Cesta vody odebírané z potoka, přehradní nádrže, studně či podzemního vrtu do vodovodního kohoutku v naší kuchyni je dlouhá a složitá. Důležitou zastávkou na tomto putování je Ústav pro hydrodynamiku AV ČR, kde hledají stále účinnější a bezpečnější metody, jak vodu upravit a odstranit z ní znečišťující látky přírodního i umělého původu, abychom ji nakonec mohli bez obav pít. Některé z nich nastíní ve slavností přednášce v paláci Žofín v Praze 25. března hydrochemik a ředitel Ústavu pro hydrodynamiku AV ČR Martin Pivokonský. Zajímavostem o vodě se věnují články aktuálního čísla časopisu A / Věda a výzkum, následující text je jedním z nich.
Zatímco podzemní vodu obvykle není složité upravit na pitnou, protože neobsahuje velké množství znečišťujících příměsí (ačkoli v poslední době v ní bývají pesticidy), v povrchové vodě naopak můžeme nalézt různorodou směs látek, které je třeba odstranit. Jsou jak přírodního, tak antropogenního původu a mohou představovat pro úpravny vody značný problém.
Co najdeme v povrchové vodě
Velký podíl v povrchových vodách potoků, řek i nádrží tvoří přírodní látky, což může být kromě běžných hlinitokřemičitanů, jílovitých částic pronikajících do vody z půdy či horninového podloží, celá řada organických látek. Dostávají se do vody z okolního prostředí rozkladem rostlinných zbytků, například listí, nebo vznikají přímo ve vodních ekosystémech metabolickou činností či rozkladem organismů v nich. Patří mezi ně jednak tzv. huminové látky, jednak především sloučeniny, které produkují sinice a řasy.
Mimořádnou pozornost vyžaduje rovněž rozmanitá skupina látek souhrnně nazývaných antropogenní mikropolutanty, tedy znečišťující látky vznikající lidskou činností, jako pesticidy, zbytky léků, čisticích prostředků z domácnosti nebo prostředků osobní hygieny. Samostatnou skupinu představují vedlejší produkty dezinfekce vody: vznikají přímo v úpravnách působením dezinfekčních činidel na běžné organické látky ve vodě.
Jak už název „mikropolutanty“ naznačuje, vyskytují se ve vodě ve velmi nízkých koncentracích (řádově mikrogramy na litr), nicméně velká většina z nich může působit tzv. bezprahově, kdy nelze zcela jednoznačně definovat hranici případného rizika pro lidské zdraví. Proto vědci v rámci předběžné opatrnosti doporučují raději přísnější než benevolentnější limity – stanovují se však pro každou látku zvlášť, tudíž není zcela zřejmé, jaký vliv na lidské zdraví má celý jejich „koktejl“. „I když je třeba obsah jednotlivých mikropolutantů ve vodě podlimitní a voda je tedy pitná, je opravdu zdravotně nezávadná? Jak vlastně působí všechny látky dohromady, jaká je jejich synergie?“ I tyto otázky si klade Martin Pivokonský se svými kolegy.
Spolu s Tomášem Cajthamlem z Mikrobiologického ústavu AV ČR se chce nyní zaměřit na tzv. perfluorované organické látky (používané např. v potravinářství, ve farmaceutickém průmyslu, při impregnaci oděvů atd.) ve zdrojích pitné vody. Jsou nevyzpytatelné nejen proto, že přetrvávají v životním prostředí desítky let i více, ale především pro svůj vysoký bioakumulační účinek – v živých organismech se hromadí. „Třebaže jich je v potravinách nebo pitné vodě velice malé množství, přijímáte je denně, takže se akumulují v tkáních a po dlouhé době mohou mít významný negativní vliv na lidské zdraví.“ A opět – existuje bezpečná hranice jejich koncentrace? Jak ji stanovit? Složitá otázka, na kterou musí badatelé hledat odpověď.
Záludné působení řas a sinic
V 80. letech minulého století zjistili švýcarští vědci, že se daleko hůř upravuje voda ze zdrojů, v nichž se objevily sinice a řasy. Odstranit celá jejich „tělíčka“ je poměrně jednoduché a dnes většinou nečiní úpravnám žádný problém. Celosvětové výzkumy však postupně ukázaly, že za potíže nemohou sinice a řasy přímo, ale organické látky, které produkují – označují se zkratkou AOM z anglického algal organic matter.
Vědci zabývající se úpravou vody zjistili, že AOM nepříznivě ovlivňují tradiční i moderní postupy v mnoha směrech: „Například zabraňují koagulaci i těch látek, které bychom za běžných podmínek uměli bez problémů srážet a následně odstranit. Zvyšují dávky koagulačních činidel, zanášejí membránové filtry, zhoršují odstraňování pesticidů a dalších mikropolutantů z vody adsorpcí a v neposlední řadě stojí u vzniku (neboli jsou prekurzory) již zmíněných velmi toxických vedlejších produktů dezinfekce pitné vody.“ Dosáhnout její požadované kvality je ve výsledku podle Martina Pivokonského mnohem obtížnější.
Vylepšit stávající postupy nebo vymyslet nové je však tvrdý oříšek, protože „protivníkem“ zase není jedna jediná látka, ale celá jejich škála. Přesto badatelé v Ústavu pro hydrodynamiku zaznamenali důležitý úspěch: objasnili příčinu i mechanismus toho, jak organické látky z řas a sinic snižují účinnost koagulačních činidel pro srážení znečišťujících příměsí ve vodě. Pro tyto účely obvykle slouží soli hliníku či železa – tyto kovy bohužel přednostně interagují se sinicovými látkami, přesněji s funkčními skupinami na jejich povrchu. Pokud se hliník nebo železo nechají „vtáhnout“ do struktury sinicové organické látky, nemohou se pak už účastnit reakcí nezbytných pro koagulaci – a úprava vody je neúčinná. „Protože vazebná kapacita produktů sinic a řas pro hliník a železo je ohromná, spotřebuje se nejdříve veliké množství daných kovů tímto způsobem. Teprve až jsou obsazena všechna vazebná místa, může začít vlastní koagulace k odstranění nežádoucích látek.“
Martin Pivokonský a jeho kolegové nicméně našli způsoby, jak tento problém obejít. Díky jejich objevu se daří upravit stávající technologie tak, že se i v případě masového přemnožení řas a sinic dá zajistit kvalitní pitná voda – což bylo doposud velmi problematické. „Ze světa jsou dokonce známé případy, že kvůli tomu zkolabovaly celé úpravny vody a přerušily se dodávky vody pro miliony lidí.“
Jinou nemilou vlastností řas a sinic je, že vytvářejí celou řadu silně zapáchajících látek. Takže i když je voda upravená a splňuje veškerá ustanovení příslušné vyhlášky, může být nepříjemně cítit: „Typickou látkou způsobující rybí zápach je geosmin. Jeho zdrojem jsou právě sinice,“ podotýká dále Martin Pivokonský.
V současné době jsou asi nejzásadnější skupinou látek antropogenního původu, které je třeba při úpravě vody likvidovat, pesticidy a jejich rozkladné produkty pronikající do povrchových i podzemních vod v důsledku zemědělské činnosti. Tradičně a velmi účinně se odstraňují pomocí aktivního uhlí, které je protkáno spoustou různě velkých kanálků – makropórů, mezopórů a mikropórů. Díky tomu má obrovský účinný povrch, na němž se škodlivé látky mohou vázat. Pesticidy běžně procházejí až do mikropórů a tam se zachycují (sorbují) – ovšem pokud jim v tom nezabrání organické látky ze sinic a řas. „Ty jsou většinou větší než pesticidy a v podstatě jim ucpou cestu k mikropórům aktivního uhlí, protože zablokují jeho makropóry,“ vysvětluje Martin Pivokonský.
Mikroplasty – prokletí, nebo přehnaný strach?
Další obtíží, kterou si člověk sám nadrobil (někdy doslova), jsou mikroplasty. Nemohly uniknout pozornosti ani těch, kteří mají na starosti nezávadnou pitnou vodu. „Není pravda, že jsou ve vodě kvůli tomu, že do ní někdo hodí PET láhev, která se začne rozkládat. Téměř všechny mikroplasty se do ní dostávají přes čistírny odpadních vod proto, že pereme syntetické prádlo, používáme čisticí, mycí a kosmetické prostředky obsahující mikroplasty,“ upozorňuje Martin Pivokonský.
„Podle nedávné studie se v jediném pracím cyklu s šesti kilogramy syntetického prádla uvolní až 700 000 plastových částic! Plasty jsou dnes prakticky ve všem – a mikročástice se paradoxně uvolňují nejvíc z recyklovaných výrobků: recyklovaný PET má úplně jiné fyzikální vlastnosti, a když se z něj vyrobí vlákna, obzvláště třeba pro levné fleesové výrobky, ulamují se a při praní uvolňují.“
Vědci však nechtějí strašit, množství mikroplastů v pitné vodě je u nás stále malé, zůstávají však opatrní. „Přijde mi nekorektní říkat, že v pitné vodě nevadí, ale přijde mi také nepatřičné tvrdit, že víme, že vadí. Prostě doposud přesně neznáme jejich vliv na lidské zdraví. Ukazuje se, že samotné mikroplasty pravděpodobně toxické nejsou, nicméně mohou být významnými transportéry jiných toxických látek,“ upozorňuje Martin Pivokonský.
Většina mikroplastů, které se svými kolegy v pitné vodě našel, je nesmírně malá, s průměrem okolo 1–2 mikrometrů. „72 až 80 % částic, které jsme našli v surové neupravené vodě, se z ní odstranilo už stávajícími technologiemi, což je poměrně potěšitelné zjištění.“ Intenzivní výzkumy nicméně pokračují, protože si vědci uvědomují, že plastová částečka sama se sice nebude rozkládat a není toxická, ale mohla by na sebe vázat perzistentní organické látky, a ty už by v těle mohly škodit. Navíc právě nejmenší plastové částice, které se stávajícími technologiemi úpravy vody neodstraňují, jsou z hlediska lidského zdraví nejproblematičtější.
Každá voda je jiná
Chceme-li nezávadnou pitnou vodu, musí jít teorie, experiment a praxe stále ruku v ruce. Pokud se využije nejnovějších poznatků a dobře se nastaví parametry pro úpravu vody, může být celý proces velmi účinný a poměrně levný. Vždy je však třeba postupovat podle konkrétních podmínek, protože každá voda je jiná. Jsou v ní rozdílné látky a mikroorganismy, zdroje vody se nacházejí v nestejné nadmořské výšce, mají odlišnou teplotu atd. Různé tak musí být i technologie a jejich nastavení v každé úpravně vody. Vědci z Ústavu pro hydrodynamiku se nicméně nespokojují jen s hledáním nových cest, jak ze surové „nepitné“ vody udělat pitnou, ale ochotně pomáhají i s praktickou aplikací svých zjištění. A tak ráno můžeme vstát a bez obav si natočit vodu na lahodný čaj nebo voňavou kávu. Upraveno. (AV ČR, 23.3.2019)
Obr. Mikroplasty ve vodě nepocházejí ze zbytků PET lahví, ale zejména z praní syntetického prádla
