Znečištění těžkými kovy v České republice: Zdroje a dopady

Těžké kovy kvůli svým toxickým účinkům představují významný zdroj znečištění povrchových vod. Směrodatné pro určení nebezpečnosti kovů pro životní prostředí jsou tři vlastnosti: odolnost, bioakumulace a toxicita. Těžké kovy, které jsou odolné a zároveň bioakumulativní, jsou nebezpečnější, protože se mohou akumulovat v organismech a transportovat z jednoho prostředí do jiného.

Z kovů, jež se v povrchové vodě vyskytují nejčastěji a představují riziko pro životní prostředí, lze jmenovat zejména rtuť, olovo, kadmium, nikl a arsen. Za jejich výskyt v prostředí jsou zodpovědné kromě přírodních příčin i antropogenní aktivity, zejména spalování fosilních paliv, průmyslové činnosti (metalurgie, povrchová úprava kovů a smaltování), používání barev a pigmentů a zemědělství. Emisemi se těžké kovy dostávají do atmosféry a ze vzduchu následně depozicí do vod a půd.

Sloučeniny kovů se v atmosféře vyskytují ve formě částic, které se sorbují na částice aerosolu. Množství kovů v aerosolu se mění v průběhu roku. Dalšími faktory, jež ovlivňují množství kovů v atmosféře, jsou meteorologické podmínky, umístění lokality, možnosti dálkového transportu a množství emisí. V atmosféře může probíhat kvůli vzdušným masám dálkový transport částic, proto lze nalézt vysoké hodnoty znečištění těžkými kovy i v místech bez přímého zdroje znečištění. Z atmosféry se těžké kovy přenášejí k zemskému povrchu depozicí, která je hnána gravitační silou a může probíhat prostřednictvím dvou mechanismů: suchou a mokrou depozicí.

Rámcová směrnice o vodách (2000/60/ES) ukládá členským zemím EU v pravidelných šestiletých cyklech hodnotit stav podzemních a povrchových vod. V případech nedosažení dobrého chemického a/nebo ekologického stavu je třeba určit zásadní vlivy způsobující tuto situaci a navrhnout opatření pro její zlepšení. Z hodnocení stavu útvarů povrchových vod, které v ČR probíhá od roku 2009 podle české legislativy ve tříletých cyklech, opakovaně vychází vysoký podíl vodních útvarů nedosahujících dobrého chemického stavu v případě některých prioritních látek podle nařízení vlády č. 401/2015 Sb., a dobrého ekologického stavu v případě některých specifických nebezpečných látek. Nedosažení dobrého stavu pro některé skupiny látek je zaznamenáno i ve vodních útvarech, kde lze většinu potenciálních antropogenních vlivů vyloučit, a u nichž je tedy možným hlavním vlivem přenos znečištění do vodního prostředí z ovzduší prostřednictvím atmosférické depozice.

Projekt TA ČR SS01010231 „Dopady atmosférické depozice na vodní prostředí se zohledněním klimatických podmínek“ se touto problematikou zabývá. Projekt navazuje na metodiku, která mimo jiné na základě dostupných dat navrhuje postupy pro posouzení rizikovosti útvarů povrchových vod z hlediska atmosférické deopozice. Hlavním problémem této části metodiky byla nedostupnost aktuálních a plošných dat a neověřenost postupů při jejich využití. Cílem projektu je alespoň částečně tato chybějící data a postupy doplnit. Částí řešení projektu je i kvantifikace znečištění v různých složkách životního prostředí pomocí terénního monitoringu ve vybraných pilotních lesních povodích.

Čtěte také: Původci znečištění půdy

Na pilotních lokalitách v Jizerských horách, Moravskoslezských Beskydech a na Českomoravské vrchovině byly v průběhu jednoho roku sledovány koncentrace vybraných těžkých kovů v atmosférické depozici a povrchové vodě s cílem určit významnost vlivu srážek na kvalitu povrchových vod v antropogenně málo ovlivněném prostředí. Dosažené výsledky ukazují, že u vybraných kovů může atmosférická depozice v některých případech představovat významný vnos do povrchových vod. Tento článek prezentuje výsledky zastoupení vybraných těžkých kovů v matricích povrchová voda a srážková voda, jež byly jímány jako podkorunová (throughfall) a celková mokrá depozice (bulk).

Zkoumané lokality

Pro řešení projektu byla vybrána modelová lesní mikropovodí, která vyhovovala monitorování všech výše uvedených matric a kde zároveň kromě vlivu vlastní atmosférické depozice nebyly přítomny další antropogenní zdroje znečištění:

• Oblast východně od ostravské a třinecké aglomerace: Tato oblast je vzhledem k převládajícímu proudění vzduchu silně zatížena PAU a těžkými kovy z tamní energetiky a průmyslu, ale zároveň jde o hornatou a lesnatou oblast bez přímých vypouštění do vodního toku. Modelová horní část povodí Suchého potoka ve východní části katastrálního území obce Bystřice má po bod odběru vzorků rozlohu 0,462 km2. Suchý potok je součástí povodí útvaru HOD_750 - Hluchová od pramene po ústí do Olše, který ve třetím plánovacím cyklu nedosahuje dobrého stavu z důvodu přítomnosti PAU. Jiná překročení NEK (normy environmentální kvality) nebyla zjištěna.
• Oblast Českomoravské vrchoviny: Tato oblast je považována za území s čistým ovzduším, ovlivněným převážně jen lokálními topeništi. V této lokalitě se navíc v současné době rozšiřují oblasti s významnou těžbou dřeva po kůrovcové kalamitě. Je tedy možné sledovat, jakým způsobem se odlesnění a těžba podílejí na splachu nebezpečných látek. Naopak bylo potřeba se vyhnout místům se současnou i minulou těžbou nerostných surovin. Modelové povodí Lesního potoka, přítoku Anenského potoka na severovýchodním okraji katastrálního území obce Košetice a nedaleké stejnojmenné meteorologické stanice, má po bod odběru rozlohu 0,292 km2. Potok je součástí povodí útvaru DVL_0440 Martinický potok, který dosahoval v druhém i třetím cyklu dobrého chemického stavu a NEK pro vybrané látky nebyly překročeny.
• Oblast Jizerských hor: Tato oblast byla v minulosti silně zasažena zejména emisemi kadmia a dalších kovů z blízkého sklářského průmyslu a případně z uhelných elektráren na polské straně Jizerských hor (v posledních letech ale došlo ke zlepšení stavu ovzduší). Modelové povodí Hřebového (někdy také Hřebenového) potoka, který je levostranným přítokem vodní nádrže Souš v k. ú. obcí Desná a Kořenov, má po bod odběru rozlohu 1,029 km2. Potok leží v povodí vodního útvaru HSL_1896_J - Nádrž Souš na toku Černá Desná, který ve druhém plánovacím cyklu nedosahoval dobrého chemického stavu z důvodů překročených NEK pro kadmium, ve třetím cyklu nebyl klasifikován.

V těchto lokalitách byly v blízkosti vodoteče umístěny srážkoměrné nádoby a vždy na konci daného období byl odebrán směsný vzorek srážek (zachycený za celé období jednoho, případně dvou měsíců). Pro podkorunovou expozici (throuhgfall) byl vybrán jehličnan (ve všech třech lokalitách smrk), protože jímání srážek bylo prováděno i v zimním období. Svrchní část srážkoměrů byla v období bez sněhu opatřena ochrannou síťkou, aby se spad hrubých pevných částic ani hmyz nedostaly do jímané vodní fáze. Objem zachycených srážek byl měřen. Každá odběrová kampaň byla fotograficky dokumentována. Současně s odběrem srážek byl v blízkosti srážkoměrné stanice proveden bodový odběr povrchové vody z vodního toku. K jednotlivým kampaním byl připojen údaj o množství srážek získaný od Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ) a potvrzený vlastním měřením v daných lokalitách. Průtok ve vodním toku v době odběru vzorků byl proveden odhadem, analogií podle průtoků na nejbližších vodoměrných stanicích ČHMÚ.

Výsledky měření

Vzhledem k šíři problematiky a množství výsledků nebylo možné všechny zjištěné poznatky zpracovat v rámci jednoho příspěvku. Tento článek prezentuje výsledky zastoupení vybraných těžkých kovů v matricích povrchová voda a srážková voda, jež byly jímány jako podkorunová (throughfall) a celková mokrá depozice (bulk). Hodnoty pod mezí stanovitelnosti nebyly do průměru započítány, pro účely výpočtu látkového odnosu byl místo koncentrací pod mezí stanovitelnosti použit průměr ze skutečně naměřených hodnot v případě, že byl tento menší než mez stanovitelnosti, a mez stanovitelnosti v případě, že byl průměr ostatních hodnot vyšší. Vzhledem k rozdílným vlastnostem sledovaných látek jsou výsledky pro každý kov uvedeny samostatně. Informativně je pro srovnání uveden limit dobrého stavu povrchových vod vycházející ze Směrnice 39/2013/EU v případě prioritních látek niklu, kadmia, olova a rtuti a z metodiky hodnocení ekologického stavu povrchových vod v případě arsenu.

Hodnota NEK znamená, jak již bylo zmíněno, normu environmentální kvality, rp roční průměr a hodnota NEK npk nejvyšší přípustnou koncentraci. Dále je uveden počet útvarů povrchových vod, u kterých byl překročen limit pro dobrý stav při vyhodnocení pro druhé, resp. třetí plány povodí. Celkový počet útvarů povrchových vod činí 1 121, resp. 1 118 v druhém a třetím plánovacím cyklu. Počet nevyhovujících útvarů vypovídá o významu látky z hlediska hodnocení stavu povrchových vod. Významné rozdíly mezi vyhodnocením v druhém a třetím cyklu u niklu a olova jsou způsobeny mimo jiné i změnami v metodikách hodnocení, tedy využitím stanovení biodostupnosti kovů v hodnocení chemického stavu pro třetí plánovací cyklus. V tab. 2-6 jsou červenou barvou označeny hodnoty, které jsou vyšší, než jsou hodnoty norem environmentální kvality pro dobrý stav povrchových vod. Přitom je nutno zdůraznit, že normy environmentální kvality jsou v případě Ni, Cd a Hg stanoveny pro rozpuštěnou formu kovů, zatímco v rámci projektu byla sledována jejich celková koncentrace, vyznačení hodnot nad NEK je tedy pouze orientační.

Čtěte také: znečištění půdy

Olovo (Pb)

Hlavním zdrojem olova ve vodách je nyní především průmysl a dříve i doprava, přičemž významnou cestou jeho průniku do vodního prostředí je přenos prostřednictvím ovzduší. Po zákazu používání olovnatých paliv v roce 2001 se olovo dále dostává do vod vymýváním z kontaminované půdy. Limity dobrého stavu pro povrchové vody: NEK rp = 1,2 µg.l-1, NEK npk = 14 µg.l-1.

Nikl (Ni)

Vyskytuje se přirozeně v zemské kůře a je přítomen i v půdě. Může být emitován sopečnou činností. V průmyslu je nikl často využíván při výrobě baterií, v metalurgii a při výrobě elektroniky. V ovzduší se nikl vyskytuje hlavně v důsledku spalování fosilních paliv. Limity dobrého stavu pro povrchové vody: NEK rp= 4 µg.l-1, NEK npk= 34 µg.l-1.

Arsen (As)

Přirozeně se vyskytuje v zemské kůře, může být též přítomen v rudných ložiscích uhlí. Do vody se může dostávat z důlních vod, do ovzduší pak spalováním některých druhů uhlí.

Kadmium (Cd)

Kadmium je v přírodě poměrně málo běžným prvkem. Do ovzduší se může dostat vulkanickou činností, při požárech nebo s prachovými částicemi při větrné erozi či spalováním fosilních paliv. V průmyslu se v omezené míře využívá při výrobě baterií, keramiky, elektroniky a textilních výrobků.

Rtuť (Hg)

Vyskytuje se přirozeně v horninách a půdách. Zvýšená koncentrace rtuti v přírodních vodách bývá důsledkem antropogenního znečištění. Rtuť má vysoký kumulační potenciál, a to především v sedimentech a ve vodní flóře a fauně.

Čtěte také: Zdroje znečištění těžkými kovy

Pro velikosti koncentrací jednotlivých látek v relativním atmosférickém spadu platí pořadí Pb > Ni > As > Cd s výjimkou Košetic, kde na prvním místě figuruje nikl (Ni > Pb > As > Cd). Provedená měření potvrzují, že znečištění srážek je v případě některých kovů srovnatelné se znečištěním povrchových vod. Je třeba poznamenat, že u povrchové vody je výsledek ovlivněn vysokou mezí stanovitelnosti v první polovině ročního sledování.

Vypočtený atmosférický spad je porovnatelný s vypočteným látkovým odnosem v daném povodí, přestože oba výpočty jsou zatíženy značnou mírou nejistoty. Vyšší látkový odnos než spad byl podle očekávání zaznamenán na lokalitě Desná, kde se předpokládá vyšší zatížení vybranými kovy v minulosti. Koncentrace olova se v dlouhodobém horizontu snižují jak v ovzduší, tak i v povrchové vodě. Vypočtený atmosférický spad lze srovnat s hodnotami stanovenými v rámci jiných projektů, např. uvádí na dvou lokalitách v Krkonoších v roce 2003 spad 5,8, resp. 9,3 kg.km-2.rok-1. Koncentrace olova ve srážkách je srovnatelná s jeho koncentrací v povrchové vodě, v lokalitách zasažených průmyslem (zvláště metalurgickým zpracováním neželezných kovů) však může být i vyšší.

Ve sledovaných lokalitách nebyly zjištěny zvýšené koncentrace niklu ve srážkách. V pilotním povodí Košetice byly odhaleny zvýšené koncentrace niklu v povrchové vodě, výrazný vnos niklu na lokalitě ze srážek se nepotvrdil. Hodnoty ve srážkách v lokalitách ovlivněných těžbou a spalováním uhlí jsou vyšší, avšak hluboko pod hodnotou NEK pro povrchové vody. Nejnižší koncentrace ve srážkách i v povrchové vodě byly podle očekávání naměřeny v málo zatíženém povodí Košetice, jež sloužilo jako referenční lokalita ke zbývajícím dvěma. Vyšší koncentrace ve srážkách byly naměřeny v Bystřici a Desné, tedy lokalitách ovlivněných průmyslem a spalováním uhlí. Tyto zjištěné koncentrace jsou vyšší než hodnoty NEK pro povrchovou vodu, pokud neuvažujeme limitní hodnoty určené pro nejvyšší třídu tvrdosti a platnost hodnot NEK pro rozpuštěnou formu kadmia. Zatímco v lokalitě Bystřice byl zachycen nejvyšší spad, ale nižší látkový odnos, v Desné byl látkový odnos Hřebovým potokem naopak vyšší. Vzhledem k častým hodnotám pod mezí stanovitelnosti nebylo možné stanovit celkový spad nebo látkový odnos.

Rtuť se na modelových územích v povrchové vodě vyskytla pouze jednou (Desná) v koncentraci těsně pod limitem NEK. Ve srážkách můžeme sledovat dvě epizody, kdy byla rtuť měřitelná, dokonce na více lokalitách zároveň. Otazníkem je kampaň ukončená na začátku listopadu 2020, kdy se vyskytla zvýšená koncentrace rtuti na lokalitě Košetice. Na ostatních dvou územích se zvýšené koncentrace vyskytly až v prosincové kampani, musíme však uvážit, že kampaně v Košeticích byly uzavírány vždy o den později oproti ostatním dvěma lokalitám. U březnové kampaně se naopak zvýšené koncentrace rtuti v Košeticích vyskytují později a v nižších hodnotách - tady jde ovšem v důsledku nedostatku srážek o vzorek odebraný po dvouměsíční expozici. Tyto zvýšené koncentrace rtuti korelují s přechodem prachu ze Saharské pouště přes území ČR, přičemž v literatuře je potvrzeno, že oblasti vystavené pravidelně těmto jevům jsou zároveň více...

Dopady spalování uhlí

Spalování uhlí s sebou nese významné dopady na lidské zdraví, ovzduší, zemědělskou produkci, ekosystémy a materiály budov. Spalováním uhlí vzniká mnoho škodlivých látek: oxid siřičitý, oxid uhličitý, oxidy dusíku, drobné prachové částice, těžké kovy, různé karcinogenní látky a amoniak, ale zvyšují se také koncentrace ozonu, sulfátů a nitrátů v ovzduší.

Tabulky

Tab. 1. Limity dobrého stavu povrchových vod a počet útvarů, které nedosahují dobrého stavu

Tab. 2. Průměrné koncentrace olova v povrchové vodě a ve srážkách

Tab. 3. Průměrné koncentrace niklu v povrchové vodě a ve srážkách

Tab. 4. Průměrné koncentrace arsenu v povrchové vodě a ve srážkách

Tab. 5. Průměrné koncentrace kadmia v povrchové vodě a ve srážkách

Tab. 6. Výsledky měření celkové rtuti v povrchové vodě a ve srážkách

Tab. 7. Koncentrace kovů v dalších sledovaných matricích (µg/kg sušiny)

Tab. 8. Orientační výpočet atmosférického spadu a látkového odnosu vybraných kovů

tags: #znečištění #těžkými #kovy #ČR #zdroje #a

Oblíbené příspěvky:

• Posun Břemene
• Příčiny a následky znečištění
• Ekologická architektura podle Petra Suske
• Maturitní okruh ekologie
• Skládka Kralupy