Třídy znečištění vody a jejich monitoring v České republice

Jakost vody v českých řekách je systematicky monitorována. Kvalita vody je pravidelně klasifikována a vyhodnocována od 60. let 20. století. V období 1985-2000 znečištění významně pokleslo ve většině sledovaných „klasických“ složek.

Nicméně, nové polutanty se neustále objevují s rozvojem pohodlného životního stylu a analytických metod. Dnes jsou farmaceutika pocházející z domácností, např. vylučované uživateli, klíčovým problémem.

Klasifikace kvality povrchových vod

Klasifikací se přitom rozumí výpočet charakteristické hodnoty (u většiny ukazatelů ze souboru 11 až 24 měření je hodnota nepřesahovaná v 90 %), její porovnání se soustavou mezních hodnot tříd kvality vody a zařazení ukazatele do jedné z pěti tříd kvality podle znečištění vody.

První norma, která se zabývala touto problematikou, byla ČSN 83 0602 z 23. 6. 1965. Norma obsahovala celkem 25 ukazatelů (ukazatele kyslíkového režimu, ukazatele základního chemického složení, zvláštní ukazatele a ukazatele mikrobiálního znečištění).

Norma pro klasifikaci kvality povrchových vod byla pravidelně revidována a v souvislosti s výskytem nových znečišťujících látek v životním prostředí byly do normy doplňovány další ukazatele kvality vody. V tomto článku je představena revize předchozí normy ČSN 75 7221 z října 1998.

Čtěte také: Metody hodnocení klimatu třídy

Za dobu platnosti normy od roku 1998 do současnosti došlo celkem pětkrát ke změně nařízení vlády, upravující hodnoty přípustného znečištění povrchových vod. Během té doby byly limitní hodnoty znečištění v souladu se zvyšující se úrovní poznání negativních účinků na vodní prostředí v těchto nařízeních několikrát změněny.

V prvním kroku prací na novele ČSN bylo třeba ověřit, zda mezní hodnoty tříd kvality v normě odpovídají současným požadavkům ochrany vodního prostředí, či nikoli. Vycházelo se přitom z předpokladu, že III. třída kvality normy ČSN 75 7221, charakterizující znečištěnou vodu, by měla být srovnatelná s hodnotou přípustného znečištění povrchových vod, resp. s normou environmentální kvality nařízení vlády č. 401/2015 Sb. [3]. Tento předpoklad byl patrně uplatněn i v době přípravy normy z roku 1998.

Pokud se provede porovnání hodnot přípustného znečištění povrchových vod určených nařízením vlády č. 171/1992 Sb. [4] s III. Hodnoty přípustného znečištění a norem environmentální kvality (NEK) uvedené v příloze č. 3 k nařízení vlády č. 401/2015 Sb. byly přepočítány z průměru, popř. z nejvyšší přípustné koncentrace, na charakteristickou hodnotu C90 (koncentrace nepřesahovaná v 90 %).

Základem pro přepočet se staly výsledky monitorování jakosti povrchových vod na území celé ČR za období 2006 až 2012. Data byla pro potřeby výpočtu C90 agregována do dvouletí 2006-2007, 2007-2008 a 2011-2012. Následně byly vypočteny koncentrační charakteristiky: průměr, minimum, maximum, medián a C90 pro každý ukazatel znečištění.

Výpočet C90 byl proveden shodně podle odst. 4.6 a normativní přílohy A ČSN 75 7221. Hodnoty pod mezí stanovitelnosti (< MS) byly v souladu s používanými metodickými postupy upraveny na ½ MS nebo na 0 u sdružených ukazatelů.

Čtěte také: Klimatické indikátory podle Roberta Čapka

Pokud bylo potřeba III. třídu kvality revidovat, což bylo u většiny ukazatelů, byly následně upraveny i ostatní mezní třídy tak, aby co nejlépe vystihovaly jednotlivé třídy kvality I. až V. Bylo dbáno na to, aby navržená V. třída kvality - velmi silně znečištěná voda - nebyla vyšší než nejvyšší přípustná koncentrace (NPK) daná přílohou č. 3 k nařízení vlády č. 401/2015 Sb.

Revize ukazatelů znečištění

Revizi byly podrobeny i jednotlivé ukazatele. Ty z nich, které již na základě výsledků dlouhodobého pravidelného monitoringu prováděného v ČR nepředstavují riziko pro vodní prostředí nebo pro další užívání vod, byly z tabulky 1 normy ČSN 75 7221 vyjmuty: vápník, hořčík, chlorované uhlovodíky 1,2-dichlorethan, trichlormethan, tetrachlormethan, chlorbenzen, lindan a PCB.

Naopak vlivem postupně se rozšiřujícího rozsahu monitorovaných ukazatelů v povrchových vodách byly přidány ukazatele, jejichž míra výskytu ve vodách je významná (koncentrace C90 zasahovala do odvozené III. a vyšší třídy kvality). K rozšíření došlo především ve skupinách „Organické látky“ a „Kovy a metaloidy“.

Princip klasifikace zůstává shodný s předchozí verzí normy. Rovněž princip výpočtu charakteristické hodnoty C90 zůstává nezměněn. Charakteristická hodnota ukazatele kvality vody (odstavec 4.4) je hodnota s pravděpodobností nepřekročení 90 %, u rozpuštěného kyslíku s pravděpodobností překročení 90 %.

U ukazatele saprobní index makrozoobentosu se jako charakteristická hodnota použije aritmetický průměr v hodnoceném období. Jako charakteristická hodnota ukazatele chlorofyl-a se použije maximální hodnota z daného počtu naměřených hodnot za vegetační období (březen až říjen).

Čtěte také: Klima ve třídě

Rozsah ukazatelů spadajících do tzv. základní klasifikace zůstal zachován: BSK5, CHSKCr, N-NO3-, N-NH4+, Pcelk. a saprobní index makrozoobentosu. Kromě základní klasifikace je možné pro doplňkovou (účelovou) klasifikaci libovolně (na základě daného účelu hodnocení) zvolit vlastní rozsah ukazatelů.

Je ale nutné dodržet podmínku, aby výsledky stanovení všech ukazatelů obsažených ve skupinách byly klasifikovány na všech společně hodnocených profilech. Výsledná třída se určí podle nejnepříznivějšího zatřídění zjištěného u jednotlivých vybraných ukazatelů.

Nově je umožněno tzv. orientační určení kvality vody ze souboru méně než 11 naměřených hodnot (méně než 6 hodnot v případě koncentrace chlorofylu-a, popř. jedné hodnoty saprobního indexu podle makrozoobentosu).

Mezní hodnoty tříd kvality

Mezní hodnoty tříd kvality jsou rozděleny do několika skupin. V rámci skupiny „Obecné, fyzikální a chemické ukazatele“ došlo především ke zpřísnění mezních hodnot charakterizujících úživnost vod, a to především v případě amoniakálního dusíku. Nově byly zařazeny ukazatele dusitanový dusík a celkový dusík.

Amoniakální dusík ve vodním prostředí vlivem biochemických přeměn za přítomnosti kyslíku oxiduje na dusitany a dále na dusičnany. Dusitany jsou ve zvýšené míře obsaženy i v odpadních vodách z vybraných strojírenských procesů (obrábění kovů) nebo se mohou vyskytovat ve vodách s intenzivním chovem ryb [5].

V celkovém dusíku je zahrnuta i složka organického dusíku, která není zanedbatelná [6]. Celkový dusík byl do normy zařazen také z toho důvodu, že je povinným ukazatelem kontroly jakosti odpadních vod podle nařízení vlády č. 401/2015 Sb. pro kategorie ČOV nad 10 tis.

Nově byly odvozeny mezní hodnoty tříd také pro fluoridy a kyanidy. Je potěšující, že u většiny základních ukazatelů (elektrolytická konduktivita, rozpuštěné látky, biochemické i chemické spotřeby kyslíku, celkového organického uhlíku, chloridů a síranů) nedošlo ke změnám mezních hodnot.

Organické látky

Největších změn v nové normě doznala skupina ukazatelů „Organické látky“. Z původního výčtu zůstaly 1,1,2-trichlorethen, 1,1,2,2-tetrachlorethen, dichlorbenzeny, adsorbovatelné organické halogeny (AOX) a polyaromatické uhlovodíky (PAU).

Mezní hodnoty tříd kvality pro dichlorbenzeny a PAU byly výrazně zpřísněny, naopak u AOX změkčeny. Důvodem tohoto změkčení je potvrzený významný podíl AOX přírodního původu v lesních půdách a povrchové vodě vlivem přírodní chlorace organické hmoty [7].

Nově bylo v rámci této skupiny do normy zařazeno 16 ukazatelů, převážně pesticidů, jejichž zastoupení v povrchových vodách je v takové míře, že byly, i když ojediněle, klasifikovány III. nebo i vyšší třídou kvality. Protože mnohé pesticidy v životním prostředí metabolizují v takové míře, že jejich metabolity ve vodním prostředí převládají, v případech, kdy je to stanoveno, se k původní účinné látce zahrnují.

K nově zařazeným ukazatelům náleží dále bisfenol A, který je široce používán a je potvrzen jako endokrinní disruptor [8]. Téměř jedna třetina z celkového počtu monitorovaných profilů (n = 94) spadá do III. třídy kvality.

Skupinu široce používaných změkčovadel plastických hmot v nové normě ČSN 75 7221 reprezentuje bis(2-ethylhexyl)ftalát, známý též pod zkratkou DEHP. Tato látka náleží k prioritním rizikovým látkám pro vodní prostředí a je také na seznamu látek vzbuzujících mimořádné obavy podle legislativy REACH (toxická pro reprodukci) [9]. Více než ⅓ z celkového počtu profilů, ve kterých je monitorován (n = 67), spadá do III. třídy kvality a ojediněle i do IV. třídy kvality.

Poslední látku, kterou je potřeba v této skupině zmínit, je kyselina ethylendiamintetraoctová (EDTA). Pro své komplexotvorné vlastnosti se používá pro změkčování vody, je součástí pracích prostředků a přípravků v průmyslu i v domácnostech. Ve vodním prostředí je limitována kvůli špatné biologické odbouratelnosti. V hodnoceném období 2011-2012 se 90 % profilů z celkového počtu monitorovaných s dostatečnou četností vzorkování (n = 91) nacházelo ve II. třídě kvality, jen ojediněle ve III. třídě kvality.

Kovy a metaloidy

Poslední velkou skupinou chemických ukazatelů jsou „Kovy a metaloidy“. V této skupině byly původně mezní hodnoty tříd kvality specifikovány pro 10 kovů, pro sedm z nich zůstávají v nové normě mezní hodnoty nezměněny. Ke zpřísnění tříd kvality došlo v případě chromu, mědi a niklu.

Nově jsou v normě stanoveny třídy kvality pro osm dalších kovů (Ba, Be, B, Al, Co, Se, U, V). Z vyhodnocení výsledků monitoringu jakosti povrchových vod za období 2001-2012 vyplývá, že v případě kovů (celkový, tj. nefiltrovaný vzorek) dochází k dosahování III. a vyšší třídy kvality jen sporadicky s výjimkou niklu, železa a manganu, u kterých 30 %, 23 % a 12 % profilů bylo klasifikováno III.

Pro vodní organismy je snáze dostupná a tedy i více riziková rozpuštěná forma sloučenin kovů oproti celkové formě [10]. Proto jsou v posledních letech normy environmentální kvality určeny pro rozpuštěnou fázi (filtrovaný vzorek filtrem o velikosti pórů 0,45 mm); na úrovni členských států EU v případě kadmia, niklu, olova a rtuti.

Třídy kvality byly tedy pro tyto kovy a měď odvozeny i pro rozpuštěnou formu. Mezní hodnoty v průměru zohledňují poměr mezi celkovým a rozpuštěným obsahem kovu v povrchových vodách ČR.

Mikrobiologické a biologické ukazatele

V normě ČSN 75 7221 jsou uvedeny dva mikrobiologické ukazatele (indikátory fekálního znečištění), a to termotolerantní koliformní bakterie a enterokoky (intestinální enterokoky) a dva biologické ukazatele - saprobní index makrozoobentosu a chlorofyl-a.

Biologické ukazatele saprobní index makrozoobentosu a chlorofyl-a byly uvedeny již v předchozí verzi normy, v rámci aktualizace normy bylo odsouhlaseno jejich zachování v seznamu ukazatelů s ohledem na jejich výhody a byla provedena revize mezních hodnot hranic tříd klasifikačních stupnic.

Výhody hodnocení kvality tekoucích povrchových vod pomocí biologických ukazatelů spočívají zejména v tom, že ukazatele umožňují detekovat působení vlivů komplexně a po určitou, delší dobu, čímž vyjadřují kvalitu vodního prostředí ze střednědobého hlediska. Délka této doby je závislá na použitém indikátorovém organismu - řasy poskytnou informaci krátkodobější než např.

Saprobní index makrozoobentosu vyjadřuje vztah vodních bezobratlých živočichů obývajících dnové sedimenty k ukazatelům organického znečištění a průběhu rozkladných procesů. Hodnocení kvality vody podle saprobního systému vychází z předpokladu, že v rozdílně znečištěných vodách žijí různé organismy, které se podílejí na probíhajících rozkladných procesech.

Systém hodnocení je založen na toleranci jednotlivých indikačních druhů (saprobiontů) ke stupni znečištění vody. Vlastním výsledkem je tzv. saprobní index (SI), číslo, vyjadřující na stupnici saprobity (0,5-8,5) stupeň znečištění biochemicky odbouratelnými organickými látkami.

Saprobní index primárně indikuje organické znečištění, ale pozitivně koreluje také s intenzitou eutrofizace, zemědělským využitím říční nivy i povodí a některými prvky hydromorfologické degradace. Nevýhodou tohoto systému je, že nerozlišuje mezi přirozeným a člověkem způsobeným organickým znečištěním.

V současné době je saprobní index makrozoobentosu součástí multimetrických indexů, které se používají pro typově specifické hodnocení ekologického stavu/potenciálu vodních útvarů pro potřeby plánování v oblasti vod. Při vývoji multimetrických indexů pro hodnocení ekologického stavu podle makrozoobentosu byly provedeny u vybraných taxonů úpravy či doplnění hodnot individuálních saprobních valencí, které se využívají pro výpočet saprobního indexu.

Pro účely normy se saprobní index počítá jako vážený aritmetický průměr individuálních saprobních indexů všech živočichů zjištěných rozborem vzorku, který byl odebrán a zpracován podle ČSN 75 7701 nebo ČSN 75 7714 a pro který jsou hodnoty tohoto individuálního indexu uvedeny v informačním systému ARROW [11]. Výpočet se provádí z primárních dat, tj. data se taxon...

Mapová aplikace - kvalita vody a znečištění sedimentů

Mapová aplikace zobrazuje kvalitu vody a antropogenní znečištění sedimentů ve starých ramenech středního toku Labe. Stará říční ramena jsou významnými ekosystémy, ve kterých se může ukládat velké množství znečištěného materiálu.

Tato kontaminace může pocházet z průmyslových zdrojů znečištění především z 2. pol. 20.století. Koncentrace látek v povrchové vodě jezer byly převedeny na třídy kvality povrchové vody podle ČSN 757 221. Tato norma rozlišuje 5 tříd kvality vody (1 = neznečištěná voda, 5 = velmi silně znečištěná voda) s daným barevným rozlišením - viz.legenda.

Aplikace také zobrazuje antropogenní znečištění jezerních sedimentů. Koncentrace kovů a arsenu v sedimentech byly zjišťovány ve frakci 20 µm. K výluhu sedimentů byl použit rozklad lučavkou královskou.

Koncentrace prvků v každé hloubkové vrstvě sedimentů byly převedeny na třídy Indexu geoakumulace, který vyjadřuje míru znečištění sedimentů danými prvky. Pro výpočet tohoto indexu byly použity pozaďové hodnoty podle Turekiana a Wedepohla (1961). Index geoakumulace má 7 tříd znečištění (0 = neznečištěný, 6 = extrémně znečištěný) s odpovídajícím barevným znázorněním - viz.legenda.

Uživatel si může zvolit, jakou hloubkovou vrstvu analyzovaných sedimentů chce zobrazit. Pro zjištění detailnějších informací lze ve vedlejším okně zobrazit grafy s konkrétními koncentracemi jednotlivých látek, jejich vývojem během měřeného období a popisem měřených parametrů.

• Němčice: Podle nové evropské administrativní kilometráže platné od 1. 10. 2009 (ústí Labe do moře = 0 km) se zkoumané staré rameno nachází na levém břehu Labe mezi 979,3 a 978,7 říčním km, přibližně 5 km severně od Pardubic.
• Lžovice: Podle nové evropské administrativní kilometráže platné od 1. 10. 2009 (ústí Labe do moře = 0 km) se lokalita nachází mezi 931,2 a 932,1 říčním km. Zkoumané staré rameno leží na pravém břehu řeky v blízkosti stejnojmenné vesnice přibližně 5 km západně od města Týnec nad Labem.
• Kluk (jezero Poděbrady): Podle nové evropské administrativní kilometráže platné od 1. 10. 2009 (ústí Labe do moře = 0 km) se lokalita nachází mezi 906,5 a 907,0 říční km. Slepé rameno u Poděbrad se leží na levém břehu řeky přibližně 2 km jihovýchodně od města.
• Václavka: Podle nové evropské administrativní kilometráže platné od 1. 10. 2009 (ústí Labe do moře = 0 km) leží lokalita mezi 873,7 a 874,0 říčním km na pravém břehu Labe mezi Čelákovicemi a Lysou nad Labe.
• Obříství: Podle nové evropské administrativní kilometráže platné od 1. 10. 2009 (ústí Labe do moře = 0 km) se lokalita nachází na levém břehu Labe mezi říčními kilometry 843,2 a 843,9 přibližně 5 km jižně od Mělníka před soutokem s Vltavou.
• Kozelská tůň: 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.
• Vrť: 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.

Zdroje znečištění kovů

• Stříbro (Ag): V přírodě se nachází převážně jako sulfid Ag2S (argentit), často s jinými kovy jako podvojné sulfidy. Doprovází výskyt sloučenin Cu, Pb, Zn, Sb, As a jiné.
• Kadmium (Cd): Vzhledem k chemické podobnosti doprovází kadmium zinek v jeho rudách. Při jejich zpracování přechází kadmium do odpadních vod a do atmosféry. Významným antropogenním zdrojem kadmia jsou fosforečnanová hnojiva (mohou obsahovat až 170 mg.kg-1 kadmia) a aplikace čistírenských kalů.
• Měď (Cu): V přírodě se měď nejčastěji vyskytuje ve formě sulfidů (chalkopyrit CuFeS2 a chalkosin Cu2S), ze kterých se může do podzemních vod dostat značné množství mědi v důsledku rozkladu sulfidických rud.
• Rtuť (Hg): Hlavní rudou je rumělka (HgS). Do atmosféry se dostává pražením sulfidických rud jiných kovů, které doprovází v elementární formě. Dalším významným zdrojem rtuti v povrchových vodách jsou atmosférické vody kontaminované spalováním fosilních paliv. Sloučeniny rtuti jsou obsaženy v některých průmyslových odpadních vodách, např. z elektrolýzy NaCl amalgámovým způsobem, z organických syntéz a z rudných úpraven.
• Olovo (Pb): Nejrozšířenější olověnou rudou je galenit (PbS). V minulosti byly významným antropogenním zdrojem olova výfukové plyny motorových vozidel, obsahující rozkladné produkty tetraethylolova, které sloužilo jako antidetonační prostředek.
• Zinek (Zn): Nejrozšířenějšími zinkovými rudami jsou sfalerit (ZnS) a smithsonit (ZnCO3). Větší množství zinku se dostává do podzemních vod při oxidačním rozkladu sulfidických rud. Antropogenním zdrojem zinku je především atmosférický spad. Do atmosféry se dostává zinek při spalování fosilních paliv a při zpracování neželezných rud.

Ukazatele kvality vody

• Elektrolytická konduktivita: Stanovování konduktivity je běžnou součástí chemických rozborů vody. Konduktivita je míra koncentrace ionizovatelných součástí vody, a tím umožňuje bezprostřední odhad celkové mineralizace vody. Hodnoty konduktivity výrazně kolísají v závislosti na úrovni antropogenní zátěže.
• Sloučeniny dusíku: Stejně jako fosfor patří dusík mezi nejdůležitější biogenní prvky. Antropogenním zdrojem jsou splaškové vody, odpady a splachy ze zemědělství.
  • Amoniakální dusík (N-NH4 + ): Vzniká jako primární produkt rozkladu organických dusíkatých látek živočišného a rostlinného původu.
  • Dusík dusičnanový (N-NO3 - ): Dusičnany vznikají převážně sekundárně při nitrifikaci amoniakálního dusíku a jsou konečným produktem biochemické oxidace.
• Ukazatele kyslíkového režimu: Kyslíkové poměry v toku zcela zásadně působí na veškeré procesy, které v přirozených povrchových vodách probíhají.
  • Chemická spotřeba kyslíku (CHSK): Určuje koncentraci lehce i těžce odbouratelných organických látek pocházejících z průmyslových výrob, ale dnes i komunální sféry (detergenty, tenzidy).
  • Biochemická spotřeba kyslíku (BSK): Popisuje množství biologicky dobře odbouratelných organických látek.

Zhodnocení kvality vody a znečištění sedimentů

Ačkoliv byla od 90. let provedena řada opatření na bodových zdrojích znečištění, problematickými zůstávají stále zdroje plošné, proto tato jezera vykazovala také výrazně vyšší hodnoty dusičnanů a fosforu. Na rozdíl od tekoucí vody bylo ovšem ve starých ramenech zaznamenáno výraznější odčerpání nutrientů během vegetačního období, ale i vyšší nasycení vody kyslíkem během jarních měsíců.

Naopak ta stará ramena, jejichž povrchová komunikace s Labem byla poměrně omezena, vykazovala vyšší hodnoty řady měřených parametrů a chemismus těchto jezer se vyznačoval i jistými specifiky odpovídajícími především lokálním zdrojům znečištění.

V jezerech Němčice, Václavka a Obříství byly tak zaznamenávány např. nejvyšší průměrné hodnoty vodivosti (III. - IV. třída jakosti vody), BSK5 (III. - IV. Jezero Václavka se vyznačovala řádově nižšími koncentracemi N-NO3, kdy zde byl tento biogenní prvek pravděpodobně zcela využit oživením jezera a vzhledem k dávnému oddělení od Labe a absenci lokálních zdrojů znečištění nebyl výrazně doplňován (Chalupová, 2011).

Zejména v jezeře Vrť byly naměřeny vysoké hodnoty konduktivity během zimních a jarních měsíců, což mohlo korespondovat s vyššími koncentracemi Ca, Cl a N-NO3. V Kozelské tůni byl v létě pozorován vyšší obsah rozpuštěného kyslíku ve vodě, 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.

Vzhledem k tomu, že jsou pozaďové koncentrace stanovovaných kovů a arzénu v sedimentech zkoumaném úseku Polabí nízké, vyšší obsah těchto prvků poukazoval na antropogenní průmyslové znečištění.

tags: #tridy #znecisteni #vody #graf #čr

Oblíbené příspěvky:

• Kybernetické nebezpečí
• Slepice a jejich přirozené chování
• Tipy na aktivity pro děti venku
• Složení a Použití Ekologického Spreje
• Nový Jičín autobusové nádraží