Bakteriální znečištění zdroje podzemních vod

Bc. Tomáš Havlík

Bachelor's thesis

Bacterial contamination of groundwater resource

Abstract:

Bakteriální znečištění pitné vody tvoří významné riziko pro zdraví člověka. Hlavními zdroji tohoto znečištění jsou přitom zejména nedokonale vyčištěné odpadní vody, neudržované či nevhodně navržené podzemní stavby (tj. špatně těsnící septiky a stoky, opuštěné otevřené vrty apod.) a zemědělská činnost. Z hlediska hydrogeologického modelování nesou bakterie jakožto kontaminanty řadu specifik, mezi které patří jejich obrovská diverzita a schopnost reprodukce a aktivního pohybu. Na základě hodnot z literatury byl v programu Processing Modflow Pro 7 (MT3D) vytvořen transportní model simulující tento typ znečištění na navrhovaném jímacím území nedaleko obce Římov na Třebíčsku. Oběh podzemní vody je v této oblasti vázán zejména na přípovrchovou zónu rozvětrání hornin (rul), kde převažuje písčité eluvium. Bakterie byly dle schopnosti aktivního pohybu rozděleny do dvou skupin na (a) pohyblivé a (b) nepohyblivé bakterie. Pro obě tyto skupiny byly uvažovány čtyři situace: (i) transport bez adsorpce a rozpadu; (ii) transport s adsorpcí; (iii) transport s rozpadem; a (iv) transport s adsorpcí a rozpadem. Získané výsledky indikují, že vyšší mobilitu nepohyblivých bakterií lze přičíst jejich snížené schopnosti adsorpce. Z výsledků dále vyplývá, že adsorpce a zejména rozpad (resp. mortalita) jsou velmi významnými procesy uplatňujícími se při šíření bakteriální kontaminace. Při konstantní dotaci 0,2 l/s o koncentraci 160 KTJ/100 ml by díky spolupůsobení těchto procesů v dlouhém časovém horizontu (20 let) došlo k rozšíření kontaminačního mraku z ohniska maximálně o několik metrů. Samočistící schopnost horninového prostředí je tedy na tomto území účinným mechanismem v zadržení bakteriální kontaminace.

Abstract:

Bacterial contamination of drinking water represents a serious risk to human health. Major sources of such contamination are, however, mainly poorly treated waste water, non-maintained or inappropriately designed underground systems (i.e. leaky septic tanks and drains, abandoned open boreholes, etc.), and agricultural activity. From the perspective of hydrogeological modeling, bacteria as contaminants have some specific features, such as great diversity, reproduction and motility. Based on the published data, a model of transport was performed in Processing Modflow Pro 7 (MT3D) software, which simulates this type of contamination in the proposed area of groundwater resources near Římov (Třebíč district). Groundwater flow in this area is mainly connected to the weathered zone of rocks (gneiss), with predominance of sandy eluvium. Bacteria were divided into two groups according to their motility: (a) motile bacteria and (b) non-motile bacteria. For both groups four situations were considered: (i) transport without adsorption and decay; (ii) transport with adsorption; (iii) transport with decay; and (iv) transport with adsorption and decay. The results obtained indicate that higher mobility of non-motile bacteria is determined by their reduced ability to adsorb to the substratum. The results also suggest that adsorption, and especially decay (i.e. bacterial mortality), are crucial processes affecting the transport of bacterial contamination. At the constant input of 0.2 l/s and the concentration of 160 CFU/100 ml, the contamination plume would – due to the interaction of those two processes – spread from its source out up to several meters in a long-term simulation (20 years). The self-treating ability of rocks is therefore an effective mechanism for the retention of bacterial contamination in this area.

Keywords

podzemní voda, znečištění, bakteriální znečištění, mikrobiální znečištění, koliformní bakterie, patogenní bakterie, groundwater, contamination, bacterial contamination, microbial contamination, coliform bacteria, pathogenic bacteria

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 13. 6. 2017
• Supervisor: Mgr. Adam Říčka, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Geology / Applied and Environmental Geology