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 FC = 250 KTJ / 100 ml FS = 59 KTJ / 100 ml
4.400 KTJ / 100 ml 1.400 KTJ / 100 ml 130 KTJ / 100 ml
hodnocení vlivu srážek dle úrovně srážek < 5 mm a >5 mm: TC = 1.300 KTJ / 100 ml FC = 470 KTJ / 100 ml FS = 73 KTJ / 100 ml
3.300 KTJ / 100 ml 1.100 KTJ / 100 ml 270 KTJ / 100 ml
Vliv deště na počty TC, FC, FS
4400
1400
1000 ktj/100ml
800 600 1 den před
400
za srážek
130
200
za srážek
0 TC
FC
1 den před FS
Srážky růst průtoku vody & počty patogenů φ průtok 459 l/s = φ růst z < 100 na 700 l/s =
1,3 /l 15,8 /l
cyst Giardia „ „
φ průtok 290 l/s = 2,65 /l oocyst Cryptosporidium nárůst na 2.600 l/s za 9 h. = 65,6 /l „
p o č ty c y s t G ia rd ia /l
20 15 10 5 0
15,8
1,3 1 počty 1 den před
2 za deště
800 600 400 200 0
p r ů to k (l / s )
Vliv průtoku při deštích na počty cyst Giardia
počty cyst Giardia/l průtok (l/s)
ktj o o cyst/l
80
65,6
60 40 20
2,65
0 1 1 den před deštěm
2 za srážek
3000 2500 2000 1500 1000 500 0
p rů to k (l/s)
Vliv průtoků za deště na počty oocyst Cryptospodidium
počty oocyst Cryptosporidium /l průtok (l/s)
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 13700
K T J/100 m l
2000 1500
E. coli RS KTJ/100ml
1300
1000 490
500 22
190
133
0 lok 1
lok 2 lokalita
lok 3
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 13700
K T J/100 m l
2000 1500
E. coli RS KTJ/100ml
1300
1000 490
500 22
190
133
0 lok 1
lok 2 lokalita
lok 3
E. coli ES KTJ/100ml
Lokalita 1, 2, 3 vzorky RS a ES Lokalita 1: (povodí – 3,27 km2; zalesnění 98%; řídké osídlení i hospodářská činnost; hustota lesní zvěře – 15 ks./km2) Lokalita 2: (povodí – 19,7 km2 ; kopcovitá krajina s vřesovišti, slatinami, mokřady; rozsáhlé drenážové oblasti (urychlují odtok); pastviny a louky- 53,6%, 19% zalesněno, počty zvěře 5 ks./ km2 ,3.500 ovyvatel v povodí) Lokalita 3: (povodí 45 km2 ; 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 13600
1000
fekální streptokoky RS KTJ/100ml
KTJ/100 m l
800 540
600 400 200
130 7,5
130
54
0 lok 1
lok 2 lokalita
lok 3
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 200 KTJ/100 ml
430
250
150
130 82
100 50
C. perfringens KTJ/100 ml 22,5
1,5 0 lok 1
C. perfringens KTJ/100 ml
lok 2 lokalita
lok 3
Data pro RS (pravidelné vzorky) a ES (za extrémních situací) mikrobiologické ukazatele (medián) sestaveno dle údajů Kistemann et al.,2002, Universita Bonn, SRN
oocysty / 100 l
data Cryptosporidií pro RS a ES vzorky 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
17,05 Cryptosporidium oocysty/100 l
14,3 11,4
2,4
lok 1
2,65
lok 2 lokalita
Cryptosporidium oocysty/100 l 1,3 lok 3
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