Složitost kvality vody jako předmětu se odráží v mnoha typech měření ukazatelů kvality vody. Některá měření kvality vody se nejpřesněji provádějí na místě, protože voda existuje v rovnováze se svým okolím. Mezi měření běžně prováděná na místě a v přímém kontaktu s daným vodním zdrojem patří teplota, pH, rozpuštěný kyslík, vodivost, redukční potenciál kyslíku (ORP), zákal a hloubka Secchiho disku.
Odběr vzorkůUpravit
Složitější měření se často provádějí v laboratoři a vyžadují odběr, uchování, přepravu a analýzu vzorku vody na jiném místě. Proces odběru vzorků vody přináší dva významné problémy:
- Prvním problémem je, do jaké míry může být vzorek reprezentativní pro zdroj vody, který je předmětem zájmu. Zdroje vody se mění v závislosti na čase a lokalitě. Zájmové měření se může měnit sezónně nebo ze dne na noc nebo v reakci na nějakou činnost člověka nebo přirozené populace vodních rostlin a živočichů. Zájmové měření se může měnit podle vzdálenosti od hranice vody s nadložní atmosférou a podložní nebo omezující půdou. Vzorkař musí určit, zda potřebám šetření vyhovuje jeden čas a jedno místo, nebo zda lze zájmové užívání vody uspokojivě posoudit pomocí zprůměrovaných hodnot odběrů vzorků v čase a místě, nebo zda kritická maxima a minima vyžadují jednotlivá měření v rozsahu časů, míst nebo událostí. Postup odběru vzorků musí zajistit správné vážení jednotlivých časů a míst odběru vzorků, pokud je zprůměrování vhodné. 39-40 Pokud existují kritické maximální nebo minimální hodnoty, musí se na pozorovanou variabilitu použít statistické metody, aby se určil přiměřený počet vzorků pro posouzení pravděpodobnosti překročení těchto kritických hodnot.
- Druhý problém nastává v okamžiku, kdy je vzorek vyjmut ze zdroje vody a začíná vytvářet chemickou rovnováhu s novým prostředím – nádobou na vzorek. Nádoby na vzorky musí být vyrobeny z materiálů s minimální reaktivitou s měřenými látkami; důležité je i předběžné čištění nádob na vzorky. Vzorek vody může rozpustit část nádoby na vzorek a veškeré zbytky na této nádobě a chemické látky rozpuštěné ve vzorku vody se mohou sorbovat na nádobu na vzorek a zůstat tam, když se voda vylije k analýze:4 K podobným fyzikálním a chemickým interakcím může docházet s čerpadly, potrubím nebo mezilehlými zařízeními použitými k přečerpání vzorku vody do nádoby na vzorek. Voda odebraná z hloubek pod povrchem se obvykle udržuje při sníženém tlaku atmosféry, takže plyn rozpuštěný ve vodě se shromažďuje v horní části nádoby. Atmosférický plyn nad vodou se může rovněž rozpustit ve vzorku vody. Další rovnováhy chemických reakcí se mohou změnit, pokud se změní teplota vzorku vody. Jemně rozdělené pevné částice, které byly dříve suspendovány turbulencí vody, se mohou usadit na dně nádoby se vzorkem nebo se může vytvořit pevná fáze v důsledku biologického růstu nebo chemického srážení. Mikroorganismy ve vzorku vody mohou biochemicky měnit koncentrace kyslíku, oxidu uhličitého a organických sloučenin. Změna koncentrace oxidu uhličitého může změnit pH a rozpustnost sledovaných chemických látek. Tyto problémy jsou zvláště důležité při měření chemických látek, u nichž se předpokládá, že jsou významné při velmi nízkých koncentracích.
Konzervace vzorku může částečně vyřešit druhý problém. Běžný postup spočívá v uchovávání vzorků v chladu, aby se zpomalila rychlost chemických reakcí a fázových změn, a v co nejrychlejší analýze vzorku; tím se však změny pouze minimalizují, místo aby se jim zabránilo:43-45. Užitečný postup pro stanovení vlivu nádob na vzorky během prodlevy mezi odběrem a analýzou zahrnuje přípravu dvou umělých vzorků v předstihu před odběrem vzorků. Jedna nádoba na vzorek je naplněna vodou, o níž je z předchozí analýzy známo, že neobsahuje žádné zjistitelné množství sledované chemické látky. Tento vzorek, nazývaný „slepý vzorek“, se při odběru zájmového vzorku otevře, aby byl vystaven působení atmosféry, poté se znovu uzavře a spolu se vzorkem se dopraví do laboratoře k analýze, aby se zjistilo, zda postupy odběru nebo uchovávání vzorku nevnesly žádné měřitelné množství zájmové chemické látky. Druhý umělý vzorek je odebrán spolu se zájmovým vzorkem, ale poté je v době odběru „obohacen“ o další změřené množství zájmové chemické látky. Slepý vzorek (negativní kontrola) a vzorek s příměsí (pozitivní kontrola) se přenášejí se zájmovým vzorkem a analyzují se stejnými metodami ve stejnou dobu, aby se určily jakékoli změny naznačující přírůstky nebo úbytky během doby, která uplynula mezi odběrem a analýzou.
Testování v reakci na přírodní katastrofy a jiné mimořádné událostiEdit
Po událostech, jako jsou zemětřesení a tsunami, dochází k okamžité reakci humanitárních organizací, které se snaží obnovit základní infrastrukturu a poskytnout základní věci, které jsou nezbytné pro přežití a následnou obnovu. Hrozba onemocnění se nesmírně zvyšuje kvůli velkému počtu lidí žijících blízko sebe, často v nuzných podmínkách a bez řádné hygieny.
Po přírodní katastrofě, pokud jde o testování kvality vody, existují různé názory na nejlepší postup a lze použít různé metody. Klíčovými základními parametry kvality vody, kterými je třeba se při mimořádné události zabývat, jsou bakteriologické ukazatele fekálního znečištění, zbytkový volný chlor, pH, zákal a případně vodivost/celkové rozpuštěné látky. Existuje mnoho dekontaminačních metod.
Po velkých přírodních katastrofách může uplynout značně dlouhá doba, než se kvalita vody vrátí na úroveň před katastrofou. Například po tsunami v Indickém oceánu v roce 2004 Mezinárodní vodohospodářský institut (IWMI) se sídlem v Kolombu sledoval účinky slané vody a dospěl k závěru, že kvalita pitné vody ve studních se vrátila na úroveň před tsunami jeden a půl roku po události. IWMI vypracoval protokoly pro čištění studní kontaminovaných slanou vodou; ty byly následně oficiálně schváleny Světovou zdravotnickou organizací jako součást série Pokynů pro mimořádné situace.
Chemická analýzaEdit
hmotový spektrometr měří pesticidy a další organické znečišťující látky
Nejjednodušší metody chemické analýzy jsou metody měření chemických prvků bez ohledu na jejich formu. Například prvková analýza kyslíku by ukázala koncentraci 890 g/l (gramů na litr) vzorku vody, protože kyslík (O) má 89 % hmotnosti molekuly vody (H2O). Metoda zvolená pro měření rozpuštěného kyslíku by měla rozlišovat mezi diatomickým kyslíkem a kyslíkem kombinovaným s jinými prvky. Díky srovnávací jednoduchosti prvkové analýzy bylo získáno velké množství údajů o vzorcích a kritérií kvality vody pro prvky, které jsou někdy označovány jako těžké kovy. Analýza vody na těžké kovy musí brát v úvahu půdní částice suspendované ve vzorku vody. Tyto suspendované půdní částice mohou obsahovat měřitelná množství kovů. Přestože tyto částice nejsou ve vodě rozpuštěny, mohou být konzumovány lidmi, kteří vodu pijí. Přidání kyseliny do vzorku vody, aby se zabránilo ztrátě rozpuštěných kovů na nádobu se vzorkem, může rozpustit více kovů ze suspendovaných půdních částic. Filtrace půdních částic ze vzorku vody před přidáním kyseliny však může způsobit ztrátu rozpuštěných kovů na filtru. Složitost rozlišování podobných organických molekul je ještě náročnější.
Provádění těchto složitých měření může být nákladné. Protože přímá měření kvality vody mohou být nákladná, vládní agentury obvykle provádějí průběžné monitorovací programy a zveřejňují jejich výsledky. Existují však místní dobrovolnické programy a zdroje pro určité obecné hodnocení. Mezi nástroje dostupné široké veřejnosti patří testovací soupravy na místě, které se běžně používají pro domácí akvária, a postupy biologického hodnocení.
Monitorování v reálném časeEdit
Ačkoli se vzorky kvality vody obvykle odebírají a analyzují v laboratořích, od konce 20. století roste zájem veřejnosti o kvalitu pitné vody dodávané obecními systémy. Mnoho vodárenských společností vyvinulo systémy pro shromažďování údajů o kvalitě zdrojové vody v reálném čase. Na počátku 21. století byla nasazena řada senzorů a systémů dálkového monitorování pro měření pH, zákalu, rozpuštěného kyslíku a dalších parametrů vody. Některé systémy dálkového průzkumu byly vyvinuty také pro sledování kvality okolní vody v říčních, ústních a pobřežních vodních útvarech.
Ukazatele pitné vodyUpravit
Následující seznam ukazatelů často měřených podle situační kategorie:
- Alkalita
- Barva vody
- pH
- Chuť a zápach (geosmin, 2-methylisoborneol (MIB) atd.)
- Rozpuštěné kovy a soli (sodík, chloridy, draslík, vápník, mangan, hořčík)
- Mikroorganismy, jako jsou fekální koliformní bakterie (Escherichia coli), Cryptosporidium a Giardia lamblia; viz bakteriologický rozbor vody
- Rozpuštěné kovy a metaloidy (olovo, rtuť, arsen atd.)
- Rozpuštěné organické látky: barevné rozpuštěné organické látky (CDOM), rozpuštěný organický uhlík (DOC)
- Radon
- Těžké kovy
- Farmaka
- Analogy hormonů
Indikátory životního prostředíEdit
Fyzikální ukazateleEdit
|
|
Chemické ukazateleUpravit
Biologické ukazateleUpravit
|
|
Metriky biologického monitorování byly vyvinuty na mnoha místech, a jednou z hojně využívaných skupin měření pro sladké vody je přítomnost a početnost zástupců hmyzích řádů Ephemeroptera, Plecoptera a Trichoptera (EPT) (bentických bezobratlých, jejichž obecné názvy jsou v tomto pořadí majka, pestřenka a mihule). Indexy EPT se v jednotlivých regionech přirozeně liší, ale obecně platí, že čím vyšší je počet taxonů z těchto řádů, tím lepší je kvalita vody. Organizace ve Spojených státech, jako je EPA. nabízejí návod na vytvoření monitorovacího programu a identifikaci zástupců těchto a dalších řádů vodního hmyzu. Mnoho vypouštěčů odpadních vod v USA (např. továrny, elektrárny, rafinerie, doly, městské čistírny odpadních vod) je povinno provádět pravidelné testy toxicity celých odpadních vod (WET).
Individuální zájemci o sledování kvality vody, kteří si nemohou dovolit nebo zvládnout analýzu v laboratorním měřítku, mohou k získání obecné představy o kvalitě vody použít také biologické indikátory. Jedním z příkladů je dobrovolnický program monitorování vody IOWATER z Iowy, který zahrnuje indikační klíč EPT.
Mlži se ve velké míře používají jako bioindikátory pro monitorování stavu vodního prostředí jak ve sladkých vodách, tak v mořském prostředí. Jejich populační stav nebo struktura, fyziologie, chování nebo úroveň kontaminace prvky či sloučeninami mohou indikovat stav znečištění ekosystému. Jsou obzvláště užitečné, protože jsou přisedlé, takže jsou reprezentativní pro prostředí, ve kterém jsou odebírány nebo umístěny. Typickým projektem je americký program Mussel Watch Programme, ale dnes se používají po celém světě.
Metoda Southern African Scoring System (SASS) je biologický systém monitorování kvality vody založený na přítomnosti bentických makrobezobratlých (EPT). Nástroj pro vodní biomonitoring SASS byl v průběhu posledních 30 let zdokonalován a nyní se nachází v páté verzi (SASS5), která byla speciálně upravena v souladu s mezinárodními normami, konkrétně protokolem ISO/IEC 17025. Metodu SASS5 používá jihoafrické ministerstvo pro vodní hospodářství jako standardní metodu pro hodnocení stavu řek, která slouží jako podklad pro národní program zdraví řek a národní databázi řek.
.