Hydrosféra – kvalita vod RECETOX Přírodovědecká fakulta Masarykova univerzita Brno, Česká republika Doc. Ing. Branislav Vrana, PhD. branislav.vrana@recetox.muni.cz 2 Voda mohla být na Zemi už při jejím formování. Hydrosféra byla na Zemi již před více než 4 miliardami let. Mohla vzniknout při formování Měsíce. Skupenství vody vodní pára kapalina led Soubor:Glacial iceberg in Argentina.jpg Světové vodní zdroje Hydrosféra (vodní obal Země) představuje soubor všeho vodstva Země – tj. povrchové vody, podpovrchové vody, vody obsažené v atmosféře a vody v živých organismech. Na planetě Zemi neustále probíhá přesun vody mezi jednotlivými jejími rezervoáry. Povrchová voda je soustředěna převážně ve světovém oceánu a mořích, dále ve vodních tocích, v přírodních vodních nádržích (jezerech, bažinách, rašeliništích atd.), v umělých vodních nádržích (přehrady, rybníky), ve formě sněhu a ledu. Voda podpovrchová je obsažena v půdních pórech, průlinách, ve formě podzemního ledu v permafrostu. Voda v atmosféře se vyskytuje ve skupenství plynném (vodní páry), ve skupenství kapalném (vodní kapky), ale i ve skupenství pevném (sněhové vločky) a na závěr voda v živých organismech je bezpodmínečnou součástí rostlinných a živočišných těl (většinou přes 50 % jejich živé hmotnosti). Celkové zásoby vody na Zemi činí asi 1 370 000 km³, z toho sladká voda představuje 2,7 %. Ve světovém oceánu je obsaženo asi 97 % slané vody. •Největší množství sladké vody na světě, asi 70 %, je vázáno v ledovcích, a to zejména v Antarktidě a Grónsku. •Dalších téměř 30 % tvoří podzemní voda, většinou uložená hluboko pod zemským povrchem. •Pouze necelé 1 % tvoří povrchová voda (nejvíce jí je v jezerech, méně ve vodních tocích), voda v atmosféře a ve veškeré živé hmotě. Zdroje G:\Přednášky\Přednášky_verze pro přednášení\CHŽP_III_Hydrosféra, pedosféra, biosféra\Podklady\Watercyclesummary.jpg Globální hydrologický oběh je nejmohutnější ze všech přirozených látkových cyklů planety. Voda na zemském povrchu je v neustálém koloběhu (cirkulaci), kterého se zúčastňuje ročně 600 tisíc km³, která během oběhu přechází postupně z jednoho skupenství do druhého. Oběh vody je způsoben dopadající sluneční energií a zemskou přitažlivostí. Vlivem dopadajícího slunečního záření se voda ze zemského povrchu vypařuje do atmosféry, kde jí unášejí vzdušné proudy v podobě mraků. Při následném poklesu teploty dojde k tomu, že vodní pára začne kondenzovat v mracích a začne se snášet zpět na zemský povrch v podobě dešťových, či sněhových srážek. Převážné množství srážek spadne zpět do oceánu a jen asi 8,3 % dopadne na pevninu. Ze zeměpisného hlediska rozlišujeme dva oběhy: velký (výměna nastává mezi oceánem a pevninou) a malý vodní oběh (výměna probíhá pouze nad oceánem či pouze nad pevninou). Na planetě Zemi neustále probíhá přesun vody mezi jednotlivými jejími rezervoáry. Pohyby vzduchu a vody zejména v zemské atmosféře zkoumá také klimatologie a meteorologie. Voda se v kapalném a plynném stavu v pozemském prostředí prakticky neustále pohybuje a mění své skupenství. Neustálý pohyb vody probíhá i v mořích a oceánech, kde jde zejména o mořské proudy. Na pohyb vody má, kromě odlišného zahřívání vody a vzduchu nad pevninou a oceánem, vliv gravitační působení Země. Voda působením gravitačních sil teče vždy dolů, tedy stéká z vyšších míst na zemském povrchu do nižších míst (vodní toky). Pohyb vody v kapalném stavu dále také ovlivňuje i rotace Země, kde působí unášivá Coriolisova síla a odstředivá síla. Na pohyb vody mají vliv i slapové síly Slunce a Měsíce, které způsobují slapové jevy zvané příliv a odliv. Do zemského pláště nyní mizí přibližně 400 miliard kg vody ročně. Ale může to být i třikrát více než se odhadovalo, takže se ani nestačí dostávat tolik vody zpět na povrch. Nicméně i sopečné erupce mohou na povrch přivádět více vody než se dříve předpokládalo. Koloběh vody v zemském plášti je tak možný. Hydrologický cyklus Odpaření (evaporace) Srážky a přímé odpaření a zachycení rostlinami a odpaření („vypoceni= evapotranspirace“) a povrchový odtok a vsakování (infiltrace) a mělký oběh a rezervoár podzemní vody Cesty K oběhu dochází účinkem sluneční energie, zemské gravitace a rotace Země. Voda se vypařuje z oceánů, vodních toků a nádrží, ze zemského povrchu (výpar, evaporace) a z rostlin (transpirace), dohromady se používá pojem evapotranspirace. Vodní páry a drobounké kapičky vody v oblacích se pak v ovzduší pohybem vzduchových mas způsobených nestejným zahříváním vzduchu nad pevninou a oceány i zemskou rotací neustále přemisťují (cirkulace atmosféry). Po kondenzaci páry z ovzduší dopadá voda ve formě srážek na zemský povrch, zejména ve formě deště a sněhu (viz hydrometeory). Zde se část vody hromadí a odtéká jako povrchová voda, vypařuje se zpět do ovzduší nebo se vsakuje pod zemský povrch a doplňuje zásoby podzemní vody (infiltrace). Podzemní voda po určité době znovu vystupuje na povrch ve formě pramenů nebo dotuje vodní toky (drenáž podzemní vody). Zdroje Dva hlavní faktory: ÄKvalita ÄMnožství Podzemní voda Äméně než 1 % z celkového množství vody Ä40× více než ve sladkovodních jezerech Ävíce než 98 % nezmrzlé vody v hydrologickém cyklu jako podzemní voda Ävětšinou v oblasti do 750 m Äobjem ekvivalentní vrstvě 55 m vody na kontinentech Podzemní voda tvoří asi 30% světových zdrojů sladké vody, což je asi 1% vody na celém světě, včetně oceánů a permanentního ledu. Je důležitým zdroj, který může fungovat jako přirozené úložiště, které může tlumit nedostatek povrchové vody v době sucha. Podzemní voda je přirozeně doplňována povrchovými vodami ze srážek, potoků a řek, když tento doplněk dosáhne hladiny podzemní vody. Podzemní voda může být dlouhodobým „rezervoárem“ přirozeného vodního cyklu (s dobou zdržení od dnů do tisíciletí), na rozdíl od krátkodobých vodních rezrvoárů, jako je atmosféra a sladká povrchová voda (které mají krátkou rezidenci). časy od minut do let). Pro hlubokou podzemní vodu (která je vzdálená od povrchového doplňování) může trvat velmi dlouho, než se dokončí její přirozený cyklus. Hydrologický cyklus - kvantifikace Objem vody v jednotlivých zásobnících (v miliónech km3) a toky vody (v miliónech km3 za rok). Townsend et al. (2010) Ročně se z oceánů vypaří cca 430 000 km3 vody, z níž většina spadne opět ve formě srážek do oceánů. Dalších 70 000 km3 se vypaří z pevnin. Ve formě srážek dopadne na pevninu ročně pouze cca 110 000 km3 vody, z níž největší část se vypaří, část odteče řekami (40 000 km3 - tzv. stabilní roční odtok) a část dosáhne moře jako podzemní voda. Převážné množství srážek spadne zpět do oceánu. Existuje rovnováha srážek a výparu, ale V celoroční bilanci může množství srážek převýšit Evapotranspiraci nebo naopak. Jelikož je přenos vodní páry z oceánů do atmosféry doprovázen velkým množstvím tepelné energie, tento podproces hydrologického cyklu reguluje klima a počasí. Koloběh vody je skutečně velmi komplexní nekonečný systém s mnoha podprocesy. Například čím více tepla ledovec přijme, tím je sice méně zásobárny vody v pevném stavu, nicméně tím více je povrchové vody, která odteče do oceánu, tím více se může vypařit vodní páry, a konečně tím více může vzniknout srážek, jež mohou opět dopadnout na ledovec v podobě ledových krystalků. V ideálním případě je koloběh vody rovnovážný cyklus a "čím více ubude, tím více přibude". Zároveň všude platí reverzní vztah, což znamená, čím více ledovce, tím více povrchové vody, a současně, čím více povrchové vody, tím méně ledovce. Hydrologický cyklus Přemisťování vody pomocí nadzemních i podzemních odtoků chemicky i fyzicky eroduje zemi a utváří její reliéf. Převádí a ukládá sedimenty do řek, vytváří delty či povrch mořského dna. Pokud voda pronikne do porézních částí zemského povrchu, může rozpustit skály a utvářet tak krasové systémy. Voda dále přenáší minerály a živiny, jež jsou potravou pro sladkovodní a mořské ekosystémy. V neposlední řadě je voda největší složkou většiny biologických organismů. V lidském organismu se nachází přibližně 60% vody, v těle medúzy až 90%. Vztahy mezi vodou a krajinou Voda a sluneční energie jsou základem fungování veškerých biogeochemických cyklů na Zemi, jež zahrnují pohyby chemických prvků mezi organismy a neživými částmi atmosféry, litosféry a hydrosféry. Hydrologický cyklus tak ovlivňuje mnoho dalších dynamických systémů. Zatímco koloběh vody je sám o sobě biogeochemickým cyklem, tok vody nad a pod Zemí je klíčovou součástí cyklování dalších biogeochemikálií. Odtok je zodpovědný za téměř veškerý transport erodovaného sedimentu a fosforu z pevniny do vodních ploch. Salinita oceánů je odvozena z eroze a transportu rozpuštěných solí z pevniny. Kulturní eutrofizace jezer je způsobena především fosforem, který se v nadměrném množství aplikuje na zemědělská pole v hnojivech a poté se transportuje řekami. Splavování do podzemních vod i tok podzemní vody hrají významnou roli při přepravě dusíku ze země do vodních útvarů. Odtok také hraje roli v uhlíkovém cyklu, opět prostřednictvím transportu erodované horniny a půdy. Problémy planety a jejich dopady A picture containing sitting, table, animal, white Description automatically generated Planetární meze • •Identifikuje devět procesů, které jsou kritické pro udržení stability a odolnosti zemského systému jako celku •Cíl:vymezit a kvantifikovat úrovně antropogenních poruch, které by, pokud by byly respektovány, umožnily Zemi zůstat v stavu „podobnému holocénu“ •Lidské aktivity nyní přivedly Zemi mimo holocénní oblast proměnlivosti životního prostředí, což dalo vzniknout nové době: antropocénu. • • Richardson et al. Earth beyond six of nine planetary boundaries. Science Advances 9, 2023, eadh2458. Planetární meze • •Integrita biosféry •Klimatická změna •Nové entity = chemické látky + GMO •Úbytek stratosférického ozónu •Změna sladkovodního režimu •Atmosférické aerosolové zatížení •Acidifikace oceánu •Změna suchozemského systému •Biogeochemické toky (N, P) • • • Richardson et al. Earth beyond six of nine planetary boundaries. Science Advances 9, 2023, eadh2458. Planetární meze (anglicky: Planetary boundaries) je koncepce, kterou formuloval Johan Rockstrom se svými spolupracovníky ze Stockholmského ústavu pro výzkum odolnosti (Stockholm Resilience Centre) v r. 2009. Základní článek v časopise Nature má titul „Bezpečný prostor pro lidské aktivity“ (A Safe Operating Space for Humanity). Tento „bezpečný prostor“ je vymezen právě planetárními mezemi. Lidská činnost přitom začala v antropocénu prudce kulminovat a některé meze již překročila. Autoři této koncepce identifikovali 9 mezí, v jejichž rámci by se měli antropogenní aktivity držet, aby se předešlo devastacím ekosystémů, omezování ekosystémových služeb a závažným ekologickým katastrofám. Pro 7 těchto mezí byly stanoveny indikátory a navrženy přípustné hranice, pro 2 z nich (atmosférický aerosol a chemická kontaminace) navržené nejsou, vzhledem k problematičnosti jejich vymezení. Autoři soudí, že tři z mezí již byly překročeny: změna klimatu, biogeochemický tok dusíku a ztráta biodiverzity. Ve všech těchto případech se lidstvo již nepohybuje v bezpečném operačním prostoru. Změna klimatu[editovat | editovat zdroj] Za hlavní příčinu globální změny klimatu byly označeny emise skleníkových plynů, koncentrace jednoho z hlavních skleníkových plynů, oxidu uhličitého se s velkou spolehlivostí měří už od 50. let 20. století. Dnes je v ovzduší o 40% více oxidu uhličitého než okolo roku 1900, asi 389 ppm (parts per million). Vychází se z podrobných měření pravidelně uváděných ve zprávách Mezivládního panelu pro změny klimatu (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC). Nejvyšší hodnota byla naměřena 4.5.2013, kdy celosvětová koncentrace dosáhla 400 ppm. Oxid uhličitý je brán jako ekvivalent, k němuž se připočtou se všechny další skleníkové plyny podle jejich globálního ohřívacího potenciálu. Stanovená planetární mez je navrhována na 350 ppm. Ztráta biologické rozmanitosti[editovat | editovat zdroj] Jedná se o relativně pomalu běžící proces, nemá zlomové body. Navrhovaným indikátorem je počet druhů, které vyhynou za rok na milion druhů (navrhovaná hranice 10, realita je 100, předindustriální hodnota byla 0,1 – 1). Česká republika je na tom v oblasti biodiverzity velmi špatně. V poslední době se největší pozornost věnuje mořské biodiverzitě, ukazuje se, že značně trpí, především nadměrným rybolovem, mění se tím systém potravního řetězce a vztahy v rámci celého ekosystému, není přesně jasné, k jaké změně dojde, ale jistě to bude mít za následek výrazné ochuzení celé biodiverzity. Biogeochemické toky fosforu a dusíku[editovat | editovat zdroj] Indikátory dusíku, znamená počet, který by měl být z atmosféry odebírán za rok (v miliónech tun), navrhovaná hranice je 35 mil. tun za rok, v současnosti překročeno (je to 121 miliónu za rok). U fosforu je třeba zhodnotit kolik se ho dostává do oceánu. Acidifikace oceánu[editovat | editovat zdroj] Současné pH je 8,1, předindustriální hodnota byla 8,2. Navrhuje se, aby se hranice stanovila podle průměrné nasycenosti aragonitu (hranice by měla být stanovena na 2,75 - pokud by bylo méně než 1, aragonit by se v mořské vodě rozpouštěl, mořské korály jsou rozpouštěny už pokud je to méně než 3, v dnešní době je 2,9) Zdroje sladké vody[editovat | editovat zdroj] Neměla by být větší spotřeba než 4 000 krychlových km/rok, v současné době (2020) je 3 800 krychlových km/rok, předindustriální hodnota byla 415 krychlových km/rok. Chemická kontaminace[editovat | editovat zdroj] Chemickou kontaminací se zabývá např. REACH – (politika EU, která podchycuje výrobu chemikálií). Jsou problémy s prokazováním dopadů zapříčiněných chemickou kontaminací, jelikož se toxicita látek těžko dokazuje. Aby komplexně odrážely antropogenní modifikace funkcí zemského systému sladké vody, je tato hranice revidována tak, aby zvážila změny v celém vodním cyklu na zemi (46–48). Zde používáme proudění jako zástupce k reprezentaci modré vody (povrchové a podzemní vody) a vlhkosti půdy v kořenové zóně k reprezentaci zelené vody (voda dostupná pro rostliny) (46–48). Kontrolní proměnné jsou definovány jako procento roční celkové plochy půdy bez ledu s odchylkami proudění / půdní vlhkosti v kořenové zóně od preindustriální variability (46, 48). Nová složka zelené vody přímo odpovídá za hydrologickou regulaci suchozemských ekosystémů, klimatu a biogeochemických procesů (48), zatímco složka modré vody odpovídá za regulaci řek a integritu vodního ekosystému (46). Navíc tato hranice nyní zachycuje dopady zemského systému jak nárůsty, tak poklesy vody v měsíčním měřítku a zahrnuje jejich prostorové vzorce (viz doplňkové materiály). Globální problém: Acidifikace oceánu A close up of a map Description automatically generated Oceány pohlcují oxid uhličitý z atmosféry, a proto stoupá jejich acidita. O kolik % vzroste koncentrace H+ při poklesu pH z 8,19 na 8,05? Odhaduje se, že průměrné pH mořské vody pokleslo od roku 1750 z 8.19 na 8.05, Acidifikace oceánu očekáva-ná změna kyselé zásadité Rozsah pH v oceánech v současnosti Globální problém: Acidifikace oceánu A close up of a logo Description automatically generated Odhaduje se, že průměrné pH mořské vody pokleslo od roku 1750 z 8.19 na 8.05, co znamená téměř 40% nárůst koncentrace H+. Acidifikace může způsobit zásadní narušení fungování mořských ekosystémů. Biogeochemické toky dusíku a fosforu Biogeochemické cykly dusíku a fosforu byly lidmi radikálně změněny v důsledku mnoha průmyslových a zemědělských procesů. A picture containing text Description automatically generated Fritz Haber (1868-1934) Planetární meze: biogeochemické toky N a P • •jejich globální cykly se díky zemědělství a průmyslu výrazně změnily •Antropogenní dopady na globální koloběh uhlíku jsou stejně zásadní, ale řeší se v mezích integrity klimatu a biosféry •FOSFOR: Globální mez pro P je trvalý tok 11 Tg P za rok ze sladké vody do oceánu, aby se zabránilo rozsáhlé anoxii •Současný odhad toku: 22 Tg P za rok •aplikace fosforu v hnojivech do orné půdy je 17,5 Tg P za rok •DUSÍK: planetární hranice pro N je aplikační dávka záměrně fixovaného N do zemědělského systému 62 Tg N za rok •Celkový přísun antropogenně fixovaného N aplikovaného do zemědělského systému je ~190 Tg za rok Richardson et al. Earth beyond six of nine planetary boundaries. Science Advances 9, 2023, eadh2458. Eutrofizace •Obohacování vod o živiny- dusík a fosfor •Přirozená – výplach z půdy, rozklad mrtvých organismů •Nepřirozená – lidská činnost (hnojiva, čistící prostředky, průmyslové a komunální odpadní vody • A screenshot of a cell phone Description automatically generated Kde je na Zemi sladká voda? Globální problém: Zdroje sladké vody • Dvě třetiny světové populace (4 miliardy lidí) žijí v podmínkách vážného nedostatku vody alespoň 1 měsíc v roce. Voda je kritickým zdrojem pro udržení života Odhadovaná spotřeba vody porovnání spotřeby vody v roce 2010 a 2030 Přístupná voda se zajištěnou dodávkou v současnosti pochází z více než osmdesáti procent z povrchových zdrojů a z necelých dvaceti procent z podzemních. Poptávka po vodě se bude zvyšovat do té míry, že v roce 2030 bude chybět 2700 miliard krychlových metrů, tedy asi 40 procent globálních potřeb. •Environmentální problémy: Aralské moře Globální problém: Zdroje sladké vody 1989 2014 K nadměrné exploataci dochází, pokud je vodní zdroj těžen nebo extrahován rychlostí, která překračuje rychlost doplňování. Central Asia: Aral Sea Disappearance Cause For Concern Page 24 Znečištění vod chemickými látkami •sídla - tuhý a kapalný odpad •průmyslová výroba •zemědělská výroba (hnojiva, pesticidy, odpadní vody) •doprava (exhaláty, ropné produkty) 24 1986: Únik chemikálií do Rýna Photo: Délmagyarország/Karnok Csaba 2000: Únik kyanidu do Tisy 2002: Povodeň na Labi 2010: Protržení hráze odkaliště, Ajka 2012: Únik ropních látek do Dunaje 25 2019: Únik kyanidu do Bečvy Page 26 Regionální znečištění vod chemickými látkami BSK5-řeky-Evropský trend Amoniak-řeky-Evropský trend Výsledok vyhľadávania obrázkov pre dopyt COV 26 Ekosystém bezobratlí ryby řasy Biologické prvky kvality (BQEs) + podpůrné faktory Ekologický stav: holistický přístup •charakterizuje kumulativní účinek stresorů •Hydromorfologie •Eutrofizace •Teplota, pH •Invazivní druhy •Chemické látky Jaký je stav vod v Evropě dnes? Vodní rámcova směrnice 2000/60/ES 27 Autor: Ján Kautman 29 A large body of water with a mountain in the background Description automatically generated Jaký je stav vod v Evropě dnes? •Ve většině evropských řek a jezer není dosaženo dobrého ekologického stavu (Vodní rámcová směrnice 2000/60/ES) • •Chemické látky stále hrají významnou roli ve zhoršování stavu Ekologický stav povrchových vod, 2018 30 Page 31 Chemosféra 70 mil. chemických látek 14 mil komerčně dostupných > 100.000 denně používáno > 10.000 látek ve vzorcích životního prostředí 41 prioritních znečišťujících látek (chemický stav) Jaký je stav vod v Evropě dnes? Ekosystém bezobratlí ryby řasy Biologické prvky kvality (BQEs) + podpůrné faktory 31 Page 32 Chemosféra 70 mil. chemických látek 14 mil komerčně dostupných > 100.000 denně používáno > 10.000 látek ve vzorcích životního prostředí 41 prioritních znečišťujících látek (chemický stav) Jaký je stav vod v Evropě dnes? Prioritní znečišťující látky •typické jsou nepolární persistentní organické látky a těžké kovy •většinou zakáz používání •často nevysvětlují pozorované účinky o • 32 Define footer – presentation title / department 33 Příklad: PCB •POLYCHLOROVANÉ BIFENYLY •Substituční deriváty bifenylu -209 kongenerů •se stupňem chlorace •roste stabilita •klesá rozpustnost ve vodě •roste rozpustnost v tuku •persistentní organické látky •jednotlivé kongenery mají různou toxicitu • Polychlorované bifenyly • PCB: podnik Chemko Strážske r.1959-1984 • Výrobky: Delor, Hydelor a Delotherm (21 000 t) • Použitií: při výrobě transformátorů a kondenzátorů, • nátěrové hmoty, teplonosné kapaliny, aditiva plastů... 34 Bioakumulace PCB ČAS 35 Pieter Brueghel: Velké ryby žerou malé ryby Big Fish Eat Little Fish, After Pieter Bruegel the Elder (Netherlandish, Breda (?) ca. 1525–1569 Brussels), Engraving; fourth state of four Potravní řetězec ve vodním ekosystému 36 Neměly by tu být 4 teploměry? Nebo pokud se ten úplně vpravo vztahuje k té rybě, tak bych ho dala pod ni. 37 PCB a ryby - biomagnifikace Hladina PCB: Srovnání kontaminace PCB Zemplínska Šírava Pohořelice 38 Page 39 Chemosféra 70 mil. chemických látek 14 mil komerčně dostupných > 100.000 denně používáno > 10.000 látek ve vzorcích životního prostředí 41 prioritních znečišťujících látek (chemický stav) Jaký je stav vod v Evropě dnes? Nové „emergentní“ látky •rozšířeny •neregulovány •zřídka monitorovány •většinou polární •nízká účinnost odstraňování na ČOV •směsi •mohou mít vysokou biologickou aktivitu o • 39 Page 40 Léčiva 40 ØNa trhu cca 3000 účinných složek Ø137,87 mil. balení Ø5228 mil. definovaných denních dávek Ø27 miliard Kč bez DPH §trávící trakt a metabolizmus – 6 mld. Kč §nervový systém – 4.9 mld Kč §kardiovaskulární systém – 6 mld. Kč §respirační systém – 3 mld. Kč § § Spotřeba léčiv v ČR v 2017 Výsledok vyhľadávania obrázkov pre dopyt pollution by pharmaceuticals Léčiva – kde to všechno končí? 41 Boy taking pills - two Boy taking pills - two royalty free vector clipart from CoolClips.com Domácnosti užívání likvidace metabolismus kal a hnůj jako hnojivo až 90% 5% Podzemní voda Povrchová voda výluh rozklad rozklad ČOV •spotřebují se tuny léků •až 90% se vyloučí močí, stolicí, kůží… •jako původní látka nebo metabolit •Čistírny odpadních vod Page 42 Léčiva – kde to všechno končí? •omezené účinnosti odstranění na ČOV •sorpce na kal (různé vlastnosti) •biodegradace na metabolity, nebo až na CO2 •účinnost odstranění 0 –100 % •závisí od struktury látek •hledají se nové postupy odstranění Výsledok vyhľadávania obrázkov pre dopyt kanalizace Page 43 Koncentrace léčiv ve vodě na odtoku z ČOV 43 asi 100 léčiv v 14 terapeutických skupinách Výsledok vyhľadávania obrázkov pre dopyt q-exactive mass spectrometer Page 44 Emise léčiv z komunálních odpadních vod 44 Měření cca 100 léčiv v 14 terapeutických skupinách cca 153 kg/rok 11 9 8 2 1 3 3 1 1 6 trvalé zvyšování jejich spotřeby na obyvatele koncentrace v životním prostředí se budou pravděpodobně zvyšovat úměrně stárnutí a nárůstu populace Page 45 Léčiva a znečištění vod 45 Výsledok vyhľadávania obrázkov pre dopyt Brno Koncentrace v řekách závisí od účinnosti odstranění na ČOV a ředícího poměru Výsledok vyhľadávania obrázkov pre dopyt Kosice ČOV Košice: 225 000 obyvatel Emise 5.2 kg/den – 1900 kg/rok Průtok na ČOV: 0.7 m3/s Řeka Hornád: 22 m3/s Zdroj: STU Bratislava ČOV Brno: 378 000 obyvatel Emise 0.4 kg/den – 153 kg/rok Průtok na ČOV: 1.0 m3/s Řeka Svratka: 7.68 m3/s Výsledok vyhľadávania obrázkov pre dopyt Bratislava ČOV Bratislava: 500 000 obyvatel Emise ? Průtok na ČOV: 1.2 m3/s Dunaj: 2 025 m³/s Page 46 Léčiva a znečištění vod - účinky 46 Súvisiaci obrázok biologické účinky při nízkých koncentracích antibiotická rezistence účinek směsí látek endokrinní disruptory poškození ekosystému chronická expozice persistence nebo pseudo - persistence Page 47 47 •Které látky mohou být EDC? •Farmaceutika (antikoncepce, léky,…) •Antibiotika •Produkty rozkladu detergentů •Pesticidy (herbicidy, insecticidy, fungicidy...) •Změkčovače plastů •Rostlinné metabolity •Chemikálie z vaření & hoření •Kovy • •Jaké jsou následky disrupce? •Neschopnost udržet homeostázu •Narušení růstu & vývoje •Narušení odpovědi na vnější impulsy •Změny chování •Potlačená gametogeneze •Embryonální malformace •Zvýšená neoplasie nebo karcinogeneze • Endokrinní disruptory - EDC Image result for endocrine disruptor human health effects ppt Fundulus Výsledok vyhľadávania obrázkov pre dopyt pharmaceutical consumption Antropogenní i přírodní látky, které přímo nebo nepřímo ovlivňují hormonální systém a mohou působit na velmi nízkých koncentracích Page 48 Důvod intersexuality v rybách? 48 ØSamci ryb jsou ‘feminizováni’ estrogenními látkami ØMnoho látek s estrogenní aktivitou je přítomno ve výpustích ČOV a tak uvolňováno do řek ØSteroidní estrogeny, jak přírodní (např. estradiol, estrone), tak syntetické (např. ethynylestradiol- EE2) jsou pravděpodobně hlavní příčinou https://www.i-senior.cz/wp-content/uploads/P%C5%99ehrada-lipno-cklipno.jpg Page 49 Jak účinný je syntetický estrogen EE2? 49 návrh NEK =35 pg/l = 3,5x10-11 g/l = 0,000000000035 g/l 1 g = 1000 mg 1 mg = 1000 µg 1 µg = 1000 ng 1 ng = 1000 pg A person standing next to a body of water Description automatically generated 50 Děkuji za Vaši pozornost! •Nové znečišťující látky jsou rozšířeny v prostředí a zahrnují přírodní i antropogenní látky •Mají různou chemickou strukturu a působí na velmi nízkých koncentracích – obtížně chemicky stanovitelné •Mnohé mohou mít závažné důsledky pro volně žijící organismy, neboť mohou být toxické nebo narušovat reprodukci a tím i „evoluční kondici“ •Biologické testy hrají významnou roli v detekci, charakterizaci potenciálního vlivu znečišťujících látek, a hodnocení jejich odstraňování v čistírenských procesech, což je velmi aktuální problematika