Tvorba chemismu podzemní vody

Transkript

1 Tvorba chemismu podzemní vody Přírodní vody klima Infiltrované vody Hydrogeologické poměry Geografické p. Atmosférické v. složení horniny Povrchové v. propustnost Doba interakce Biochemické faktory

2 Klima - srážky kapalné Déšť mrholení mlha rosa tuhé sníh kroupy námraza jinovatka

3 Klima - srážky Srážková výška (mm) 1 mm srážek = 1 litr vody spadlé na plochu 1 m² ( m³ na km ²) Ø srážkový úhrn za rok je v ČR cca 700 mm Trvání deště Intenzita deště (podíl úhrnu a trvání) Přívalový déšť

4 Geneze složení srážek Vymývání aerosolů a ostatních látek v oblaku pod oblakem Suchá a mokrá depozice Znečišťující látky plynné, kapalné a tuhé (aerosoly ) Přírodní antropogenní Sloučeniny síry, dusíku, uhlíku, chloridy

5 Chemické složení atmosférických vod (v hmotnostních koncentracích) kationty NH4+ Ca Mg K Na pokles anionty SO4² NO3 Cl PO4³

6 Chemické složení atmosférických vod Celková mineralizace nízká závisí na lokalitě, intenzitě a trvání deště podkorunové srážky - vliv suché depozice nízké ph a NK (neutralizační kapacita) jsou hlavní příčinou acidifikace povrchových vod

7 Chemické složení povrchových vod mořské - kontinentální složení je ovlivněno : geologickou skladbou území složením dnových sedimentů hydrologicko-klimatickými poměry půdně-botanickými poměry příronem podzemních vod antropogenní činností

8 Chemické složení tekoucích povrchových vod základní kvalitativní složení se příliš neliší od podzemních vod (p.v.) v území Celková mineralizace mg/l rozdíly jsou v poměrném zastoupení jednotlivých složek chemická rozmanitost je menší než u p.v. nejčastější hydrochemický typ HCO3 Ca, (SO 4-Ca) oproti p.v. mají vyšší obsah rozpuštěného kyslíku,nl,sloučenin N a P, organ. látek oproti p.v. mají nižší obsah CO2, Fe,Mn a Σ M

9 Chemické složení tekoucích povrchových vod hodnota ph neutrální slabě alkalická chem. složení se mění s délkou toku časové změny ch.složení v daném profilu jsou větší než u p.v. krátkodobé změny v ch.složení (průtokem) dlouhodobé změny v ch. složení - antropogenní

10 chem. složení se mění s délkou toku

11

12 znečišťování povrchových vod povrchové vody : zdrojem pitné a užitkové vody rekreační využití chov ryb recipientem odpadních (splaškových a průmyslových odpadních) vod kontaminanty : působící toxicky ovlivňující kyslík. bilanci toku způsobující organoleptické závady inertní látky

13 Odpadní vody, které mohou nepříznivě ovlivnit vlastnosti povrch. vod - v. silně kyselé nebo silně alkalické - v. s velkou koncentrací anorganických solí - v. s velkou koncentrací NL - vody s látkami ovlivňující přestup O2 do vody (tenzidy, uhlovodíky) - vody s velkým obsahem biologicky snadno rozložitelných látek nebo anorganických látek spotřebovávajících kyslík(fe" ) - v. s organ. látkami ovlivňujícími organoleptické vlastnosti vody

14 Odpadní vody, které mohou nepříznivě ovlivnit vlastnosti povrch. vod - v. s toxickými látkami pro vodní organismy ( některé kovy, kyanidy, pesticidy. - v. s patogenními zárodky (léčebny,koželužny) - v. s větším obsahem nutrientů (P,N =eutrofizace ) - v. oteplené

15 hodnocení jakosti podle ukazatelů : v závislosti na způsobu využití sledovaných povrchových vod a na předpokládaném znečištění nejdůležitější jsou ukazatele kyslíkového režimu BSK5, CHSKCr, TOC, rozpuštěný kyslík, sulfidická síra, které zásadně ovlivňují samočisticí schopnost toku 5 tříd jakosti tekoucí povrchové vody

16 Hydrogeologické poměry interakce mezi podzemní vodou a horninou význam chemického zvětrávání zvláště živců a ostatních horninotvorných minerálů = uvolnění kationtů alkalických kovů, křemíku, hydrogenuhličitanů hydrolýza rozpouštění oxidace-redukce iontová výměna membránová filtrace sorpce

17 k dosažení dynamické chemické rovnováhy mezi p.v. horninou p. atmosférou kterou porušuje proudění p.vody změna hydrochemického typu vody v horizontálním i vertikálním směru : HCO3-Ca-Mg HCO3-Na SO4-Ca Cl-Na

18 Chemické složení podzemních vod ph 5,5 7,5 celková mineralizace ve stovkách mg/l vyšší koncentrace volného CO2 a jeho iontových forem poměrné zastoupení kationtů: Ca-Mg-Na-K poměrné zastoupení aniontů: hydrogenuhličitany-sírany-chloridy (dusičnany) stálá teplota (podle hloubky oběhu)

19 anomálie v chemismu p.v. přírodního původu antropogenní (hydrochemická prospekce) důlní vody ( 40 odst.1 horního zákona 44/1988 Sb.) jsou všechny podzemní, povrchové a srážkové vody, které vnikly do hlubin. nebo povrch. důl.prostorů, a to až do jejich spojení s jinými povrchovými nebo podzemními vodami

20 Pitná voda (zákon 258/2000Sb. o ochraně veřejného zdraví) 3(1) Pitnou vodou je zdravotně nezávadná voda, která ani při trvalém požívání nevyvolá onemocnění nebo poruchy zdraví fyzických osob a jejich potomstva, přítomností mikroorganismů látek nebo svými jinými vlastnostmi a jejíž smyslově postižitelné vlastnosti a jakost nebrání jejímu požívání a užívání pro hygienické potřeby fyzických osob Pitná voda musí vyhovovat mikrobiologickým, biologickým, chemickým, fyzikálním a radiologickým požadavkům

21 Stanovení jakosti pitné vody (ČSN , Vyhl.MZdr. 376/2000Sb.) vyhláška č.252/2004 Sb. MZdr. stanoví hygienické limity jakosti pitné vody mikrobiol.,biolog.,fyzikál.,chemických a organoleptických ukazatelů včetně vody pitné balené a teplé vody rozsah a četnost kontroly dodržení jakosti a požadavky na metody kontroly jakosti zásobování pitnou vodou už takto nedefinuje (veřejné - individuální ( do10m³ /den nebo 50 osob)

22 mezní hodnota MH hodnota organoleptického ukazatele jakosti, jejich přirozených součástí nebo provozních parametrů, jejíž překročení nepředstavuje akutní zdravotní riziko nejvyšší mezní hodnota NMH hodnota zdravotně závažného ukazatele jakosti, v důsledku jejíhož překročení je vyloučeno použití vody jako pitné, neurčí-li orgán ochrany veřejného zdraví na základě zákona 252/2004 jinak úplný rozbor - krácený rozbor

23 Vápník a hořčík Ca 30 mg/l MH Mg 10 mg/l MH mg/l DH 30 mg/l DH Ca + Mg 0,9 5 mmol/l DH Ca + Mg 2-3,5 mmol/l DH (zdravotní hledisko) hmotnostní poměr Ca : Mg 4:1-2:1 Ca - lepší chuťové vlastnosti inkrustace Ca > Mg Mg působí agresivně na beton Ca-HCO3-CO2 význam při posuzování agresivních nebo inkrustačních účinků Antropogenní zdroj průmyslové odpadní vody z provozů,kde se kyseliny neutralizují vápnem minerální vody s Na (HCO3) pro žaludeční choroby

24 TVRDOST VODY zelenina při vaření ve vodě s velkým obsahem Ca, Mg zůstává dlouho tvrdá HCO Přechodná tvrdost sírany, chloridy a jiné silné kyseliny - Trvalá Celková 1 mmol/l = 5,6 o N se již nepoužívá

25 sodík a draslík Na 200 mg/l MH (mg/l) Na : K 10:1 i více nejsou hygienicky významné význam pro genezi vody Na voda pro závlahu (zasolení půd) K slabou radioaktivitu - β aktivitu Antropogenní zdroj Na některé průmyslové odpadní vody (pov), výroba a aplikace hnojiv,solení silnic Antropogenní zdroj K škrobárny, pov louhy Na+K živočišné výkaly (člověk 5 g Na a 2,2 g K za den)

26 lithium Li rubidium Rb cesium Cs doprovázejí Na,K nejsou limitovány v požadavcích na pitnou vodu nízké koncentrace v p.v. (setiny-tisíciny mg/l) Li kumulace v rostlinách (DH pro závlahu) stroncium Sr, baryum Ba běžné v p.v. v nízkých koncentracích Sr > Ba minerál. voda Vincentka 3,7 mg/l Sr, Poděbradka 4,9 mg/lsr Ba toxické 0,7 mg/l NMH? byl návrh Antropogenní zdroj Ba výroba keramiky, skla,papíru,televizní obrazovky,některé fungicidy,aditiva do paliv, používá se při čištění odpadních vod s obsahem Ra

27 hliník Al Al 0,2 mg/l MH koncentrace v setinách desetinách mg/l neurotoxicita, fytotoxicita kyselé srážky zvyšují migraci Al v půdě antropogenní zdroj : výroba papíru, kůže, barviva, povrchová úprava hliníku a jeho slitin

28 železo Fe Fe 0,2 mg/l MH formy výskytu Fe závisí hodnotě ph, oxidačně-redukčním potenciálu, komplexotvorných látkách ve vodě oxidační stupeň II a III obvykle setiny desetiny mg/l v kyselých vodách více změna organoleptických vlastností podporují rozvoj železitých bakterií důlní vody oxidace sulfidů nárůst Fe

29 mangan Mn Mn 0,05 mg/l MH do 0,2 mg/l způsobené geolog.prostř. formy výskytu Mn závisí hodnotě ph, oxidačně-redukčním potenciálu, komplexotvorných látkách ve vodě oxidační stupeň II, III a IV Mn < Fe výrazná změna organoleptických vlastností

30 stopové těžké? toxické? kovy původ z horninového prostředí podzemní vody důlní vody minerální vody z průmyslového znečištění,z potrubí adsorbce v sedimentech,čistírenských kalech remobilizace při poklesu ph jednoduché iontové formy zpravidla více toxické než anorganické a organické komplexy

31 Hygienická závadnost kovů a polokovů toxické kovy a polokovy : Hg,Cd,Pb,As, Se, Be,V, Ni, Ba, Ag a Zn karcinogenní a teratogenní účinky: As,Cd,Cr VI, Ni, Be chronická toxicita Hg,Cd,Pb,As organoleptické vlastnosti (chuť) Fe, Mn, Cu, Zn

32 Hg 0,001 mg/l NMH Cd 0,005 mg/l NMH Pb 0,001 mg/l NMH As 0,01 mg/l NMH Cu 1,0 mg/l NMH Se 0,01 mg/l NMH Be 0,002 mg/l NMH Ni 0,02 mg/l NMH Ag 0,05 mg/l NMH Sb 0,005 mg/l NMH B 1,0 mg/l NMH Cr 0,05 mg/l NMH Se 0,01 mg/l NMH

33 Sloučeniny chloru - chloridy 100 mg/l MH (250 mg/l geolog. původu) jednotky desítky mg/l Jsou ve vodě chemicky a biochemicky stabilní Dobrá rozpustnost Cl nárůst s celkovou mineralizací na úkor SO4 a HCO3 Antropogenní zdroj : splaškové vody(člověk cca 9 g Cl za den), živočišná výroba, solení silnic,z výroby organ. látek

34 Sloučeniny bromu a jodu Bromidy a jodidy doprovázejí ve vodě chloridy V podzemní vodě (jednotky µg/l) Koncentrace v pitné vodě není limitována, doporučováno svět. zdr. org. 0,025 mg/l Minerální vody, mořská voda bromičnany 0,01 mg/l NMH při ozonizaci vody

35 Sloučeniny síry Nejčastěji jako H2S sulfan a SO4 sírany Biochemické přeměny (redukce-oxidace) Sulfan je důkazem redukčních pochodů,způsobuje korozi betonového zdiva kanalizačních stok Sírany patří mezi hlavní anionty p.v 250 mg/l MH při vyšším obsahu působí agresivně dominují v důlních vodách

36 sloučeniny dusíku amoniakální dusík NH4, 0,5 mg/l MH dusitanový dusík 0,5 mg/l NMH NO2 dusičnanový dusík 50 mg/l NMH NO3 kyanidy CN celk. 0,05 mg/l NMH patří spolu s fosorem mezi nejdůležitější makrobiogenní prvky a do skupiny nutrientů vznikají ve vodách při biologických procesech rozkladem organických dusíkatých látek rostlinného i živočišného původu VE VODÁCH JSOU MÁLO STABILNÍ splaškové vody specifická produkce celkového dusíku 12 g/l na obyvatele za den