Viera Nagyová, Lucia Chomová

Abstrakt

Pitná voda musí byť zdravotne bezpečná a nesmie predstavovať riziko ohrozenia zdravia ľudí. V súlade s legislatívnymi požiadavkami sa kvalita vody sleduje v mikrobiologických, biologických a chemických ukazovateľoch, pričom ju ovplyvňuje zdroj vody, technologický postup úpravy, údržba vodohospodárskych zariadení, vrátane vodojemov a akumulácií, a všetky súčasti distribučného systému, s ktorými voda pri zásobovaní obyvateľstva prichádza do kontaktu. Biologické oživenie predstavuje množstvo a druhové zloženie organizmov, pre ktoré je voda životným prostredím, a ktoré svojimi životnými funkciami výrazne ovplyvňujú jej kvalitu. Mikroskopický obraz, získaný biologickým rozborom vody, rýchlo podáva základné informácie o jej kvalite. Napríklad významné je sledovanie výskytu a množstva cyanobaktérií v povrchových zdrojoch a počas výroby pitnej vody, monitorovanie oživenia surovej vody vzhľadom k zvolenému spôsobu úpravy, sledovanie sekundárneho pomnoženia organizmov, tvorby biofilmov a iné. Na základe poznania ekologických nárokov nájdených organizmov je možné posúdiť ich pôvod, miesto a druh kontaminácie, kvalitu chemickej úpravy a dezinfekcie, ako aj celkového hygienického zabezpečenia pitnej vody. Získané výsledky napovedajú tiež o údržbe vodovodných sietí a vodojemov, prepojení rozvodov vody rôzneho druhu, pôvode a príčinách pachov a chuti vody. Preto majú biologické indikátory v celom procese výroby pitnej vody svoj význam.

Příspěvek byl prezentován v rámci Mezinárodní vodohospodářské konference VODA ZLÍN 2020.

Pre posudzovanie vlastností pitnej vody je dôležité poznať biologické oživenie vody. Biologický rozbor alebo hydrobiologický audit napomáha zabrániť prenosu nežiaduceho oživenia zo zdroja do vodárenských prevádzok a rozvodných sietí. Niektoré druhy organizmov sa dostávajú z povrchových zdrojov do vodárenských objektov, kde sa môžu uchytiť, rozmnožovať a spôsobovať technologické aj hygienické komplikácie v procesoch úpravy vody. Vytvárajú biomasu, ktorá slúži ako substrát pre rozmnožovanie baktérií, prvokov, tvorbu biofilmov a to má vplyv na zníženie kvality vody.

Výskyt, prípadne absencia, niektorých organizmov v konkrétnom biotope môže poukazovať na stav a zmeny v ňom. Biologický indikátor je živý organizmus s určitými nárokmi na prostredie, v ktorom sa mu optimálne darí. Na základe poznania ekologických nárokov nájdených organizmov a ich prejavov, môžeme posúdiť ich pôvod (autochtónna alebo alochtónna biocenóza).

Organizmy vyskytujúce sa v procese výroby pitnej vody, majú rôzne charakteristické prejavy, najčastejšie menia senzorické vlastnosti vody alebo vplývajú na jej farbu, či zákal. Železité a mangánové baktérie prejavujúce sa hrdzavými, hrdzavočervenými povlakmi, zanášajú a upchávajú vodovodné potrubia, spôsobujú koróziu a ovplyvňujú pach vody. Sírne baktérie indikujú hnilobné procesy sprevádzané pachovými zmenami. Väčšie množstvo vláknitých baktérií rodov Sphaerotilus alebo Cladothrix sa prejaví mliečnobielym zákalom vody a jej nepríjemným zápachom. Typický zápach vody v prostredí vodojemov, či vodárenských objektov spôsobujú nárasty mikromycét bielej, sivej až čiernej farby. Slizké, zapáchajúce, tmavozelené až čierne zhluky, porasty v povrchovej vode alebo na vodárenských zariadeniach v objektoch môžu vytvárať nárastové sinice typu Oscillatorietum (Oscillatoria, Geitlerinema, Phormidium a i.). Planktónové cyanobaktérie schopné tvoriť vodné kvety v povrchových zdrojoch v podobe makroskopických ihličiek, či vločiek, vytvárajú biomasu sivozelenej, modrozelenej, ale aj červenej farby. Červené vegetačné sfarbenie vody môže indikovať hromadný rozvoj euglen (E. rubra, E. sanguinea). S vegetačným sfarbením alebo zákalom vrchnej, presvetlenej vrstvy vody sa stretávame pri premnožení bičíkovcov zo skupiny chryzomonád (Synura, Uroglena, Dinobryon). Voda má hnedú, hnedožltú farbu a typický zápach po rybách. Povlaky hnedej, hnedožltej farby na zmáčaných podkladoch, kameňoch v povrchových vodách a osvetlených vodárenských prevádzkach vytvárajú rozsievky. Pri hojnom výskyte panciernatiek (Peridinium, Gymnodinium, Ceratium) je možné pozorovať hnedé vegetačné sfarbenie povrchovej vody, rovnako aj pri premnožení kryptomonád, ako podstatnej zložky jarného a jesenného fytoplanktónu. Premnožené zelené bičíkovce typu Chlamydomonas a zelené chlorokokálne riasy môžu vytvoriť zelené vegetačné sfarbenie vody.

Výsledky biologických rozborov vôd, nárastov, sterov, resp. zoškrabov tiež napovedajú o prípadných miestach kontaminácie vody, účinnosti úpravy a dezinfekcie, o údržbe vodovodných sietí a vodojemov, resp. o prepojení rozvodov vody rôzneho druhu. Prehľad organizmov so vzťahom k procesu výroby pitnej vody a k jej kvalite je uvedený v Tab. 1 [1, 2, 3].

Tab. 1 Prehľad organizmov so vzťahom k procesu výroby a kvalite pitnej vody

Organizmy Indikácia, problémy pri výrobe vody

Schizomycéty

(koky, spirily, tyčinky)
  • Fekálne znečistenie, kontaminácia odpadovými vodami, nedostatočné hygienické zabezpečenie
  • Korózia rozvodného potrubia vody

Železité a mangánové baktérie,

napr.

Leptothrix echinata

Planktomyces bekefii

Crenothrix polyspora

Gallionella ferruginea

a iné
  • Vody s obsahom Fe a Mn, koncové vetvy vodovodných sietí
    s menším odberom vody alebo s jej stagnáciou, staršie vodné zdroje, nedostatočné odstránenie rozpusteného železa, resp. mangánu vodárenskou úpravou
  • Rýchle zanášanie a upchávanie vodovodných potrubí, korózia rozvodného potrubia
  • Pevne prirastené vlákna sa preplachom väčšinou neuvoľnia, potrebné mechanické čistenie a dezinfekcia
Sírne baktérie
  • Indikácia prítomnosti sulfánu vo vode
  • Hnilobné procesy vo vodách
Vláknité baktérie rodov Sphaerotilus, Cladothrix
  • Nedostatočné hygienické zabezpečenie vodného zdroja
    s technickými nedostatkami, priesaky, splašky zo znečisteného okolia, indikátory organického znečistenia vôd
  • Prítomnosť rozložiteľných organických látok v upravenej vode
Aktinomycéty
  • Indikátory organického znečistenia vôd

Mikromycéty (mikroskopické huby), ich hýfy a spóry,

napr.

Penicillium

Trichoderma Cladosporium Aspergillus

Alternaria

Rhizopus

Paecilomyces

kvasinky

a iné

  • Vzdušná kontaminácia – problémy s vetraním vo vodárenských objektoch, transport vzduchom na časticiach zeminy, rastlinných zbytkoch, semenách, peľových zrnách a na zaschnutom živočíšnom truse; môžu sa dostávať oknami a ventilátormi do vodárenských objektov, akumulačných nádrží, vodojemov a pod.; osídľujú vodárenské filtre, vytvárajú biofilmy a nárasty na pevných podkladoch
  • Priesaky, splašky zo znečisteného okolia, pôdy
  • Výluhy z rozložiteľných konštrukčných a spojovacích materiálov - tmely, nátery obsahujúce organické látky
  • Organické znečistenie vôd, prítomnosť organického substrátu, rozložiteľných organických látok v upravenej vode
  • Produkcia mykotoxínov a alergénov, rezistencia na chlór, možnosť šírenia vo vodovodných sieťach – vhodnosť prevencie dodržiavaním hygienických opatrení vo vodárenských prevádzkach

Cyanobaktérie (sinice)

niektoré druhy rodov Synechococcus Merismopedia

Snowella
  • Netvoria vodný kvet, ako častá zložka fytoplanktónu patria vo vodárenských nádržiach k problematickým organizmom, kolónie sa môžu v procese úpravy vody rozpadať
  • Prienik drobných buniek až do pitnej vody
  • Niektoré druhy vodárenskou úpravou takmer neodstrániteľné

Cyanobaktérie (sinice)

najmä rody

Microcystis

Woronichinia Dolichospermum (Anabaena) Aphanizomenon Planktothrix
  • Pri masovom rozvoji nežiaduca tvorba tzv. vodných kvetov v povrchovej vrstve a vodnom stĺpci
  • Produkcia cyanotoxínov
  • Veľmi problematické organizmy, v procese úpravy vody rozpad a možnosť prieniku buniek a cyanotoxínov až do pitnej vody

Vláknité cyanobaktérie

Pseudanabaena Komvophoron Limnothrix
  • Netvoria vodné kvety, bývajú súčasťou vodných kvetov
    a nárastov v litoráli vodárenských nádrží
  • Problematické mikroorganizmy, úpravou sa takmer nezachytia, možnosť prieniku častí vlákien do pitnej vody

Rozsievky

najmä rody:

Aulacoseira

Cyclotella

Stephanodiscus

Ulnaria (Synedra)

Fragilaria

Asterionella formosa

Nitzschia
  • Planktónové druhy s bunkami ihlicovitého a diskovitého tvaru
  • Problematické organizmy z hľadiska úpravy vody, rozpad na krátke fragmenty a bunky veľmi ťažko zachytávané vodárenskou úpravou

Kryptomonády

rodov:

Cryptomonas

Chroomonas Rhodomonas
  • Spolu s ďalšími farebnými bičíkovcami jedny z najhoršie odstrániteľných organizmov vodárenskou úpravou

Zelené, schránkaté a iné farebné bičíkovce

  • Výskyt v menších alebo väčších počtoch v planktóne
  • Fototaxia (aktívny pohyb smerom ku zdroju svetla)
  • Negatívny prejav pri výskyte v surovej vode, únik z vločiek koagulantov a prienik do upravenej vody
  • Ťažko separovateľné organizmy

Bunkové zelené riasy

(bunky, kolónie, cenóbiá)
  • Planktónové organizmy
  • Veľmi ťažko odstrániteľné vodárenskou úpravou
  • Ich bunky sa pri vodárenskej úprave uvoľňujú z kolónií a cenóbií, možnosť prieniku až do pitnej vody

Vláknité zelené riasy najmä rody

Hormidium Stigeoclonium Cladophora
  • Nárastové organizmy, možnosť rozpadu na kratšie fragmenty, možný transport vzduchom
  • Vo vodárenských objektoch viditeľné nárasty na osvetlených plochách, filtroch a pod.

Jednobunkové organizmy:

bezfarebné bičíkovce nálevníky

slncovky
  • Heterotrofné organizmy (bez chlorofylu)
  • Priesaky, splašky zo znečisteného okolia, zlé technické riešenie, nedostatočné hygienické zabezpečenie zdrojov, potrubí a vodojemov
  • Dlhodobejšie znečistenie, kontaminácia odpadovými
    a povrchovými vodami
  • Indikátory organického znečistenia vôd
Améby
  • Heterotrofné organizmy (bez chlorofylu)
  • Nahromadený sediment a biofilm v slepých zakončeniach rozvodov a rezervoároch vody, pôda, ovzdušie
  • Rezervoár pa­togénnych baktérií, zacystované améby sú mimoriadne odolné voči dezinfekcii a dekontaminácii, likvidácia améb spočíva v dezinfekcii vody a prostredia a mechanickom čistení vodárenských zariadení

 

Cyanobaktérie (sinice) môžu spôsobovať nemalé problémy pri výrobe pitnej vody z povrchových zdrojov, preto je potrebné venovať im osobitnú pozornosť. Sú to prastaré organizmy, ktoré môžu žiť takmer v každom biotope, svojou prispôsobivosťou dokážu prosperovať aj v najdrsnejších podmienkach. Sú tiež prirodzenou súčasťou povrchových vôd. Ich výskyt a množstvo ovplyvňujú viaceré faktory, vrátane sezónnych zmien. Vo vode sa môže na jednotku objemu nachádzať len niekoľko buniek alebo milióny, v podobe tzv. vodných kvetov. V porovnaní s ďalšími fytoplanktónovými organizmami (napr. riasami) disponujú viacerými výhodami. Ich bunky obsahujú útvary naplnené plynom (aerotopy) umožňujúce reguláciu vztlaku a ovládanie pohybu vo vodnom stĺpci nahor alebo nadol, v závislosti od ich potrieb v dennom fotosyntetickom cykle. Týmto spôsobom sa môžu premiestniť do najvýhodnejšej hĺbky, zachytiť svetlo a živiny z vodného stĺpca pre svoj optimálny rast práve v hlbokých vodných útvaroch ako sú vodárenské nádrže. Rôzne druhy siníc majú svoje optimum v rôznych hĺbkach. Napríklad vláknitá sinica rodu Planktothrix je prispôsobená skôr na rast v prostredí s menšou intenzitou svetla, jej vlákna sa zvyčajne vyskytujú pod hladinou, ale aj v hĺbke niekoľko metrov. Naopak, vlákna rodu Dolichospermum uprednostňujú vyššiu intenzitu svetla a pri premnožení tak vytvárajú vodné kvety na hladine.

Životný cyklus cyanobaktérií vyžaduje oxid uhličitý, anorganické látky (najmä fosfor a dusík) a svetlo. Aj keď sa vyživujú primárne fotosyntézou, ich prezimovacie štádiá môžu prežiť v úplnej tme, pretože využívajú heterotrofný spôsob výživy a vo vhodných podmienkach sa vrátia do vodného stĺpca a dokážu ho rýchlo osídliť. Ďalšou z výhod cyanobaktérií vodných kvetov je tvorba špecializovaných buniek (heterocyty), ktoré im umožňujú fixovať atmosférický dusík a nie sú preto odkázané získavať ho z vodného prostredia. K rastu a premnožovaniu cyanobaktérií teda prispieva komplexná súhra faktorov prostredia, hlavne intenzita svetla, teplota vody, pH, koncentrácia oxidu uhličitého, tvar a hĺbka vodného útvaru, stabilita vodného stĺpca, horizontálny pohyb (vietor, prítok) a iné. Za najdôležitejší faktor sa však všeobecne považuje obohatenie zdroja vody dusíkom a fosforom - eutrofizácia.

Vo vodárenských nádržiach na Slovensku vytvárajú vodné kvety predovšetkým druhy rodu Microcystis, Dolichospermum, Aphanizomenon, Planktothrix a Woronichinia naegeliana (Obr. 1).

Obr. 1 Najčastejšie druhy cyanobaktérií vo vodárenských nádržiach v SR

Obr. 1 Najčastejšie druhy cyanobaktérií vo vodárenských nádržiach v SR. Zdroj: ÚVZ SR

a) Microcystis aeruginosa a Pseudanabaena mucicola; b) Dolichospermum planctonicum; c) Planktothrix rubescens; d) Aphanizomenon flos-aquae a Woronichinia naegeliana.

 

Vysoký počet cyanobaktérií v zdroji môže nepriaznivo ovplyvniť všetky stupne úpravy vody. Z hľadiska ochrany zdravia je však hlavným problémom dodávateľa vody možná produkcia cyanotoxínov. Syntetizujú sa v bunkách cyanobaktérií, odkiaľ sa väčšinou uvoľňujú počas ich rozkladu. Práve planktónové druhy cyanobaktérií produkujú najznámejšie cyanotoxíny, medzi ktoré patria mikrocystíny, anatoxíny, saxitoxíny, cylindrospermopsín. Toxín cylindrospermopsín je však produkovaný do vody aj živými bunkami. Ďalšími významnými produktmi cyanobaktérií sú rôzne lipopolysacharidy. Všetky tieto látky vyvolávajú u ľudí množstvo zdravotných problémov. Medzi akútne prejavy patria alergia, nevoľnosti, kŕče, podráždenie pokožky, zvracanie, hnačky, pri dlhodobom pôsobení majú neurotoxické, hepatotoxické, karcinogénne a iné účinky [4]. WHO vydala usmernenie týkajúce sa len najtoxickejšieho z mikrocystínov – LR, s medznou hodnotou v pitnej vode 1 μg / l, ostatné cyanotoxíny nezahŕňa [5].

Záverom môžeme konštatovať, že pri posudzovaní kvality pitnej vody vždy stojí na prvom mieste jej zdravotná bezpečnosť. V praxi je preto veľmi dôležité vedieť čo najrýchlejšie indikovať zhoršenie jej kvality. Mikroskopický obraz, získaný biologickým rozborom vody, podáva veľmi rýchlym spôsobom základné informácie o jej kvalite. V prípade vodárenských nádrží je možné týmto spôsobom predchádzať nežiaducej tvorbe vodných kvetov siníc a následnej tvorbe cyanotoxínov, aj keď náklady na potrebné opatrenia bývajú pomerne vysoké. Rozvoj cyanobaktérií počas roka je veľmi ťažké predpokladať, avšak na základe dobrej znalosti vodných útvarov a dlhodobých údajov o prítomnosti cyanobaktérií, o počtoch buniek a ich druhovom zložení, je možné predvídať ich rozmnoženie. Preto majú biologické analýzy v procese výroby pitnej vody svoje nezastupiteľné miesto. 

Literatura/References

  1. SLÁDEČEK, V., SLÁDEČKOVÁ, A.: Atlas vodních organizmů se zřetelem na vodárenství, povrchové vody a čistírny odpadních vod. 1. díl: Destruenti a producenti. Česká vědeckotechnická vodohospodářská společnost, Praha, 1996, 351 s., ISBN 80-02-01080-9.
  2. NAGYOVÁ, V., CHOMOVÁ, L., VALOVIČOVÁ, Z.: Význam monitorovania biologického oživenia v procese výroby pitnej vody. In: Zborník prednášok z konferencie s medzinárodnou účasťou Pitná voda, 19.-21.9.2017, Trenčianske Teplice, Jana Buchlovičová, Danka Barloková    (Edit.), VodaTím s.r.o., s. 217–222, ISBN 978-80-971272-5-1.
  3. NAGYOVÁ, V., CHOMOVÁ, L.: Cyanobaktérie v slovenských vodárenských nádržiach stále aktuálne. In: Zborník prednášok z konferencie s medzinárodnou účasťou Pitná voda,
    -10.10.2019, Trenčianske Teplice, Jana Buchlovičová, Danka Barloková (Edit.), VodaTím s.r.o., s. 79–86, ISBN 978-80-971272-7-5.
  4. Cyanobakterie, 21. ledna 2004, Brno, Česká republika, Maršálek Blahoslav, Halousková Olga, (Edit.), str.160, ISBN 80-903203-8-4.
  5. Cyanobacterial toxins: Microcystin-LR in Drinking-water WHO 2003. https://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/chemicals/cyanobactoxins.pdf 30.01.2020.

Autoři/Authors

Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript., Úrad verejného zdravotníctva SR, Národné referenčné centrum pre ekotoxikológiu, Trnavská cesta 52, 826 45 Bratislava,

Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript., Úrad verejného zdravotníctva SR, Národné referenčné centrum pre hydrobiológiu, Trnavská cesta 52, 826 45 Bratislava

Citace/Citation

Nagyová, V., Chomová, L. (2021). Význam biologických indikátorov kvality pitnej vody. Vodovod.info - vodárenský informační portál [online], 2021(10). Dostupný z WWW: http://vodovod.info. ISSN 1804-7157.