Gymnázium Rájec-Jestřebí

Voda je nezbytnou součástí života a její kvalita významně ovlivňuje nejen vodní organismy a rostliny, ale také člověka a celé životní prostředí. Jak se liší voda v českých řekách a rybnících od vody v chorvatských a slovinských lokalitách? A co všechno nám mohou prozradit její naměřené hodnoty? Na tyto otázky jsme na Gymnáziu Rájec-Jestřebí hledali odpovědi v rámci našeho badatelského projektu zaměřeného na zkoumání kvality vody v České republice, Chorvatsku a Slovinsku.

Před samotným měřením bylo potřeba vytvořit laboratorní protokol, podle kterého mohli studenti postupovat. Nejprve se seznámili s teorií jednotlivých sledovaných ukazatelů kvality vody. Nastudovali si, co dané hodnoty vyjadřují, jaké procesy v přírodě ovlivňují a jaký mají význam pro vodní organismy a rostliny. Zaměřili se například na význam fosforečnanů, proces eutrofizace, vliv pH na toxicitu amoniaku nebo vztah mezi teplotou vody a množstvím rozpuštěného kyslíku.

Následovalo praktické seznámení s měřicí technikou. Studenti se naučili pracovat se soupravou PASCO, která nám umožnila sledovat vybrané fyzikálně-chemické vlastnosti vody, a osvojili si také další metody měření a testování pomocí vhodných laboratorních pomůcek a testovacích souprav. Vyzkoušeli si například měření pH, teploty a rozpuštěného kyslíku, stanovení dusitanů, dusičnanů, amonných iontů, fosforečnanů, tvrdosti vody a alkality. Díky této práci před odjezdem bylo samotné měření v terénu při expedici snadné a rychlé.

V České republice jsme odebrali a zkoumali tři vzorky vody:

• řeku Svitavu v Adamově,
• rybník Klimšák v Rájci-Jestřebí,
• řeku Punkvu v Blansku.

Na tato měření navázal výzkum v Chorvatsku a Slovinsku. Celkem jsme porovnávali deset vzorků z různých typů vodního prostředí – z řek, rybníka, jezera, termálního pramene, soutoku říček Korany a Slunjčice, podzemní krasové vody a Jaderského moře.

Studenti pracovali ve čtyřčlenných skupinách, přičemž jednotlivá měření prováděli samostatně pod mým dohledem. Každá skupina měla předem připravený pracovní protokol, do kterého průběžně zapisovala naměřené hodnoty, pozorování a výsledky. Po dokončení měření skupiny samostatně vyhodnotily získaná data. Následně jsme všechny výsledky spojili do společné souhrnné tabulky, která nám umožnila porovnat jednotlivé lokality a sledované ukazatele.

Co všechno jsme ve vodě sledovali?

Při hodnocení kvality vody jsme se zaměřili na několik důležitých ukazatelů:

• pH vody – určuje, zda je voda kyselá, neutrální, nebo zásaditá. Ovlivňuje životní podmínky organismů i chemické formy některých látek.
• Dusitany (NO₂^⁻) a dusičnany (NO₃^⁻) – souvisejí s koloběhem dusíku v přírodě. Dusitany jsou pro vodní organismy toxické a jejich zvýšený obsah může upozorňovat na znečištění. Dusičnany jsou důležitou živinou pro rostliny, ale jejich nadbytek může přispívat k eutrofizaci.
• Amonné ionty (NH₄^⁺) a amoniak (NH₃) – mohou vznikat například při rozkladu organických látek nebo se do vody dostávat z odpadních vod a zemědělské činnosti. Zvláště neionizovaný amoniak je pro vodní organismy toxický. Jeho podíl se zvyšuje s rostoucím pH a teplotou vody.
• Fosforečnany (PO₄^³⁻) – jsou pro organismy v malém množství potřebné, ale jejich nadbytek podporuje růst řas a sinic. Může tak docházet k eutrofizaci, tedy nadměrnému obohacování vody živinami.
• Tvrdost vody a alkalita – vypovídají o minerálním složení vody a její schopnosti odolávat změnám pH. Ovlivňuje je mimo jiné geologické podloží.
• Teplota vody – ovlivňuje chemické a biologické procesy a také množství kyslíku, které se může ve vodě rozpustit.
• Rozpuštěný kyslík – je nezbytný pro dýchání vodních organismů. Jeho nedostatek může vést k narušení vodního ekosystému a v krajním případě i k úhynu organismů.

Studenti tak nezjišťovali pouze jednotlivé číselné hodnoty. U každého ukazatele se snažili pochopit, co výsledek znamená a jak může ovlivnit život ve vodním prostředí.

Co nám naměřené výsledky ukázaly?

Výsledky potvrdily, že jednotlivé vzorky vody se od sebe výrazně liší. Rozdíly souvisejí nejen s případným znečištěním, ale také s původem vody, geologickým podložím, teplotou, prouděním a dalšími přírodními podmínkami.

Většina vzorků měla pH v rozmezí 7,15 až 8,18, tedy neutrální až mírně zásadité. Nejvyšší hodnotu pH jsme naměřili v řece Toplici v chorvatském Daruvaru, nejnižší v řece Punkvě.

Zajímavé výsledky přineslo stanovení dusíkatých látek. Ve Svitavě v Adamově jsme zaznamenali nejvyšší naměřenou koncentraci dusitanů (5 mg/l) a amonných iontů (1 mg/l). Nejvyšší obsah dusičnanů (10 mg/l) jsme naměřili ve Svitavě i v rybníku Klimšák. Právě dusitany si zaslouží zvláštní pozornost. Mohou být toxické pro vodní živočichy a jejich zvýšená koncentrace může souviset s přísunem odpadních vod nebo rozkladem organických látek. Vzhledem k neobvykle vysokému výsledku by bylo vhodné měření ve Svitavě opakovat a ověřit.

Zvýšený obsah dusičnanů jsme zaznamenali také v rybníku Klimšák. Dusičnany se mohou do vodních toků a nádrží dostávat například splachem zemědělských hnojiv, úniky ze septiků a žump nebo nedostatečně vyčištěnými odpadními vodami. Jejich nadbytek společně s fosforečnany podporuje růst řas a sinic. Při následném rozkladu odumřelé biomasy se spotřebovává kyslík, což může ohrozit další vodní organismy.

U fosforečnanů jsme nejvyšší hodnoty naměřili ve Svitavě a v termálním prameni v Daruvaru. Jejich přítomnost je přirozenou součástí vodního prostředí, ale ve zvýšeném množství může přispívat k eutrofizaci. Samotná vysoká hodnota však automaticky neznamená znečištění – zejména u termální vody je třeba zohlednit také její přirozené minerální složení a geologický původ.

Velké rozdíly se projevily také v tvrdosti a alkalitě vody. Nejvyšší hodnotu celkové tvrdosti jsme naměřili ve Vranském jezeře (65 °dGH), následovanou termálním pramenem v Daruvaru (60 °dGH). U alkality jsme zaznamenali nejvyšší hodnotu v termálním prameni v Daruvaru (290 mg/l CaCO₃), následovanou soutokem říček Korany a Slunjčice (260 mg/l CaCO₃) a řekou Toplicou (250 mg/l CaCO₃). Tyto rozdíly mohou souviset s minerálním složením vody a geologickým podložím, kterým voda protéká. Tvrdost a alkalita přitom nejsou totožné ukazatele – tvrdost souvisí především s obsahem vápenatých a hořečnatých iontů, zatímco alkalita vyjadřuje schopnost vody neutralizovat kyseliny a odolávat změnám pH.

Zajímavé bylo také porovnání teploty a rozpuštěného kyslíku. Nejvyšší teplotu měl termální pramen v Daruvaru (32 °C), nejnižší v řece Punkvě (9 °C). Nejvyšší obsah rozpuštěného kyslíku jsme naměřili ve Svitavě (6 mg/l), zatímco v soutoku říček Korany a Slunjčice jsme zaznamenali pouze 2 mg/l. Nízký obsah kyslíku jsme zjistili také v termálním prameni a v řece Soči (2 mg/l). Přitom obecně platí, že chladnější voda dokáže rozpustit více kyslíku než voda teplá. Výsledky nám proto ukázaly, že kromě teploty ovlivňuje množství kyslíku také proudění, promíchávání vody a biologické procesy, například rozklad organických látek.

Která voda byla nejlepší?

Jednoznačně určit nejlepší a nejhorší vzorek nebylo možné. Každý vzorek měl své specifické vlastnosti a v jednotlivých ukazatelích dosahoval odlišných výsledků.

Poměrně vyrovnané výsledky měla řeka Punkva. Naměřili jsme pH 7,15, obsah rozpuštěného kyslíku 5 mg/l a nízké hodnoty sledovaných dusíkatých látek. Naopak Svitava vykazovala nejvyšší naměřené koncentrace dusitanů, dusičnanů a amonných iontů, přestože měla zároveň nejvyšší obsah rozpuštěného kyslíku. Pozornost si zaslouží také soutok říček Korany a Slunjčice, kde jsme naměřili velmi nízký obsah kyslíku.

Tato zjištění nám potvrdila, že kvalitu vody nelze posuzovat pouze podle jednoho ukazatele. Pro její komplexní hodnocení je nutné sledovat více fyzikálních, chemických i biologických vlastností. Naše měření navíc představují pouze jednorázové posouzení vybraných vzorků, nikoliv úplný rozbor vody. Nemohou proto sama o sobě potvrdit, zda je voda pitná ani celkový ekologický stav lokality.

Co jsme si z projektu odnesli?

Projekt podpořený grantem Jihomoravského kraje v programu Do světa byl pro studenty příležitostí propojit teoretické znalosti z chemie, biologie a environmentální výchovy s praktickou badatelskou činností. Naučili se pracovat s měřicí soupravou PASCO i dalšími metodami, správně postupovat při měření, zaznamenávat výsledky a následně je vyhodnocovat a porovnávat.

Důležitou součástí práce byla také samostatnost, spolupráce ve skupině, rozdělení úkolů a zodpovědnost za správnost provedeného měření. Studenti si rozšířili odborné znalosti, získali praktické laboratorní dovednosti, a především si vyzkoušeli, že vědecké poznání nevzniká pouze studiem učebnic, ale také vlastním pozorováním, měřením a hledáním souvislostí.

Největším přínosem projektu bylo, že si studenti mohli sami ověřit, jak rozmanité jsou přírodní vody a kolik informací nám mohou poskytnout i zdánlivě obyčejné hodnoty naměřené v terénu. Zároveň si uvědomili, jak důležité je vodu chránit, pravidelně sledovat její kvalitu a přemýšlet o vlivu lidské činnosti na vodní ekosystémy.

 Mgr. Hana Nejezchlebová

Prezentace Rozbor vod