pH Sondy pro Silně Znečištěné Vody: Parametry a Hodnocení Kvality Vody

Stará říční ramena jsou významnými ekosystémy, ve kterých se může ukládat velké množství znečištěného materiálu. Fluviální jezera také dokladují změny trasy koryta řeky a přispívají ke zvýšení stability říčního ekosystému. Tato práce je zaměřena na zhodnocení kvality vody a antropogenního znečištění sedimentů ve starých ramenech Kozelská tůň a Vrť středního toku Labe.

Tato kontaminace může pocházet z průmyslových zdrojů znečištění především z 2. pol. 20. století. Kromě jejich ekologického významu představují zdroj informací o historickém znečištění, které se v povodí Labe od 2. poloviny 20. století s rozvojem průmyslu významně zvýšilo. Od roku 1900 bylo Labe intenzivně regulováno a také vystavováno zhoršující se kvalitě životního prostředí kvůli nadužívání hnojiv, nedostatečnému čištění odpadních vod apod.

Řeka je dlouhodobě vystavena znečišťování ze zemědělství, jelikož protéká intenzivně zemědělsky využívanou oblastí s pěstováním obilí, zeleniny a dalších plodin a průmyslovou výrobou včetně komunálního znečištění z výroby a sídel soustředěných v tomto regionu (Pardubice, Kolín, Neratovice). V posledních letech se kvalitou vody a sedimentů v jezerech v této oblasti zabývali vědečtí pracovníci Univerzity Karlovy [1-3], kteří se zaměřili mimo jiné i na výzkum kvality vody ve fluviálním jezeře Vrť. Zmíněné studie zahrnovaly vybrané oblasti labské nivy a mnoho fluviálních jezer zůstalo stále nezmapováno. Jedním z nich je Kozelská tůň. Toto jezero bylo pro tuto studii vybráno kvůli poloze u Spolany Neratovice, a. s., která v minulosti představovala jeden z největších zdrojů labského znečištění.

Výzkum a Metodologie

Tento výzkum zahrnoval měsíční analýzy chemických a fyzikálních parametrů vody v období od prosince 2016 do listopadu 2017. Práce se zaměřila na pravidelné odečty vodních stavů a měsíční analýzy chemických a fyzikálních parametrů kvality vody. Další část výzkumu zahrnovala stanovení koncentrace kovů a arsenu v sedimentech ve frakci 20 µm. K výluhu sedimentů byl použit rozklad lučavkou královskou.

Popis Lokalit

Kozelská tůň se nachází na pravém břehu řeky Labe mezi 851,9 a 851,1 říčním km blízko obce Mlékojedy, která leží v okrese Neratovice. Toto fluviální jezero je spojeno s řekou úzkými kanály na 851,9 a 850,1 říčním km. Ve druhé polovině 20. století bylo zamrzlé jezero vápněno a také proběhlo vybagrování sedimentů ze dna jezera. Severovýchod jezera je obklopen ornou půdou a pastvami. Jak je vidět na mapě z III. vojenského mapování, v roce 1852 byl meandr ještě stále součástí řeky. Meandr byl pravděpodobně odstaven na začátku 20. století.

Čtěte také: Výměna lambda sondy

Jezero Vrť se nachází na levém břehu řeky Labe mezi 881,7 a 881,2 říčním km v obci Semice, která je situována v okrese Nymburk. Jezero je spojeno s Labem jen úzkým kanálem na 881,2 říčním km pod jezerem ve směru toku Labe. Podloží lokality tvoří pleistocenní fluviální sedimenty a písčitými štěrky [6]. Ve druhé polovině 20. století bylo jezero vápněno [3]. Jezero bylo odstaveno od Labe pravděpodobně ve 40. letech 20. století. V 50. letech bylo kompletně odstaveno bez povrchové komunikace s řekou. K opětovnému spojení došlo až v 90. letech 20. století.

Měření a Analýzy

Měření fyzikálně-chemických parametrů povrchové vody v Kozelské tůni proběhlo ve dvou různých částech jezera. Výsledná hodnota jednotlivých měsíčních koncentrací byla spočítána jako průměr z těchto dvou hodnot. V jezeře Vrť probíhalo vzorkování povrchové vody z jednoho odběrového místa. Měření proběhlo 9× za rok. V terénu byla multiparametrickou sondou HQ40D Hach-Lange měřena teplota vody, rozpuštěný kyslík ve vodě, pH a vodivost.

Povrchová voda byla odebrána z hloubky 10 cm pod hladinou, ze vzdálenosti cca 1 m od břehu. Další stanovované parametry jako chemická spotřeba kyslíku (CHSKMn), biochemická spotřeba kyslíku (BSK5), N-NH4, N-NO2, N-NO3, P-PO4, Cl, alkalita, Ca, Fe, Mn a tvrdost vody byly měřeny v laboratoři Ústavu pro životní prostředí na Univerzitě Karlově. Vzorky povrchové vody byly odebrány mezi 10 h a 14 h a dopraveny v chladicím boxu do laboratoře do 16 h stejného dne.

Jádra dnových sedimentů byla odebrána pístovým odběrákem Eijkelkamp ze člunu z místa cca 3 m od břehu a byla rozdělena do vrstev po 10 cm, které pak byly analyzovány odděleně. Jednotlivé vzorky byly uchovány ve vzduchotěsných sáčcích v chladicím boxu. Délka odebraných jader sedimentů činila 59 cm. V každém jezeře byl proveden jeden odběr. Z Kozelské tůně byl sediment odebrán téměř u konce východní části ramene, jelikož v ostatních místech jezera nebyly pro odběr vhodné zrnitostní podmínky (příliš hrubý materiál).

V sedimentech byly stanoveny koncentrace Ag, Al, As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Ni, Pb, Zn a Ti vždy z reprezentativního vzorku ze zhomogenizované 10 cm silné vrstvy. Homogenizace byla provedena v třecí misce za mokra, po rozdružení byla odebrána část vzorku na oddělení frakce 20 µm. Tato zrnitostní frakce byla zvolena z důvodu srovnatelnosti s dalšími výzkumy labských sedimentů. Produkt sítování byl následně usušen při laboratorní teplotě na vzduchu na Petriho miskách.

Čtěte také: Spolehlivé pH Sondy

Koncentrace kovů a arsenu v sedimentech byly stanoveny ve výluhu lučavkou královskou. Navážka vzorku 0,5 g byla zalita 10 ml lučavky královské (2,5 ml HNO3 + 7,5 ml HCl) do tlakových nádobek Savilex, které přes noc stály uzavřené při laboratorní teplotě. Poté byly zahřívány 6 hodin při teplotě 105 °C, po vychladnutí byl roztok převeden do objemu 50 ml. Obsah rtuti byl stanoven atomovým absorpčním spektrometrem AMA-254 z pevných vzorků.

Výsledky a Diskuze

Hodnoty pH povrchové vody v jezeře Vrť i Kozelské tůni představovaly neutrální nebo slabě alkalické prostředí (tabulka 2). Zejména v jezeře Vrť byly naměřeny vysoké hodnoty konduktivity během zimních a jarních měsíců, což mohlo korespondovat s vyššími koncentracemi Ca, Cl (obr. 6) a N-NO3. Ke zvýšení konduktivity mohly přispět splachy látek z polí a posypu silnic během tání sněhu nebo vápnění jezer. Vyšší koncentrace chloridů a fosforečnanového fosforu můžou také indikovat znečištění odpadními vodami [7].

V Kozelské tůni byl v létě pozorován vyšší obsah rozpuštěného kyslíku ve vodě (obr. 5), což mohlo být výsledkem vysoké populace fytoplanktonu v jezeře. V jezeře Vrť byl zaznamenán nižší obsah kyslíku od dubna do září 2017, což pravděpodobně korespondovalo s vyššími teplotami vody, kdy je rozpustnost kyslíku nižší a zvyšuje se intenzita rozkladných procesů, kdy je kyslík spotřebováván. Nižší koncentrace kyslíku byly také zaznamenány v období „clear water“ po úpadku fytoplanktonu, který byl doprovázen vysokými koncentracemi fosforečnanového fosforu ve vodě [6].

Kozelská tůň i jezero Vrť vykazovaly vysoké koncentrace N-NH4. V obou jezerech byl v březnu, dubnu a srpnu vyčerpán P-PO4 (obr. 6) kvůli vysoké produktivitě fytoplanktonu. Naopak vysoké koncentrace P-PO4 byly zaznamenány během období „clear water“, kdy nízký obsah rozpuštěného kyslíku ve vodě umožnil uvolnění P ze sedimentů po redukci železa v molekule FePO4 [8]. V rámci klasifikace ČSN 757 221 [9] byla povrchová voda zařazena do kategorie „silně znečištěná“ (IV. třída) v případě parametru BSK5 v Kozelské tůni (tabulka 1).

Nižší koncentrace téměř všech měřených prvků byly zaznamenány ve vzorcích z jezera Vrť, která byla od 50. do 90. let oddělena od Labe, a proto zde nedocházelo v takové míře k sedimentaci kontaminovaného materiálu. V tomto úseku Labe se rovněž nenachází významný zdroj znečištění, jako je tomu např. v oblasti Neratovic nebo Pardubic (Synthesia, a. s.).

Čtěte také: Účinné čištění záchodu

Vyšší obsahy stanovovaných látek v Kozelské tůni pravděpodobně souvisely s její polohou v blízkosti Spolany Neratovice, a. s., a jejímu celkovému umístění v nivě a spojení s Labem, kdy za povodní dochází k zalití celé oblasti. V roce 2002 bylo rovněž zaznamenáno vzdutí proti proudu Labe z rozvodněné Vltavy, jejíž soutok neleží daleko [13].

Tabulka 4 znázorňuje průměrné koncentrace měřených prvků v jádrech sedimentů zkoumaných jezer ve srovnání s výsledky starších výzkumů provedených v dalších ramenech ve Středním Polabí. Lze konstatovat, že podle použité klasifikace vykazovaly sedimenty ve srovnávaných labských starých ramenech vysokou zátěž stříbrem a kadmiem.

Vyšší kontaminace sedimentů byla zjištěna především v lokalitách u významných průmyslových zdrojů znečištění a s intenzivnější komunikací s řekou, což by odpovídalo vyšším obsahům kovů v Kozelské tůni, která se nachází blízko Spolany Neratovice, a. s. Kontaminace z bodového znečištění se od roku 1990 významně snížila, ale plošné zdroje znečištění, např. z orné půdy, představují stále problém [16]. Díky tomu vykazují stará ramena často vyšší koncentrace N-NO3.

Z hlediska zatížení sedimentů lze konstatovat, že většina starých labských ramen vykazovala vyšší zatížení sedimentů stříbrem a kadmiem. V některých jezerech, např. v Kozelské tůni, byl také naměřen vysoký obsah rtuti a olova. V Kozelské tůni byly kromě těchto prvků naměřeny vyšší koncentrace i arsenu a zinku.

Znečištění v Kozelské tůni mohlo být způsobeno transportem kontaminovaného materiálu při povodních z oblasti u Spolany Neratovice, a. s., i přes to, že jezero leží cca 2 km proti proudu od této chemické továrny. Tato hypotéza je založena na faktech z povodní, kdy byla celá oblast zaplavená. Kontaminace sedimentů starých ramen pochází ze starého antropogenního znečištění, které může být remobilizováno během povodní.

Za takových situací mohou tyto staré zátěže představovat i sekundární zdroj znečištění. Za určitých hydrologických podmínek nebo při průmyslových haváriích se může změnit pH nebo redoxní potenciál, kdy se stabilní formy toxických prvků mohou stát opět rozpustnými a kontaminovat tak vodní prostředí. Tyto formy jsou snadněji využívány živými organismy a mohou se tak dostat do potravního řetězce. Při povodni mohou tyto toxické látky kontaminovat i přilehlé zemědělské oblasti.

Tabulky

Tabulka 1: Klasifikace povrchové vody dle ČSN 757 221

Tabulka 2: Hodnoty pH povrchové vody

Tabulka 3: Koncentrace prvků ve vzorcích z jezer

Tabulka 4: Průměrné koncentrace měřených prvků v jádrech sedimentů

(Poznámka: Tabulka 4 znázorňuje průměrné koncentrace měřených prvků v jádrech sedimentů zkoumaných jezer ve srovnání s výsledky starších výzkumů provedených v dalších ramenech ve Středním Polabí - data nejsou konkrétně uvedena v poskytnutém textu)

Tabulka 5: Vliv vzdálenosti od průmyslového zdroje znečištění

(Poznámka: Tabulka 5 znázorňuje vliv vzdálenosti od průmyslového zdroje znečištění na míru kontaminace - data nejsou konkrétně uvedena v poskytnutém textu)

tags: #ph #sondy #pro #silně #znečištěné #vody

Oblíbené příspěvky:

• Recepty na domácí čisticí prostředky
• Ekologie v dětské literatuře
• Recenze koše Eco 3 Master
• Hlášení emisí skleníkových plynů - Kdo je povinen?
• ISO 14001 a dodavatelský řetězec