Struktura

Voda a její složení

Voda a její složení

Voda se svojí chemickou značkou H2O je složena ze dvou molekul vodíku a jedné molekuly kyslíku. Z hlediska zdroje můžeme rozlišit vodu povrchovou – dešťovou a vodu pramenitou, která se čerpá z podzemních rezervoárů. Povrchová i podzemní obsahuje nejrůznější příměsi, které mají vliv na její vlastnosti a kvalitu. Ve vodě lze nalézt stopy plynů, solí, chemických látek a nejrůznějších nečistot. Průmyslově se využívá především pramenitá voda ze studní a vrtů, kam se dostala průsakem z povrchu země. Během prosakování a průchodem různým geologickým podložím se voda mění, částečně čistí a částečně kontaminuje látkami z vrstev, kterými prochází. Velmi častou látkou, kterou voda obsahuje, je plyn - oxid uhličitý, který se podílí na rozpouštění vápníku. Obsah vápníku v podobě sloučeniny oxidu vápenatého - CaO a hořčíku jako oxidu hořečnatého MgO má přímý vliv na vlastnost vody, kterou označujeme jako tvrdost vody. Tvrdost vody má vliv na tvorbu vodního kamene i chuťové vlastnosti vody. Z hlediska trvalosti tvrdosti vody je možné rozlišit tvrdost dočasnou, kterou můžeme odstranit vysrážením minerálních látek převaření vody (hydrouhličitan vápenatý Ca(HCO3)2), a trvalou, která je způsobena rozpuštěnými chloridy, sulfidy, sírany, dusičnany a křemičitany.  

Obr. 1: Molekula vody a její iontová struktura

Znečistění pitné vody

Kromě minerálních látek, které se do vody dostávají z geologických vrstev, odkud voda vyvěrá, prosakuje nebo se čerpá, se stávají součástí vody i nečistoty nejrůznějšího původu. Povrchové vody jsou zničeny hlavně průmyslovými a zemědělskými chemikáliemi, ale do pitné vody prosakují také cizorodé látky, jako je mýdlo, soli a bakterie z odpadů a jímek. Použitá a kontaminovaná voda je mnohdy zpětně vypouštěna do jezer a řek, kdy se spoléhá na samočistící mechanismy, které část nečistot odbourávají. I přesto tato voda obsahuje cizorodé, znečišťující látky. Kvalita pitné vody je vymezena právní úpravou.

Vlastnosti pitné vody

Vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 252/ 2004 Sb. určuje kritéria některých chemických vlastností vody a vytyčuje mezní hodnoty ve vodě přítomných sloučenin. Některé z těchto sloučenin mohou působit škodlivě na lidský organismus, jiné způsobují potíže při využívání v domácnostech (praní, vaření) a konečně obsah některých látek indikuje přítomnost organického znečištění (fekálního). V následujícím textu jsou seřazeny látky, které mohou být přítomny v pitné vodě podle  ukazatelů uvedených ve jmenované vyhlášce s uvedením stručné charakteristiky této hodnoty.

Obr. 2: Zdroj znečištění vlivem průmyslové výroby

Dusičnany, NO3

Dusičnany jsou v malém množství téměř vždy přítomny ve vodě, avšak při větším množství indikují bakteriologické znečištění. Vyhláška připouští v normálně používaných pitných vodách až 50 mg/l dusičnanů (doporučená hodnota pro kojence 15 mg/l).

Dusitany, NO2

Dusitany se tvoří bakteriálním rozkladem organických látek, hlavně fekálního původu. Samy o sobě nejsou dusitany škodlivé, ale jsou to výrazné indikátory nebezpečného znečištění vody (obvykle čerstvého znehodnocení). Vyhláška připouští množství dusitanů v koncentraci do 0,5 mg/l.

Reakce vody, pH

Reakcí vody se rozumí koncentrace vodíkových iontů přítomných ve zkoušené vodě a hodnota je označována jako pH. Hodnota pH = 7 je neutrální reakce, pod pH 7 je reakce vody kyselá a nad pH 7 je reakce alkalická.

V přirozených vodách kolísá hodnota pH v mezích 5 – 8. Vody z bystřin, které jsou velmi měkké, bývají kyselé, neboť je v nich málo solí, avšak dosti kyseliny uhličité, která se tvoří činností mikroorganismů. Větší výkyvy hodnoty pH od neutrálního stavu naznačují zatížení vody různými nečistotami. Vyhláška doporučuje rozmezí pH 6,5 – 9,5.

Sírany, SO42-

Sírany sodné, draselné a hořečnaté působí v menším množství léčivě, avšak ve větších koncentracích vyvolávají průjmy. V zásadě však nejsou lidskému zdraví nebezpečné. Běžný obsah síranů bývá do 100 mg/l, u velmi tvrdých vod se připouští maximálně 250 mg/l.

Obr. 3: Zdroj znečištění ovzduší

Železo, Fe

Železo se nachází v rozdílném množství v povrchových i podzemních vodách. Železo a většina železitých sloučenin sice nepůsobí zdravotní potíže, ale jeho výskyt je provázen chuťovými závadami a zabarvením vody. Z těchto důvodů jsou pro obsah železa ve vodě určené pro zásobování obyvatelstva 0,2 mg/l. Jako žádoucí koncentrace bývá udávána hodnota 0,1 mg/l. Obsah manganu Mn by měl být max. 0,05 mg/l.

Amonné ionty, NH4

Amoniak (čpavek) se tvoří hnitím organických dusíkatých látek v půdě při nepřístupnosti kyslíku a dál obyčejně reaguje s přítomnými látkami na amonné soli. Při pH vody vyšším než 8 se může vyskytovat jako volný čpavek. Za přítomnosti dostatku kyslíku vznikají dusičnany. Do pitné vody se amoniak může tedy dostávat z půdy, nebo prostřednictvím odpadních vod. I malé množství amonných iontů v pitné vodě indikuje fekální znečištění. Množství amonných iontů nesmí překročit hodnotu 0,5 mg/l.

Chloridy, Cl-

Chloridy jsou téměř v každé vodě. Ze zdravotního hlediska jsou tyto vody nezávadné, pokud se dostávají do vody přirozeným způsobem. Je však nebezpečí, že chloridy se do vody dostaly prostřednictvím odpadních vod. Jsou tedy vždy považovány za indikátory fekálního znečištění a vyhláška proto jejich množství připouští maximálně 100 mg/l. Vyšší hodnoty lze připustit, pokud je prokázán jejich nezávadný původ (např. výluh geologického podloží).

Oxidovatelnost, CHSKMn

Oxidovatelnost neboli okysličitelnost vody je výrazným znakem znečištění vody organickými látkami. Množství organických látek ve vodě, schopných oxidace, se pak udává v mg kyslíku spotřebovaného při okysličení jednoho litru vody. Stanovení množství organických látek podle spotřeby kyslíku je sice pouze porovnávací hodnota (není zcela přesné), ale pro posuzování charakteru znečištění vody pro praxi vyhovuje. Ve vyhlášce je pro pitné vody hranice pro oxidovatelnost max. 3 mg kyslíku v litru.

Kyselinová neutralizační kapacita, KNK4,5, HCO3–

Tato hodnota se dříve nazývala celkovou alkalitou. Vyhláška doporučuje pro pitnou vodu minimální hodnotu alkality 0,8 mmol/l. Velikost této hodnoty příznivě ovlivňuje chuť vody.

Fosfáty, P2O5

Fosfáty také patří mezi indikátory fekálního znečištění. V dřívější normě bylo uváděno maximálně přípustné množství v hodnotě 1 mg/l. Fosfor se do vody dostává buď přirozeným způsobem, nebo z půd, dnes nejčastěji z hnojení fosforečnými hnojivy a z odpadních vod (divoké vyvážení žump a septiků).

Mikrobiologie

Pro individuelní zásobování je stanoveno nulové množství bakterií v pitné vodě, bakterie jsou výrazným signálem organického, nejčastěji fekálního znečištění, často i dálkovou kontaminací vody.

Tabulka výskytu jednotlivých bakterií ve 100ml H2O

Escherichia coli KTJ/100 ml     0
Koliformní bakterie KTJ/100 ml     0
Počet kolonií při 22C KTJ/ml 500
Počet kolonií při 36C KTJ/ml 100

Tvrdost vody

Obr. 4: Německá stupnice tvrdosti vody

Tuto vlastnost lze měřit několika způsoby. Základní, dnes již méně využívanou metodou, je klasifikace tvrdosti vody podle obsahu minerálních látek způsobujících tvrdost ve vodě ve stupních dH. V našich zemích se používá německá stupnice dH, která určuje jako 1dH koncentrací 10 mg CaO nebo 7,2 mg MgO v jednom litru vody. Německá stupnice  v rozsahu od 0 - 32dH rozděluje tvrdost do šesti kategorií.

  • 0  -   4dH – velmi měkká

  • 4◦  -   8dH – měkká

  • 8  - 12dH – středně tvrdá

  • 12 - 18dH – poměrně tvrdá

  • 18 - 30dH – tvrdá

  •      ˂ 30dH – velmi tvrdá

Obvykle se tvrdost vody udává milimolech na litr (mmol/l). Pro přepočet z německých stupňů tvrdosti platí převodní vztah 1dH = 10mg oxidu vápenatého (CaO) = 0,178 milimolů oxidu vápenatého (CaO). Z dalších možných klasifikací tvrdosti se v Evropě lze setkat s francouzskou stupnicí a anglickou stupnicí tvrdosti.

Vodivost

Vodivost vody je obrácená hodnota jejího elektrického odporu, daného přítomností převážně anorganických solí. Hodnota slouží k rychlé orientaci při rozboru vody a k posouzení její mineralizace. Pokud je vodivost uváděna v µScm-1, lze po jejím vynásobení číslem 0,5 přibližně odhadnout množství rozpuštěných solí v mg/l.

Obr. 5: Mapa tvrdosti vody v ČR

Kontrolní otázky

  • Uveďte, co ovlivňuje kvalitu pitné vody.

  • Rozdělte znečišťující látky podle jejich původu. Zdůvodněte.

  • Které látky ve vodě mají vliv na její tvrdost?

  • Popište, z jakých zdrojů se do vody dostává fosfor a co jeho přítomnost ve vodě indikuje.

  • Vysvětlete, proč je voda různě tvrdá v jednotlivých lokalitách.

  • Pokuste se vyjmenovat kvalitativní parametry pitné vody.

Zdroje

  • KAPLANOVÁ, Marie. Moderní polygrafie. Praha: Svaz polygrafických podnikatelů, 2010, 391 s. ISBN 978-80-254-4230-2.
  • ŠALDA, Jaroslav, SVOBODA, Ladislav. Přehled polygrafie, Praha 1981:SPN, 464 s., ISBN 83-30-32/2
  • Vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 252/ 2004 Sb.
  • WALTHER, Kurt. Vše o vlhčení v ofsetovém tisku, München 2000: Hostmann – Steinberg GmbH D-29233 Celle

Obrázky

  • Obr. 4 a 5: Archiv autora

  

Víte, že ...

Víte, že studená voda z kohoutku je pitná, ale teplá nikoli, a měla by být využívána jako voda užitková?

Víte, že horná voda zmrzne rychleji než voda studená? Dokážete tento jev vysvětlit?

Zajímavost

Člověk a voda, ekologie ...

  • Člověk bez vody vydrží pouze tři dny.
  • Člověk svou činností již vážně poškodil 41% světových moří. Nejvíce postiženými oblastmi jsou  Severní moře, Středozemní, dále moře v oblasti Číny, Karibiku. Relativně nedotčené jsou pouze 4% světového oceánu.
  • 1,2 miliardy lidí obývá území s nedostatkem vody. 
  • Denně každý člověk na území západní Evropy spotřebuje cca 129 litrů vody, v USA je denní spotřeba vody na jednoho obyvatele 295 litrů. Oproti tomu v rozvorových zemích Afriky je denní spotřeba pouze 20 litrů na osobu denně.
  • 20,000 litrů vody - přibližně tolik se spotřebuje na výrobu jednoho auta.
  • 3 litry vody - odhadovaná spotřeba vody na výrobu jednoho listu kancelářského papíru.

 

Logolink