Voda Člověk proti vodě, voda proti člověku

Bangladéš 140 milionů obyvatel 147 570 km2

Bangladéš vysoká hustota obyvatelstva velká chudoba (72 místo z 94 nejchudších zemí světa podle HPI) Human Powerty Index definován OSN P1 - pravděpodobnost, že se člověk po narození nedožije 40 let P2 - procento negramotnosti P2 - procento lidí bez přístupu ke zdravotně nezávadnému zdroji pitné vody a procento dětí s podváhou

Bangladéš Pitná voda jedna z největších říčních delt na světě časté ničivé cyklóny, záplavy a sucha hlavním zdrojem obživy zemědělská výroba Pitná voda před rokem 1970 - většina "pitné" vody z mělkých ručně kopaných studní, rybníků a řek  vysoké procento případů úplavice, dětské obrny, amébových onemocnění a břišního tyfu, vysoká dětská úmrtnost program UNICEF - vrtání trubkových studní - podzemní voda bez mikrobů v roce 2003 - 97% "pitné vody" z podzemních zdrojů (8 - 12 milionů studní) počet bakteriálních onemocnění poklesl v roce 1993 první popisy největší epidemie otravy As na světě

www. dainichi-consul. co. jp/english/arsen www.dainichi-consul.co.jp/english/arsen.htm, “Arsenic Calamity of Bangladesh”, On-line Arsenic Page, Dainichi Consultant, Inc., Gifu, Japan,2000.

Bangladéš Zdroje arsenu Teorie 1 - důsledek lidské činnosti oxidace arsenopyritu (FeAsS) ve zvodnělé vrstvě pumpováním se sníží hladina vody na úroveň vrstvy bohaté na arsenopyrit zvodnělá vrstva se nasytí kyslíkem a započne oxidace, při níž se uvolní ve vodě rozpustné sloučeniny As Kritika arsenopyrit se obvykle nevyskytuje v horních zvodnělých vrstvách při oxidaci FeAsS je pravděpodobnější záchyt As v této vrstvě na částicích FeOOH než jeho uvolnění do vody znečištění As se nevyskytuje v mělkých ručně kopaných studních

Bangladéš Zdroje arsenu Teorie 2 - "přirozený proces" redukce FeOOH - mikrobiální proces uvolnění zachyceného As Argumenty pro koncentrace As ve vodě koreluje s koncentrací rozpuštěného Fe a s koncentrací uhličitanů - produkty redukce FeOOH potvrzení přítomnosti redukujících bakterií ve zvodnělé vrstvě Teorie 3 - vliv zemědělské činnosti zvýšená spotřeba fosfátových hnojiv vyluhování As rozpuštěnými fosfáty

Bangladéš Zdravotní následky kontaminace vodních zdrojů As Rahman 2003 - odhadovaný nárůst počtu nádorových onemocnění (zejména rakovina kůže) v současné generaci v důsledku nadlimitní expozice As - 290 000 Chen and Ahsan 2004 - předpoklad zdvojnásobení počtu úmrtí na rakovinu jater, močového měchýře a plic Hyperkeratinóza keratin – vláknitá bílkovina lidského těla zejm. v kůži, nehtech a vlasech, Jeho množství se v buňkách pokožky zvyšuje při jejich rohovatění - keratinizaci, u zvířat je k. rovněž v rozích kráva, koza aj. nadměrná tvorba keratinu - zrohovatění kůže Melanóza melanin – barevná látka pigment obsažená v kůži, vlasech, duhovce oka. Jeho množství určuje zbarvení hnědé oči, černé vlasy a zvyšuje se v kůži vlivem ultrafialového záření, před jehož účinky chrání. Výchozí látkou k syntéze m. je tyrosin. hyperpigmentace

Bangladéš Odstranění As z vody koagulace, koprecipitace, adsorpce soli Fe nebo Al s oxidačním činidlem membránové filtrace nanofiltrace a reversní osmóza (nevhodné pro silně znečištěné vody, odstraní i jiné minerály, nízká výtěžnost, vysoké provozní náklady) iontovýměnná filtrace nevhodné pro vody s vysokým obsahem sulfátů, zasolování půd v místě úpravy neodstraní As ve formě AsO33- adsorpce na aktivované alumině granule Al2O3 s velkým povrchem největší účinnost při pH 5,5 - 6 fosfáty a fluoridysnižují účinnost adsorpce As

Aralské moře

Aralské moře

Aralské moře před rokem 1960 čtvrté největší jezero světa plocha 68 km2, objem 1090 km3 průměrná hloubka 16 m, maximální hloubka 58 m, oblasti s hloubkou přes 30 m pouze 4% plochy dva přítoky - Amu Darya a Syr Darya salinita 10 g/L (1/3 salinity oceánu) po roce 1960 rozhodnutí centrálních orgánů SSR o masivním rozšíření ploch pro pěstování bavlníku - díky klimatu nemožné bez masivních závlah překotné navyšování zavlažovaných ploch - masivní nárůst počtu obyvatel v oblasti snížení přítoku vody do Aralského jezera - vysychání (90% vody v oblasti na zavlažování)

Indikátory kvality prostředí v oblasti Aralského Moře (Aral Sea Basin) Jednotka 1960 1980 1990 2000 Předpověď (2020) Optimistická Pesimistická Populace Zavlažovaná plocha Spotřeba vody Zavlažování Spotřeba vody na ha Spotřeba vody na osobu HDP milion tisíce ha ha/osoba km3/rok m3/ha m3/osoba miliardy USD 14,4 4510 0,32 60,61 56,15 12450 4270 16,1 26,8 6920 0,26 120,69 106,79 15430 4500 48,1 33,6 7600 0,23 116,27 106,4 14000 3460 74,0 41,5 7890 0,19 103,8 93,6 11860 2501 54,0 9330 0,17 104,5 86,8 9300 1935 109 70,0 0,12 117,0 96,7 10400 1670 77,0 VICTOR DUKHOVNY, GALINA STULINA, The Scientific Information Centre of the Interstate Commission for Water Coordination (SIC ICWC) of Central Asia

Aralské moře vysychání mezi lety 1960 - 2003 - pokles plochy o 75 % a objemu o 90 % vzrůst salinity 2 až 6-krát

Y. Shibuo, J. Jarsjö, G. Destouni, C. Prieto, 2007, Helsinki

Gulnara Roll, 2003

Y. Shibuo, J. Jarsjö, G. Destouni, C. Prieto, 2007, Helsinki

Aralské moře Mechanismus a důsledky vysychání stavba přehrad na přítocích - vysychání delty - pokles spodní vody vznik 50 000 km2 silně zasolených pláží - solné bouře transportují sůl až na vzdálenost 1000 km (transport 13 - 231 mil tun soli ročně) eroze zasolené půdy - prachové bouře neúnosná kontaminace vody a půdy pesticidy regionální změny klimatu - přímořské klima se mění na vnitrozemské a pouštní, nárůst průměrné teploty, teplotní rozpětí -30 až +45 °C vymizení mokřadů - pokles biodiverzity vyhynutí nejméně 25 druhů ryb http://www.intute.ac.uk/sciences/worldguide/satellite/2560.jpg

Vzestup průměrné roční teploty v oblasti Aralského moře original data from Climatic Research Unit Y. Shibuo, J. Jarsjö, G. Destouni, C. Prieto, 2007, Helsinki

Aralské moře Zdravotní následky 97% ze 700 000 žen v Karakalpakstanu - anemie (nutriční důvody), podvýživa spojena i s tuberkulózou mikrobiální kontaminace vody a hygienické návyky příčinou vysoké četnosti břišního tyfu, úplavice a virové hepatitidy onemocnění jater a ledvin v důsledku vysoké salinity pitné vody prach s vysokým obsahem pesticidů pravděpodobnou příčinou respiračních potíží, zánětů oka, a rakoviny hltanu a jícnu nejvyšší úmrtnost kojenců v zemích bývalého SSR

Mrtvé moře hladina 417 m pod hladinou moře hloubka 400 m 40 km od Amánu, 35 km od Jeruzaléma (800 m.n.m.)

Mrtvé moře - hydrologické poměry Povrch zaplaveného území Řeka Jordán Mrtvé moře Vypařování 1,500 mm 10% přítok do mrtvého moře Déšť 90 mm 90% zavlažování a pitná voda Povrch zaplaveného území Současnost = 622 km2 Historicky = 1050 km2 Přítok spodní vody Přítok spodní vody

Mrtvé moře pokles asi 1m/rok  650 MCM, což je 1/3 spotřeby vody v Izraeli, nebo 1/2 spotřeby vody v Jordánsku http://siteresources.worldbank.org/INTMENA/Images/RDSRecedingShore.bmp

Projekt "Red - Dead sea channel"

Projekt "Red - Dead sea channel"

Red - Dead sea project Možné dopady míchání vod Mrtvého a Rudého moře - srážení sádrovce (vody se nebudou mísit) možná destrukce ekosystému Rudého moře - korálové útesy možná kontaminace zdrojů podzemní vody slanou mořskou vodou - důsledek zemětřesení možný rozvoj řas a sinic v Mrtvém moři "Peace Valley" - 3 mil lidí, 200 000 hotelových pokojů vysoká cena projektu - nutnost spolupráce Izraele a Jordánska vysoká energetická náročnost provozu

Financování projektu Red - Dead sea (výzkum dopadů) (prosinec 2008, US $ million)

Čína - Tři soutěsky

Čína - Tři soutěsky Charakteristika stavba 1993-2009 výška hráze 185 m, délka hráze 2,3 km délka vzdutí 660 km, zaplavená oblast 625 km2 při výstavbě přesídleno 1,3 mil lidí zaplaveno 13 velkoměst, 140 měst a 1350 vesnic předpokládaný elektrický výkon 22 000 MW (blok Temelína - 1000 MW) 1/9 čínské spotřeby elektrické energie údajně ušetří spotřebu 30-40 mil tun uhlí ročně údajné snížení emisí skleníkových plynů o 100 mil tun ročně, oxidů síry o 1 mil tun ročně, .... snížení emisí prachu a těžkých kovů http://www.cnn.com/WORLD/asiapcf/9805/08/china.doomed.river/index.html

Čína - Tři soutěsky Protipovodňové opatření Kritika v posledních 100 letech zemřelo při záplavách na Yangze více než 1 000 lidí - přímé oběti + oběti následných hladomorů Kritika protipovodňová ochrana a výroba elektrické energie vyžadují jiný režim provozování vodního díla masivní odlesnění oblasti bude zvyšovat odtok vody z krajiny v povodňové oblasti masivně stoupla ohrožená populace změna lokálního klimatu - méně dešťů v přímém okolí přehrady, větší množství srážek v okolních horách prudká změna hladiny v přehradě - seismické otřesy eroze půdy - zanášení přehrady sedimenty sucho na dolním toku řeky - vysychání delty u Žlutého moře (zasolování půdy)

Čína - Tři soutěsky Protipovodňové opatření Kritika nejničivější povodeň v oblasti v roce 1998 zahynulo 3 000 lidí, bez domova 14 000 000 lidí zničeno 25 000 000 ha zemědělské půdy příčinou masivní odlesnění oblasti při stavbě přehrady

Čína - Tři soutěsky Lodní doprava předpokládané zvýšení lodní přepravy z 10 na 100 mil tun ročně snížení ceny přepravy o 30 - 35% zvýšení bezpečnosti dopravy přes oblast soutěsky vliv na čistotu vody? http://mvdb.id.au/wp-content/images/three_gorges/17-Three_Gorges_Dam-Ship_Lock.JPG

Čína - Tři soutěsky Čistota vody v zaplavené oblasti zbyly četné továrny, skládky a doly řeka Yangze byla významnou skládkou komunálního i průmyslového odpadu 3 000 závodů 1 000 mil tun odpadu ročně (9 000 t toxického odpadu) zpomalení toku ze 4m/s na 0,3 m/s masivní nárůst populace a průmyslové výroby v oblasti přehrady horní tok kontaminován P - zemědělská a důlní činnost (zejména přítok Xiangxi)

Čína - Tři soutěsky Ohrožené druhy živočichů likvidace hnízdišť kriticky ohroženého jeřába bílého (Grus leucogeranus) říční delfín Baiji (Lipotes vexillifer) jeseter jihočínský (Acipenser dabryanus)

Vodní květ Sinice (Cyanobacteria) autotrofní prokaryotické organismy nejstarší fotosynetizující organismy (3,5 miliardy let - prekambrium) schopnost přežívat v extrémních podmínkách (pouště, horké prameny, polární oblasti) teplotní rozmezí přežívání (-30 až +85 °C) 200 rodů, několik tisíc druhů nepohlavní rozmnožování jednobuněčné i vláknité struktury

Vodní květ Toxiny sinic - cyanotoxiny obvykle nejsou vylučovány, uvolňují se při rozkladu (lysis) buněčné stěny (smrt buňky) toxiny se uvolňují zejména ze zestárlé populace a při likvidaci sinic (např. pomocí modré skalice) produkce toxinů maximální při teplotách mezi 18-25 °C; nízké (10 °C) nebo vysoké teploty (30 °C) snižují produkci toxinů. vysoká produkce toxinů při extrémních hodnotách pH při vysoké koncentraci P zvýšená produkce toxinů u kmenů produkujících hepatotoxické látky, kmeny které neváží dusík (Microcystis) produkují toxiny z zejména ve vodách bohatých na dusík z hlediska toxického účinku  hepato-; neuro- a cytotoxiny a iritanty z hlediska struktury  cyklické peptidy (hepatotoxiny microcystin a nodularin); alkaloidy (neurotoxiny saxitoxin a anatoxin) a lypopolysacharidy

Nostoc

Vodní květ Microcystin a nodularin cyklické peptidy produkované sinicemi rodu Microcystis, Anabaena, Planktothrix, Nostoc a Anabaenopsis (microcystin) a Nodularia (nodularin) microcystiny (asi 60 kongenerů) jsou ve vodě rozpustné, těžko přecházejí přes buněčnou membránu - facilitovaná difúze silné hepatotoxiny, promotory tvorby tumorů - podezřelý z jaterní karcinogeneze perzistentní - ve vodě i ve vyschlé pobřežní pěně přetrvávají měsíce, vydrží var, pomalá degradace vlivem UV záření - rychlejší v přítomnosti huminových kyselin, rozklad některými bakteriemi (Spingomonas - 90% rozklad microcystinu během 2 - 10 dní) WHO limit pro pitnou vodu 0,01 g.L-1 (odvozeno od rizika jaterní rakoviny - Oberholster et al., 2004)

HCN - LD50 Mouse i.p. 2990 g/kg Aflatoxin B1 - LD50 Rat i.p. 4 200 g/kg

Vodní květ Neurotoxiny Anatoxin-a Anabaena (Anabaena flos-aquae), Planktothrix (Oscillatoria), Aphanizomenon, Cylindrospermum a také Microcystis sp. stabilní ve vodě rozpustný bicyklický amin účinný agonista acetylcholinu na nikotinových receptorech nervosvalové ploténky - tetanické křeče chronická expozice nízkým koncentracím - malformace plodu u křečka, zástava růstu LD50 mezi 200-250 g/kg

Vodní květ Neurotoxiny Anatoxin-a (S) Saxitoxin Anabaena flos-aquae and Anabaena lemmermannii přírodní organofosfát - blokáda acetylcholin-esterázy (podobně jako nervově paralytické plyny-viz. soman, sarin ap.) LD50 okolo 20 g/kg bw (myš i.p.) Saxitoxin více známé od mořských dinoflagelát (rudý příliv - otrava mušlemi) karbamátový alkaloid - blokáda sodíkových kanálů (paralýza)

Vodní květ Dráždivé látky - lipopolysacharidy (LPS) vnější strana buněčné membrány Gram negativních bakterií zejména část složená z mastných kyselin má schopnost vyvolávat podráždění a alergické reakce u lidí a zvířat LPS sinic jsou obvykle méně toxické než LPS bakterií (Salmonela) LPS - aktivátory makrofágů (produkce cytokinů, růstových faktorů a reaktivních sloučenin kyslíku - ROS)

Balená voda

Balená voda Environ. Sci. Technol. 2007, 41, 1560-1563