Limity pro znečištění sedimentů v České republice

Charakteristickým rysem půdy je její pomalá tvorba. Proto je nutné s ní nakládat jako s neobnovitelným přírodním zdrojem. Je velmi důležité mít kontrolu nad vkládáním různých látek do půdy, a zvláště kdy je možno předpokládat negativní ovlivnění půdy. Mezi tyto látky patří bezesporu sedimenty, které však na druhé straně mohou mít kladný vliv na ovlivnění půdy.

Závažnost celé problematiky si vyžádala právní úpravy ve všech vyspělých zemích, a ani Česká republika se těmto procesům v legislativě nemůže vyhnout. V České republice je v současné době projednávána vyhláška o používání sedimentů na zemědělské půdě.

Navrhovaná vyhláška provádí ustanovení paragrafu 9 odst. 10 zákona č. 156/1998 Sb., o hnojivech, pomocných půdních látkách, pomocných rostlinných přípravcích a substrátech a o agrochemickém zkoušení zemědělských půd. Tato vyhláška se týká používání sedimentů na zemědělské půdě a způsobu vedení jejich evidence. Podstatná je její "analytická" část, která zavádí limitní hodnoty rizikových prvků a rizikových látek v sedimentu a v půdě, požadavky na další fyzikálně-chemické a biologické vlastnosti sedimentu a metody odběru vzorků.Novela zákona počítá s tím, že sedimenty používané na zemědělské půdě mají být, jakožto zdroj živin, evidovány obdobně jako hnojiva, pomocné látky a upravené kaly.

Využití sedimentů v zemědělství

Využitím sedimentů vracíme do půdy částice, o které byla ochuzena erozí a dalšími degradačními vlivy. Sedimenty mohou tedy přinést do půdy velmi cenný organický i anorganický materiál. Avšak při sedimentaci těchto částic ve vodním prostředí dochází k interakcím s dalšími látkami přítomnými ve vodě a může docházet k obohacování sedimentů rizikovými prvky. Je proto nutné posoudit obsah těchto rizikových látek a stanovit limity před aplikací do prostředí.

V průběhu 2. poloviny 20. století se vlivem zvýšeného průmyslového i zemědělského využívání těžkých kovů narušila přirozená rovnováha, a to vedlo k dalšímu narušení a pohybu látek v biogeochemických cyklech ekosystémů. Klíčová otázka pro kontaminaci životního prostředí těžkými kovy a organickými polutanty zní: nakolik je toto znečištění pohyblivé, zda dochází k přednostní akumulaci v některé složce ekosystémů a za jakých podmínek může docházet k remobilizaci akumulovaných látek? Obsah znečišťujících látek v sedimentech vodních toků a nádržích odráží celkovou kontaminaci dané lokality lépe, než okamžitá koncentrace těchto prvků ve vodě.

Čtěte také: Výfukové emise a norma EURO 7

Hodnocení možností použití sedimentů

Dnové sedimenty díky poměrně vysokému organickému podílu vážou na sebe řadu organických i anorganických polutantů. Tyto látky jsou v sedimentech pevně vázány v koncentracích často o několik řádů vyšších než ve vodě. Na organickou složku vodního sedimentu se váže mnoho skupin silně toxických organických sloučenin lipofilního charakteru, které jsou ve vodě velmi málo rozpustné. Obsah cizorodých látek v sedimentu je do značné míry závislý na podílu organické složky v sedimentu, jeho stáří a koncentraci látek ve vodě.

Rozklad organické hmoty je spojen s činností saprofytických mikroorganismů. Domovem pro všechny tyto organismy je matrice s velkým podílem organické složky. V sedimentu, který obsahuje velké množství organické hmoty, mohou tedy být patogenní a podmíněně patogenní organismy přítomny v mnoha druzích. Výskyt patogenních a podmíněně patogenních mikroorganismů v sedimentech je ovlivněn mnoha faktory, za nejdůležitější lze považovat původ sedimentu a místo jeho vzniku a také klimatické podmínky místa, kde se nachází. Proto pro hodnocení kvality sedimentů za účelem jejich dalšího využití nebo odstranění a pro posouzení procesu průniku rizikových látek je nezbytné posuzovat nejen chemické složení a toxicitu, ale i charakter vazeb a mikrobiální charakteristiku.

Kdy je sediment považován za odpad?

Jednoduše řečeno vyhláška přesně stanoví, kdy je sediment kontaminován natolik, že je nutno jej považovat za odpad, a naopak, kdy je možno ho využít jako hnojivo do půdy. Odstraněn je tedy nesmyslný předpoklad, že každý vytěžený sediment je bez ohledu na jeho kvalitu odpadem.

Navrhovaná vyhláška v § 2 určuje limitní hodnoty rizikových prvků a rizikových látek v sedimentu (limity jsou uvedeny v příloze č. 1 vyhlášky).

Každý sediment, který má být použit na zemědělskou půdu, musí být analyzován, přičemž odběr a analýzu mohou provádět pouze akreditované laboratoře nebo jiná odborná pracoviště, která mají posouzený systém kvality podle technické normy ČSN EN ISO/IEC 17025:2005 pro stanovené ukazatele.

Čtěte také: Omezení emisí dopravních letadel

Odběry vzorků, zjišťování agrochemických vlastností a veškeré analýzy půdy, na kterou má být sediment použit, se provádí postupem stanoveným vyhláškou o agrochemickém zkoušení zemědělských půd a zjišťování půdních vlastností lesních pozemků. Výsledky agrochemického zkoušení zemědělských půd nesmí být starší šesti let.

Paragraf č. 3 navrhované vyhlášky určuje podmínky a způsob používání sedimentů na zemědělské půdě. Uvádí se v něm mimo jiné, že na zemědělské půdy lze používat sedimenty pouze pokud koncentrace rizikových prvků a rizikových látek v sedimentech i v půdě nepřekračují limitní hodnoty (příloha č. 1 a 3). Pokud je sediment z tohoto hlediska v pořádku, není třeba dělat analýzu půdy.

Další podmínkou je, aby nedošlo ke zhoršení fyzikálních, chemických anebo biologických vlastností půdy, na kterou jsou vytěžené sedimenty použity a byla dodržena maximální aplikační dávka sedimentu.

Ve zvláštních případech, kdy je vzhledem k specifickým místním podmínkám důvodné podezření z kontaminace sedimentu jinými rizikovými prvky, látkami nebo patogenními činiteli ve vyšších koncentracích, může orgán ochrany zemědělského půdního fondu uložit zpracování ekotoxikologických testů .

Současný stav a cíle právní úpravy

Hlavním problémem současného stavu při nakládání se sedimenty je to, že neexistoval jednoznačný legislativní předpis. Tato skutečnost vedla k individuálnímu přístupu v hospodaření se sedimenty, k přístupu bez předem daných pravidel. To byla velmi nevýhodná situace jak pro orgány státní správy, tak pro subjekty, které se sedimenty nakládají. V praxi byly právě kvůli nejasným pravidlům odkládány projekty odbahňování rybníků, vodních nádrží a toků.

Čtěte také: Oxid uhelnatý v ČR

Na druhé straně je nutno mít na paměti, že při aplikaci sedimentů se jedná o vstupy do půdy, tedy jedné ze základních složek životního prostředí, a proto je třeba regulovat a kontrolovat použití sedimentů na zemědělské plochy. Proto je používání sedimentů zařazováno do věcné působnosti zákona o hnojivech.

Cílem navrhované právní úpravy je tedy zejména snaha upravit právní režim nakládání se sedimenty obdobně, jako je již v národní právní úpravě upraveno nakládání s hnojivy, pomocnými látkami a upravenými kaly.

Oblast nakládání se sedimenty dosud v našem právním řádu upravena nebyla (v SR existuje zákon o aplikaci dnových sedimentů do zemědělské půdy již od roku 2003), a proto jistě nejen odborná veřejnost vítá změnu přístupu MŽP a MZe, která po několika odkladech přistoupila k řešení toho ožehavého problému.

Co jsou sedimenty?

Slovenský zákon 188/2003 Z.z. definuje dnové sedimenty jako "sedimenty vodných stavieb a vodných tokov vznikajúce eróznym zmyvom z pôdy".

Po stránce chemické sedimenty představují heterogenní polyfázový systém obsahující anorganickou krystalickou a amorfní fázi, živou a neživou organickou hmotu, v koloidním stavu a ve stavu drobných částic, vodu a různé plyny v proměnlivých poměrech. Celkový obsah prvků v pevné fázi těchto systémů, zjištěný kompletní chemickou analýzou, nemůže být jediným a úplným indikátorem potenciálního znečištění daného sedimentu. Poznatky o mobilitě a redistribuci stopových prvků a o jejich vazbě na pevnou fázi, spolu s poznatky o různé míře toxických účinků těchto prvků na živé organismy, vedou k nutnosti analytického rozlišení, čili speciaci různých forem výskytu a způsobu vazby prvků v pevné fázi.

Vysoký povrch minerálních částic je významný především pro vazbu elektricky nabitých polutantů, zejména kationtů toxických kovů, jako jsou například Cd, Cu, Hg, Pb, Zn, Mn. Je to proto, že většina přírodních minerálů má na svém povrchu permanentní negativní náboj. Nejjemnější velikostní frakce minerálních částic sedimentu obsahují díky svému vyššímu specifickému povrchu vyšší koncentrace toxických kovů než frakce hrubší (např. v kontaminovaném sedimentu bylo nalezeno cca 80 % z celkového obsahu kadmia vázaného právě nejjemnějšími minerálními frakcemi < 0,1mm. Průběh sorpčních procesů je úzce ovlivňován hodnotami pH. S poklesem hodnot pH jsou kationty kovů desorbovány a uvolňovány do vodné fáze sedimentu. Vysoký povrch se také uplatňuje při vazbě elektroneutrálních polutantů, zejména organických sloučenin, a to především díky jejich hydrofobnímu charakteru.

Tento článek prezentuje výsledky z dlouhodobého screeningu sedimentů z let 2011-2019. Výsledková databáze aktuálně obsahuje přibližně 230 lokalit. Více jak 80 % vzorků sedimentů bylo odebráno z rybníků. V České republice se objem rybničních sedimentů odhaduje přibližně na 200 mil. m3. Jejich kvalita je ovlivněna mnoha faktory. V zemědělství je možné využívat sedimenty splňující legislativní limity dané vyhláškou (č. Zaměřili jsme se na hodnocení vybraných toxických kovů (As, Pb, Zn, Cu, Hg, Cd) a organických polutantů (C10-C40, BTEX, PAU, PCB, DDT). Ze zjištěných výsledků lze dle průměrných koncentrací seřadit prezentované kovy následovně Zn > Cu > Pb > As > Cd > Hg. Nejčastější překročení limitu dle vyhlášky č. 257/2009 Sb. bylo zaznamenáno u kadmia (29 lokalit, tj. 12,8 %). U organických polutantů nejčastěji překračuje limitní hodnoty vyhlášky 257/2009 Sb. parametr PAU cca 7,6 %, zejména jako důsledek antropogenního znečištění návesních rybníků.

Rybníky jsou neoddělitelnou součástí hydrologického systému povrchových vod v České republice. Jsou to umělé, člověkem vybudované vodní ekosystémy, které tvoří důležitý prvek krajiny. Česká kotlina se dlouhodobě potýká se silnou erozí půdy. Důsledkem je, že rybníky, jako mělké vodní nádrže položené v nejnižších místech daného povodí, jsou rychle zazemňovány. Mocnost sedimentu v českých rybnících je průměrně 40 cm a celkový objem sedimentů se odhaduje na 200 mil. m3 [2].

Situace v České republice se nachází ve stavu:

1. nedocenění sedimentů jako suroviny (primární je snaha se ho zbavit a nikoliv využít),
2. poměrně přísné legislativy a
3. poměrně nákladné chemické analýzy pro vyloučení zjištění kontaminace sedimentů cizorodými látkami.

Hospodařící subjekty tak často při výlovech posouvají sedimenty z rybníka do rybníka stále níže a níže v povodí až do velkých vodních nádrží, kde se těžba usazenin stává velmi nákladnou záležitostí.

Zemědělské půdy v České republice trpí nedostatkem organické hmoty. Jedním z řešení je využití rybničních sedimentů z nádrží jako materiálů s vysokým podílem organické hmoty a minerálních živin (obr. 1).

Vzorkování lokalit je podmíněno plánovaným odbahněním nádrží. Většina rozborů je prováděna na základě objednávek projektantů nebo přímo vlastníků nádrží. Je odebírán reprezentativní vzorek sedimentu z celého, potenciálně těženého materiálu. Lokality nejsou systematicky vybírány, zájmovým územím je celá Česká republika. Jedná se o dlouhodobý a kontinuální screening kvality sedimentů v ČR.

Od roku 2011 do poloviny roku 2019 bylo do výsledkové databáze zařazeno téměř 230 lokalit - více jak 80 % vzorků bylo odebráno z rybníků (např. produkční, návesní, nebeské, v zemědělsky obhospodařované či lesní krajině, případně pod bodovými zdroji znečištění). Zbylých 20 % tvoří pískovny, potoky, slepá ramena či odvodňovací strouhy.

Převážně se jedná o nádrže mělké s průměrnou hloubkou vody cca do 1 m. Velikost vodní plochy činí od 0,5 ha do několika desítek ha.

U sedimentu, který nevyhoví požadované legislativě pouze v jednom parametru a v okolí rybníka se nevyskytují žádné zřejmé zdroje znečištění (jako potenciální faktor kontaminace vzorku), provádíme po dohodě se zákazníkem opakovaný odběr vzorků sedimentů se zaměřením na konkrétní nevyhovující parametr v jednotlivých částech rybníka (včetně vertikálního profilu).

Odběry vzorků provádíme odběrovou sondou holandského výrobce Eijkelkamp ze dna vypuštěných nebo napuštěných rybníků a nádrží. Zaznamenáváme též mocnost sedimentu, přičemž rozlišujeme tmavší (živinami bohatší sediment) a světlý (minerální sediment). Sonda umožňuje odebrat vertikální profil sedimentu, aniž by došlo ke stlačení vzorku a k porušení jeho stratifikace (obr.

Podle velikosti nádrže odebíráme 1-5 směsných vzorků rybničního sedimentu. Směsný vzorek je tvořen minimálně z 15-30 dílčích vzorků, každý o mocnosti zpravidla 20-100 cm, podle plochy a zanesení nádrže (tzn. celý hloubkový profil sedimentu, viz obr. 3). Jednotlivé body odběru zaměřujeme pomocí přístroje GPS.

Vzorky sedimentu homogenizujeme přímo na místě, či v laboratoři a metodou kvartace vybíráme směsný vzorek, který následně odesíláme do akreditované laboratoře k chemickým analýzám [4]. V laboratoři jsou vzorky vysušeny a provedeny analýzy podle legislativou předepsaných norem nebo validovaných postupů.

Výluh vzorků byl proveden lučavkou královskou. Stanovení kovů bylo provedeno hmotností spektrometrií na přístroji ICP-MS.

Na rybniční a říční sedimenty je v současné době (z hlediska legislativy ČR) pohlíženo jako na odpad. Vytěžený sediment je možno ukládat na povrchu terénu podle zákona č. 185/2001 Sb., o odpadech, vyhlášky č. 387/2016 Sb [5, 6]. Druhou možností uložení vytěženého materiálu je jeho využití na zemědělském půdním fondu, a to podle zákona č. 156/1998 Sb., o hnojivech, vyhlášky č. 257/2009 Sb., o používání sedimentů na zemědělské půdě [7, 8]. Třetí možností využití sedimentů je jeho použití jako vstupní suroviny do kompostů.

Prezentované výsledky jsou vyhodnoceny podle vyhlášky č. 257/2009 Sb., o používání sedimentů na zemědělské půdě, příloha č. 1 [8]. Při překročení limitních hodnot nelze rybniční sediment aplikovat na zemědělskou půdu. Nejčastěji se při analýzách rybničních sedimentů setkáváme s překročením limitů vyhlášky č. 257/2009 Sb. pro toxické kovy.

Problematika výskytu arsenu v půdách a v sedimentech je rozsáhlá, a to nejen v ČR. Hodnoty arsenu mohou být často ovlivněny jeho přirozeným výskytem v prostředí, odkud se může uvolňovat do různých složek ekosystému i antropogenních činností [9]. Geologické podloží ČR obsahuje sloučeniny bohaté na arsen. V mnoha případech jsou sloučeniny (asi nejvíce arsenopyrit) vázány na oblasti s výskytem hnědého uhlí. V příhraničním pásmu ČR je řada významných těžebních oblastí, v jejichž okolí jsou prokazatelně zvýšeny pozaďové hodnoty As [9]. Průměrná pozaďová hodnota pro ČR je 7,5 mg/kg sušiny [10]. Z grafů na obr. 4 je zřejmé, že na desíti lokalitách (tj. 4,4 %) byly zjištěny hodnoty As vyšší, než povoluje citovaná vyhláška č. 257/2009 Sb. Z toho vyplývá, že více jak 95 % lokalit splňuje limitní hodnoty. U poloviny vzorkovaných lokalit je koncentrace nižší než 8 mg/kg sušiny (medián).

Vzhledem k vysokému akumulačnímu koeficientu se olovo hromadí nejen v sedimentech, ale i v biomase mikroorganismů a rostlin [11-14]. Průměrná pozaďová hodnota pro ČR je 45 mg/kg sušiny [10]. Se zpřísněním limitů obsahu olova z 50 na 10 µg/l v pitné vodě [10] lze předpokládat, že nebude probíhat další kontaminace složek životního prostředí zejména z aditiv do benzínu (tetraethylolovo) a z olověného vodovodního potrubí.

Z grafu na obr. 4 je zřejmé, že na pěti lokalitách (tj. 2,2 %) byly zjištěny hodnoty Pb vyšší, než povoluje limit vyhlášky č. 257/2009 Sb. Více jak 97 % lokalit splňuje limitní hodnoty.

Zinek je běžnou součástí hornin, půd a sedimentů [14]. Zinek je mimo jiné obsažen v průmyslových hnojivech jako znečišťující příměs [11] nebo v rybím krmení [16, 17]. Průměrná pozaďová hodnota pro ČR je 80 mg/kg sušiny.

Graf na obr. 4 ukazuje, že na devíti lokalitách (tj. 4,2 %) byly zjištěny hodnoty Zn vyšší, než povoluje limit vyhlášky č. 257/2009 Sb. Více jak 95 % lokalit splňuje limitní hodnoty.

Měď se v přírodním prostředí nejčastěji vyskytuje ve formě sulfidů a chalkosinu. Antropogenním zdrojem mědi jsou odpadní vody z povrchové úpravy kovů a z aplikace některých algicidních preparátů, které se dávkují proti nadměrnému rozvoji řas a sinic [11]. Průměrná pozaďová hodnota pro ČR je 25 mg/kg sušiny.

Z grafu na obr. 4 je zřejmé, že na osmi lokalitách (tj. 3,7 %) byly zjištěny hodnoty Cu vyšší, než povoluje limit vyhlášky č. 257/2009 Sb., tzn. více jak 96 % lokalit splňuje limitní hodnoty. U poloviny vzorkovaných lokalit je koncentrace nižší než 31 mg/kg sušiny (medián).

Hlavním zdrojem výskytu rtuti je ruda cinabarit. Kromě toho rtuť doprovází jiné sulfidické rudy. Významným zdrojem antropogenního znečištění je spalování fosilních paliv [11]. Průměrná pozaďová hodnota pro ČR je 0,2 mg/kg sušiny. Limitní hodnoty Hg dané vyhláškou č. 257/2009 Sb. překračují pouze čtyři lokality (tj. 1,8 %) - viz obr. 4. Více jak 98 % lokalit tyto hodnoty splňuje.

Kadmium vzhledem ke své chemické podobnosti provází zinek v jeho rudách. Významným antropogenním zdrojem kadmia jsou fosforečnanová hnojiva, aplikace čistírenských kalů v zemědělství [11] a emise ze spalování uhlí [13]. Graf na obr. 4 ukazuje, že na 29 lokalitách (tj. 12,8 %) byly zjištěny hodnoty Cd vyšší, než povoluje limit vyhlášky č. 257/2009 Sb. Více jak 87 % lokalit splňuje limitní hodnoty.

Dlouhodobě se studiem kontaminace sedimentů v ČR zabýval Gergel a kol. [2]. Z výsledků v tabulce 3 je zřejmé, že průměry hodnot pro jednotlivé toxické kovy na námi sledovaných lokalitách se s těmito daty shodují. Většina vyhodnocených výsledků je pod limitní hodnotou danou vyhláškou [8].

V porovnání s daty naměřenými Ústředním kontrolním a zkušebním ústavem zemědělským v Brně (ÚKZUZ) [20] se výsledky téměř ve všech parametrech shodují. Výjimku tvoří pouze hodnoty parametru Pb, v případě dat naměřených ÚKZUZ jsou hodnoty skoro dvojnásobné. U parametru Cd jsou hodnoty naměřené ÚKZUZ 17× vyšší. Tento rozdíl je bezpochyby zapříčiněn extrémní hodnotou Cd v jediném vzorku (1 660 mg/kg sušiny). V případě parametru Cu jsou naopak hodnoty naměřené ÚKZUZ skoro poloviční.

V porovnání hodnot s [21] spadají námi naměřené hodnoty do kategorie „Moderate contamination (Class B)“. V porovnání s limity uvedenými v [22] naše hodnoty jen o málo převyšují kategorii Lowest effect level.

Prezentované výsledky umožňují jednotlivé kovy seřadit podle průměrných hodnot koncentrací následovně Zn > Cu > Pb > As > Cd > Hg. Totožné je pořadí prvků z dlouhodobé studie [2]. Studie z Hough Park lake v USA [24] uvádí totožné pořadí Zn > Cu > Pb > As > Cd > Hg.

Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský [20] publikoval data v průběžné zprávě z let 1995-2010 z dlouhodobého monitoringu rybničních a říčních sedimentů. Z jejich výsledků lze sledované prvky seřadit následovně: Zn > Pb > Cu > Cd > As > Hg.

Obdobným způsobem byly hodnoceny látky ze skupiny polycyklických aromatických uhlovodíků (PAU), uhlovodíků C10-C40, skupiny cyklických uhlovodíků (BTEX) a persistentní organické látky (PCB a DDT) - tabulka 4. Ze všech sledovaných lokalit překračovalo limitní hodnoty pouze několik málo procent vzorků - BTEX cca 4,1 %, PAU cca 7,6 % (zejména u návesních rybníků), u PCB cca 1,3 % a u DDT 1,4 %.

tags: #limity #pro #znečištění #sedimentu #v #české

Oblíbené příspěvky:

• O dni v přírodě
• Zařazení do 11. platové třídy
• Dopady havárií na povrchové vody
• Charakteristika severoamerické přírody
• Přírodní léčitelství: Bylinky