Vliv dešťových srážek na mikrobiologickou kvalitu koupacích vod RNDr. Jaroslav Šašek Státní zdravotní ústav Konzultační den Hygieny životního prostředí, 24.11.2009, Praha
kvalita vod ke koupání je dána: Směrnice EP a Rady 2006/ 07/ ES
. Hodnocení jakosti vod ke koupání dle limitů mikrobiologických ukazatelů: (E. coli, intestinální enterokoky) Hodnota ukazatelů = posuzování a klasifikaci výborná jakost dobrá jakost přijatelná jakost nevyhovující jakost
Faktory zodpovědné za kontaminaci vod, a tím i jejich kvalitu a následné posuzování a klasifikaci jsou četné, rozmanité, působí komplexně, provázaně, jednotlivé jejich účinky jsou obtížně od sebe oddělitelné a kvantifikovatelné řešení experimentální ověření jejich vlivu
Primárním faktorem = znečištění (mikrobiální, biologické, chemické, fyzikální, radiologické)
Znečištění dle směrnice 2006/7/ES Definice: - výskyt mikrobiologické kontaminace, jiné organismy a odpadky ovlivňující jakost vod a představující riziko jiné organismy: čl. 8, 9 - sinice, fytoplankton, makroskopické řasy,
Mikrobiologická kontaminace Bakterie Plísně Kvasinky viry Prvoci a jiné.. Indikátory : E. coli Intestinální enterokoky
znečištění hlavní podíl přichází od : koupajících se osob splachy z povrchu celého povodí za srážek vypouštění odpadních vod do toků ostatní zdroje obvykle méně významné (kromě lokálních) - divoce žijící zvířata a ptactvo - vnitřní zdroje koupaliště
Koupaliště ve volné přírodě Přírodní biotopy - nelze dokonale chránit (na rozdíl umělých koupališť či podzemních vod) Jsou otevřené a tedy náchylné ke kontaminaci (znečištění)
Vliv faktorů na kontaminaci koupacích / povrchových vod Primární faktor znečištění Faktory vnosu znečištění koupající se - dešťové srážky - vypouštění odpadních vod Faktory zesilující / zeslabující kontaminaci vod: (nepřináší znečištění: sluneční svit, vítr, vzorkování, osvěta, erozní poměry, vegetační kryt povrchu, způsob hospodaření, velikost povodí, velikost a topografie koupaliště) provázanost a komplexní působení faktorů těžko specifikovat vliv jednotlivých faktorů
Dešťové srážky jeden z hlavních mechanismů vnosu znečištění do koupacích / povrchových vod
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)
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!!
Vliv deště na počty mikrobů při odběru den před srážkami Crowther, 2001, UK TC = 650 KTJ / 100 ml 4.400 KTJ / 100 ml FC = 250 KTJ / 100 ml 1.400 KTJ / 100 ml FS = 59 KTJ / 100 ml 130 KTJ / 100 ml hodnocení vlivu srážek dle úrovně srážek < 5 mm a >5 mm: TC = 1.300 KTJ / 100 ml 3.300 KTJ / 100 ml FC = 470 KTJ / 100 ml 1.100 KTJ / 100 ml FS = 73 KTJ / 100 ml 270 KTJ / 100 ml
Vliv deště na počty TC, FC, FS 1000 4400 1400 800 ktj/100ml 600 400 200 0 TC FC FS 130 za srážek 1 den před 1 den před za srážek
Srážky růst průtoku vody & počty patogenů φ průtok 459 l/s = 1,3 /l cyst Giardia φ růst z < 100 na 700 l/s = 15,8 /l φ průtok 290 l/s = 2,65 /l oocyst nárůst na 2.600 l/s za 9 h. = 65,6 /l Cryptosporidium
Vliv průtoku při deštích na počty cyst Giardia poč ty cyst G iardia /l 20 15 10 5 0 15,8 1,3 1 2 800 600 400 200 0 p r ů to k ( l/s) počty cyst Giardia/l průtok (l/s) počty 1 den před za deště
Vliv průtoků za deště na počty oocyst Cryptospodidium ktj oocyst/l 80 60 40 20 0 65,6 2,65 1 2 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 prů tok (l/s) počty oocyst Cryptosporidium /l průtok (l/s) 1 den před deštěm za srážek
Srážky růst průtoku vody & počty patogenů FC (fekální koliformy): FC 200 / 100 ml - výskyt salmonel = 6,5 % - 31% FC 1.000 / 100 ml - = 60 % FC 2.000 / 100 ml - 98 % salmonel + průkaz enterovirů
vliv srážek & počty mikrobů Vliv dešťových srážek je obrovský 20- hod. perioda srážek přinese znečištění řádu 10 15 mikrobů 20-hod. perioda suchého počasí (jen průtoky) přinese znečištění řádu 10 13 mikrobů Ekvivalent = 1 den silných dešťů = 100 dní sucha
Struktura partikulí ve vodě usaditelné & suspendované částice
Srážková vlna usaditelné & suspendované částice
vzorkování - vzorkovací plán. - počty mikrobů
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 KTJ/100 m l 2000 1500 1000 500 0 13700 1300 490 22 190 133 lok 1 lok 2 lok 3 lokalita E. coli RS KTJ/100ml E. coli ES KTJ/100ml
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 KTJ/100 m l 2000 1500 1000 500 0 13700 1300 490 22 190 133 lok 1 lok 2 lok 3 lokalita E. coli RS KTJ/100ml E. coli ES KTJ/100ml
Lokalita 1, 2, 3 vzorky RS a ES Lokalita 1: (povodí 3,27 km 2 ; zalesnění 98%; řídké osídlení i hospodářská činnost; hustota lesní zvěře 15 ks./km 2 ) Lokalita 2: (povodí 19,7 km 2 ; kopcovitá krajina s vřesovišti, slatinami, mokřady; rozsáhlé drenážové oblasti (urychlují odtok); pastviny a louky- 53,6%, 19% zalesněno, počty zvěře 5 ks./ km 2,3.500 ovyvatel v povodí) Lokalita 3: (povodí 45 km 2 ; intenzivní zemědělství [63% obdělané půdy], sprašová oblast s velkou erozí, zalesněno 21%; obyvatel 16.000 v malých usedlostech, ne plně kanalizováno
Rozdíly mezi lokalitami dané jejich charakterem rozdíly v suchém i mokrém období: - velikost povodí (3 lokalita) - % osídlení (3 lokalita) - % lesů, pastvin, polí (1 lokalita) - stupeň hospodářské činností (3 lokalita) - erozní ohroženost povrchu (3 lokalita) - další faktory ( drenážování polí, odkanalizování) obtížné kvantifikovat každý faktor samostatně!!!!!
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 KTJ/100 ml 1000 800 600 400 200 0 13600 540 130 130 54 7,5 lok 1 lok 2 lok 3 lokalita fekální streptokoky RS KTJ/100ml fekální streptokoky ES KTJ/100ml
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 KTJ/100 ml 200 150 100 50 0 250 430 130 82 22,5 1,5 lok 1 lok 2 lok 3 C. perfringens KTJ/100 ml C. perfringens KTJ/100 ml lokalita
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 oocysty / 100 l 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 17,05 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
rozdíly mezi pravidelnými odběry. (plán) a speciálními odběry (srážky) = vzorkovací plán jiná informace, jiné hodnocení
Směrnice EP a Rady 2006/ 07/ ES definuje v čl. 2 (8) krátkodobé znečištění = mikrobiologická kontaminace, s jasně zjistitelnými příčinami, nezhorší jakost vod více než 72 hod. - dešťové srážky čl. 3 (6) lze odhlédnout od vzorků odebraných v případě krátkodobého znečištění příloha II posuzování a klasifikace vod ke koupání.odhlédnuté vzorky.. ne více než 15% celk.počtu