Výzkumné aktivity Strategie AV21 v roce 2019

Na rok 2019 bylo v rámci tématu Voda pro život plánováno 10 aktivit, které mají za cíl spojovat základní výzkum s aplikační sférou a propagovat vědeckou činnost Akademie věd ČR u široké veřejnosti.

Realizované výstupy:

1. – 3. Vybavení Laboratoře úpravy vody na Úpravně vody Svatá Trojice (Vodohospodářská společnost Vrchlice-Maleč) a vybudování dvou poloprovozních modelů: 1) pro jednostupňovou úpravu vody s přímou filtrací a 2) dvoustupňovou úpravu vody s čiřičem.

V rámci jednoho z předešlých projektů financovaných z fondů Strategie AV21 (v r. 2018) byla vybudována společná Laboratoř úpravy vody (ÚH AV ČR a VHS Vrchlice-Maleč) na Úpravně vody Svatá Trojice, která zprostředkovává přímé spojení základního výzkumu v oblasti úpravy pitné vody s aplikační sférou. V roce 2019 byla dovybavena základní laboratorní technikou a sklem a dalším drobným materiálem. Následně bylo možné vybudovat 2 poloprovozní modely, které jsou technologicky shodné se stupni úpravy na dané úpravně a poskytnou tak optimální prostřední pro testování podmínek těchto postupů při použití surové vody, která je zdrojem pro danou úpravnu. Dále modely poloprovozů umožní zkoušení alternativních postupů, které se v praxi zatím nepoužívají. Poloprovozní modely jsou ideálním mezikrokem mezi optimalizací v laboratorním měřítku a odzkoušením optima v přímém provozu úpravny.

4. Ukázkový model tvorby odtoku vody z krajiny

V roce 2019 byl na ÚH zkonstruován jednoduchý přenosný model formování odtoku a infiltrace do různých typů půdních profilů, které je možné dle potřeby měnit. Model byl poprvé prezentován na Veletrhu vědy 2019 v Letňanech a u široké veřejnosti sklidil veliký ohlas pro svou názornost. Prezentováno bylo vsakování po intenzivním dešti na zemědělských půdách, a to ve variantách 1) hloubkově oraná, hnojená organickým materiálem a 2) zhutněná půda hnojená pouze práškovým chemickým hnojivem. O ukázku vsakování a povrchového odtoku projevila zájem také Česká televize a demonstrace pokusu se pak stala součástí reportáže v tématu Událostí.

Reportáž v pořadu Věda 24 – 9. 6. 2019 (stopáž 1:05)
Reportáž v Událostech – 1. 7. 2019 (stopáž 34:09-35:01)

5. Provedení a prezentace screeningu endokrinně disruptivních aktivit v pitných a vyčištěných vodách (MBÚ AV ČR)

V roce 2019 byl Mirkobiologickým ústavem proveden screening pitných a přečištěných vod, kdy se ukazuje, že situace v ČR je obecně dobrá v oblasti pitných vod, kde se estradiolové ekvivalenty pohybují na mezi detekovatelnosti při použití nejcitlivějších rekombinantních testů. Jiná situace se vyskytuje v případě přečištěných vod, kdy zejména estrogenní aktivity jsou snadno detekovatelné a zejména v případě čistírenských kalů, které jsou následně často používány jako hnojiva na polích, a tedy mohou způsobovat sekundární kontaminaci. V druhé polovině roku se v rámci projektu budeme snažit identifikovat všechny významné estrogenní endokrinní disruptory vyskytující se v přečištěných vodách a kalech při využití nově pořizované instrumentace a na MBÚ nově vyvinutého modelu směsné toxicity. Dosavadní výsledky byly částečně presentovány formou posteru na 55. kongresu Eurotox.

6. Společná výzkumná a školící laboratoř pro hydrodynamiku disperzních soustav (ÚCHP AV ČR)

V roce 2019 byla založena společná laboratoř ústavů ÚCHP – ÚH zaměřená na studium hydrodynamických problémů typických pro proudění v různých oblastech životního prostředí a environmentálních technologií, kde se typicky vyskytují disperzní soustavy a tokové úlohy jsou vícefázové. Formálně je tato aktivita kryta meziústavní smluvní dohodou. V rámci spolupráce byla na základě společných diskuzí vymezena dílčí témata a navrženy způsoby jejich možných řešení, vycházejících z fundamentálního přístupu a dosahujících až do aplikačních koncovek. Proběhly dílčí experimentální etapy a aktivita byla představena dalším zájemcům. Laboratoř byla využita při seminářích se studenty středních škol. Laboratoř také slouží jako experimentální zázemí pro další aktivitu v rámci tématu Voda pro život: Vývoj a výuka separačních metod pro mikroplasty kontaminující vodu.

7. Vývoj a výuka separačních metod pro mikroplasty kontaminující vodu (ÚCHP AV ČR)

Na základě spolupráce mezi ÚCHP a ÚH byly v roce 2019 probrány různé možnosti separačních postupů vhodných pro oddělování částic mikroplastů z tekutých médií, zejm. z vody. Byla vypracována obsáhlá literární rešerše a nastudovány četné informační zdroje. V rámci společné laboratoře pro hydrodynamické studie ÚCHP a ÚH byly provedeny experimenty na ověření vytipovaných možností separace. Výsledky z flotačních pokusů naznačují slibnou možnost, s tím, že tato metoda bude nejspíš vhodná pro případ surové přírodní vody určené k úpravě, pakliže obsahuje přirozené množství látek vykazujících jistý stupeň povrchové aktivity. U vod odpadních se předpokládá, že flotace bude dobře použitelná v případě obsahu detergentů. Filtrační pokusy ukázaly jasnou motivaci zabývat se do hlubších detailů studiem hydrofobních interakcí, kdy separační výsledek citlivě závisí na poměru procesů hydrodynamických (proudění porézním médiem) a fyzikálně-chemických (vratná adhezní kinetika). Toto téma bude předmětem předpokládaného společného badatelského projektu. Předběžná měření na systému s elektrokoagulací naznačují významný vliv pH a iontové síly média, výsledky se zpracovávají. Metoda chemické oxidace je dosti náročná a její výsledek silně závisí na složení materiálu a použitém oxidačním agens, vyžaduje rozsáhlou analytiku, takže ji na základě dosavadních zkušeností zatím nelze objektivně zhodnotit. Uvedené postupy byly představeny dalším zájemcům i v rámci seminářů se studenty středních škol.

8. Studentská práce v rámci studie „Retence vody v krajině“ (BC AV ČR)

Na základě obnoveného měření na experimentální ploše v okolí obce Senotín v roce 2018 byla zpracována a obhájena diplomová práce popisující mechanismy tvorby rašeliny na rašelinných loukách a jejich schopnosti zadržovat vodu. Experimentální plocha je zajímavá svou revitalizací, která proběhla v 90. letech, kdy došlo k zablokování drenážního systému pro odvodňování. V loňském roce bylo zahájeno sledování meteorologických, hydrologických a hydropedologických parametrů na studované lokalitě. Tato měření byla vyhodnocena v porovnání s historickými údaji z doby založení experimentu revitalizace a umožňují tak získat představu o vývoji rašelinných lokalit.

Další připravované výstupy:

9. Odborný seminář pro pracovníky z oboru úpravy pitné vody (Seminář pro státní správu, odbornou i laickou veřejnost k otázkám v oblasti úpravy pitné vody)

Skupina úpravy vody na Ústavu pro hydrodynamiku AV ČR, v. v. i., se této problematice věnuje již řadu let a dosáhla v této oblasti již několika významných objevů. Nicméně samotný výzkum pro zajištění pitné vody nestačí. Je potřeba jeho výsledky převést do praxe. V tomto ohledu je nezbytná spolupráce vědecké obce s aplikační sférou, tedy s provozovateli úpraven vody. Jedině tak bude možné zajistit pitnou vodu i v budoucnosti. Právě k účelu zavedení nových poznatků výzkumu získaných v oblasti úpravy vody do praxe poslouží odborný seminář hlavně pro pracovníky z oboru, ale i pro další zájemce o danou problematiku. Seminář shrne nejnovější poznatky v oboru technologie úpravy pitné vody a nabídne řešení problémů, se kterými se úpravny vod v posledních letech potýkají (zvýšený výskyt organických látek produkovaných sinicemi a řasami a nežádoucích antropogenních polutantů (např. pesticidy)).

 

10. Tvorba výukových materiálů pro základní a střední školy – schémata procesu úpravy vody, čištění odpadních vod, „cesta vody“ ve formě plakátů

Plakáty budou popisovat procesy úpravy vody na vodu pitnou a čištění odpadních vod, tedy „cestu“ vody od zdroje do domácnosti a poté zpět do přírodního prostředí. Schémata budou přizpůsobena znalostem cílových věkových skupin tak, aby byla dostatečně srozumitelná a zároveň přínosná. Plakáty budou samovysvětlující, ale budou vhodné i jako výukový materiál při výkladu dané problematiky. Cílem je zejména již u nejmladších generací šířit povědomí o procesech úpravy vody a čištění odpadních vod, které bývají laiky často mylně zaměňovány. Schémata budou věrně znázorňovat dané procesy, a tedy do jisté míry simulovat návštěvu skutečné úpravny nebo čistírny. Zhotovené výukové materiály tak umožní lépe pochopit, co stojí za samozřejmým luxusem dostatku kvalitní vody v našich domácnostech.