Co dělat, když voda ze studny zapáchá sirovodíkem?

Ne často, ale v naší praxi se stávají velmi dramatické příběhy. Jedním z často opakovaných příběhů je, když voda z nově vyvrtané studny zapáchá jako zkažená vejce. Zklamání majitele studny si lze snadno představit, za hlubokou artéskou studnu zaplatil poměrně hodně peněz, byl mu přislíben zdroj vody, spolehlivě chráněný před pronikáním znečištění, a v důsledku toho dostal vodu, která je nejen hnusné k pití, ale i hnusné cítit. Člověk si myslí, že je klamán, že došlo k závadě na vrtání, že voda ve studni nabírá nečistoty z nějakého záchodu a podobně. Ano, v práci vrtačů se samozřejmě vyskytují vady, ale nejčastěji tomu tak není. Odkud se tedy sirovodík ve studniční vodě bere? Pojďme se nejprve zabývat hlubokými studnami.

Sirovodík v hlubokých vrtech

Síra je na Zemi poměrně běžný prvek. Z hlediska prevalence v zemské kůře je na šestnáctém (podle jiných odhadů na patnáctém) místě, ale je mnohem horší než takové prvky, jako je kyslík, křemík, železo, vápník. Síra oxiduje kovy, tvoří tak běžné minerály jako např. pyrit – sulfid železa, chalkopyrit – železo a měď, chalkocit a covellit – měď, stejně jako sulfidy mnoha dalších kovů. Síra samotná je navíc oxidována kyslíkem a oxid sírový je základem minerálů jako je sádra, anhydrit a mnoho dalších. Toto různorodé chemické chování síry se vysvětluje tím, že se může vázat s jinými prvky a stabilně existovat v různých oxidačních stavech. Když nikdo není poblíž, síra žije tiše sama o sobě ve formě krystalické síry (oxidační stav 0). Když síra na své cestě narazí na nějaký kov, zapamatuje si, že je to dobré oxidační činidlo, snadno se na něj naváže, vezme si z něj dva elektrony a žije v oxidačním stavu – 2. Vznikají tak různé sulfidické minerály. Pokud nějaké silnější oxidační činidlo (a je to obvykle kyslík) narazí na síru, okamžitě zapomene na svou minulost a dá jí své elektrony, přičemž nabývá oxidačního stavu + 4 nebo + 6. Pravda, vzdává se elektronů ne jako kovy, pro dobro, ale pro dočasné použití, takže vazba zde není iontová, ale kovalentní. Vznikají tak oxidy síry, které po rozpuštění ve vodě tvoří kyseliny siřičité nebo sírové. Jsou to silné kyseliny, takže při kontaktu s kovy se rychle tvoří soli – siřičitany a sírany. Siřičitany jsou poměrně vzácné, jejich tvorba vyžaduje specifické podmínky, aby tam byl kyslík, ale ne moc. Při přebytku kyslíku se tvoří sírany. Ukazuje se, že hlavní formy existence síry jsou sulfidy, když není kyslík (to se nazývá redukční podmínky), a sírany, když je hodně kyslíku (to se nazývá oxidační podmínky). Sulfidy jsou obvykle špatně rozpustné ve vodě, proto je jich v podzemních vodách málo, ale sírany jsou obvykle (s výjimkou síranu barnatého) naopak dokonale rozpustné, takže síranový iont je jednou ze šesti makrosložek podzemní vody, podle kterého se určuje jejich chemické složení (celkem je šest makrosložek, tři kationty: vápník, hořčík a sodík a tři anionty: hydrogenuhličitanové, síranové a chloridové ionty). V podzemních vodách se geochemické podmínky mění s hloubkou. Blíže k povrchu je dostatek kyslíku, přichází z povrchu se srážkami, které prosakují do vodonosných vrstev. Tam se tvoří oxidační podmínky a síra může být přítomna pouze ve formě síranů (pokud samozřejmě nedojde ke kontaminaci). Množství síranů se zvyšuje s hloubkou, protože podzemní voda při svém pohybu rozpouští minerály, které je obsahují. Zároveň z podzemní vody mizí kyslík, který se vynakládá na oxidaci všeho, co přijde pod ruku (především organické hmoty). A pak přijde okamžik, kdy z podzemní vody zmizí volný kyslík, ale redukční činidla zůstanou. Zde přicházejí na řadu slabší oxidační činidla, jedním z nich je síra. Tento proces se nazývá redukce síranů. Při redukci síranů reagují organické látky (pro zjednodušení můžeme předpokládat, že se jedná o uhlovodíky – sloučeniny uhlíku a vodíku) se síranovými ionty. Výsledkem je oxid uhličitý, voda a sirovodík. Pokud jsou poblíž volné kovové ionty (totéž železo), tak sirovodík s nimi celkem rychle reaguje a vzniklé sulfidy se vysrážejí. Avšak v blízkosti zóny, kde dochází k oxidaci organické hmoty, může být množství sirovodíku rozpuštěného ve vodě dostatečné k tomu, aby voda zapáchala. Mimochodem, na procesu redukce síranů se podílejí bakterie, které žijí i v hlubokých vodonosných vrstvách. Tyto bakterie pro nás nejsou nebezpečné, ale mají velký vliv na tvorbu spodní vody. Co je tedy potřeba k tomu, aby voda ze studny zapáchala? Taková studna musí spadat do zóny, kde existují dvě podmínky současně. Za prvé musí horniny obsahovat hodně organické hmoty a za druhé musí docházet k přílivu vody obsahující dostatečné množství síranů. Jak často se takové stavy vyskytují? To opravdu ne, protože pokud bude voda neustále zásobována sírany, měly by zoxidovat veškerou organickou hmotu a nový sirovodík nebude mít odkud přicházet. Ale taková místa stále existují. V moskevské oblasti a blízkých oblastech se pro zásobování vodou obvykle používají artézské zvodně. Tyto horizonty se nacházejí ve vápencích uložených v období karbonu paleozoické éry. Voda z nich je dobře chráněna před kontaminací z povrchu, protože na většině území Moskevské oblasti je svrchu pokrývá vrstva nepropustných jílů vzniklých během jurského období druhohor. Tyto jíly, husté a prakticky neprostupné, obsahují hodně organické hmoty. Díky tomu mají sytě černou barvu. V některých oblastech území, hlavně v údolích velkých řek, dochází k erozi těchto jílů a zde voda obsahující velké množství síranů proniká do artézských zvodní. Takové podmínky jsou ideální pro výskyt sirovodíku ve vodě. Ale i v hlubších horizontech může docházet k hromadění organické hmoty a může se tam objevit i sirovodík. V oblastech Kaluga a Tula se pro zásobování vodou používají zvodnělé vrstvy ležící pod vrstvami Bobrikovského písku. Tyto písky, uložené na počátku období karbonu, obsahují také hodně organické hmoty, dříve se z nich dokonce těžilo hnědé uhlí; To jsou také dobré podmínky pro to, aby voda vyvíjela nechutný zápach. Pokud jste tedy vrtali artézskou studnu a voda z ní páchne jako zkažená vejce, s největší pravděpodobností jste měli prostě smůlu a ocitli jste se v takové oblasti. Je přirozeně se vyskytující sirovodík ve vodě nebezpečný? Obvykle ne. Hygienické normy určují maximální přípustnou koncentraci sirovodíku v pitné vodě, která je 0,05 miligramu na litr. Zároveň má tak silný zápach, že vodu s výrazně nižším obsahem sirovodíku nelze pít. Co s tím dělat? Můžete zkusit studnu prohloubit. Možná začne odebírat vodu z vodonosných vrstev, které nejsou kontaminovány sirovodíkem. Zároveň se může po čase opět objevit zápach ve vodě, protože studna během provozu odebírá vodu ze stále většího objemu vodonosných vrstev a může čerpat vodu i sirovodíkem. Nejlepším východiskem je vybavit se dobrou úpravou vody. Provzdušňování vody obvykle pomáhá předcházet zápachu sirovodíku. Pokud vzduch prochází vodou, část sirovodíku se odpaří a část se oxiduje kyslíkem na neškodný síran.

Sirovodík v mělké studni

Vše výše uvedené je typické pro hluboké vrty využívající vodonosné vrstvy, které jsou dobře chráněny před znečištěním. Pokud máte mělkou studnu, která získává vodu z vodonosných vrstev ležících blízko povrchu země, je výskyt zápachu sirovodíku ve vodě důvodem k vážným obavám. V mělkých vodonosných vrstvách se typicky vyvíjejí oxidační podmínky, ve kterých nemůže existovat sirovodík. Pokud se objeví, znamená to, že se ve vodě nacházejí redukční látky a nejspíše se jedná o organické látky. Pokud vaše studna není vyvrtána uprostřed bažiny, pravděpodobně se do zvodněných vrstev dostává kontaminace. Obvykle se jedná o fekální odpad ze septiku, skladu hnoje nebo netěsné kanalizace. V každém případě se ve vodě kromě sirovodíku mohou objevit patogenní bakterie a škodlivé chemikálie. Na používání vody z této studny pro pitnou nebo domácí vodu můžete zapomenout. Jediným východiskem je vybavit nový vrt pro hluboko chráněné vodonosné vrstvy.

Voda je bezbarvá kapalina bez chuti a zápachu. Pokud je to zápach, který vás obtěžuje, nemůžete vyloučit nejhorší scénář: studniční voda může být kontaminována sirovodíkem (H2S).

Tato tekutina není vhodná k pití a je extrémně toxická. Sirovodík je navíc zákeřný. Blokuje čichové receptory a v určitém okamžiku přestane cítit zápach – to znamená, že jste byli otráveni. Je také nežádoucí používat vodu kontaminovanou H2S pro technické účely – může to vést ke korozi a zničení vodovodního systému.

Sirovodík je produkován anaerobními, to znamená žijícími v prostředí bez kyslíku, sirnými bakteriemi. Na vzduchu je plyn chemicky nestabilní: při kontaktu s kyslíkem oxiduje na bezpečné sloučeniny.

Příčiny a příznaky výskytu sirovodíku ve vodě

Jedním z důvodů výskytu sirovodíku je kontaminace zdroje pití. To platí zejména pro mělké studny, do kterých pronikají splašky, průmyslový odpad nebo produkty organického rozkladu. Je také možné, že půda v blízkosti studny je nasycena sírany nebo sulfidy.

I sotva postřehnutelný nepříjemný zápach naznačuje, že tekutina je nevhodná k pití a vaření. Jsme evolučně „naprogramováni“ cítit sirovodík v nejmenších koncentracích – ale samotný zápach 100% nenaznačuje, že voda je znečištěná H2S. Může být zaměněn s jinými nepříjemnými pachy – například hnilobnými (merkaptany, biogenní aminy, thioestery) nebo bažinatými (organické disulfidy a trisulfidy).

Dalším znakem přítomnosti sirovodíku je přítomnost černého sedimentu na dně studny, který vzniká v důsledku interakce rozpuštěného sirovodíku se železem.

Vodu je vhodné předat k laboratornímu rozboru, nebo ještě lépe provést rozbor přímo na místě. Na základě výsledků komplexní studie můžete přesně určit, jak bezpečná je voda pro pití, pochopit zdroj kontaminace a vybrat vhodné filtry.

Laboratoř AQUAPHOR vám pomůže identifikovat kontaminanty v přírodní vodě, což následně umožní najít optimální řešení. Pokud je ve vodě skutečně sirovodík, a ne jiné, neškodnější sloučeniny, pak je třeba problém brát vážně.

Jak se zbavit sirovodíku

Vaření problém nevyřeší, nebudete si s ním moci poradit „vlastníma rukama“. Sorpce na aktivním uhlí je také neúčinná: sorbent si neporadí se značnou koncentrací plynu. Pokud se bavíme o drobnosti, pak může pomoci čistička vody AQUAPHOR Viking – filtr s největším objemem uhlíku v modulu oproti jiným modelům. Koncentraci opět nelze určit „okem“, je nutné provést laboratorní studii.

H2S lze odstranit následujícími způsoby:

• Aerace – nasycení vody vzduchem;
• Oxidace;
• Srážení ve formě nerozpustných sulfidů.

Aerace

Provzdušňování umožňuje odstranit sirovodík z vody nasycením vzduchem. Provzdušňování zpravidla není jediným stupněm úpravy vody, ale bez něj je kvalitní filtrace často nemožná.

Jeho podstatou je vytěsnění sirovodíku z vody jinými plyny.

Provádí se pomocí speciálních zařízení – provzdušňovačů, které zase mohou být netlakové a tlakové.

• Gravitační provzdušňování: stříkání vyčištěné vody do kontaktní nádoby;
• Tlakové provzdušňování: přívod vzduchu pod tlakem do přívodu vody + přesun směsi voda-vzduch do provzdušňovací kolony = rozpuštění vzduchu ve vodě, vytlačení rozpuštěných plynů z ní.

Nevýhodou této metody je, že provzdušňovací zařízení je drahé a zabírá mnoho místa.

Oxidace

Speciální instalace přivádějí do kontaminované kapaliny oxidační činidla – chlornan sodný, peroxid vodíku, ozón nebo stejný kyslík při provzdušňování.

Sirovodík reaguje s oxidačním činidlem, čímž vzniká elementární síra ve formě žluté sraženiny, která je následně odstraněna filtry.

Srážení jako nerozpustné sulfidy

Tato metoda je založena na schopnosti sirovodíku tvořit nerozpustné sraženiny – sulfidy – s určitými kovy: železem, mědí, zinkem atd.

V arzenálu AQUAPHOR jsou speciální změkčovadla s vrstvou KDF (měděné a zinkové granule). H2S se v takových systémech oxiduje na nerozpustný sulfid, který se usazuje na filtrační směsi a vymývá se při následném proplachování systému.

V tuto chvíli byla vydána limitovaná série systémů AQUAFOR WS800 a WS1000. P1 s filtračním médiem obsahujícím KDF 85 (číslo je % obsahu mědi). Účinně odstraní H2S ze studní vody. Jejich velkosériová výroba bude zahájena v nejbližší době.

Aby voda ve vaší domácnosti byla nejen vhodná pro domácí potřeby, ale také zaručeně bezpečná k pití, doporučujeme doplnit systém úpravy vody o filtr AQUAPHOR pro dočištění pitné vody.