Odběry vzorků vody z přírodních koupališť

Transkript

1 Seminář Odběry vzorků vody z přírodních koupališť , Praha RNDr. Jaroslav Šašek Státní zdravotní ústav Seminář je pořádán v rámci projektu Technologické agentury ČR Nové metodické přístupy pro kontrolu a hodnocení povrchových vod ke koupání ; evidenční č. TA

2 reference vyhláška č. 238/ 2011 Sb. o stanovení hygienických požadavků na koupaliště, sauny a. (transponuje Směrnici EP a rady 2006/ 7ES o řízení jakosti vod ke koupání ČSN EN ISO : Jakost vod Odběr vzorků pro mikrobiologickou analýzu ČSN EN ISO , ČSN ISO - 4,6, odběr vzorků.

3 místo odběru bod 3. ČSN EN ISO musí zajišťovat representativní charakteristiky vzorku zahrnovat všechny vertikální, horizontální a teplotní změny místo musí být přesně určitelné ve smyslu ČSN EN ISO místa odběru vyloučit kde jsou nestabilní podmínky nutno brát v úvahu heterogenitu hydraulického systému

4 heterogenita systému povrchový a podpovrchový vzorek : podpovrchový vzorek, kontaminovaný při odběru povrchovou vrstvou nejsou ekvivalentní!!! denzita bakterií v povrchové vrstvě může být i 1000 x vyšší než v podpovrchové vrstvě řasy tvoří t. zv. neuston (oživená povrchová vrstva) plovoucí znečištění v povrchové vrstvě!!

5 heterogenita systému Vertikální variabilita počtů mikrobů: (vzorkování dáno vyhláškou 30 cm pod; hloubka > 1 m) - resuspendace sedimentů (koupající, vítr - počasí) - vliv přítoku (zavrstvování do masy vody) - míchání vody (vítr, lodní a rekreační doprava) - topografie nádrže, konfigurace okolí, expozice vůči větru SZU, Hostivař, 2008, 12/8 M1- hloubka vody E. coli enterokoky 135 cm 24, cm 1, cm 5,2 6

6 heterogenita systému horizontální variabilita počtů mikrobů (podélná, příčná) vlivem akumulace vody (od přítoku k odtoku) SZÚ, Hostivař 2008, data 30/7,18/8, 20/8 E.coli: enterokoky: nuda pláž 53,8 49 M3 44,8 23 M1 17,5 10 zátoka s 24,3 horizontální (příčná) 4 ústím potoka variabilita ústí potoka 63,1 48

7 Toky, údolní nádrže, jezera heterogenita ve směru horizontálním (podélném i příčném) a vertikálním litorál řeka údolní nádrž proudnice

8 Vliv větru na stratifikovanou nádrž Štěpánek a kol.,1979 vertikální stratifikace teploty vody v nádrži

9 heterogenita systému (2) vlivem přítoků zaústěním odpadních vod vliv větru vliv teplotní stratifikace vody v nádržích vliv hloubky nádrže (velikost) rychlost proudu (vliv na mísení vod) cyklické změny (počasí, sezóna, režim provozu na tocích a nádržích odpouštění vody) antropogenní činnost (lodní doprava, sport, bagrování dna, provoz vodních děl (přehrady, jezy apod.) srážky heterogenita se týká rozměrů ve směru vertikálním i horizontálním (příčně i podélně)

10 znečištění toku a výběr odběrových míst Häusler, 1995 a hlavní tok b zemědělské znečištění c průmyslové znečištění d profil pro odběr representativních vzorků před přítokem e přítok f profil pro odběr representativních vzorků pod přítokem

11 Místa odběru vzorků z nádrže pro rekreaci Häusler, 1995 a přítok b,c znečištění městskými splašky d zemědělské znečištění e rekreační oblast f profil pro odběr representativních vzorků

12 místa odběru vzorků z nádrží a toků musí charakterizovat kvalitu vody v lokalitě zohledňovat účel vzorkování dodržovat příslušné předpisy respektovat místní geografické podmínky (členitost pobřeží, konfigurace terénu v bezprostředním okolí apod.) zachytit vlivy různého znečištění zachytit všechny významné biocenózy lokality reagovat na návštěvnost, provozní podmínky lokality, kapacitu koupaliště, hydraulické podmínky, apod.

13 Technika správného odběru vzorků. koupacích vod

14 zásady správného odběru vzorku vody z toku, nádrže apod. (Häusler,1994 Mikrobiologické kultivační metody kontroly jakosti vod, Díl II. Vodovody a kanalizace, MZe ČR)) odběr holou rukou lze tolerovat jen v případě proudící vody v místech s nedostatečným proudem - odběr se sterilní rukavicí, kleštěmi či odběrová tyčí

15 Management of Spa Pools, Controlling the Risks of Infection, p. 58, London Health Protection Agency, March, jak odebírat vzorek pro mikrobiologii

16 zásady správného odběru vzorku vody (2) ČSN EN ISO vzorkovnice se drží za spodní část hrdlem se ponoří do dané hloubky (30 cm) pak se pootočí hrdlem mírně šikmo vzhůru proti proudu odběr provádět dostatečně daleko od břehu! odběr přímo z hladiny je nevhodný: - plovoucí nečistoty - neuston (společenstvo organismů, osídlujících povrchovou blanku vody) odběr v dostatečné vzdálenosti od břehu: - pomocí teleskopické odběrové tyče, člun, rybářský oblek, molo

17 zásady správného odběru vzorku vody (3) držení vzorkovnice vzorkovačem: - odběr holou rukou lze tolerovat jen proti proudu vody (jen tehdy nedochází ke kontaminaci vzorku vody smýváním mikrobů z ruky, vzorkovače, povrchu vzorkovnice) - v místech s nedostatečným prouděním vody (stojaté vody) nebo s turbulentním prouděním nutno použít dekontaminované vzorkovače ( odběrová tyč, kleště, sterilní rukavice, aj.) holou rukou nelze z bezpečnostních důvodů odebírat v místech, kde lze předpokládat výskyt patogenních mikroorganismů!!!

18 vyhl. č. 238/2011 Sb., příloha č Místo vzorkování vzorky se odebírají z hloubky 30 cm pod hladinou ve vodě s hloubkou nejméně 1 metr 2. sterilizace nádob na vzorky v autoklávu (121 C, min. 15 min), suchá sterilizace 170 C min. 1 hod., ozářené nádoby na vzorky od výrobce

19 vyhl. č. 238/2011 Sb., příloha č. 2 (2) 3. uskladnění a transport chránit při přepravě před světlem, zejména přímému slunečnímu, chladit při transportu při teplotě okolo 4 C vyloučit možnost zmrznutí vzorku při dopravě > 4 hod. nutná přeprava v chladničce doba mezi odběrem vzorku a vyšetřením co nejkratší (nejlépe tentýž den), event. do 24 hod. s uchováním v temnu při 4 C 3 C

20 ČSN EN ISO Jakost vod - odběr vzorků pro mikrobiologickou analýzu

21 doba zdržení mezi odběrem a vyšetřením: - optimálně co nejkratší - doporučené max. zdržení do 8 hod. - příloha B normy specifikuje: R doporučené hodnoty A přijatelné hodnoty odumírání vlivem dezinfekce, vlivem abiotických a biotických faktorů, s ohledem na akt. fyziologický stav

22 doba zdržení - příklady dle přílohy B, ČSN EN ISO R (h) A (h) počty 22 C, 30 C, 36 C = 8 12 fek. indikátory = spóry (Clostridium spp.) = patogeny (salmonela) = legionela = 24

23 ČSN EN ISO doprava, uchovávání vzorků vliv teploty na množení mikroorganismů reakce v rozmezí 0-45 C je úměrná teplotě, podobně platí i pro odumírání mikroflóry platí t.zv. kvocient Q 10 = 2, t.zn. růst teploty o 10 C zvýší rychlost množení i odumírání mikroflóry 2 x proto nutno vzorky chladit!!!!! (ledová tříšť z umělého ledu je výhodnější než přirozený led (taje!)) zmrznutí vzorku (tvorba ledu) vede k odumírání (>99%) buněk

24 ČSN EN ISO Povrchové vody vody z koupališť místa odběrů musí být přesně definovaná musí být representativní pro jakost vody na místech pro koupání, nebo tam, kde se předpokládá vyšší znečištění odběr z hloubky (-20 cm až - 30 cm) v místech s hloubkou 1 m 1,5 m při odběru z mělkých částí / pláží pod 1 m vodního sloupce se odebírá v místě s menší hloubkou (tuto skutečnost poznamenat do protokolu uplatní se vliv resuspendace) technika odběru (zanoření vzorkovnice hrdlem dolů, pak se otočí na bok a nahoru naplní s vyloučením kontaminace). Tam kde je proud, drží se hrdlem proti proudu

25 ČSN EN ISO Povrchové vody vody z koupališť (2) jedna z hlavních příčin kolísání jakosti pobřežní vody resuspendace (uvolňování) bakterií, adsorbovaných na jíly či organické náplavy dna - hrubé písky v příbojové zóně adsorbují málo kontaminant Přirozené i umělé příčiny uvolňování mikrobů ze dna vedou ke zvýšení zdrav. rizika a třeba je brát v úvahu příliv a odliv, bouře, vodní sporty, koupání osob, lodní doprava, bagrování dna apod. chybný odběr vede k podobným vlivům na jakost, jakou způsobuje resuspendace vzorkování příliš blízko dna, zvíření sedimentů při odběru (lodí, kotvou, vzorkařem, vzorkovači apod.)

26 ČSN EN ISO Povrchové vody vody z koupališť (3) jezera, řeky, moře: při výběru odběrových míst nutno vzít v úvahu: - sezónní charakter - vertikální stratifikací nádrží - promíchávání říční vody odběr podpovrchových a hloubkových vzorků: hlubinná zařízení, odběrové tyče v mělkých vodách omezit rozvíření sedimentů, použít dráty či řetízky, nesoucí sterilní přístroje z nerez oceli (aby se omezila kontaminace) o vzorkovačích (tyče, hlubinná zařízení) norma výslovně nemluví, nebo jen nepřímo!!

27 ČSN EN ISO vzorkovnice vzorkovnice musí být sterilní uvnitř i vně při ponořování do čisté vody SZÚ považuje za čistou vodu (viz okružní vzorky zaměřené na vzorkování): čistá voda = pitná voda, bazény koupací vody (KVP) - ne (i když jsou rozdíly, např. řeky & jezera, přehrady, lomy, písníky) vzorkovnice nemusí být sterilní vně, ale nesmí kontaminovat odebíraný vzorek vody!!!

28 čistota vzorkovnic - pro úvahy o případné kontaminaci vzorku vody vnějším povrchem vzorkovnice do jisté míry některé ukazatele kvality vody CPM a koliformy, ale jen fekální indikátory (E.coli, enterokoky), jež jsou limitovány předpisy! - vzorkovnice nutno skladovat v laboratoři a transportovat tak, aby se neznečistily (vnější povrch) a následně nekontaminovaly odebíraný vzorek vody t. zn. skladovat a transportovat čisté, suché, zabalené (papír, alobal apod.) co je znečistění vnějšího povrchu?? určitě parametry limitované předpisy (E. coli, enterokoky); doprovodná mikroflóra může při vysoké denzitě ztížit nebo znemožnit průkaz indikátorů kvality koupací vody!!

29 vzorkovače ČSN EN ISO přímo nespecifikuje (typ, stav, čistota?) ČSN EN ISO (2007): Návod pro návrh programu odběru vzorků a pro způsoby odběru vzorků odkazuje na ISO a ISO ČSN ISO : odběr vzorků z vodních nádrží není zahrnut odběr pro mikrobiologický rozbor ČSN ISO : Pokyny pro odběr vzorků z řek a potoků uvedeny údaje - držení vzorkovnic, upozornění, že se odebírá proti proudu, voda nabíraná do lahve by neměla přijít do styku s rukou, což při turbulentním proudění nelze vyloučit. navrhuje se odběr kleštěmi, svorkou, tyčí (které drží vzorkovnici).. zmiňují se speciální sterilizované vzorkovače k odběru z hloubek.

30 kontaminace vody holou rukou experimenty SZU hygiena vody holá ruka (bez předchozího mytí) ponořená na 15 sec. do 1 l kádinky s fyziol. roztokem, provedená u několika osob (5) ukázala kontaminaci: CPM = v řádu 10 3 /ml E. coli = 0/ ml enterokoky = 0/ ml pozn.: tam, kde se sledují počty zárodků (CPM), je namístě používat ochranu před kontaminací (dezinf. spray, sterilní rukavice, dekontaminované vzorkovače tyč, kleště)

31 sanitárně mikrobiologické testy v hygieně výživy (SZÚ, Luhanová, Wolf, 63) in Hrubý a kol., 1984 mikrobiologické vyšetření čistoty rukou (při běžné práci): bříška prstů (5 cm 2 ) - setřeno mikrobů (velmi čisté) do (uspokojivý) mytí rukou: výchozí počet = CPM mytí mýdlem 5 min = růst výchozích počtů, někdy i o 100% a více další mytí 10 min bez mýdla s kartáčkem v teplé vodě = snížení počtů, ale ne vždy

32 odběrová zařízení (vzorkovače) doporučení SZÚ / užití při PT vzorkování otázka stavu (čistota či sterilita) není předpisy a normami jednoznačně řešena??? - před odběry v laboratoři vzorkovače očistit, omýt, dekontaminovat, zabalit (do papíru, alobalu pro transport) - při opakovaném použití na místě opláchnout vodou z dané lokality - pro transport vzorkovače balit (viz výše) - při odběrech využívat ISO zajištění jakosti odběrů - používat vzorkovnice sterilní i vně, nebo je skladovat v laboratoři a transportovat s vyloučením kontaminace

33 Vliv faktorů na kvalitu koupacích vod dešťové srážky koupající se osoby (návštěvnost, kapacita ) - přímý vnos znečištění - resuspendace sedimentů sluneční svit vítr

34 Sluneční svit hlavní biocidní faktor, redukující počty mikrobů ve vodě a tedy jejich přežívání (ve spojení s teplotou, zákalem) ovlivněn klimatem, aktuálním stavem počasí (oblačnost), turbiditou vody, teplotou T 90 (hod.) redukce 90% počtů při C : E. coli = 5-15 malé řeky (menší zákal a hloubka) velké řeky (vyšší zákal a hloubka) Moře = 5 (slunečno) 35 (oblačno)

35 V í t r Působení větru je spojeno s: klimatem, akt. počasím, reliéfem krajiny, velikostí a topografií nádrže, její expozici větru Způsobuje kontaminaci: - resuspendace sedimentů dna vymývání písku pláží větrná eroze (přínos znečištění z okolí) míchání vody vlněním (vliv na vzorkování) vliv na homogenitu vody vodní květy, bakt. i chemické ukazatele

36 Dešťové srážky Vliv srážek se projeví u každé lokality různě: - klimatické podmínky (suché & vlhké oblasti) - velikost povodí - zdroje znečištění (dáno velikostí osídlení a intenzitou a charakterem hospodářské činnosti) - geomorfologie povrchu krajiny (s návazností na erozní poměry v povodí, topografie okolí koupaliště) - vegetační kryt povodí, okolí nádrže (% lesů, luk, polí) - velikost nádrže, toku - charakter nádrže (kaskáda nádrží, akumulace, přírodní)

37 Dešťové srážky z důvodů odlišnosti jedn. lokalit - (nádrží / toků): srážky v jednotkách mm / den mohou být významné, jinde jsou významné srážky až desítky mm / den to je nutno zjistit experimentálně!!

38 Vliv deště na počty mikrobů při odběru den před srážkami Crowther, 2001, UK TC = 650 KTJ / 100 ml FC = 250 KTJ / 100 ml FS = 59 KTJ / 100 ml KTJ / 100 ml KTJ / 100 ml 130 KTJ / 100 ml hodnocení vlivu srážek dle úrovně srážek < 5 mm a >5 mm: TC = KTJ / 100 ml KTJ / 100 ml FC = 470 KTJ / 100 ml KTJ / 100 ml FS = 73 KTJ / 100 ml 270 KTJ / 100 ml

39 ktj/100ml vliv dešťových srážek na kvalitu vody Vliv deště na počty TC, FC, FS TC FC FS 130 za srážek 1 den před 1 den před za srážek

40 Srážky růst průtoku vody & počty patogenů Kistemann, 2002 průtok 459 l/s = 1,3 /l cyst Giardia růst z < 100 na 700 l/s = 15,8 /l průtok 290 l/s nárůst na l/s za 9 h. = 65,6 /l = 2,65 /l oocyst Cryptosporidium

41 počty cyst Giardia /l průtok (l/s) Vliv průtoku při deštích na počty cyst Giardia ,3 15, počty cyst Giardia/l průtok (l/s) 1 2 počty 1 den před za deště

42 ktj oocyst/l průtok (l/s) Vliv průtoků za deště na počty oocyst Cryptospodidium ,6 2, počty oocyst Cryptosporidium /l průtok (l/s) 1 den před deštěm za srážek

43 Srážky růst znečištění (fekální indikátory) & počty patogenů Berg, 1978 FC (fekální koliformy): FC 200 / 100 ml - výskyt salmonel = 6,5 % - 31% FC / 100 ml - = 60 % FC / 100 ml - 98 % salmonel + průkaz enterovirů

44 KTJ/100 ml Data pro RS (pravidelné vzorky) a ES (za extrémních situací) mikrobiologické ukazatele (medián) sestaveno dle údajů Kistemann et al.,2002, Universita Bonn, SRN data E. coli pro RS a ES vzorky E. coli RS KTJ/100ml lok 1 lok 2 lok 3 lokalita E. coli ES KTJ/100ml

45 KTJ/100 ml Data pro RS (pravidelné vzorky) a ES (za extrémních situací) mikrobiologické ukazatele (medián) sestaveno dle údajů Kistemann et al.,2002, Universita Bonn, SRN data enterokoků pro RS a ES vzorky ,5 lok 1 lok 2 lok 3 fekální streptokoky RS KTJ/100ml fekální streptokoky ES KTJ/100ml lokalita

46 KTJ/100 ml Data pro RS (pravidelné vzorky) a ES (za extrémních situací) mikrobiologické ukazatele (medián) sestaveno dle údajů Kistemann et al.,2002, Universita Bonn, SRN data C. perfringens pro RS a ES vzorky C. perfringens KTJ/100 ml ,5 1,5 lok 1 lok 2 lok 3 lokalita C. perfringens KTJ/100 ml

47 oocysty / 100 l Data pro RS (pravidelné vzorky) a ES (za extrémních situací) mikrobiologické ukazatele (medián) sestaveno dle údajů Kistemann et al.,2002, Universita Bonn, SRN data Cryptosporidií pro RS a ES vzorky ,05 14,3 11,4 2,4 2,65 1,3 lok 1 lok 2 lok 3 Cryptosporidium oocysty/100 l Cryptosporidium oocysty/100 l lokalita

48 vliv srážek & počty mikrobů Vliv dešťových srážek je obrovský Krometis, hod. perioda srážek přinese znečištění řádu mikrobů 20-hod. perioda suchého počasí (jen průtoky) přinese znečištění řádu mikrobů Ekvivalent = 1 den silných dešťů = 100 dní sucha

49 Vliv návštěvnosti na kvalitu koupacích vod jeden z hlavních faktorů vnosu znečištění: - uplatňuje se vliv návštěvnosti, kapacity koupaliště, - sezónnosti, denní doby (ráno-poledne večer), prac. dní vs. víkendu - nepřímo aktuální počasí (slunečno vs. déšť či snížená teplota vzduchu na návštěvnost)

50 návštěvnost & počty mikrobů Sunderland, 2007 vyšší počty mikrobů se nacházejí : srovnání: víkendu & prac. dny: oocysty Cryptospodidium = 2-42/ l vs. max. 7 / l cysty Giardia = 0-33/ l o víkendu vs. max. 4 / l více & méně navštěvované pláže / místa koupaliště: Fekální koliformy = 1,5 vs. 9,5 / 100 ml (medián) Enterokoky = 4,5 vs. 12,0 / 100ml

51 návštěvnost & počty mikrobů (2) Seyfried, Cook, 1984 Pseudomonas aeruginosa: (velká kanadská jezera, USA) veřejné pláže (vyšší návštěvnost) = 122 /100 ml privátní pláže (nízká návštěvnost) = 0,7 / 100 ml sedimenty dna: veřejné = 142 / 100 g privátní = 0,5 / 100 g

52 Resuspendace sedimentů dna vliv koupajících se: SZÚ, Hostivař, 2008, 3.07 E. coli enterokoky Koupací aktivity (před vstupem do vody a po): vstup do vody před: po: před: po: M1 9,7 24, M2 18,3 9, záleží na charakteru dna (písek, oblázky, bahno)

53 Návštěvnost & kvalita vody Variabilita počtu mikrobů časová /návštěvnost: - v závislosti na počtu návštěvníků, sluneční svit / počasí Hostivař, 2008: 6/7, 28/7, 3/8, 5/8 E.coli: enterokoky: M1-9:30 h 6, , :00 h 7,4 15, :30 h , :00 h 19,9 7,

54 9:30 h 12:00 h 14:30 h 17:00 h data KTJ/100 ml Počty E. coli v průběhu dne S3 S4 S2 S1 Řada1 Řada2 Řada3 Řada4 čas

55 9:30 h 12:00 h 14:30 h 17:00 h KTJ/100 ml Počty enterokoků v průběhu dne Řada1 Řada2 Řada3 Řada4 čas