 50

51 Rournatky Tokophyra sp., Acineta sp. (Suctoria) Hlístice (Nematoda) Secernentea Diplogaster sp. Vířníci (Rotifera) Točivky Brachionus sp., Cephalodella sp., (Monogononta) Pijavenky (Bdelloidea) Rotaria sp. Adineta sp. Kroužkovci (Annelida) Máloštětinatci (Oligochaeta) Tubifex tubifex Členovci (Arthropoda) Hmyz (Insecta) Pakomár (Chironomus sp.) Psychoda sp. Popsaní živočichové nacházející se ve vodách čistších (přečištěných) kmen třída rod Bezbrví (Sarcomastigophora) Bičíkovci (Mastigophora) Astasia sp. Peranema sp. Entosiphon sp. Chilomonas sp. Panožkovci (Sarcodina) Slunivka (Actinophrys sp.) Raphidiophris sp. Arcella sp., Euglypha sp., Difflugia sp., Pseudodifflugia sp. Členovci (Arthropoda) Lupenonožci Hrotnatka (Daphnia sp.) (Branchiophoda) Moina sp. Vířníci (Rotifera) Točivky (Monogononta) Colurella sp., Lepadella sp., Lecane sp. 51

52 Význam výše popsaných živočichů odpadních vod spočívá zejména v jejich kladném přínosu při samočisticích procesech, kde jsou nezbytní pro stoprocentní funkčnost ekosystému. Tito živočichové se vyskytují jak volně v přírodě, tak i v čistírnách odpadních vod vybudovaných člověkem. Dále bylo zjištěno, že se v odpadních vodách vyskytují také živočichové a mikroorganismy, které jsou považovány za nežádoucí, bez kladného účinku na čisticí proces. Jsou to vesměs organismy patogenní (př. Salmonela, Toxoplasma gondii, Giardia apod.), způsobující vážná onemocnění. Na tyto organismy je třeba brát zřetel zejména při vypouštění přečištěných odpadních vod do recipientů, aby se zabránilo šíření infekcí. 52

53 4 ZÁVĚR Tato práce měla za cíl nastínit problematiku znečišťování vod spojenou zejména s živočichy odpadních vod, jejichž organismus je přizpůsobený k životu v takto znečišťovaných vodách, díky čemuž jsou schopni vykonávat samočisticí procesy, čímž jsou nenahraditelní v koloběhu vody na Zemi. Člověk v posledních letech využívá vodu hojně zejména k zemědělským a hlavně průmyslovým činnostem, kde dochází k jejímu znehodnocování. Díky těmto živočichům žijících v symbióze například ještě s rostlinami dochází k procesům samočištění a příroda si tak sama dokáže poradit s nežádoucím stavem vodstva. Podle prostudovaných literárních zdrojů se v odpadních vodách nacházejí zejména živočichové z podříše prvoci (Protozoa), kteří jsou doprovázeni zástupci z podříše mnohobuněční (Metazoa). Z podříše prvoci (Protozoa) jsou nejhojněji zastoupeny třídy bičíkovci (Mastigophora) a nálevníci (Ciliata), kteří jsou dále doprovázeni třídami panožkovci (Sarcodina) a rournatky (Suctoria). Podříši mnohobuněční v odpadních vodách nejčastěji charakterizují zástupci kmenů vířníci (Rotifera) a členovci (Arthropoda) doplněni o zástupce kmenů hlístice (Nematoda) a kroužkovci (Annelida). Dále se v odpadních vodách nachází celá řada patogenních organismů, které jsou pro člověka nebezpečné zejména kvůli šíření různých infekcí. Mezi takovéto patří například Salmonela, Giardia, Toxoplasma gondii a další. Přehled živočichů odpadních vod uvedený v této práci však nemusí být zcela vyčerpávající, neboť autoři literárních zdrojů se shodují v nutnosti vypracovat klíče a seznamy bioty vyskytující se nejen v čistírnách odpadních vod ale hlavně v kořenových čističkách. Přesto dostupná literatura nabízí názornou ukázku takto žijících živočichů. Tito drobní živočichové často okem nepozorovatelní si určitě z ekologického hlediska zaslouží větší pozornost, protože jsou významným článkem přírodního společenstva. Uvedený systém živočichů odpadních vod je podkladem pro předpokládanou diplomovou práci, ve které bude hlavním cílem vytvořit systém živočichů vyskytujících se speciálně v kořenových čistírnách odpadních vod. 53

54 5 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY AMBROŽOVÁ, Jana. Mikroskopické praktikum z hydrobiologie. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, s. AMBROŽOVÁ, Jana. Aplikovaná a technická hydrobiologie. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, s. AMBROŽOVÁ, J. Skrytěnky, třída Cryptophyceae, oddělení Cryptophyta. From Encyklopedie hydrobiologie: výkladový slovník [online]. Praha: VŠCHT Praha, 2007 [cit ]. Dostupné z www: 006/ebook.html?p=S008 BAOLIN, L. Preliminary study on the relationship between seasonal dynamics of microfauna in the root system of water hyacinth and their effects on the purification of waterbody. Chinese journal of environmental science [online]. 1995, 05, [cit ]. Dostupný z WWW: < HJKZ htm>. ISSN BioLib [online] [cit ]. Dostupné z WWW: < BIOMACH [online] [cit ]. Prvoci. Dostupné z WWW: < Čistička.info [online] [cit ]. Jak funguje kořenová čistička odpadních vod. Dostupné z WWW: < Čištění odpadních vod [online] [cit ]. Dostupné z WWW: < Ekořeny [online] [cit ]. Kořenové čističky odpadních vod. Dostupné z WWW: < HARTMAN, Pavel; PŘIKRYL, Ivo; ŠTĚDRONSKÝ, Eduard. Hydrobiologie. Praha: Informatorium, s. HAUSMANN, Klaus; HÜLSMANN, Norbert. Protozoologie. Praha: Academia, s. HYÁNEK, Ľubomír, et al. Čistota vôd. Bratislava: Alfa, s. LAŠTŮVKA, Zdeněk, et al. Zoologie pro zemědělce a lesníky. Brno: Konvoj, s. LELLÁK, Jan; KUBÍČEK, František. Hydrobiologie. Praha: Karolinum, s. 54

55 McGAVIN, George C. Hmyz. Praha: Knižní Klub, s. Sinice a řasy [online] [cit ]. Oddělení Cryptophyta. Dostupné z WWW: < SUKOP, Ivo. Aplikovaná hydrobiologie. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně: Ediční středisko MZLU v Brně, s. SVOBODA, Jaroslav. Ekozahrady [online]. 2002, 2009 [cit ]. Kořenová čistírna. Dostupné z WWW: < ŠTĚRBA, Otakar. Říční krajina a její ekosystémy. Olomouc: Univerzita palackého v Olomouci, s. URBAN, Jaroslav. Lesnická entomologie-část systematická. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, s. VYMAZAL, Jan. Čištění odpadních vod v kořenových čistírnách. Třeboň: ENVI, s. Water Treatment and Purification [online] [cit ]. Water microbiology FAQ. Dostupné z WWW: < Wikipedie: Otevřená encyklopedie: Hydrosféra [online]. c2010 [citováno ]. Dostupný z WWW: 55

56 6 SEZNAM OBRÁZKŮ A TABULEK Obr. 1 Přibližné schéma trofických úrovní biofiltru: 006/images/fotky_nema_edicni/preview_trofie_biofiltr.jpg [ ] Obr. 2 Cercobodo sp.: 006/images/obrazky_skripta/prvoci/preview_cercobodo.jpg [ ]..25 Obr. 3 Astasia sp.: [ ]...27 Obr. 4 Peranema sp.: [ ]...28 Obr. 5 Entosiphon sp.: [ ]...28 Obr. 6 Anthophysa sp.: [ ]...29 Obr. 7 Chilomonas sp.: [ ]...30 Obr. 8 Vahlkampfia sp.: mp.gif [ ]...31 Obr. 9 kryténka rodu Arcella: [ ].32 Obr. 10 rozlitka rodu Difflugia: [ ].33 Obr. 11 slunivka rodu Actinophris: [ ]..34 Obr. 12 Carchesium sp.: commons/c/c5/carchesium.jpg [ ]...36 Obr. 13 Vorticella sp.: commons/f/f5/vorticella_%28psf%29.png [ ]

57 Obr. 14 Cyclidium sp.: 00_Cyclidium.jpg [ ].37 Obr. 15 mrskavka rodu Stentor: [ ]...38 Obr. 16 Diplogaster sp.: 006/images/obrazky_skripta/metazoa/preview_diplogaster.jpg [ ]..40 Obr. 17 Brachionus sp.: [ ]...41 Obr.18 Nitěnka obecná Tubifex tubifex: [ ].43 Obr. 19 Hrotnatka rodu Daphnia: unnamed.jpg [ ].44 Obr. 20 pakomár rodu Chironomus: [ ]...45 Obr. 21 koutule rodu Psychoda: Psychoda16x12.jpg [ ]..45 Obr. 22 Schéma kořenové čistírny odpadních vod: [ ]...47 Tab. 1 Patogenní organismy odpadních vod: [ ]..46 Tab. 2 Výskyt živočichů v odpadních vodách podle stupně znečištění

58 PŘÍLOHY 58

59 Příloha 1 Obr. 1 Příklad zacelení kořenové čistírny do zahrady: [ ] Obr. 2 Rozestavěná hlavní nádrž: [ ] 59

60 Obr. 3 Příklad osázení orobincem: [ ] Obr. 4 Příklad osázení kosatcem žlutým (Iris pseudacorus): [ ] 60