1
Studijní opora k výukovému modulu v oblasti přírodních věd „K4/MPV6 Voda v krajině“ byla vytvořena v rámci projektu „Poznej tajemství vědy“. Projekt s reg. č. CZ.1.07/2.3.00/45.0019 je financován z operačního programu vzdělávání pro konkurenceschopnost a státního rozpočtu České republiky. Výukový modul představuje nástroj pro vzdělávání cílové skupiny (zájemci o vědu) ve specifickém tématu v rámci přírodních a technických věd. Tento modul popularizační formou seznámí potenciální zájemce o vědecko-výzkumnou práci s vědeckým přístupem (schopností odhalovat skryté příčiny dějů, rozpoznávat falešnou analogii). Dále motivační formou ukáže práci domácích i zahraničních výzkumníků v terénu i v laboratořích. Výukový modul je tvořený unikátním textem, obsahujícím: 1. Učební texty pro popularizátory vědy 2. Pracovní aktivity pro studenty a žáky, min. 5 aktivit pro SŠ, 3 aktivity pro ZŠ 2. st., 1 aktivita pro ZŠ 1. st.): a. popis vědeckých/badatelských aktivit (v laboratoři či terénu), b. pracovní listy, c. návody na experimenty a měření, d. dvě strany odborného anglického textu. 3. Metodická příručka
Materiál vytvořil expertní tým Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka, veřejná výzkumná instituce Podbabská 2582/30, 160 00 Praha 6, IČ: 00020711, Tel.: +420 596 134 899, Web: http://www.vuv.cz, E-mail:
[email protected]. Výzkumný ústav vodohospodářský T.G. Masaryka, v.v.i. (VÚV TGM, v.v.i.) je veřejnou výzkumnou institucí zřízenou Ministerstvem životního prostředí ČR podle ustanovení zákona č. 341/2005 Sb., o veřejných výzkumných institucích. VÚV TGM, v.v.i. byl zapsán do Rejstříku veřejných výzkumných institucí, vedeného Ministerstvem školství mládeže a tělovýchovy, dne 1.1.2007. Činnost instituce vychází ze zřizovací listiny veřejné výzkumné instituce vydané Opatřením č. 12/06 Ministerstva životního prostředí ze dne 12. prosince 2006, ve znění Opatření č. 4/07 Ministerstva životního prostředí o změně zřizovací listiny ze dne 2. srpna 2007. Základním posláním VÚV TGM, v.v.i. je výzkum stavu, užívání a změn vodních ekosystémů a jejich vazeb v krajině a souvisejících environmentálních rizik, hospodaření s odpady a obaly a odborná podpora ochrany vod, protipovodňové prevence a hospodaření s odpady a obaly, založená na uvedeném výzkumu. Garant: Ing. Petr Tušil, Ph.D., MBA Autoři: Ing. Petr Tušil, Ph.D., MBA, Ing. Tomáš Mičaník, RNDr. Přemysl Soldán, Ph.D.
© Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, veřejná výzkumná instituce, 2015
OBSAH ČÁST A Seznámení popularizátora vědy s tématem................................................................. 9 1.
Význam a úloha vody v krajině ................................................................................................ 11 1.1. Mechanické působení vody .................................................................................................... 11 1.2. Voda jako transportní medium .............................................................................................. 13 1.3. Bez vody není života .............................................................................................................. 15
2. Oběh vody .................................................................................................................................... 18 2.1. Voda z atmosféry ................................................................................................................... 20 2.1.1. Povodně ........................................................................................................................................22 2.1.2. Sucho ............................................................................................................................................24
2.2. Vodní toky .............................................................................................................................. 26 2.2.1. Říční síť ........................................................................................................................................29 2.2.2. Vodní útvary povrchových vod ....................................................................................................30
2.3. Jezera a mokřady ................................................................................................................... 31 2.4. Vodohospodářská díla sloužící k akumulaci vod ................................................................... 34 2.4.1. Rybníky ........................................................................................................................................34 2.4.2. Přehradní nádrže ...........................................................................................................................35
2.5. Vodní ekosystémy ................................................................................................................... 38 2.5.1. Bentos ...........................................................................................................................................38 2.5.2. Řasy ..............................................................................................................................................40 2.5.3. Mechorosty ...................................................................................................................................41 2.5.4. Makrovegetace..............................................................................................................................41 2.5.5. Plankton ........................................................................................................................................42 2.5.6. Nekton – Ryby ..............................................................................................................................44 2.5.7. Organismy vázané na povrchovou blanku (neuston a pleuston) ..................................................46
2.6. Ekologická rovnováha tekoucích a stojatých vod.................................................................. 46 2.7. Podzemní vody ....................................................................................................................... 47 3. Ochrana vod ................................................................................................................................. 50 3.1. Nakládání s vodami ............................................................................................................... 50 3.2. Ochranná pásma vodních zdrojů ........................................................................................... 51 3.3. Ochrana vodních organismů ................................................................................................. 51 3.4. Ukazatele kvality vody ........................................................................................................... 52 3.5. Bodové zdroje znečištění ....................................................................................................... 54 3.6. Plošné zdroje znečištění......................................................................................................... 56 3.7. Hodnocení a klasifikace jakosti vody .................................................................................... 58 3
3.7.1. Chemický stav ..............................................................................................................................59 3.7.2. Ekologický stav ............................................................................................................................59
3.8. Programy opatření ................................................................................................................ 60 3.9. Modelování změn jakosti vody ............................................................................................... 61 3.10. Mezinárodní spolupráce na ochranu vod ............................................................................ 64 4. Nástroje na sledování hydrosféry ................................................................................................. 66 4.1. Monitorovací programy ......................................................................................................... 66 4.1.1. Situační monitoring ......................................................................................................................67 4.1.2. Provozní monitoring .....................................................................................................................67 4.1.3. Průzkumný monitoring .................................................................................................................67 4.1.4. Monitoring kvantitativních charakteristik povrchových vod........................................................68 4.1.5. Monitoring kvalitativních akvantitativních charakteristik podzemních vod ................................68
4.2. Monitoring odpadních vod znečišťovateli ............................................................................. 68 4.3. Nové progresívní metody monitorování ................................................................................ 68 ČÁST B Pracovní aktivity pro studenty a žáky ....................................................................... 74 5. Pracovní aktivity pro 1. stupeň základních škol ........................................................................... 74 5.1. VODA V KRAJINĚ. ............................................................................................................... 74 6. Pracovní aktivity pro 2. stupeň základních Škol .......................................................................... 77 6.1. KOLOBĚH VODY V PŘÍRODĚ ............................................................................................ 77 6.2. VODNÍ TOKY ČR .................................................................................................................. 81 6.3. VODA Z ATMOSFÉRY .......................................................................................................... 86 7. Pracovní aktivity pro střední Školy .............................................................................................. 92 7.1. VODNÍ EKOSYSTÉMY.......................................................................................................... 92 7.2. OCHRANA VOD.................................................................................................................... 95 7.3. PODZEMNÍ VODY................................................................................................................ 97 7.4. CHARAKTER ZNEČIŠTĚNÍ VOD ...................................................................................... 101 7.5. POSTUPY MONITORINGU A HODNOCENÍ KVALITY VOD .......................................... 105 8. Pracovní listy s odborným textem v anglickém a českém jazyce .............................................. 112 8.1. Water in environment .......................................................................................................... 112 8.2. Voda v krajině ...................................................................................................................... 116 ČÁST C Metodická příručka ................................................................................................... 119 9. Metodická příručka pro 1. stupeň základních škol ..................................................................... 119 9.1. Voda v krajině ...................................................................................................................... 119 10. Metodická příručka pro 2. stupeň základních škol ................................................................... 121 10.1. Koloběh vody v přírodě ..................................................................................................... 121 10.2. Vodní toky ČR .................................................................................................................... 122 10.3. Voda z atmosféry ............................................................................................................... 124
11. Metodická příručka pro střední školy....................................................................................... 126 11.1. Vodní ekosystémy ............................................................................................................... 126 11.2. Ochrana vod ...................................................................................................................... 127 11.3. Podzemní vody ................................................................................................................... 128 11.4. Charakter znečištění vod ................................................................................................... 129 11.5. Postupy monitoringu a hodnocení kvality vod .................................................................. 131
5
CÍL VÝUKOVÉHO MODULU Popularizátoři vědy se seznámí s následujícími okruhy Povodňová rizika jsou jedním z faktorů životního prostředí, který dlouhodobě ovlivňuje rozvoj lidské společnosti. Vzniku povodní nelze v současné době zabránit, lze pouze zmírnit jejich dopad na životy a majetek obyvatel. Vzhledem k bouřlivému rozvoji obcí a měst podél vodních toků, bez větší znalosti rozsahu záplavových území v 19. a 20. století, došlo ke zvyšování potenciálního ohrožení majetku a souvisejících povodňových škod. Nejen tyto skutečnosti přispěly k výši povodňových škod v posledním Znalosti desetiletí na území České republiky. Vzhledem k procesu globálního oteplování se předpokládá, že dojde k zesílení rozkolísanosti atmosférických srážek a častějšímu výskytu výše uvedených přírodních jevů. Dopad klimatických změn vedoucí ke zvýšení průměrné teploty, pravděpodobně vyvolá následně řadu reakcí a ovlivní přírodní jevy. V jejich výčtu jsou však hrozby povodní na prvním místě.
Popularizátoři vědy při aktivním seznámení s výukovým modulem budou schopni seznámit zájemce o vědu se základními principy vzniku, průběhu a dopadů povodňových událostí, základními opatřeními v rámci Dovednosti protipovodňové ochrany, informačními zdroji a praktickými radami, jak se chovat v případě povodňových událostí z pohledu běžného občana.
ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU Čas potřebný ke studiu je 20 hodin.
SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK BAT
Best available technologies-nejlepší dostupné technologie
CIT
Český imisní test
ČHMÚ
Český hydrometeorologický ústav
ČOV
Čistírna odpadních vod
EHK
Evropská hospodářská komise
IPCC
Mezivládního panel pro změnu klimatu
ISPOP
Integrovaný systém plnění ohlašovacích povinností
NEK
Normy environmentální kvality
NPR
Národní přírodní rezervace
POP´s
Perzistentní organické polutanty
WHO
Světová zdravotnická organizace
7
Seznam symbolů a zkratek
ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU
KLÍČOVÁ SLOVA
RYCHLÝ NÁHLED V MODULU
CÍL
ÚKOLY K PROCVIČENÍ KONTROLNÍ OTÁZKA
ŘEŠENÍ
SHRNUTÍ KAPITOLY
ČÁST A SEZNÁMENÍ POPULARIZÁTORA VĚDY S TÉMATEM CÍL Po úspěšném a aktivním absolvování Získáte znalosti o souvislostech a vztazích vody a vodních a na vodu vázaných ekosystémů jako základních složek životního prostředí. Dále se seznámíte s problematikou různých druhů znečištění povrchových a Znalosti podzemních a jeho zdrojích a způsobech a nástrojích pro sledování a zjišťování kvality těchto vod.
Získané znalosti použijete při výuce a činnostech v rámci environmetální Dovednosti výchovy.
KLÍČOVÁ SLOVA Oběh vody, srážky, ochrana vod, vodní ekosystémy, monitoring vod, akumulace vod, povodně, zdroje znečištění, nakládání s vodami. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU Čas potřebný ke studiu je 4 hodiny.
9
ÚVOD Země je třetí planeta sluneční soustavy, zároveň největší terestrická planeta v soustavě a jediné planetární těleso, na němž je dle současných vědeckých poznatků potvrzen život. Voda je jedním z rozhodujících faktorů pro život na planetě (vedle kyslíku, organického uhlíku a vhodných teplotních poměrů). Na jejím povrchu se vyskytuje hydrosféra – vodní obal Země. Představuje soubor všeho vodstva – tj. povrchové vody tekoucí a vázané v ledovcích, podpovrchové vody, vody obsažené v atmosféře a vody v živých organismech. Zemský povrch je ze 71 % tvořen oceány, zbytek připadá na pevninu. Asi 97 % vody na světě se nachází v oceánech. Slaná oceánská voda se však nehodí ani k pití, ani k hospodářským účelům. Sladká voda tvoří jen nepatrnou část hydrosféry – 3 %, přičemž 69 % této vody je obsaženo v ledovcích, které jsou v polárních oblastech. Dalších 30 % tvoří voda podzemní a jen necelé procento připadá na vodu povrchovou a atmosférickou. Voda je jedním z nejcennějších přírodních zdrojů na naší planetě. Využitelné vodní zdroje však nejsou na Zemi rozloženy rovnoměrně. Je to dáno hlavně charakterem povrchu pevniny, podnebím a chováním jednotlivých částí klimatického systému. V mnoha krajinách světa je citelný nedostatek vody využitelné pro lidskou potřebu, tímto nedostatkem trpí stovky miliónů lidí. Voda se v prostředí tolik diskutované klimatické změny stává strategickou surovinou stále víc. Její cena stoupá. Proto si vody važme, učme se s ní uvážlivě nakládat a odpovědně ji využívat. Obr. 1 Procentuální zastoupení vody na planetě Zemi
zdroj: Pokorný, J., 2011
Krajinou rozumíme část zemského povrchu s typickou kombinací přírodních a kulturních prvků. Žijeme v kulturní krajině, dlouhodobě využívané člověkem. Pouze v odlehlých místech Země a v některých národních parcích můžeme poznávat krajinu přirozenou, kterou neutváří člověk přímo svou činností. Dva miliony let se člověk živil na Zemi převážně lovem a sběrem, teprve „nedávno“, v průběhu několika tisíc let, se způsob života člověka změnil – stal se zemědělcem, začal pěstovat plodiny a pást zvířata. Zemědělskou půdu získával člověk na úkor lesů. Odlesňování má ale za následek úbytek a v některých zeměpisných šířkách i kolaps vody v krajině. V posledních staletích došlo
k mohutnému rozvoji průmyslu, jehož některá odvětví jsou na užívání vody závislá (energetika, papírenství, apod.). Proto je důležité, abychom koloběh vody na Zemi a způsoby využívání vody poznávali a své chování k vodě přizpůsobovali tak, aby planeta Země nám lidem i ostatní živé přírodě ještě dlouho sloužila ku prospěchu všech. K tomuto cíli chce přispět i tento modul, sloužící především k výchově mladé generace, která vždy bude zůstávat nadějí pro budoucnost.
1. VÝZNAM A ÚLOHA VODY V KRAJINĚ Krajina je odborný pojem, který popisuje vybranou část zemského povrchu s kombinací přírodních a kulturních prvků. Jako přírodní krajina se nazývá území nedotčené lidskou činností, v němž dominují přirozené prvky. Takových oblastí však na Zemi zbývá velmi málo. V současnosti převládá kulturní krajina vzniklá přetvořením původní přírodní krajiny činností člověka. K základním složkám krajiny patří reliéf, půda, vodstvo, klima, vegetační pokryv, zvířena a člověk. Krajina z ekologického hlediska tvoří ucelený systém, jehož popis v sobě propojuje problematiku mnoha oborů. V krajině na sebe působí přírodní a člověkem utvářené složky. Sousedící ekosystémy jsou vazbami propojeny do vyšších systémů a navzájem se ovlivňují i na velikou vzdálenost. Pro člověka je krajina prostorem, kde chce realizovat širokou paletu potřeb – od získávání potravy a materiálu pro oděv a obydlí, stavbu sídel, po rekreaci a estetické zážitky, inspiraci. Aby mohly být uspokojovány tyto různorodé potřeby zároveň, nelze krajinu využívat živelně. Neuváženým zásahům, které by mohly mít na krajinu negativní a nevratné důsledky, mají předcházet nástroje k plánování využití krajiny. Pro účely Evropské úmluvy o krajině „krajina“ znamená část území, tak jak je vnímána obyvatelstvem, a jejíž charakter je výsledkem činnosti a vzájemného působení přírodních a/nebo lidských faktorů. Voda je součástí všech složek přírodní i kulturní krajiny. Jako chemická látka se vyskytuje v přírodě ve všech skupenstvích:
plynném – vzdušná vlhkost, pára, mlha kapalném – voda povrchová, ve vodních tocích, jezerech a oceánech, voda podzemní pevném – ve formě ledovců, ledové a sněhové pokrývky
Význam vody v krajině můžeme spatřovat ve třech základních funcích:
mechanické působení transportní medium podpora života
1.1. Mechanické působení vody Voda svým mechanickým působením krajinu přetváří, modeluje. Na tomto procesu se nejvíce podílí zvětrávání – rozrušování pevných povrchů, eroze a činnost ledovců. Zvětrávání je v odborné a naučné literatuře často jedním z faktorů eroze.
11
Zvětrávání je označení pro proces, při kterém dochází k působení chemických, fyzikálních či biologických sil na obnažené horniny. Fyzikální zvětrávání je proces, při kterém dochází k rozpadu hornin, aniž by nastaly výraznější změny v jejich chemickém složení. Kapalná voda, pronikající do vzniklých puklin, se následně přeměňuje na led, což má za následek zvětšující se tlak v puklinách a odtrhávání části skalního masívu (led má tendenci zvětšovat svůj objem při přechodu na pevnou fázi, změna může dosáhnout až 1/10 objemu). Pravidelné opakování rozmrzání a zamrzání vody v puklině má za následek její zvětšování. Odborně se tento proces nazývá mrazové zvětrávání a je typický pro obnažené vrcholky hor. Eroze je přirozený proces rozrušování a transportu objektů na zemském povrchu (půda, horniny, skály). Eroze je způsobena gravitací za přispění dalších faktorů, jako je např. intenzita srážek, struktura půdy, sklon svahu, hustota rostlinného pokryvu, způsob využívání půdy. Je úměrná proudící hmotě m a rychlosti v (m.v²/2). Rychlost eroze představuje množství nebo mocnost materiálu přemístěného za určité časové období. Dlouhodobou vodní erozí se vytváří reliéf krajiny. Na horních tocích je převážně hloubková (vertikální), údolí mají Obr. 2 Příklad eroze - Punakaiki Pancake rocks, Nový typický průřez ve tvaru písmene Zéland (dostupné na http://www.thruthelenz.co.nz) V a spád toku je poměrně značný. Po dosažení erozní základy začne převažovat boční (laterární) eroze, mířící vodorovně na některou stranu. Dochází k rozšiřování údolí a vytváří se úzká povodňová oblast. V období záplav pak dochází k zvyšování eroze při zvýšení množství protékané vody i unášeného materiálu. Vodní erozí přicházíme o cennou zemědělskou půdu. Proto se musí přijímat protierozní opatření. Na formování reliéfů se také výrazně podílí ledovce. Při svém postupu svojí vahou drtí horniny v podloží či na bocích a sunou je ve směru svého pohybu. Pohybující se masa ledu působí erozivně na svoje podloží. Okolní prostředí je erozí nejsilněji postiženo v případě vysokohorských ledovců. Suť, která je uzavřena na bázi ledovce, rozrývá skalní podklad, prohlubuje a rozšiřuje údolí, skalní výčnělky jsou obrušovány. Velikost exarace (rozorávání, rýhování skalního podloží) závisí na hmotnosti ledovce a petrografickém charakteru uzavřené suti i podloží. (Pozn.: petrografie - z řeckého slova petra, tj. skála - je součástí geologie a zabývá se popisem složení a vlastností hornin). Odolné horniny jsou ohlazovány, skalní výstupky olamovány. Typickým výsledkem erozivní činnosti ledovce je příčný tvar údolí ve tvaru písmene U.
Obr. 3 Ledovcový splaz (Fox Glacier, Nový Zéland (dostupné na http://www.tripadvisor.co.nz)
Obr. 4 Ledovcovou a vodní erozí vytvarovaná krajina-Dolomity, Itálie (dostupné na http://www.touchthedolomites.com)
1.2. Voda jako transportní medium Transportní úloha vody úzce souvisí s oběhem vody na Zemi. O tom bude podrobněji pojednáno v dalším textu. V této kapitole se zaměříme na problematiku transportu živin v důsledku oběhu vody. V postglaciálním období krajina postupně porůstala vegetací. Přirozeným vývojem (sukcesí) se na rozsáhlých plochách vytvořily dlouhodobě ustálené formy vegetace (klimax). Na území našeho státu to byl převážně smíšený les s nesčetnými druhy nejrůznějších organismů, které mají jedno společné – vážou ve svých tělech vodu a podle nabídky vody a živin se rozmnožují, rostou, odumírají a stávají se zdrojem obživy jiných organismů. Voda a živiny v takových ekosystémech obíhají. Provázány jsou toky sluneční energie, vody a látek. Voda odtéká z těchto porostů rovnoměrně a obsahuje málo živin a dalších látek, protože ty jsou využívány a vázány v tělech organismů. Převažuje uzavřený (krátký) koloběh vody. Klimaxové porosty se na našem území zachovaly až do raného středověku, kdy je člověk začal se stoupající intenzitou přeměňovat na zemědělskou půdu. Při tehdejší populační hustotě ještě dovolovaly samoregulační mechanismy uvnitř systému udržitelný rozvoj. Jak se postupně zvětšují plochy polí, snižuje se druhová pestrost kultur, odvodňuje se půda a napřimují se vodní toky, tak v krajině ubývá voda vázaná do organismů a půdy, snižuje se hladina podzemní vody, půda je střídavě zaplavována a vysoušena, což vede k zrychlenému rozkladu organických látek v půdě, k okyselování půdy a odtoku (ztrátám) látek. Půda se okyseluje, povrchové vody trpí naopak nadbytkem živin (eutrofizace), zhoršuje se kvalita odtékající vody, vytvářejí se vodní květy. Navíc voda odtéká nepravidelně v závislosti na dešťových srážkách. Střídá se sucho a povodně, zvyšuje se četnost přívalových srážek. Krátký (uzavřený) cyklus vody je nahrazován cyklem dlouhým (otevřeným) – voda rychle odtéká z krajiny, snižuje se množství vody odpařované evapotranspirací, ubývá mlh, rosy a místních drobných srážek, v důsledku čehož se zvyšují teplotní rozdíly v krajině.
13
Obr. 5 Ukázka různých typů vodního květu
zdroj: http://www.stranypotapecske.cz/teorie/sinice.asp
Před zásahy člověka byla elektrická vodivost vody (měřítko koncentrace iontů) v povrchové vodě 10–30 μS.cm–1, odtok fosforu byl okolo 10 μg.l–1 nebo méně a odtok dusíku byl zhruba 50–300 μg.l– 1 . Elektrická vodivost postupně stoupla na 150–300 μS.cm–1, koncentrace fosforu a dusíku na odtoku z krajiny stouply pětinásobně. Růst měst v průmyslové revoluci přinesl další dramatické skoky v úniku látek – ten je dnes padesátkrát až stopadesátkrát vyšší ve srovnání s nedotčenými půdními systémy (RIPL, 2003). V zemědělských oblastech jsou plošné ztráty rozpuštěných pevných látek přes tunu na hektar za rok, průměrné koncentrace fosforu v řekách se pohybují v současnosti mezi 200 a 500 μg.l–1, koncentrace dusíku 2–4 mg.l–1 a vodivost mezi 400–1000 μS.cm–1. Labem v Hřensku odteče řádově milion tun čistých kationtů ročně, jsou to zejména vápník, hořčík a draslík (POKORNÝ et al., 2003). Kdybychom toto množství měli nahradit, museli bychom přivážet zpět do povodí Labe na naše území každou druhou minutu kamion naložený vápencem a dalšími minerály. Obrázek 1. 6 Otevřený koloběh vody s vysokým odtokem látek a uzavřený krátký koloběh vody s nízkým odtokem látek (podle W. Ripl)
V půdě, která ztratila schopnost držet vodu a která ztrácí základní živiny (otevřený koloběh), klesá pH a uvolňují se do roztoku těžké kovy i hliník. V takové půdě se špatně daří běžné vegetaci a může dojít k jejímu odumírání až kolapsu. Snižuje se odolnost vegetace, a ta podléhá houbovým chorobám, hmyzu, polomům, suchu nebo mrazu. Chřadnutí vegetace je provázeno zhroucením vodního cyklu a změnou klimatu. Otevřený koloběh vody jako výsledek lidské činnosti v krajině vytváří průkazné změny klimatu a vede k rychlému vyčerpávání půd.
Naproti tomu krátký koloběh vody je charakteristický pro krajinu s dostatkem vody a vegetace. Odpařená voda se sráží na povrchu rostlin a zůstává v porostu, po nočním poklesu teplot se tvoří mlhy a sráží se rosa. Voda obíhá v krátkém cyklu a opakovaně je využívána rostlinami. Výpar vody rostlinami (transpirace) a celým porostem včetně půdy (evapotranspirace) tlumí přehřívání krajiny ve dne, v noci tlumí pokles teploty skupenské teplo, které se uvolňuje srážením vodní páry (POKORNÝ, 2001). Krajina s uzavřeným cyklem vody má vyrovnané teploty v čase (den–noc) i v prostoru (mezi místy). Častější a pravidelnější srážky udržují vysokou hladinu podzemní vody, což snižuje reaktivitu a mikrobiální aktivitu v půdě, a odtékající voda odnáší jen málo rozpuštěných látek. Ztráty látek lze měřit jako součin průtoku vody a koncentrace látek. Člověk tedy svým hospodařením výrazně ovlivňuje koloběh vody v krajině. V České republice máme pozitivní příklady krajiny vytvářené a užívané člověkem po staletí. Jsou to rybníkářské oblasti jižních Čech v Třeboňské a Českobudějovické pánvi. Tato člověkem vytvářená vodní díla vznikala jako umělé vodní systémy od středověku, dnes budí dojem přirozené jezerní krajiny, jsou předmětem mezinárodních smluv na ochranu přírody, a přitom jsou ekonomicky soběstačná. Není mnoho míst na Zemi, kde se takové funkční vodohospodářské systémy zachovaly. Dnes je na území našeho státu přibližně 55 000 hektarů rybníků, ale na konci 16. století byla plocha rybníků u nás ještě přibližně třikrát větší. Obr. 7 Třeboňské rybníky
zdroj: http://www.cestovani.mediashow.cz/cesko/trebonsko-je-kraj-rybniku-idealnich-na-vylety-na-kole.html
1.3. Bez vody není života Naše planeta Země je modrá a bílá. Modrá svými oceány a jezery, bílá vodní párou. Voda je základní podmínkou života. Život, tak jak jej známe ze Země, vznikl ve vodě a voda je pro něj nepostradatelná. Probíhají v ní veškeré chemické děje v organismu. Lidské tělo obsahuje až 2/3 vody, rostliny 9/10. Ztráta pouhých 20 % tělesné vody je pro člověka smrtelná. Voda hraje významnou úlohu v procesu rozmnožování většiny živých organismů. Voda je důležitá pro průmysl, používá se k chlazení, ohřevu, oplachování, k výrobě nápojů, elektřiny. Je základní surovinou pro živočišnou i rostlinnou výrobu. Živí obyvatele přímořských států a území velkých jezer, používá se v dopravě. Voda má zásadní vliv na místní klima.
15
Voda je cenná. Kdo s vodou bezmyšlenkovitě mrhá, zneužívá darů přírody a jedná proti společnosti. Správné hospodaření s vodou vyžaduje důkladné plánování, které musí přihlížet i k potřebě ve vzdálené budoucnosti. To vyžaduje konstruktivní vodohospodářskou politiku, která musí řídit přísun vody, dbát o udržení jakosti a potřebného množství a o vypouštění odpadních vod. Dále sledovat vývoj nových metod pro využití vody, její opakované použití a čištění odpadních vod. Kde není voda, tam není život. Obr. 8 Písečné moře, východní Sahara, Egypt
zdroj: http://egypt.svetadily.cz/
Potíže s nedostatkem pitné vody v některých částech světa, katastrofální záplavy, znečištění řek a ztráta biologické rozmanitosti vodních ekosystémů jsou alarmující. Se vzrůstajícími potřebami lidstvo opomnělo zachovat si to nejcennější, tj. kvalitní životní prostředí a kladný vztah k němu. Proto Valné shromáždění OSN vyhlásilo 22. březen každoročním Světovým dnem vody (World Water Day). V tento den si připomínají nejen vodohospodáři, ale i široká veřejnost, co voda v životě člověka znamená a co člověk dluží v péči o ni.
Evropská vodní charta Evropská vodní charta byla vyhlášena Evropskou radou (Council of Europe) dne 6. května 1968 ve Štrasburku. Její obsah přihlíží k Deklaraci Evropské hospodářské komise (EHK) o politice v oblasti ochrany vod před znečištěním (resoluce EHK z roku 1968) a k mezinárodním normám pro pitnou vodu Světové zdravotnické organizace WHO. I.
Bez vody není života. Voda je drahocenná a pro člověka ničím nenahraditelná surovina.
II. Zásoby sladké vody nejsou nevyčerpatelné. Je proto nezbytné tyto udržovat, chránit a podle možnosti rozhojňovat. III. Znečišťování vody způsobuje škody člověku a ostatním živým organismům závislým na vodě. IV. Jakost vody musí odpovídat požadavkům pro různé způsoby jejího využití, zejména musí odpovídat normám lidského zdraví.
V. Po vrácení použité vody do zdroje nesmí tato zabránit dalšímu jeho použití pro veřejné i soukromé účely. VI. Pro zachování vodních zdrojů má zásadní význam rostlinstvo, především les. VII. Vodní zdroje musí být zachovány. VIII. Příslušné orgány musí plánovat účelné hospodaření s vodními zdroji. IX. Ochrana vody vyžaduje zintenzivnění vědeckého výzkumu, výchovu odborníků a informování veřejnosti. X. Voda je společným majetkem, jehož hodnota musí být všemi uznávána. Povinností každého je užívat vodu účelně a ekonomicky. XI. Hospodaření s vodními zdroji by se mělo provádět v rámci přirozených povodí a ne v rámci politických a správních hranic. XII. Voda nezná hranic, jako společný zdroj vyžaduje mezinárodní spolupráci.
17
2. OBĚH VODY Oběh vody neboli hydrologický cyklus nemá začátek ani konec. Zahrnuje mnoho procesů výměny vody, změny skupenství a chemických reakcí. Oběh vody zajišťuje fungování klimatického systému Země. Průměrný roční pohyb vodní páry, vody a ledu představuje největší přesun jedné chemické sloučeniky v rámci celého zemského systému. Voda je také nositelem nejrůznějších dalších látek a živin, které zásadním způsobem ovlivňují život na Zemi. Kde bere voda energii k oběhu? Hnacím motorem je sluneční energie, která umožňuje výpar vody ze zemnského povrchu do atmosféry. Voda tak získává potřebnou energii ke své pouti od atmosférických srážek přes odtok z pevniny zpět do oceánu. Druhou hnací silou je zemská přitažlivost neboli gravitace. Základní součástí oběhu vody na Zemi je odtok vody z kontinentů do oceánů. Ten probíhá v tzv. velkém oběhu: výpar z oceánů přenos vzduchovými hmotami nad pevninu odtok řekami a pod zemským povrchem do oceánů a dále v tzv. malém oběhu, při němž dochází k výměně vody jen v rámci světového oceánu nebo jen v rámci pevniny. Obr. 9 Schéma oběhu vody podle US Geological Survey
Evapotranspirací rozumíme výdej vody (výpar) vegetací a organismy. Významný je i výpar z ledovců (z pevného skupenství přímo do plynného skupenství), který nazýváme sublimací. Území ČR je zapojeno jak do velkého oběhu, jehož dimense určují středoevropské klimatické poměry, tak do malého oběhu probíhajícího v místní krajině. Základním úkolem péče o vodní režim krajiny je omezit přímý odtok vody a podpořit její povrchovou akumulaci, vsakování do půdy a výpar prostřednictvím vegetace (tj. podpořit malý oběh vody). Dynamiku oběhu vody lze vyjádřit i průměrnou dobou setrvání vody v jednotlivých kategoriích zásob (viz Tab. 1). Tab. 1 Průměrná doba zadržení vody v zásobách (dle U.S.EPA) Kategorie vody Ledovce Oceány Podzemní voda Jezera Mokřady Půdní vláha Vodní toky V atmosféře
Průměrná doba setrvání 9 700 let 2 500 let 1 400 let 17 let 5 let 1 rok 16 dní 8 dní
Pozn. Průměrné doby zadržení se podle místních podmínek značně liší. V ledovcích může voda setrvat i více než 100 tis. let. Naproti tomu voda z atmosféry se vrací i po několika hodinách.
Hydrologická bilance Bilancováním vody v krajině se zabývá hydrologie. Vyjádření srážek, výparu nebo odtoku v milimetrech (mm) dává vhodnou představu o dimenzích oběhu vody v krajině. Vrstvička 1 mm odpovídá objemu 1 litru vody na plochu 1 m2. V hydrologické bilanci jsou na straně příjmů v ČR výhradně srážky. Přítok vodními toky ze sousedních států (Ohře, Lužnice) je zanedbatelný. To je dáno tím, že naprostá většina významných vodních toků pramení na našem území (Labe, Odra, Morava, Vltava). Výdaje vody probíhají výparem a odtokem vody z našeho území. Udávané průměrné roční srážky na území ČR činí 685 mm, průměrný odtok vody 197 mm. Dlouhodobě musí být roční bilance vody vyrovnaná. Průměrný výpar tedy činí 488 mm. srážky (685 mm) = výpar (488 mm) + odtok (197 mm) Krajina u nás tedy vydává mnohem více vody výparem než odtokem. Průměrný odtok činí 28,8 % spadlých srážek vody, tj. asi 15,6 miliard m3. Část odtoku se podílí na dotaci zdrojů podzemní vody (v průměru 1,4 miliard m3). Skutečný odtok vody v jednotlivých letech kolísá mezi 8 a 19 miliardami m3 .
19
2.1. Voda z atmosféry Voda je ve v atmosféře nejvíce rozšířena ve formě vodní páry. Zdrojem vodní páry je hlavně: odpařování vody (výpar) vlivem teploty a část vydechovaná organismy (evapotranspirace). Pro vznik srážek je důležitá teplota, která udává hranici, kdy se přebytečné vodní páry začínají srážet na okolních předmětech (kondenzačních jádrech), tzv. rosný bod. Za podmínky dostatečného nasycení vzduchu a dosažení teploty rosného bodu dojde k vytvoření vodních kapek. Ty mohou podle podmínek vypadat různě. Vliv má hlavně výška od země. Při zemi vznikají mlhy a rosa, ve vyšších vrstvách naopak vznikají oblaka tvořená ledovými krystalky. Rozdělení srážek Srážky se podle jejich charakteru dělí na vertikální a horizontální. Vertikální srážky mají počátek v oblacích. Mraky dělíme podle jejich výšky na vysoké (6–11 km) a nízké do 2 km. Když dosáhne hmotnost vody v mraku takové míry, že již není možné, aby se masa udržela ve vzduchu pomocí vzestupných proudů, dojde k převládnutí gravitace a voda padá k zemi. Podle podmínek v atmosféře se změní také charakter srážek. Do srážek vertikálních patří:
Déšť – klasické kapky vody (kapalina obklopená svou parou v rovnováze) s různým průměrem. Sníh – padající drobné krystalky ledu – vločky, které mají různý tvar (žádné dvě vločky nejsou nikdy stejné). Kroupy – extrémní případ srážek. Jde o velké kompaktní kusy ledu, většinou kulovitého nebo vejčitého tvaru. Mohou mít velikost od průměru několika milimetrů až do velikosti golfových míčků. Kroupy se mohou objevit v kterémkoliv ročním období. Kroupy mají při dopadu velkou kinetickou energii a tudíž často tvoří značné škody na majetku.
Srážky horizontální (kondenzační) se tvoří těsně při zemi. Do skupiny kondenzačních srážek patří:
Mlha – velmi drobné kapičky tvořící se na kondenzačních jádrech (např. prachová zrnka). Svou velikostí může zabrat od několika jednotek m3 až do několika tisíců m3 na ploše až několik set m2. Rosa – kapky vody, které kondenzují na povrchu půdy, rostlin a na předmětech nízko nad zemí. Nalezneme ji hlavně po ránu a navečer. Jinovatka – podobné srážky jako rosa, ovšem vzniká při mrazech. Námraza – směs krystalků ledu a amorfní formy, která v tenké vrstvě pokrývá plochu předmětů poblíž země. Důležité pro tvoření námrazy je, aby teplota povrchu daného předmětu dosáhla 0 °C.
Množství srážek, které na daném území spadnou, jsou významným ekologickým faktorem. Množství srážek se udává v mm. 1 mm srážek znamená 1 l vody na 1 m2. Na území ČR dopadá v průměru 54 miliard m3 srážek ročně. Jak již bylo řečeno v předcházejícím textu, většina z tohoto množství se dostává zpoět do atmosféry výparem a evapotranspirací. Zbytek vsákne nebo odteče soustavou říční sítě. Srážky jsou rozděleny nerovnoměrně, což je kromě charakteru proudění dáno i reliéfem krajiny. Se vzrůstající nadmořskou výškou rostou i srážkové úhrny (viz Obr. 10).
Obr. 10 Průměrné roční srážky v letech 1961 až 1990
Zdroj:ČHMÚ
K tvorbě oblaků dochází, když vzduchová hmota začne stoupat např. na svahu kopce (viz Obr. 11) nebo při přechodu fronty, přičemž se ochlazuje a kondenzuje (dosáhne teploty rosného bodu). Oblaka, která vznikají při proudění vzduchu přes horskou překážku, se nazývají orografická oblaka. Vznikají na návětrné straně hor, kde při přechodu frontálních systémů zesilují srážky, které vypadávají z vyšší frontální oblačnosti. Naopak v závětrné části hor, kde působí sestupné proudy, spadne podstatně méně srážek. Obr. 11 Vznik a průběh srážek na návětrné a závětrné straně hor
zdroj: wiki.openoffice.cz/w/uploads/Meteorologie_a_hydrologie.doc
Déšť ovšem nezesilují jen horské překážky. I blesk (elektrický výboj) nebo větší množství prachových částic (po rozsáhlém požáru nebo výbuchu sopky) ve vzduchu podporuje větší srážkové úhrny. V posledních desetiletích můžeme pozorovat vyšší extremitu hydrologických jevů, a to jak vydatnosti srážek (nebezpečí povodní), tak jejich nedostatku (nebezpečí hydrologického sucha). 21
Předmětem vědeckých výzkumů a disputací je hledání odpovědi, zda je klimatická změna způsobována vlivem antropogenní činnosti člověka nebo jde o přirozený jev. Ať tak, či onak, v každém případě je třeba se poměrně krátkodobým nakupením těchto nebezpečných extrémních jevů intenzívně zabývat, především se zřetelem k současným i možným budoucím národohospodářským i sociálním dopadům. 2.1.1. Povodně Lineární trend růstu globální teploty vzduchu v posledních 50 letech odpovídá podle Mezivládního panelu pro změnu klimatu IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) nárůstu 0,13 °C během 10 let a je tak 2x větší než odvozený trend pro posledních 100 let. Změny teploty vzduchu nejsou rovnoměrné po celé planetě, některé oblasti Země se mírně ochlazují. Dochází tak k narušení jemné rovnováhy ve fyzikálních a chemických procesech v atmosféře a hydrosféře. Vyšší teplota vzduchu urychluje výpar z půdy, vodních ploch a urychluje transpiraci rostlin, čímž roste i koncentrace vodní páry v atmosféře. Vyšší vlhkost vzduchu vede k četnějším srážkám a tím i ke zvyšování nerovnoměrnosti jejich časového a prostorového rozložení. Podle způsobu vzniku lze povodně rozdělit na povodně z trvalých srážek (vícedenních) a povodně z přívalových srážek (v řádu hodin). Povodně z trvalých srážek postihují větší území, nikdy ale současně celé území ČR. Nejprve postihují oblast zasaženou vlastní srážkovou činností a následně tzv. povodňovou vlnou i oblasti, kde srážky nebyly tak intenzivní nebo se vůbec nevyskytly. Typickými příklady takových povodní byly povodně na Severní Moravě v r. 1997 a v Čechách v r. 2002. Tento typ povodní zapříčinil také největší povodňové škody na infrastruktuře, majetku a ztrátu nejvíce lidských životů (viz Tab. 2). Tab. 2 Povodňové škody v ČR v letech 1996–2006 (MZe, 2007) Povodňová situace květen 1996 červenec 1997 červenec 1998 březen 2000 červenec 2001 červenec 2002 srpen 2002 březen 2006
Počet ztrát na lidských životech 0 60 10 3 0 2 17 9
Povodňové škody v mld. Kč 1,8 62,7 1,8 3,8 1 2 73,1 6
Přívalové strážky mají trvání v řádu hodin a jsou zpravidla doprovázeny bouřkami. Vyznačují se velkou intenzitu srážky (desítky mm za hodinu, výjimečně i přes 100 mm za hodinu). Mají lokální charakter. Dochází při nich k náhlému vzestupu hladiny s ostrou povodňovou vlnou a velmi rychlým poklesem průtoku po odeznění srážky. Lokálně mohou způsobit znašné škody v důsledku velké koncentrace kinetické energie tekoucí vody, zvláště na menších tocích.
Obr. 12 Srovnání dvou typů povodní v povodí řeky Kamenice: Situace s výskytem silných přívalových srážek z 9. června 2010 – odtoková odezva v profilu Srbská Kamenice (modrá čára) a průběh povodně ze 7. srpna 2010, která byla způsobena vydatným déletrvajícím deštěm (ČHMÚ, 2011)
Dalším typem jsou sněhové povodně vznikající náhlým táním sněhové pokrývky v zimním a časném jarním období při současných dešťových Obr. 13 Hlavní železniční nádraží Ostrava zatopené srážkách. Vzácné jsou ledové povodně vznikající při povodni v r. 1997 pěchováním ledu v době tání zamzlých vodních toků. V důsledku vzrůstu globální teploty vzduchu se v ČR výskyt jarního oteplení posouvá směrem do zimní sezony (časté oblevy nebo zimy bez sněhové pohrývky v nížnách). Redukce zásob vody ve sněhové pokrývce způsobená dalším oteplováním sníží sice povodňové nebezpečí v jarních měsících,
zdroj: http://www.ahaonline.cz
ale zhorší jarní dotaci podzemních vod a urychlí nástup vegetačního období, což vede k nárůstu evapotranspirace a odčerpávání půdní vlhkosti rostlinstvem.
Vyjadřování povodňových průtoků Povodňové průtoky v tocích jsou vyjadřovány jako N-letý maximální průtok (N-letý průtok, N-letá voda) – představuje takový maximální průtok, který je dlouhodobě dosažen nebo překročen jednou za N let. Pravděpodobnost výskytu (označovaná také jako doba opakování či perioda) N-letého průtoku je tedy 1/N. Pro odvození N-letých průtoků se vychází z čáry překročení maximálních ročních průtoků v daném profilu toku, která je získána pozorováním. Tato čára je nahrazena 23
teoretickým rozdělením pravděpodobnosti, používá se zpravidla logaritmicko-normální rozdělení, a z něho jsou následně zjišťovány hodnoty pro požadované doby opakování. Ukázka N-letých průtoků pro Odru v Bohumíně je na Obr. 14. Stupně povodňové aktivity jsou barevně odlišeny. Obr. 14 Stupně povodňové aktivity a N-leté průtoky v měrném profilu Odra-Bohumín (Povodí Odry, s.p.)
Zásadní význam mají N-leté průtoky při navrhování staveb vodních děl; ta jsou dimenzována na bezpečné převedení návrhového průtoku s určitou N-letostí. V ČR se zajišťuje ochrana před povodněmi u sídel nejčastěji na 100-letou vodu, u přehrad až na 10 000letou vodu. K záplavovým územím stanoveným pro průtoky s různou dobou opakování se přihlíží při činnostech jako jsou územní plánování nebo pojišťování nemovitostí. 2.1.2. Sucho Sucho znamená nedostatek vody v rostlinách, půdě, v atmosféře, v korytech toků, ve vodních nádržích, apod. Suchem se v ČR označuje vodní deficit jako následek menšího množství srážek a malé četnosti jejich výskytu pro dané místo a období. Sucho bývá často označováno „plíživým jevem“, protože přichází zprvu nepozorováno a pomalu se propaguje do hlubším a hlubších struktur zemského povrchu. Postihuje obvykle mnohem rozsáhlejší území než jiné přírodní katastrofy. V souvislosti s klimatickou změnou se k problematice sucha obrací pozornost stále více, a to především kvůli otázce, zda je možné období sucha predikovat (předpovídat) a jak mu čelit. Dlohodobé sucho působí našemu národnímu hospodářství totiž mnohem větší ztráty než povodně. Sucho můžeme vyjadřovat deficitem srážek ve srovnání s dlouhodobým průměrem. Např. v r. 1947 činil deficit srážek 184 mm, který odpovídal 45 % dlouhodobého normálu srážek za období 1876– 2008. Srážkový deficit se projevuje i hydrologicky, minimálními průtoky v tocích a vysycháním toků nižších řádů (řád toku podle Strahlera). Krátkodobé sucho se vyskytuje zpravidla v rámci měsíců a pro národní hospodářství je důležité, zda nastalo ve vegetačním období nebo až po jeho skončení. Největším nebezpečím jsou z hlediska škodlivého účinku víceletá období sucha (v Čechách dvou až sedmiletá se souvislým ročním deficitem srážek). Tříletá vleklá sucha postihovala území Čech od 30.
let zhruba asi po 20 letech. Naposledy byla takováto série tří suchých let zaznamenána v období 1989–1991 s průměrným ročním deficitem 85 mm (13 % normálu). Jak vyplývá z Obr. 10, sucho se v ČR nejvíce projevuje na Jižní Moravě a na Lounsku v Čechách, kde jsou nejmenší srážkové úhrny (závětrné oblasti Vrchoviny a Krušných hor) a nejvyšší průměrné teploty vzduchu. Na Jižní Moravu se přesouvá méně frontálních systémů z Atlantiku než do Čech, je zde nejvyšší průměrná teplota vzduchu z celé ČR, nejdelší trvání slunečního svitu a v dobách sucha převládá teplé jihovýchodní proudění. Vzhledem k nemožnosti dlouhodobé předpovědi srážek je velmi obtížné sucho předpovídat. Jestliže jsou povodňové průtoky vyjadřovány tzv. N-letými průtoky, hydrologické sucho je vyjadřováno pomocí M-denního průtoku Q355, tj. množství vody, které by v dlouhodobém průměru protékalo korytem toku po dobu 355 dnů v roce. Aktuální průtok, který poklesne pod Q355 průtok, je označován jako „sucho“. Obr. 15 Sucho na Jižní Moravě v r. 2009
zdroj: http://brno.idnes.cz/
25
2.2. Vodní toky Vnitrozemská poloha České republiky v srdci střední Evropy předurčuje vztah území k evropské říční síti. Přestože se tu nenachází pohoří velehorského charakteru, můžeme mluvit o poloze „na střeše“ Evropy. Naší vlastí procházejí rozvodnice – hranice tří povodí významných evropských řek Labe, Odry a Dunaje. Území je rozděleno podle odtoku vody do příslušných moří Severního, Baltského a Černého (viz Obr. 16). Obr. 16 Hlavní povodí v České republice a jejich úmoří
zdroj: http://voda.gov.cz
Rozvodnice mezi povodími Labe, Odry a Dunaje se setkávají v jediném bodě. Tento hydrograficky výzmaný bod leží na vrcholu hory Klepáč/Trojmorski Wierch (1 144 m n.m.) v pohoří Králického Sněžníku (Jeseníky). Obr. 17 Bod rozvodnice tří moří Baltského, Černého a Severního na vrchu Klepáč: potoky v pravé části mapy ústí do řeky Moravy (povodí Dunaje), Lipkovský potok na východním úbočí Jeleního vrchu ústí do Tiché Orlice náležící k povodí Labe, toky na polské straně (zdroj: mapy.cz a VÚV TGM, v.v.i., 2012)
Rozvodnice je pomyslná čára, která vyznačuje geografickou hranici mezi sousedními povodími. Rozlišujeme rozvodnice orografické a hydrogeologické. Orografická rozvodnice ohraničuje povodí povrchových vod. Nachází se na povrchu, většinou na horských vrcholcích, hřebenech nebo na jiných vysokých útvarech. Hydrogeologická rozvodnice zase ohraničuje povodí podzemních vod, pro jejich určení je však potřeba znát geologické složení podpovrchových vrstev. Vzhledem k poloze ČR většina našich vodních toků na našem území pramení. Pouze Ohře, Dyje, Lužnice a Malše jsou významnější vodní toky, které mají větší část pramenného povodí mimo území ČR. Hydrologicky jde ale o část zanedbatelnou. Povodí je oblast, ze které voda odtéká do jedné konkrétní řeky či jezera. Všechna povodí konkrétního moře či oceánu pak nazýváme úmoří. Jak je vidět na Obr. 16, největší plochu na území ČR zaujímá povodí řeky Labe (61,5 %). Řeka Labe pramení v Krkonoších v nadmořské výšce 1 387 m na Labské louce, necelý kilometr jihozápadně od hory Violík v katastru města Špindlerův Mlýn. Po 357 km v oblasti Hřenska překračuje státní hranici s Německem a vlévá se do Severního moře v Hamburku. Největším přítokem Labe je řeka Vltava, která pramení na Šumavě a protéká hlavním městem Praha. Druhým největším povodí v ČR je povodí Moravy, zaujímá 26,2 % rozlohy státu. Pramení v pohoří Jeseníky pod Králickým Sněžníkem v nadmořské výšce 1 380 m. Po 352 km se vlévá do řeky Dunaje na úpatí Malých Karpat v blízkosti Bratislavy (Slovensko). Dunaj se vlévá do Černého moře širokou deltou na území Rumunska. Jejím nejvýznamnějším přítokem na českém území je řeka Dyje. Nejmenším ze všech hlavních povodí je povodí Odry, zaujímá 6,6 % plochy území ČR. Největší část se nachází na Severní Moravě. Pramení pod Fidlovým kopcem v Oderských vrších ve výšce 633 m.n.m. Délkou je nejkratší: 126 km po státní hranici s Polskem v katastru města Bohumín. V dolní části toku se do ní vlévá několik významných přítoků: Opava, Ostravice a Olše. Obr. 20 Pramen Odry Obr. 19 Pramen Moravy Obr. 18 Pramen Labe
zdroj: http://history-if.blog.cz/1110/hydrosfera-cr
Vodní toky odvádějí vodu z horských oblastí, přes vrchoviny a pahorkatiny do nížin. Když projdeme od pramenů a bystřin až k velkým řekám, uvidíme velké rozdíly ve tvaru koryt, sklonitosti a členitosti dna, v charakteru a rychlosti proudění vody. Zpočátku převládá bystřinný charakter proudění, kamenité dno, vytvářejí se peřeje, na toku se vyskytují stupně. V nižinách za normálních průtokových stavů převládá pomalý, laminární způsob proudění a vyskytují se meandry (pokud nebyl tok uměle napřimován). Meandr je zákrut řeky způsobený boční erozí – vymíláním břehů na jedné 27
straně a usazováním na straně druhé. Rozdíl mezi prostým říčním zákrutem a meandrem bývá stanoven normativně, obvykle se udává, že středový úhel oblouku musí být větší než 180°. Někdy může dojít k protnutí šíje meandru a vzniku okrouhlíku. Následným zahloubením říčního koryta se může meandr zcela oddělit od říčního toku a vznikne mrtvé rameno řeky. Obr. 21 Meandry na dolním toku řeky Moravy
zdroj: http://znackarml.rajce.idnes.cz/Meandry_Moravy/
Podle velikosti vodního toku pak rozlišujeme následující kategorie:
bystřina – vodní to s proměnlivým sklonem dna potok – obecné označení menšího vodního toku s vyrovnanějším a menším sklonem dna řeka – vodní tok o větší délce, rozsáhlejším povodí a větším množství protékající vody veletok – řeky dlouhé nejméně 500 km s povodím minimálně 100 000 km2 (v ČR se nevyskytuje).
Koryto vodního toku se nazývá řečiště. Místo, kde se v době vysoké vodnosti může voda z řečiště vylévat a probíhá zde tak odtok, se nazývá záplavové území. Pokud je záplavové území podél řečiště ohraničeno vyvýšenými valy (ochrannými hrázemi), nazývá se inundačním územím. Zpočátku čirá a zcela průhledná voda se postupně zakaluje vzůstajícím obsahem splavenin vlivem eroze, unášení jemých částic říčního sedimentu a nerozpuštěných látek vnášených do toků vypouštěnými odpadními vodami. Od pramene k ústí narůstá také koncentrace rozpuštěných látek, elektrická vodivost a obsah živin (koncentrace dusíku a fosforu).
2.2.1. Říční síť Základní říční neboli hydrografickou síť na území ČR tvoří přibližně 76 000 km přirozených vodních toků. Ty doplňuje cca 15 000 km toků umělých (kanály, převaděče vody, náhony). Vodní toky se liší svojí délkou, plochou povodí a vodohospodářským významem. Vodohospodářsky významné toky tvoří okolo 22 % celkové délky přirozené říční sitě (17 000 km). Pro snazší orientaci v rámci říční sítě se zavádí tzv. řád toku podle Strahlerovy klasifikace. Číslování začíná směrem od pramene: úsek toku od pramene po další významný přítok má řád toku I, dva toky I. řádu se spojí a vytváří tok II. Obr. 22 Princip stanovení řádu toku podle Strahlera (VÚV TGM)
řádu. Takto se v klasifikaci postupuje až k ústí do moře. Toky vyšších řádů jsou průtočné. Princip klasifikace je zobrazen na Obr. 22.
Obr. 23 Ukázka říční sítě v Hydroekologickém informačním systému HEIS VÚV TGM (VÚV TGM)
29
Pro jednoznačnou identifikací povodí se používá číslo hydrologického pořadí. Skládá se ze 4 čísel vzájemně oddělených pomlčkou. První číslo udává příslušnost k hlavnímu povodí (1 = povodí Labe, 2 = povodí Odry, 4 = povodí Moravy) (viz Obr. 24). Obr. 24 Příslušnost povodí k číslům hydrologického pořadí (zobrazeny první dvě číslice) (HEIS VÚV TGM)
Např. tok Hradečná má číslo hydrologického pořadí 2-02-02-074. Z toho poznáme, že tok spadá do povodí řeky Odry. Toto značení je užitečné také v případech, že jeden název toku se na našem území vyskytuje vícekrát. Např. název „Luční potok“ má osm různých toků. Obr. 25 Ukázka členění říční sítě na vodní útvary v povodí Odry (HEIS VÚV TGM)
2.2.2. Vodní útvary povrchových vod Vodní útvar je významné soustředění vod v určité oblasti, charakteristické společnými znaky, jako je forma výskytu, vlastnosti vod či znaky hydrologického režimu. Definuje jej § 2 odst. 3 zákona č. 254/2001 Sb. o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon). Dělí se na povrchové a podzemní, přičemž vodní útvary povrchových vod se dále dělí na vody tekoucí (tj. řeky) a vody stojaté (např. jezera). Jednotlivé vodní útvary na sebe navazují. V ČR je vymezeno přes 1100 takových útvarů povrchových vod. Smysl členění vychází z požadavků Rámcové směrnice pro vodní politiku Společenství 2000/60/ES. Každý vodní útvar má stanoveno místo/místa pro kontrolu jakosti povrchových vod a místo (reprezentativní profil) pro hodnocení stavu vod.
2.3. Jezera a mokřady Jezera a mokřady České republiky představují sice plošně malé, ale významem nenahraditelné součásti přírodního bohatství. Jezera a mokřady jako přirozené zásobárny stojaté vody plní i významnou zadržující funkci. V České republice se v porovnání s jinými oblastmi Evropy nachází velmi málo jezer přírodního původu (absence rozsáhlých jezerních plošin s množstvím glaciálních jezer). Komplexní limnologický výzkum identifikoval téměř 700 jezer přírodního a antropogenního původu (nejsou zahrnuty rybníky a přehradní nádrže). Rámcová směrnice pro vodní politiku Společenství (legislativa EU) pod pojmem „jezero“ zahrnuje všechny útvary stojatých vod, nezávisle na jejich původu. Kritérium minimální velikosti pro vymezení samostatného útvaru stojatých vod (nad 0,5 km2) však v ČR nesplňuje žádné jezero. Obr. 26 Čertovo jezero na Šumavě Rozlišujeme několik typů jezer:
ledovcová (glaciální) říční rašelinná a slatinná krasová antropogenní
zdroj: http://cestovani.idnes.cz/sumava
Ledovcová jezera V ČR se nachází celkem šest jezer ledovcového původu. Pět z nich je situováno na Šumavě: Černé, Čertovo, Laka, Prášilské a Plešné a jedno malé v Krkonoších poblíž Dolních Míseček (Mechové jezírko). Šumavská jezera jsou pozůstatkem po ústupu ledovců. Vznikla tak, že byla ledovcem částečně vyhloubená (karová) a částečně byla zahrazená morénovým valem. Hladina jezer se nachází ve výškách 900 až 1 100 m n. m. S výjimkou jezera Laka se vyznačují velkou hlobkou (např. Černé jezero max. 40,6 m). Říční jezera Říční neboli fluviální jezera vznikají nejčastěji v souvislosti s vývojem nížinných toků oddělením původního říčního meandru od mateřského koryta. Jsou nejrozšířenějším typem jezer v ČR: Můžeme je najít podél toků Labe (mezi Hradcek Králové a Mělníkem), Moravy (Litovelské Pomoraví, mezi Otrokovicemi a soutokem s Dyjí) i Odry (od Košatky po Ostravu-Petřkovice). Často jsou vázané na ekosystém okolních lužních lesů. Dno takovýchto jezer je tvořeno náplavy (hlinito-písčitým materiálem) s množstvím odumřelé organické hmoty. Mnohá z nich jsou státem chráněna (např. Polanská niva, Vrapač). Rašelinná a slatinná jezera Organogenní jezera (vznikající působením živých organismů) vznikají nadržením srážkové nebo pozdemní vody v mělkých sníženinách za spoluúčasti procesu rašelinění či tvorby slatin. V ČR jsou malých rozměrů a vyskytují se témeř ve všech našich pohraničních pohořích. Největší komplex 31
rašelinišť se nachází v centrální části Šumavy – Modravské slatě (na ploše 3 615 ha). Rašeliniště můžeme najít také v Kruškých horách (Fláje), Jizerských horách (NPR Rašeliniště Jizery) a v Jeseníkách (NPR Rejvíz). Jde spíše o bažinný ekosystém, který je trvale zamokřen pramenitou nebo dešťovou vodou, se značnou produkcí rostlinné biomasy. Ta se v důsledku zamokření a nepříznivých podmínek nedostatečně rozkládá. V rašeliništi dochází k hromadění rostlinné organické hmoty. Odumřelé části rostlinného společenstva se shromažďují ve spodních vrstvách a za nepřístupu vzduchu se přetvářejí na rašelinu. Obr. 27 Rašeliniště Nová Louka u Bedřichova v Jizerských horách
zdroj: http://www.jizerske-hory.cz/cs/poznej-jizerky_leto-v-jizerkach_prirodni-krasy/nova-louka
Povrchová voda odtékající z rašelinišť má hnědé až tmavěhnědé zabarvení vlivem vysokého obsahu huminových kyselin z rozkládající se organické rostlinné hmoty. Slatinná jezírka se vyskytují v nižších nadmořských výškách, a to na výstupech podzemních vod či v oblastech výskytu opuštěných říčních ramen v pokročilém stavu zazemňování. Voda je zde bohatší na minerální látky a živiny. Krasová jezera K nejznámnějším a nejnavštěvovanějším krasovým jezírkům u nás patří dvě na dně propasti Macocha v Moravském krasu. Jsou protékána ponornou říčkou Punkvou. Horní jezírko má hloubku 11 m, dolní jezírko 30 m (dno je bráno za nejhlubší místo celé propasti (168 m). Krasová jezera se nacházejí také v Boskovických jeskyních v Čechách (okres Semily). Obr. 28 Macocha – Horní jezero (http://www.cyklo-jizni-morava.cz/5082)
Malá mělká krasová jezírka se nacházejí i v řadě dalších jeskynních systémů. Unikátem je tzv. Hranická propast nedaleko Hranic na Moravě. Hlobka propasti sice činí jen 69,5 m, ale na jejím dně se nachází jezírko, jehož hloubka je tak vysoká, že jejího dna nebylo zatím dosaženo. Speleopotápěčům se podařilo dostat v r. 2012 zatím do max. hloubky 225 m. Z hloubky 217 m se podařílo potápěčům spustit sondu do hloubky 373 m. Teplota a chemické složení vody v jezírku nasvědčují tomu, že jeho hloubka by mohla být ještě daleko vyšší. Hranická propast se tak řadí k nejhlubším zatopeným sladkovodním propastem na světě. Jev souvisí s vývěry kyselek (minerálních vod) v údolí řeky Bečvy. Obr. 29 Hranická propast
zdroj: http://www.novinky.cz
Antropogenní jezera Vznik antropogenních jezer souvisí s těžbou nerostných surovin. Zatápění lomů a povrchových dolů se nazývá hydrická rekultivace. Nejčastěji vznikaly po těžbě kamene, břidlic, štěrků a písků. Jejicjh hloubka se pohybuje od jednotek až po desítky metrů. Do mnohých z nich je z bezpečnostích důvodů vztup zakázán, ale mnohé slouží i k rekreaci nebo sportovnímu potápění. Na Severní Moravě je to např. zatopený břidlicový lom Šifr u Svobodných Heřmanic na Jesenicku. Jedním z nekrásnějších je zatopený vápencový lom „U Mariánského mlýna“ u Mikulova. Jedná se o nejhezčí přírodní koupaliště na Pálavě, kde je díky vápenci průzračně čistá voda. Obr. 29 vápencový lom „U Mariánského mlýna“ u Mikulova
zdroj: www.itras.cz
33
V poslední době nabývá na významu postupná hydrická rekultivace hnědouhelných lomů v Severočeské pánvi. Vznikají tak největší antropogenní jezera v ČR vůbec. Počítá se i s jejich rekreačním využíváním. Jedním z prvních bylo napuštěno jezero Most na místě bývalého hnědouhelného dolu Ležáky. Jezero má rozlohu 311 ha, délku 2,5 km a šířku 1,5 km. Hladina je v nadmořské výšce 199 m n.m. Maximální hloubka činí 75 m. Napouštění bylo zahájeno v říjnu 2008 a trvalo do r. 2012. Obr. 31 Jezero Most – pohled z Hněvína
zdroj: http://mosteckejezero.cz/
Do r. 2035 by mělo v Ústeckém kraji vziknout obdobným způsobem dalších pět jezer.Největším má být jezero ze současného lomu ČSA mezi Mostem a Chomutovem, která má mít 1260 hektarů, z dolu Bílina pak vznikne plocha o rozloze 1 050 hektarů. Postupně se tak podstatně změní celý ráz krajiny směrem k jejímu zpřírodnění. Mokřady Mokřady jsou vodní útvary přechodné povahy mezi vodními a terestrickými ekosystémy. Území je jen mělce zaplavené. Nacházejí se především v litorálních zónách rybníků a jezer, v místech špatně odvodňovaných pramenišť nebo srážkově bohatých horských poloh. Jedinečným způsobem obohacují biodiverzitu české krajiny přítomností mnoha druhů flory a fauny. Litorál (z lat. litus, litoris pobřeží) znamená pobřežní pásmo stojatých vod, oceánů, moří a jezer.
2.4. Vodohospodářská díla sloužící k akumulaci vod K akumulaci vody vody v krajině slouží umělá vodní díla, záměrně vytvořená člověkem k tomuto účelu. Kromě funkce akumulační plní i další funkce, jako je rybnikářství, rekreace, apod. K nejběžnějším náleží rybníky a vodní nádrže – přehrady. Na rozdíl od jezer se jedná o průtočné soustavy. 2.4.1. Rybníky Rybník je uměle vytvořené vodohospodářské dílo (resp. vodní nádrž) určené především k chovu ryb, dále pak k chovu vodní drůbeže a plní i funkci přirozené retence vody. Rybník má přírodní dno a
technickou vybavenost nutnou k regulaci vodní hladiny. Rybník je tvořen hrází, akumulačním prostorem, přítokovou částí a popřípadě obvodovou stokou. Skupiny rybníků tvoří rybniční soustavy. V ČR dominují kaprové rybníky, časté jsou i pstruhové rybníky. V menší míře jsou chovány i další druhy. Podle intenzity hospodaření je dělíme na extenzivní, polointenzivní a intenzivní. Kritériem je zde rozsah hnojení, vápnění a dalších zásahů. V Česku se celkem nachází okolo 21 000 rybníků. Jejich počet se v současné době už prakticky nemění. Rybníky mají po stránce biologické, krajinářské i estetické mimořádný význam v intenzivně zemědělsky využívané krajině. Bývají významným hnízdištěm vodního ptactva a důležitou zastávkou tažných ptáků. V jejich okolí se vyskytuje mnoho významných chráněných druhů, např. čáp černý a čáp bílý, volavka popelavá, rákosník velký, a mnoho druhů kachen. Najdeme zde i raka říčního, čolka horského, ropuchu obecnou, rosničku zelenou a další druhy obojživelníků. Z rostlin např. kotvici plovoucí. Rybník je velice rozmanitý ekosystém, v jehož čele stojí konzumenti jako štika, a dole v pomyslné pyramidě jsou Obr. 32 Čáp černý řasy, plankton, a nejspodněji anorganická příroda. Jelikož je však rybník dílem člověka, nemá zdaleka tak vyrovnaný ekosystém jako horské říčky či přírodní jezera, a proto se také velmi často stává, že jsou některé rybníky zarostlé rákosím či obsazené sinicemi, jelikož jim chybí přirozený konzument. Proto je třeba o rybníky na rozdíl od jezer pečovat, čistit je a provádět výlovy ryb. Zdroj: vlastní archiv autora
V českých zemích sahá tradice rybníkářství až do 12. století. Tradiční rybníkářskou oblastí jsou jižní Čechy, ale rybníky byly zakládány po celém území dnešní České republiky, kromě horských oblastí, kde se tak dělo jen výjimečně. Největším českým rybníkem je Rožmberk, který leží na řece Lužnici a nachází se severně od Třeboně. Má plochu 4,89 km2 a maximální hloubku 6 m. Také další velké rybníky leží v jižních Čechách. Nejhlubším rybníkem je Máchovo jezero, které dosahuje hloubky až 12 metrů. 2.4.2. Přehradní nádrže Přehradní nádrž je vodní nádrž, která vzniká umělým přehrazením vodního toku přehradní hrází. Plní především účely vodárenské, energetické, retenční, závlahové, a jen okrajově pak jsou využívány k rekreaci nebo rybářství. Pokud se na jednom toku nebo povodí nachází více přehradních nádrží, vytváří vodohospodářskou soustavu. Systém manipulace na vodní nádži je dán manipulačním řádem. To je zvlášť důležité především ztoho důvodu, že přehrada plní z hlediska akumulace vody současně dvě proti sobě jdoucí funkce: a to zadžování vody pro případ jejího nedostatku ve srážkově chudém období (pro zajištění minimálních zůstatkových průtoků v tocích, pro závlahu, zásobování obyvatelstva), na druhé straně musí vytvářet dostatečný akumulační prostor pro zadržování vody v době vysokých průtoků nebo povodňových stavů (ochrana obyvatelstva a infrastruktury). Mnohé z přehrad mají v tělese hráze zabudovanou vodní elektrárnu.
35
Obr. 33 Řez hrází přehradní nádrže Šance
zdroj: Povodí Odry, s.p.
Příčný řez hrází – vysvětlivky: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
hliněné těsnící jádro filtr štěrk štěrk a sutě s netříděným lomovým kamenem drcený lomový kámen (pískovec) beton injekční štola drén
a) údolní štěrk b) pískovec s vložkami jílovitých břidlic Každá přehrada musí mít tzv. bezpečností přeliv, aby nedošlo k přeplnění nádrže a přelití vody přes korunu hráze, což by mohlo mít fatální následky pro těsnící funkci hráze. Typy bezpečnostích přelivů jsou na Obr. 34 a 35. Obr. 34 Bezpečností přeliv nádrže Horka
zdroj: http://www.lidovky.cz
Obr. 35 Vypouštění přes bezpečností přelivy nádrže Vranov během povodně v březnu 2006
zdroj:http://zpravy.idnes.cz/obrazem-zaplavene-cesko-ze-vzduchu-dul
Přehrady se budují za těmito primárními účely:
vodárenský – nádrž slouží jako zdroj surové vody pro úpravu na vodu pitnou (např. nádrž Želivka, nádrž Šance, nádrž Kružberk), akumulace vody z důvodu ochrany před povodněni a nedostatkem vody (např. přehrada Orlík, přehrada Slezská Harta), energetický – zajištění vody pro elektrárny (např. vodní dílo Dalešice – zajištění chladící vody pro jadernou elektrárnu Dukovany, přečerpávací elektrárna Dlouhé Stráně – slouží pro stabilizaci elektrizační soustavy, Vranov – výroba elektrické energie),
Obr. 36 Přečerpávací hydroelekrárna Dlouhé Stráně v Jeseníkách (horní nádrž)
zdroj: http://cestovani.idnes.cz/
zásobovací – zajištění dostatku vody pro těžký průmysl (např. vodní nádrž Těrlicko pro zásobovaní železáren a dolů v karvinském regionu).
V České republice se nachází asi 124 přehrad. První malé přehrady se u nás začaly budovat v 17. století v souvislosti s důlní činností (Příbramsko). První protipovodňové přehrady se budovaly až koncem 19. století. Stěžejní pro výstavbu nových přehtad byla 20. až 30. léta a 50. až 80. léta 20. století. Orlík má z českých nádrží největší objem zadržované vody – 703,8 mil. m³. Plochou vodní hladiny (48,7 km²) jej však překonává nádrž přehrady Lipno I. Pro potřebu výstavby dalších přehrad (zvláště z důvodu adaptace na podmínky klimatické změny) byl v r. 2011 zpracován Generel území chráněných pro akumulaci povrchových vod. Předmětem hájení je celkem 65 lokalit vhodných pro výstavnu přehrad. Tato území musí být využívána tak, aby je budoucí generace mohly využít pro účely akumulace vod. V jezerech i nádržích dochází ke stratifikaci neboli rozdělení vodního sloupce na vrstvy. Stratifikace vodního sloupce je podmíněna teplotou vody. Na jaře a na podzim je teplota v celém vodním sloupci vyrovnaná, proto může docházet k úplnému promísení a cirkulaci celého profilu. V období vyšších teplot /letní měsíce/ dochází k vertikální stratifikaci na tři teplotně odlišné vrstvy:
epilimnion (fotická zóna) - je zóna, do níž ještě proniká světlo, svrchní teplá, víceméně teplotně homogenní vrstva, dostatečně zásobená kyslíkem, světlem i teplem. Je obývána pestrým společenstvem producentů a konzumentů. metalimnion (eufotická zóna) - odděluje spodní chladnou vrstvu – hypolimnion – od horní teplejší vrstvy – epilimnion. V této vrstvě dochází k rychlému spádu teploty, na 1 m hloubky klesá teplota o několik stupňů. Zóna je méně zásobená kyslíkem, méně prosvětlená.
37
Stejně jako v epilimnionu zde žije společenstvo producentů a konzumentů, mění se však početnost i druhové složení organismů. hypolimnion (afotická, hlubinná zóna) - je málo prosvětlená až zcela temná, s malým přísunem tepla – teplota vody cca 4 °C, malá nasycenost kyslíkem až anaerobie, na dně se hromadí detrit, který podléhá bakteriální mineralizaci. Společenstvo je tvořeno převážně destruenty a konzumenty.
V období zimy dochází rovněž k stagnaci, ale s obrácenou teplotní stratifikací, kdy chladná voda je blíže k hladině, a teplá (4 °C) v hloubce. Detrit – v biologii znamená detrit neživou organickou hmotu. Patří sem např. organismy v různém stupni rozkladu nebo výkaly. V detritu se nacházejí skupiny mikroorganismů, které fungují jako dekompozitory materiálu.
2.5. Vodní ekosystémy Vodní ekosystémy tvoří nedílnou součást krajiny. Jsou to organizační jednotky, ve kterých živé organismy a jejich vodní prostředí vytvářejí velmi provázané celky. Jsou citlivé k vnějším vlivům. Vykazují sice určitou míru odolnosti a pružnosti, ale jen potud, pokud míra ovlivnění nepřekročí únosnou mez. Největší nebezpečí pro vodní ekosystémy představuje činnost lidí. Důsledky změn, které nastaly ve 20. století jsou daleko rozsáhlejší než dříve působící lokální jevy. Jedná se především o:
znečištění vodního prostředí organickými látkami a nutrienty (dusík, fosfor); to má za následek rozvoj eutrofizace vod (nadměrný rozvoj řas) kumulace toxických látek v říčním sedimentu, vodních organismech a rostlinách acidifikace (okyselování, snižování pH) zásahy do morfologie toků (např. jejich napřimování, odpřírodnění říčních koryt)
Živou složku vodních ekosystémů nazýváme biotou. Tu můžeme rozdělit na:
bentické organismy, tzv. bentos, obývající dno planktonní organismy, tzv. plankton, vznášející se ve vodní mase plovoucí organismy nezávisle na proudu, tzv. nekton, jsou jimi ryby organismy vázané na povrchovou blanku, tzv. neuston, jsou organismy žijící v povrchové blance vodní hladiny, a tzv. pleuston jsou organismy využívající povrchovou blanku jako podklad pro pohyb
2.5.1. Bentos Bentos nebo též benthos zahrnuje všechny živočišné organismy (tzv. zoobentos) a rostlinstvo (tzv. fytobentos) obývající břehy a dno říčního koryta. Dělí se podle velikosti na:
mikrobentos (menší než 0,5–0,6 mm) makrobentos (organismy větší než 1 mm)
Zástupci zoobentosu: larvy hmyzu (jepice, pošvatky, chrostíci, pakomáři, muchničky, vážky), a dále zástupci tzv. permanentní fauny - brouci, korýši, měkkýši, červi, pijavky, ploštěnky, ploštice.
Některé z typických zástupců vyskytujících se v našich řekách a potocích můžete vidět na následujících obrázcích. Obr. 37 Ploštěnka potoční (Dugesia gonocephala
Obr. 38 Nitěnka (Tubificidae)
Obr. 39 Blešivec potoční (Gammarus fossarum)
Obr. 41 Perlorodka říční (Margaritifera margaritifera)
Obr. 40 Rak kamenáč (Austropotamobius torrentium)
Víte, že se perlorodka říční dožívá až 140 let? Nejpočetnější středoevropská populace tohoto kriticky ohroženého mlže žije v Jižních Čechách na horním toku řeky Blanice v CHKO Šumava. Má vysoké nároky na čistotu vody. Zástupci fytobentosu: jsou to sinice a řasy, přisedlé k substrátu říčního dna. Sinice (Cyanobacteria) jsou drobnohledné jednobuněčné nebo vícebuněčné organismy, které nemají v buňkách jádro a vývojově jsou řazeny jako samostatný kmen mezi bakteriemi a ostatními kmeny řas. Vyznačují se schopností fotosyntézy, při níž vzniká kyslík (tzv. oxygenní typ). Sinice se vyskytují jako jednotlivé buňky, shluky buněk v koloniích nebo jako vlákna. Buňka sinic dosahuje velikosti 1–10 mikrometrů. Pouhým okem je možné spatřit kolonie sinic. Sinice a jejich kolonie jsou zbarveny nejčastěji modrozeleně, ale dosahují barev od blankytně modré přes zelenou, žlutou, červenou až po černou. Obr. 42 Anabaena sp.
Obr. 43 Aphanizomenon sp.
39
Zástupci jsou např.: Anabaena sp., Aphanizomenon sp., Microcystis sp., Oscillatoria sp., Rivularia sp., Phormidium sp. Obr. 45 Povrchová voda s obsahem sinic
Obr. 44 Oscillatoria sp
.
2.5.2. Řasy Řasy jsou jednoduché fotosyntetizující organismy, tradičně řazené mezi nižší rostliny. Ve skutečnosti jsou řasy seskupením nepříbuzných skupin organismů a jen některé z nich jsou blízké rostlinám. Mezi řasami najdeme jednobuněčné i mnohobuněčné formy, tělo mnohobuněčných řas je tvořeno stélkou. Nejsou schopné přežít v suchém prostředí, žijí proto ve sladké nebo slané vodě. Evidujeme několik tisíců druhů sladkovodních řas. Snas nejrozšířenějším druhem ve slaných i sladkých vodách na Zemi jsou rozsivky (Bacillariophyceae). Nejvýraznějším znakem rozsivek je jejich schránka, zvaná frustula. Rozsivky si frustulu staví tak, že si z vody vychytávají molekuly kyseliny křemičité. Frustuly mají zůzné tvary (viz Obr. 46). Kolonie rosivek vytváří jasně viditelné rezavě hnědé povlaky na kamenech nebo na bahně u břehu vodních toků. Obr. 46 Typy schránek sladkovodních rozsivek a jeden z typických zástupců
Obr. 47
Obr. 48
Parožratka křehká
Zelenivka
Dalšími rozřířenými druhy řas jsou např. zlativky (Chrysophyceae), parožnatky (Charophyceae), spájivky (Conjugatophyceae), zelenivky (Chlorophyceae). Parožnatky dorůstají délky až do 1 m.
2.5.3. Mechorosty Mechorosty jsou primitivní vyšší rostliny, které ještě nemají vytvořená pravá vodivá pletiva. Jejich těla mají charakter stélky. Některé mechorosty mají odlišnou stavbu (lupenitou stélku). Ve vodě musí být dobře přichyceny k podkladu a musí odolávat proudu vody. K tomu slouží příchytná vlákna, tzv. rhizoidy. K hojně vyskytujícím se druhům náleží např. pramenička obecná (Fontinalis antipyretica). Pramenička dorůstá délky několika centimenrtů. V ČR roste často na kamenech v potocích a řekách, vzácněji i ve stojatých vodách. Je nápadná třířadým postavením lístků na lodyžce. Používá i v akvaristice. Vzácnějším druhem je bezžilka největší (Aneura maxima). Dorůstá délky až 10 cm. Můžeme se s ní setkat na březích potůčků a v lesních prameništích v čistém prostředí Šumavy a Novohradských hor. Obr. 50 Bezžilka největší Obr. 49 Pramenička obecná
2.5.4. Makrovegetace V odborné terminologii nazýváme vodní makrovegetaci jako makrofyta. Jsou to původně terrestrické (suchozemské) rostliny, které se adaptovaly na podmínky života ve vodním prostředí. Rozeznáváme tři typy makrofyt:
s vynořenou oddenkovou částí (emerzní) - helofyty vlastní vodní rostliny - hydrofyty: o plovoucí – listová část plave na hladině (natantní neboli vzplývavé) o zcela ponořené (submerzní)
Emerzní makrofyta rostou částečně ponořené do vody. Mnohé z nich jsou nám dobře známy. Náleží k nim rákos obecný (Phragmites australis), zblochan vodní (Glyceria maxima), šípatka středolistá (Sagittaria sagittifolia), puškvorec obecný (Acorus calamus L.), orobinec širokolistý (Typha latifolia L.) nebo šmel okoličnatý (Butomus umbellatus). Obr. 51 Šmel okoličnatý
Obr.53 Orobinec širokolistý Obr. 52 Zblochan vodní
41
K nejznámnějším plovoucím vodním rostlinám náleží leknín bělostný (Nymphaea candida), stulík žlutý (Nuphar lutea), rdest vzplývavý (Potamogeton natans), rdesno obojživelné (Polygonum amphibium) a lakušník vodní (Batrachium aquatile). Obr. 54 Leknín bělostný
Obr. 55 Stulík žlutý
Obr. 56 Rdesno obojživelné
K submerzním makrofytům patří např. stolístek (Myriophyllum), který je zastoupen až 60 druhy, růžkatec ponořený (Ceratophyllum demersum), prustka obecná (Hippuris vulgaris), vzácnější okřehek trojbrázdý (Lemna trisulca). Zavlečeným (nepůvodním) druhem je vodní mor kanadský (Elodea canadensis). Obr.57 Stolístek přeslenatý
Obr. 58 Vodní mor kanadský
Obr. 59 Růžkatec ponořený
2.5.5. Plankton Plankton je soubor mikroskopických organismů plovoucí nebo pasivně se vznášejících ve vodním prostředí. Pohybují se převážně díky vodním proudům a turbulencím. Plankton je základem potravního řetězce, stává se potravou mnoha druhů vodních živočichů, zvláště ryb. Podle složení se rozlišuje:
zooplankton – plankton živočišný (drobní živočichové a některá vývojová stadia větších živočichů) fytoplankton – plankton rostlinný (řasy a sinice) do velikosti 500 m bakterioplankton - bakterie vázané na různé vznášející se částice
Zooplankton Ve sladkých vodách jsou nejhojněji zastoupeni korýši – perloočky (Cladocera), vířníci (Rotatoria) a klanonožci (Copepoda). Typickým zástupcem perlooček je tzv. vodní blecha (Daphnia magna), která je také nejčastěji používána k ekotoxikologických testům (testy toxicity chemických látek, odpadních vod, apod). Mezi vířníky řadíme např. Brachionus calyciflorus. Klanonožci se dělí na dva řády – vznášivky (např. Eudiaptomus vulgaris) a buchanky (např. Cyclops vicinus nebo Cyclops strenuus). Dosahují velikosti od 1 do 100 m. Obr. 60 Brachionus calyciflorus
Obr. 61 Cyclops vicinus
Obr. 62 Daphnia magna
Fytoplankton a bakterioplankton Fytoplankton je společenstvo fotosyntetizujících organizmů, žijící ve volné vodě nebo mezi rostlinami v litorálu nádrží a řek. Je tvořeno mikroskopickými řasami a sinicemi (cyanobaktériemi), které se ve vodě pasivně vznášejí. Je přítomen ve všech povrchových vodách přirozeného původu. Fytoplankton hraje významnou roli v primární produkci vodních ekosystémů, protože je ve volné vodě jediným producentem organické hmoty tvořící základ potravního řetězce a zdrojem kyslíku, vznikajícího při fotosyntetickém procesu. Převádí živiny, rozpuštěné ve vodě do organické formy a umožňuje jejich ukládání do usazenin při sedimentaci. V příznivých podmínkách se fytoplankton velmi rychle množí (doba obratu může být i kratší než 1 den). V případě vysoké koncentrace živin a při dostatku světla vytváří nadprodukce (vegetační zbarvení, zákaly, vodní květy), které negativně ovlivňují kvalitu vody. Při zpracování takové vody na vodu pitnou se mění chuťové a pachové (neboli senzorické) vlastnosti upravené vody. V rekreačních oblastech je znemožněno koupání, 43
protože některé druhy sinic a obrněnek produkují zdraví nebezpečné toxiny. Kontrola této významné složky biocenóz vodních nádrží zvl. v koupací sezoně je proto velmi důležitá. Zástupci fytobentosu (sinice a řasy) jsou obdobní jako v případě zoobentosu, zde se ale jedná o jednobuněčné nebo málobuněčné organismy: Rozlišujeme jich tisíce druhů. Náleží k nim i cyanobakterie, které jsou pro člověka toxické, protože produkují neurotoxiny, endotoxiny a cytotoxiny. Obr. 65 Cryptophyceae
Obr.63 Chlamydomonas
Obr.64 Cyanobakterie Chroococcus
2.5.6. Nekton – Ryby Jsou to vodní organismy schopné pohybu nezávisle na proudu vody. V českém prostředí se jedná téměř výhradně o ryby (Osteichthyes), pokud neuvažujeme obojživelníky. Je to skupina vodních obratlovců vyznačujících se kostrou a skřelemi kryjícími žábry. Ryby jsou přizpůsobeny životu ve vodě. Variabilita ryb je obrovská. Patří mezi ně druhy dravé, všežravé, býložravé i parazitické, druhy žijící samotářsky, v párech i v hejnech. Nejmenší ryby patří mezi nejmenší obratlovce vůbec (8 mm v dospělosti 1 ), zatímco jiné dosahují v českých řekách i více než 1 metr délky. Ryby mají nezastupitelnou roli ve vodních ekosystémech a mají také velký význam ekonomický – jsou významnou lidskou potravou, ale i předmětem obchodu. Jednou z nejznámějších a snad i nejvýznamnějších sladkovodních ryb nejen u nás je kapr obecný (Cyprinus carpio). O tom svědčí i fakt, že tvoří přes 80 % veškeré rybí produkce jak v přirozených vodách, tak v rybníkářství. Dnes je rozšířen prakticky po celém světě. Český kapr je dlouhá léta chloubou českého rybníkářství a pojmem po celé Evropě. Pro své výborné hospodářské výsledky a kvalitní chutné maso je neustále vysazován do chovných i sportovních revírů. Kapr je teplomilná všežravá ryba zdržující se u dna. Ovšem na podmínky není nikterak náročný, a tak přesto že se mu nejlépe daří v dobře prohřátých vodách, přizpůsobí se též drsnějšímu tekoucímu prostředí. Jeho potrava je velmi pestrá, od živočišné (žížaly, menší červy, hmyz, blešivec a někdy údajně i drobnější rybičku) až po rostlinnou. Jednou z jeho hospodářských předností je jeho velmi rychlý růst. Už ve třetím roce tak může dosahovat hmotnosti okolo 2 kg a více. Nejvyšší doložený věk této ryby je okolo 50 let. V Čechách drží primát úlovek z roku 1978, který měl asi 108 cm a vážil přibližně 29 kg. Obr. 66 Kapr obecný – Cyprinus carpio
1
Tato minimální velikost ryb neplatí pro vodní prostředí ČR.
Z lososovitých ryb je u nás dobře znám pstruh obecný potoční (Salmo Trutta Morpha Fario). Je také rozšířena prakticky v celé Evropě. V České republice se vyskytuje ve středních a horních úsecích toků, v horských potocích i ve velkých nadmořských výškách. Důležitými faktory pro jeho výskyt je zejména teplota vody, její čistota a obsah kyslíku ve vodě. Je citlivý na znečištění vody, ve které žije. Pstruzi se živí zejména larvami vodního hmyzu, především chrostíků, jepic a pakomárů, ale také náletovým suchozemským hmyzem. Větší jedinci se živí i menšími rybkami, obojživelníky i malými savci. Ve stojatých vodách činí složku jeho potravy také zooplankton. Pstruzi v našich podmínkách dospívají mezi druhým a třetím rokem života. Ke tření dochází v říjnu a listopadu a závisí především na teplotě vody v toku. Do trdlišť (míst tření) dlouze migrují, přičemž jsou schopni překonávat poměrně vysoké vodní překážky, jako jsou vodopády a jezy. Jako trdliště si vybírá místa s písčitým nebo štěrkovitým dnem, s pomaleji proudící vodou a hloubkou do 0,5 metru. Vytloukají břichem ve dně oválné jamky až 50 centimetrů dlouhé, do kterých v několika dávkách ukládají jikry, které samec oplodňuje. Během tření oba rodiče víří písek a drobný štěrk, který jikry překrývá. V přírodních podmínkách dochází k vylíhnutí larev v únoru až březnu. Pstruh se dožívá věku 3 až 5 let. Jeho růst je závislý na množství potravy v dané lokalitě, v málo úživných tocích dorůstá ve věku 5 let do velikosti okolo 20 centimetrů, v lepších podmínkách větších řek přes 30 centimetrů. Bývá hojně pěstován v chovných nádržích. Obr. 67 Pstruh obecný potoční – Salmo Trutta Morpha Fario
V českých řekách a nádržích můžeme najít desítky druhů dalších dravých a nedravých ryb. Běžně se nachází např. jelec tloušť (Leuciscus cephalus), lipan podhorní (Thymallus thymallus), mřenka mramorová (Barbatula barbatula), lín obecný (Tinca tinca), parma obecná (Barbus barbus), plotice obecná (Rutilus rutilus), candát obecný (Sander lucioperca), štika obecná (Esox lucius). Štika obecná je typický noční dravec, přičemž její potravou jsou zejména ryby odpovídající velikosti. Nepohrdne avšak ani žábou, utopenou myší, či menším jedincem vlastního druhu (u štik je poměrně rozšířen kanibalismus). Druh nebo poměr dravých a nedravých ryb v nádržích je předmětem rybného managementu s ohledem na účel nádrže nebo chovu ryb.
45
2.5.7. Organismy vázané na povrchovou blanku (neuston a pleuston) Pleustonem je nazývána skupina organismů vykytujících se na hladině vody. Udrží se na ni zásluhou povrchového napětí vody. Je jedním ze zdrojů potravy ryb. Hojným zástupcem je bruslařka obecná (Gerris lacustris) - vodní ploštice. Jejím životním prostorem jsou stojaté a pomalu tekoucí vody. Pohybuje se zásluhou brv na povrchu nožních článků trhavými a velmi rychlými veslovitými pohyby po vodní hladině a přitom velmi úspěšně loví menší hmyz. Obdobným zástupcem je vodoměrka štíhlá (Hydrometra stagnorum). Obr. 68 Bruslařka obecná (Gerris lacustris
Obr. 69 Vodoměrka štíhlá (Hydrometra stagnorum)
Neustonem jsou převážně planktonní organismy, které žijí přímo v povrchové blance (cca do hloubky 5 cm). Jedná se např. o brouky, některé druhy pavouků, žížaly, šneky, hmyzí larvy i jednobuněčné organismy.
2.6. Ekologická rovnováha tekoucích a stojatých vod Každý vodní tok je přírodní jedinečností vznikající po tisíciletí. Je systémem ovlivňovaným mnoha faktory: geologickým podložím, morfologií koryta, spádem toku, chemickým složením a teplotou vody a skladbou vodních organismů. Soubor ve vodě žijících organismů se těmto podmínkám dlouhodobě přizpůsoboval. Lidé v obydlených oblastech však požadují od svého prostředí zcela jiné podmínky, než jaké jim poskytují přírodní podmínky. Ekologická rovnováha a krása nedotčené přírody je obětována požadavkům technického života s cílem zkvalitnit život lidí. Z ekologického hlediska jsou tak vodní toky velmi exponovaným biotopem. Voda je z toků a krajiny odebírána, využívána k rozličným účelům a opětovně vracena do řek. Odpadní voda je ale obohacena řadou nepřirozených (tzv. syntetických) látek, působící znečištění vodního prostředí, ztrátu biodiverzity, mnohdy úhyn vodních organismů následkem havárií. Odpadní voda však obsahuje i přírodní látky, jako např. biologicky rozložitelnou organickou hmotu a živiny (dusík a fosfor), které jsou však často vnášeny v množství způsobujích poškození vodního prostředí. Zvyšováním úživnosti vod (obohacování živinami) dochází za určitých podmínek k růstu specifických vodních organismů (řasy, sinice) v nadměrném množství a způsobují degradaci vodního prostředí. Tomuto procesu říkáme eutrofizace. Pro její rozvoj je dominantní především obsah fosforu v odpadní a povrchové vodě (jeho zdrojem jsou především splaškové odpadní vody, v menší míře splachy z polí hnojené organickými hnojivy). Povrchová voda pak ztrácí i svůj rekreační potenciál a způsobuje těžkosti při úpravě surové vody na vodu pitnou. Vysoké množství organické hmoty v povrchové vodě pak může způsobovat kyslíkový deficit (snižování koncentrace rozpuštěného kyslíku). Při poklesu pod určitou mez dochází k úhynu ryb. Pro lososovité ryby je v letních měsících kritické množství kyslíku 5,0–5,5 mg.l−1. Při koncentraci rozp. O2 4,0 mg.l−1 lze pozorovat obtíže při dýchání a při 1,0–2,0 mg.l−1 již v krátkém čase hynou. Pro kapra je optimální obsah kyslíku během vegetačního období nad 6,5 mg.l−1, obsah kyslíku 3,0– 3,5 mg.l−1 je již dlouhodobě nepřijatelný. V zimním období nemá poklesnout obsah rozp. O2 pod 3 mg.l−1.
Dalším významným prvkem narušujícím ekologickou rovnováhu vodního prostředí je zavlékání invazivních druhů organismů do vod. Týká se to nejen ryb, ale i makrozoobentosu a některých dalších organismů (makrofyta, řasy). Jedním z nejznámnějších zavlečených druhů je rak pruhovaný (Orconectes limosus), nazývaný též jako rak americký, invazivní druh ze Severní Ameriky. Do vod ČR se dostal po Labi z Německa, kam byl cíleně introdukován koncem 19. století. Ten přenáší račí mor (plíseň Aphanomyces astaci), vůči němuž je rezistentní, ale naše původní druhy raků nikoliv. Tím významně ohrožuje populace původních druhů. V přírodě České republiky se lze setkat celkem s pěti druhy raků, ovšem jen dva z těchto druhů jsou v ČR původní - rak říční (Astacus astacus) a rak kamenáč (Austropotambius torrentium). Druhem, který přibyl k těm původním koncem 19. a začátkem 20. století, je rak bahenní (Astacus leptodactylus). Tento druh byl dovezen „náhradou“ za raka říčního, jehož populace byly ohrožovány račím morem. Oba původní druhy raků jsou chráněny podle zákona č. 114/1992 Sb. a podle prováděcí vyhlášky č. 395/1992 Sb. jsou řazeny ke kriticky ohroženým druhům.
a
b
c
Obr. 70 Rak říční - Astacus astacus (a), Rak kamenáč - Austropotambius torrentium (b), Rak pruhovaný Orconectes limosus (c)
Z korýšů je nebezpečným druhem např. blešivec ježatý (Dikerogammarus villosus), který dostal předzdívku "zabiják". Vysloužil si ji především za to, že svou kořist nezabíjí cíleně jen kvůli potravě, ale často ji jen usmrtí a nepozře. Výskyt tohoto blešivce přitom představuje velké nebezpečí z důvodu vyhubení původních druhů blešivců (např. blešivce hřebenatého Gammarus roeselii)). Také tento invazivní druh se k nám dostal z Německa po Labi. Přirozené překážky v toku a omezení lodní dopravy na dolní tok Labe brzdí jeho rozšíření do výše položených oblastí říční sítě. Pro ilustraci můžeme uvést dynamiku jeho rozšíření: Labe-Hřensko (2001), Labe-Střekov (2002), Labe-Obříství (2003), Vltava-Praha (2008), Labe-Kolín (2010) a Labe-Veletov (2012) (ŠPAČEK et all., 2014). Obr. 71 Blešivec ježatý (Dikerogammarus villosus)
2.7. Podzemní vody Přestože jsou podpovrchové vody většinou skryté před zraky člověka, představují z hlediska objemu a kvality základ našich vodních zásob. Významnou část podpovrchových vod tvoří půdní vláha, 47
dotující kořenové systémy vegetace. Hlavní zásoby jsou však kumulovány hlouběji jako podzemní voda. Zásoba vody v půdě a v podzemních kolektorech je závislá na srážkách, jejich četnosti a intenzitě. Příliš intenzívní (přívalová) srážka steče z větší části rychle po povrchu jako přímý odtok do potoků a řek. Pro infiltraci vody do půdy a horninového prostředí je stěžejní méně intenzívní srážka probíhající po delší dobu a také postupné odtávání sněhové pokrývky. Toky jsou pak dostatečně dotovány vodou hypodermickým (podpovrchovým) a základním odtokem (viz obrázek). Zároveň se udržuje hladina kolektorů2 podzemní vody. V některých lokalitách jsou podzemní vody dotovány infiltrací3 z toků (opačný směr základního odtoku). Obr. 72 Koloběh vody v přírodě
zdroj: VÚV T.G.M., 2010.
Největším využitelné zásoby podzemní vody jsou v hydrogeologických pánvích. Jsou tvořeny výlučně druhohorními a třetihorními sedimenty (pískovce, slínovce, jílovce, písky), které jsou na některých územích překryty ještě mocnými a plošně rozsáhlými fluviálními (říčními) štěrkopísky (kvartér). Významným problémem využitelnosti podzemních vod je nerovnoměrné rozložení jejich zásob. Kvalita podzemních vod je obecně lepší než kvalita vod povrchových a je závislá na hloubce a geologické sklatbě kolektoru, ze kterého je prováděn odběr vody, a na charakteru obhospodařování jímacího území. Plošně nejrozšířenější je problém vysokého obsahu dusičnanů v podzemní vodě. Ty se totiž v těle člověka za nepřítomnosti kyslíku mohou redukovat na dusitany a dále na karcinogenní N-nitrosoaminy. Obsah dusičnanů v pitné vodě je proto limitován. Platná vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 252/2004 Sb., kterou se stanoví hygienické požadavky na pitnou a teplou vodu a četnost a rozsah kontroly pitné vody, stanovuje nejvyšší mezní hodnotu pro dusičnany 50 mg.l-1. Pro kojence je limit přísnější (10 mg.l-1) z důvodu možné dusičnanové alimentární 4 2
Kolektorem se v geologii rozumí sběrná porézní hornina s nahromaděným mediem (v tomto případě vodou). Infiltrací se rozumí vsakování vody do půdy a propustných hornin. 4 Alimentární onemocnění je medicínský pojem s dvojím významem: z pohledu infekčního lékařství se takto označuje každé onemocnění člověka a zvířat, kdy se jedinec nakazí pozřením kontaminované potravy či tekutiny. Vstupní branou infekce je trávicí trakt. Obdobně lze termín použít i při intoxikacích, kdy se jed dostává do těla perorálně. 3
methemoglobinaemie 5 (DAM): kojenec je vystaven nebezpečí udušení z důvodu možné reakce dusitanů s krevním barvivem hemoglobinem. K ochraně povrchových a podzemních vod významně přispívá tzv. Nitrátová směrnice EU, definuje pravidla pro vymezování zranitelných oblastí a stanovuje hlavní nástroje ke snížení znečištění vod dusičnany. Těmito nástroji jsou Správná zemědělská praxe pro ochranu vod před znečištěním a Akční program, stanovující účinná opatření v konkrétních zranitelných oblastech. Znečištění podzemních vod dusičnany nejsou jediným ohrožením. V lokalitách průmyslové výroby v minulosti docházelo k jejich kontaminaci různými nebezpečnými látkami, hojně chlorovanými organickými látkami, které byly používány jako rozpouštědlo nebo odmašťovací činidlo (zvl. chloroform, trichlorethen, tetrachlorethen). Významná je kontaminace po těžbě uranových rud loužením koncentrovanou kyselinou sírovou. Tyto lokality jsou evidovány jako staré ekologické zátěže a jsou postupně sanovány. Je třeba si uvědomit, že znečištění může pod zemí putovat desítky let. Proto je nutné důsledně dbát o to, aby infiltrační území podzemních vod nebylo jakýmkoliv způsobem znečišťováno. Významným druhem podzemních vod jsou minerální vody. Obr. 73 Karlovarské Vřídlo dostupně na Podzemní vody při svém pohybu zemským povrchem rozpouštějí (zdroj: http://www.treking.cz/priroda/ nejrůznější látky a obohacují je tak o minerály. Jako mezní hranice mineralky-a-kyselky.htm mezi minerální a obyčejnou vodou se udává hodnota 0,1–0,6 g rozpuštěných látek na 1 litr. V široké a velmi rozmanité rodině minerálních vod zaujímají významné místo kyselky neboli uhličitanové vody. Poznáme je podle toho, že voda perlí - to znamená, že ve vodě a především na stěnách nádob se vylučují drobné bublinky plynu. Vznik kyselek je vázán na výstupy oxidu uhličitého CO2, k němuž dochází hlavně v místech křížení hlubinných zlomů a puklinových zón. Rozpouštěním CO2 v podzemní vodě vzniká kyselina uhličitá (H2CO3), jež následně rozpouští minerály v okolních horninách. Složení podloží má tedy výrazný vliv na výslednou mineralizaci. Některé kyselky obsahují zvýšený obsah sulfidů a sirovodíku (S2-, H2S), což se projevuje charakteristickým zápachem. Mnohé minerální vody vykazují výrazně vyšší teplotu oproti okolní vodě, nazýváme je termálními vodami. Některé minerální vody vykazují zvýšenou radioaktivitu. Vzácností je přírodní léčivá minerální voda – jodobromová solanka na ostravsku, původem mořská, která se vytvořila v období třetihorního vrásnění. Největším a nejteplejším pramenem termální vody v Čechách je Karlovarské Vřídlo. Výška Vřídla dosahuje 12 m, teplota vody 73,4 °C.
5
Probíhá bakteriální redukce dusičnanů na dusitany v trávicím traktu. Dusitany reagují s krevním barvivem hemoglobinem na methemoglobin, který není schopen přenášet kyslík.
49
3. OCHRANA VOD Povrchové a podzemní vody jsou statkem veřejného užívání. Jedná se o statek všeobecně přístupný a s předem neomezeným okruhem uživatelů. Jinak řečeno, povrchové a podzemní vody může užívat každá osoba. Veřejné užívání ale musí být určitým způsobem regulováno ve prospěch zachování tohoto statku. Veřejným statkem přestává povrchová nebo podzemní voda být až jejím odebráním. Odebraná voda však není z větší části spotřebovávána, ale je vrácena po jejím použití zpět do vodního prostředí (vypouštěním). Použitou vodu, která má změněnou jakost (složení nebo teplotu), nazýváme vodou odpadní. Základní dvě hrozby týkající se vody, které mohou ovlivnit kvalitu lidského života, jsou její nedostatek a její znečištění. Ochrana vod je komplexní činností spočívající v ochraně množství a jakosti povrchových i podzemních vod, a to v souladu s požadavky českého práva i práva EU. Základním právním předpisem Evropského parlamentu a Rady ustavujícím rámec pro činnost Společenství v oblasti vodní politiky členských států je směrnice Evropského parlamentu a Rady 2000/60/ES z 23. října 2000. Ochranu vod, jejich využívání a práva k nim upravuje v ČR zákon č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon). Některá jeho paragrafová ustanovení jsou upřesněna či rozvedena tzv. podzákonnými předpisy (nařízení vlády, vyhlášky). Ministerstvo životního prostředí společně s Ministerstvem zemědělství každoročně předkládá vládě Zprávu o stavu vodního hospodářství v České republice 6, která popisuje a hodnotí stav jakosti a množství povrchových a podzemních vod i související legislativní, ekonomické, výzkumné a integrační aktivity.
3.1. Nakládání s vodami K nakládání s povrchovými nebo podzemními vodami musí být podle § 8 odst. 1 vodního zákona) platné povolení. Toto povolení vydávají vodoprávní úřady obcí s rozšířenou působností, krajské úřady a Ministerstvo zemědělství a Ministerstvo životního prostředí jakožto vrcholný vodoprávní úřad. Povolení k nakládání s povrchovými nebo podzemními vodami je třeba k jejich odběru/čerpání, akumulaci, vzdouvání, energetickému využití, vypouštění odpadních vod a k podnikatelským činnostem spojených s nakládáním vodami (např. pro chov ryb, vodní drůbeže, apod.). Povolení se vydává na časově omezenou dobu a stanoví se v něm účel, rozsah, povinnosti a popřípadě podmínky, za kterých se toto povolení vydává. Povolení k vypouštění odpadních vod nemůže být v případě vypouštění odpadních vod se zvlášť nebezpečnými látkami nebo nebezpečnými látkami vydáno na dobu delší než 4 roky. Přímé vypouštění odpadních vod do podzemních vod nelze povolit. Kdo vypouští odpadní vody do vod povrchových nebo podzemních, je povinen zajišťovat jejich zneškodňování v souladu s podmínkami stanovenými v povolení k jejich vypouštění, měřit objem
6
Dostupné na webu: http://eagri.cz/public/web/mze/ministerstvo-zemedelstvi/vyrocni-a-hodnotici-zpravy/zpravy-ostavu-vodniho-hospodarstvi/
vypouštěných vod a míru jejich znečištění a výsledky těchto měření předávat vodoprávnímu úřadu, který rozhodnutí vydal, a příslušnému správci povodí a pověřenému odbornému subjektu. Ten, kdo nakládá s nebezpečnými závadnými látkami nebo se zvlášť nebezpečnými závadnými látkami, musí podle § 39 vodního zákona splnit řadu dalších podmínek v tomto paragrafu specifikovaných. Pokud dojde k zanedbání výše uvedených povinností nebo k havárii, je potřeba neprodleně učinit opatření k odstranění následků a k nápravě stavu, který nepříznivou situaci způsobil. Podnikatelské subjekty nakládající s významným množstvím nebezpečných látek musí mít zpracován havarijní plán.
3.2. Ochranná pásma vodních zdrojů K ochraně vydatnosti, jakosti a zdravotní nezávadnosti zdrojů podzemních nebo povrchových vod využívaných nebo využitelných pro zásobování pitnou vodou s průměrným odběrem více než 10 000 m3 za rok stanoví vodoprávní úřad ochranná pásma (§ 30 vodního zákona). Vyžadují-li to závažné okolnosti, může vodoprávní úřad stanovit ochranná pásma i pro vodní zdroje s nižší kapacitou. Vodoprávní úřad může ze závažných důvodů své rozhodnutí o stanovení ochranného pásma též změnit, popřípadě je zrušit. Stanovení ochranných pásem je vždy veřejným zájmem. Ochranná pásma se dělí na ochranná pásma I. stupně, která slouží k ochraně vodního zdroje v bezprostředním okolí jímacího nebo odběrného zařízení, a ochranná pásma II. stupně, která slouží k ochraně vodního zdroje v územích stanovených vodoprávním úřadem tak, aby nedocházelo k ohrožení jeho vydatnosti, jakosti nebo zdravotní nezávadnosti.
3.3. Ochrana vodních organismů Stěžejním právním předpisem je zákon č. 114/1992 Sb., o ochraně přírody a krajiny, jehož úplné znění vyšlo ve sbírce zákonů pod číslem 18/2010 Sb. Ochranou přírody a krajiny se podle tohoto zákona rozumí vymezená péče státu a fyzických i právnických osob mj. o volně žijící živočichy, planě rostoucí rostliny a jejich společenstva. Podle § 2 odst. 2 písm. i) je cílem udržovat přirozené podmínky pro život vodních a mokřadních ekosystémů při zachování přirozeného charakteru a přírodě blízkého vzhledu vodních toků a ploch a mokřadů. Podrobnosti k ochraně včel, zvěře, vodních organismů a některých dalších necílových organismů při používání přípravků na ochranu rostlin určuje vyhláška č. 327/2012 Sb.
51
3.4. Ukazatele kvality vody Odpovídající jakost vody je důležitá pro zajištění života vodních organismů a člověka. Syntetické i některé přírodní látky, které se vyskytují ve vodě nad určitou mez, způsobují nebo mohou zapříčninit poškození organismů nebo i zdraví člověka. Takovému poškození se říká toxické účinky. Pokud zkoumáme toxicitu pro vodní organismy, nazýváme ji ekotoxicitou, v případě člověka toxicitou. Je důležité si uvědomit, že z hlediska možných toxických účinků je kromě koncentrace působící látky důležitá i délka expozice. Krátkodobé působení toxické látky s prokázaným toxickým účinkem na organismy nazýváme akutní toxicitou, dlouhodobé působení toxické látky zpravidla o nižší koncentraci může vykazovat chronickou toxicitu. Toto je třeba zohlednit při tvorbě limitních hodnot jakosti vody. Ty jsou zpravidla stanovovány jako roční průměrná hodnota, medián, nejvyšší přípustná hodnota, hodnota stanovená jako percentil (s pravděpodobností nepřekročení) nebo indikativní hodnota, při jejiž překročení se hledá příčina (zdroj) znečištění. Dalším důležitým faktorem je účel použití vody nebo druh vody po jejím použití. Od toho se odvíjí i soubor ukazatelů a jejich výše, pro které jsou limitní hodnoty stanoveny. Ty mají právní charakter, tzn., že jsou zakotveny českou a evropskou legislativou. Podle povahy ukazatelů je rozlišujeme na:
fyzikální (např. telota, pH, elektrická vodivost neboli konduktivita, průhlednost) organoleptické (např. chuť, pach) chemické (např. dusičnany, celkový fosfor, polyaromatické uhlovodíky, rtuť) biologické (např. chlorofyl-A, mikroskopický obraz, sinice) mikrobiologické (např. fekální koliformní bakterie, intestinální enterokoky) radiologické (např. celková objemová aktivita alfa, radium 226, tritium)
Ukazatele a limitní hodnoty můžeme najít v následujících předpisech:
Vyhláška č. 275/2004 Sb., o požadavcích na jakost a zdravotní nezávadnost balených vod a o způsobu jejich úpravy – požadavky na jakost balených minerálních vod, balených kojeneckých, pramenitých a pitných vod. Vyhláška č. 252/2004 Sb., kterou se stanoví hygienické požadavky na pitnou a teplou vodu a četnost a rozsah kontroly pitné vody – stanoví hygienické limity mikrobiologických, biologických, fyzikálních, chemických a organoleptických ukazatelů jakosti pitné vody, pitné vody balené a teplé vody. Nařízení vlády č. 71/2003 Sb., o stanovení povrchových vod vhodných pro život a reprodukci původních druhů ryb a dalších vodních živočichů a o zjišťování a hodnocení stavu jakosti těchto vod – stanoví mj. ukazatele a cílové a přípustné hodnoty jakosti povrchových vod vhodných pro život a reprodukci původních druhů ryb a dalších vodních živočichů (zvlášť pro lososové a kaprové vody). Nařízení vlády č. 61/2003 Sb., o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění povrchových vod a odpadních vod, náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových a do kanalizací a o citlivých oblastech. Nařízení vlády č. 416/2010 Sb. o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění odpadních vod a náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod podzemních.
Při odvozování limitních hodnot je třeba si dále uvědomit, že ve vodním prostředí žije rozličná škála vodních organismů, z nichž každý je vůči působení toxické látky jinak vnímavý. Proto jsou tyto
organismy rozděleny do akvatických taxonů 7 neboli trofických úrovní8 . Základní soubor taxonů podle Rámcové směrnice pro vodní politiku Společenství 2000/60/ES zahrnuje:
řasy a/nebo makrofyta dafnie nebo jiný relevantní organismus bezobratlých ryby
Vyjma fyzikální a všeobecné ukazatele jsou pro většinu chemických látek limitní hodnoty ve vodě nazývány jako normy environmentální kvality (NEK). Postup jejich odvození je poměrně složitý, zjednodušeně ale můžeme říci, že se odvíjí od výsledků testů akutní nebo chronické ekotoxicity podle následující tabulky (Rámcová směrnice o vodní politice 2000/60ES): Specifikace testů ekotoxicity
Bezpečností faktor
Nejméně jeden akutní LC50 nebo EC50 z každého ze tří trofických úrovní (ryby, bezobratlí a řasy)
1 000
Jeden chronický EC10 nebo NOEC (buď ryba nebo zástupce bezobratlých, preferovaná dafnie)
100
Výsledky dvou testů chronické ekotoxicity (EC10 nebo reprezentujících dvě trofické úrovně (ryby, bezobratlí a řasy)
50
NOEC)
z
druhů
Výsledky testů chronické ekotoxicity (EC10 nebo NOEC) z druhů reprezentujících všechny tři trofické úrovně (ryby, bezobratlí a řasy)
10
Použití SSD metody
1-5
Využití terénních ekotoxikologických dat nebo dat z modelů ekosystémů, které umožňují výpočet a aplikaci přesnějších bezpečnostních faktorů
Hodnocení od případu
případ
Vysvětlivky: LC50 (Letal Concentration) – Vypočítaná koncentrace látky ve vodě, při které je očekávána smrt 50 % přesně určeného organismu, který je vystavena koncentraci této látky po určitou dlouhou dobu. U akutní toxicity je doba expozice v řádu hodin. EC50, EC10 (Effective Concentration) – účinná koncentrace, při které dochází k toxickému efektu (např. snížení růstové rychlosti) u 50 %, resp. 10 % testovaných organismů oproti kontrolnímu vzorku. NOEC (No Observed Effect Concentration) – odpovídá nejvyšší konkrétní zkoušené koncentraci vzorku, u které ještě nedošlo k toxickému (inhibičnímu) efektu. Pro výpočet NEK vyjádřené jako roční průměr se bere hodnota ekotoxicity zjištěná pro nejcitlivější testovaný organismus, která se dělí příslušným bezpečnostním faktorem.
7
Taxon neboli systematická jednotka neboli taxonomická jednotka je skupina konkrétních (žijících nebo vymřelých) organismů, které mají společné určité znaky (nejčastěji jsou příbuzné) a tím se odlišují od ostatních taxonů. 8 Trofická úroveň je zpravidla energetická nebo potravní úroveň organismů, kde spojnice představuje jeden nebo více společných faktorů (např. charakteristické znaky, skupinu predátorů, druh potravy, apod.).
53
Pro prioritní látky jsou normy environmentální kvality jednotné pro všechny členské státy EU. K nim je možno stanovit NEK na národní úrovni pro ostatní znečišťující látky (v ČR obsaženy v nařízení vlády č. 61/2003 Sb., v platném znění).
3.5. Bodové zdroje znečištění Vypouštění odpadních vod do vod povrchových – řek a potoků – formou bodových zdrojů znečištění, tj. soustředěného vypouštění vod, představuje významný vliv na kvalitu vody. Podle původu odpadních vod je lze rozdělit na vypouštění komunální, průmyslové, z energetiky, ze zemědělství a na vypouštění ostatní. Samostatnou skupinu tvoří vypouštění vod s tepelnou zátěží. Objem vypouštěných odpadních vod je zřejmý z následujícího grafu. Obr. 74 Objem vypouštěných odpadních vod z vybraných sektorů hospodaření s vodou v ČR za období 1980–2012
zdroj: MZe, 2012
Po roce 1990 došlo ve většině sektorů k významnému snížení jak vypouštěného objemu odpadních vod, tak i vypouštěného znečištění (viz Obr. 74). Po změně politického systému začala být věnována zvýšená pozornost ochraně životního prostředí a zdrojům emisí jako takovým. Postupně byly intenzifikovány (modernizovány) čistírny odpadních vod, u komunálních čistíren (odpadní vody z městských aglomerací) byly budovány stupně terciálního čištění (první stupeň – mechanické čištění, druhý stupeň – biologické čištění, třetí stupeň – odstraňování nutrientů: dusíku a fosforu). Zároveň rostlo procento napojení obyvatel na kanalizaci zakončenou čistírnou odpadních vod (ČOV) a budovaly se čistírny i v menších městech a obcích. Celkový počet ČOV se od roku 1990 zvýšil o více jak 200 %.
Obr. 75 Celkové množství vypuštěného organického znečištění charakterizovaného ukazatelem BSK 5 (biochemická spotřeba kyslíku pětidenní) v ČR za období 1990–2012
zdroj: MZe, 2012
Významný pokles objemu vypouštěných odpadních vod z průmyslu je dán několika faktory: zavedením opětovného použití vody – recirkulací, modernizací technologických celků vyhovujích nejlepším dostupných technikám (tzv. BAT – Best Available Techniques) významných zástupců průmyslu a postupná změna skladby průmyslu (útlum těžkého strojírenství ve prospěch zpracovatelského průmyslu a služeb). Podle § 89 zákona o vodách je právnická nebo fyzická osoba, která vypouští odpadní vody do vod povrchových, za podmínek stanovených v zákoně, povinna platit poplatek za znečištění vypouštěných odpadních vod a poplatek z objemu vypouštěných odpadních vod (tzv. zpoplatněné znečištění). Znečišťovatel je povinen jej platit, jestliže jím vypouštěné odpadní vody překročí v příslušném ukazateli znečištění zároveň hmotnostní a koncentrační limit zpoplatnění. Ukazatele znečištění, hmotnostní a koncentrační limity zpoplatnění a sazby poplatku jsou uvedeny v příloze č. 2 k zákonu (ukazatele: chemická spotřeba kyslíku – CHSK, rozpuštěné anorganické soli –– RAS, nerozpuštěné látky – NL, celkový fosfor, amoniakální dusík, anorganický dusík, adsorbovatelné halogenované organické sloučeniny – AOX, rtuť a kadmium). Poplatek z objemu vypouštěných odpadních vod do vod povrchových je znečišťovatel povinen platit, jestliže objem jím vypouštěných odpadních vod překročí 100 tis. m3 za kalendářní rok. Z Obr. 75 můžeme vidět, že od r. 1999 již nebylo zpoplatněno žádné znečištění v ukazateli BSK5 (žádný znečišťovatel nepřekročil stanovený koncentrační a hmotností limit). Každý znečišťovatel je povinen mít na vypouštění povolení vodoprávního úřadu a je povinen u každé výpustě sledovat koncentraci znečištění ve vypouštěných odpadních vodách v daných ukazatelích, měřit objem vypouštěných odpadních vod a vést o tomto sledování a měření provozní evidenci. Tyto údaje pak znečišťovatel ohlašuje prostřednictvím portálu ISPOP. Integrovaný systém plnění ohlašovacích povinností (ISPOP) umožňuje příjem vybraných hlášení (ohlašovacích 55
povinností) z oblasti životního prostředí v elektronické podobě a jejich další distribuci příslušným institucím veřejné správy. Je zřízen zákonem č. 25/2008 Sb., o integrovaném registru znečišťování životního prostředí a integrovaném systému plnění ohlašovacích povinností v oblasti životního prostředí. Zřizovatelem a věcným garantem obsahu formulářů, tzn. ohlašovacích povinností, je Ministerstvo životního prostředí. Obr. 76 Vypouštění odpadních vod z důlní jámy Jeremenko, Ostrava
zdroj: VÚV TGM, v.v.i.(2010)
Údaje Integrovaného registru znečištění o emisích do ovzduší, vody a půdy za jednotlivé kalendářní roky jsou veřejně přístupné na adrese: http://www.irz.cz/. V posledních letech se zaměřuje pozornost na znečištění vod specifickými znečišťujícími látkami, zvl. perzistentními organickými látkami, reziduálními farmaky, látkami přítomnými v kosmetických přípravcích a drogami.
3.6. Plošné zdroje znečištění Jakost povrchových a podzemních vod je významně negativně ovlivňována i plošným znečištěním. K němu řadíme:
mnohočetné bodové znečištění malého rozsahu (např. splaškové znečištění z rozptýlené zástavby), které je někdy též nazýváno jako difúzní znečištění, odtok ze zemědělské půdy, erozní splachy z terénu, atmosférickou depozici.
Pokud provedeme bilanci znečištění výpočtem látkového odtoku ve zvoleném profilu říční sítě a odečteme od něj podíl, který připadá na bodové zdroje, zjistíme, že podíl plošného znečištění v řadě ukazatelů výrazně převyšuje příčinek bodového znečištění. To platí především pro nerozpuštěné látky, dusičnany, fosfor a v některých antropogenně silně ovlivněných vodních útvarech (např. plošnou těžbou nerostných surovin, koncentrací hutního průmyslu) i pro jiné látky (např. kovy, polyaromatické uhlovodíky). Perzistentní organické látky9 a kovy se váží v přírodním prostředí na pevné částice nebo se v ovzduší vyskytují ve formě aerosolu. Atmosférickou depozicí se dostávají to říční sítě, kde vedle emisí z bodového znečištění kontaminují říční sediment a vodní organismy. Při
9
Perzistentní organické látky (anglická zkratka POPs, Persistent Organic Pollutants) jsou látky dlouhodobě setrvávající v prostředí.
zvýšených průtocích se dostává sediment do vznosu a je transportován na velké vzdálenosti. To je dobře patrné i na následujících grafech. Obr. 77 Závislost koncentrace nerozpuštěných látek na průtoku v profilu Labe-Valy (data za období 2006-2008, četnost měření 12x za rok) (VÚV T.G.M., 2013)
Obr. 78 Závislost koncentrace nerozpuštěných látek na průtoku v profilu Odra - Bohumín (data za rok 1998, 365 měření za rok) (VÚV T.G.M., 2013)
Obr. 79 Závislost koncentrace benzo(a)pyrenu (polyaromatický uhlovodík) na koncentraci nerozpuštěných látek v profilu Bečva - Choryně (data za období 2006–2008, četnost měření 12 x za rok) (VÚV T.G.M., 2013)
Se zvyšujícím se průtokem roste také koncentrace nerozpuštěných látek a polyaromatických uhlovodíků. Když spočítáme denní látkové průtoky (profil Odra - Bohumín) v kalendářním roce, zjistíme, že látkový odtok nerozpuštěných látek z plošných zdrojů činí cca 60 % celkového látkového odtoku, přestože vysoké průtoky vody nastaly po dobu 8 % celkové doby kalendářního roku (hranice průtoku mezi bodovým a plošným charakterem znečištění byla odhadnuta na 2,5 násobek průměrného ročního průtoku Qa v r. 1998).
57
Z hlediska realizace opatření ke snížení plošného znečištění je velká pozornost věnována dusíku a pesticidům. Mezi hlavní nástroje ke snížení znečištění ze zemědělských zdrojů patří nařízení vlády č. 262/2012 Sb., o stanovení zranitelných oblastí a akčním programu. Jedná se např. o následující opatření:
zákaz hnojení minerálními dusíkatými hnojivy a hnojivy s rychle uvolnitelným dusíkem v zimním období podle druhu plodin a klimatického regionu, maximální limit přívodu dusíku na hektar v povoleném aplikačním období podle aplikačním pásem, limity hnojení dusíkem jednotlivých druhů plodin, náležitosti skladování statkových hnojiv.
V případě pesticidů byl vládou ČR schválen Národní akční plán ke snížení používání pesticidů (NAP). Je to soubor opatření, kterým je ve členských státech EU (včetně ČR) realizován program snížení nepříznivého vlivu přípravků na ochranu rostlin na zdraví lidí a životní prostředí včetně ochrany podzemních a povrchových vod. Nárůst spotřeby některých účinných látek zejména herbicidní povahy v posledních letech vzhledem ke změnám ve struktuře pěstovaných plodin koreluje s četností detekce těchto látek v povrchových vodách (např. acetochlor, metazachlor, terbutylazin).
3.7. Hodnocení a klasifikace jakosti vody Snižování množství vypouštěných látek do vodních toků se projevuje postupným zlepšováním jakosti povrchových vod. Pro hodnocení jakosti povrchových vod je dlouhodobým základním nástrojem klasifikace do 5 tříd jakosti podle normy ČSN 75 7221. Jakost vody se klasifikuje zvlášť pro každý jednotlivý ukazatel. Hodnocené ukazatele jsou členěny do pěti skupin: A – Obecné, fyzikální a chemické ukazatele B – Specifické organické látky C – Kovy a metaloidy D – Mikrobiologické a biologické ukazatele E – Radiologické ukazatele Hodnotí se vždy klouzavé dvouletí, aby bylo k dispozici 24 hodnot měření pro každý říční profil (četnost odběrů 1x/měsíc). Ve skupině pak rozhoduje ukazatel s nejnepříznivější hodnotou klasifikace a o celkové klasifikaci jakosti vody v toku rozhoduje nejhorší klasifikace ze skupin. Hodnocení se provádí podle 5 tříd jakosti: I. neznečištěná voda
ukazatele nepřesahují hodnoty přirozenému pozadí v toku
II. mírně znečištěná voda
dosud umožněna existence bohatého, vyváženého a udržitelného ekosystému
III. znečištěná voda
podmínky pro existenci bohatého, vyváženého a udržitelného ekosystému nemusí být vytvořeny
IV. silně znečištěná voda
podmínky umožňující ekosystému
existenci
odpovídající
pouze
běžnému
nevyváženého
V. velmi silně znečištěná voda
podmínky umožňující existenci pouze silně nevyváženého ekosystému
Míra zlepšení je patrná na následujícím obrázku. Obr. 80 Srovnání vyhodnocení jakosti vody v tocích podle ČSN 75 7221 (ČHMÚ, 2008)
Po implementaci Rámcové směrnice pro vodu 2000/60/ES do národních právních předpisů je prováděno tzv hodnocení stavu povrchových a podzemních vod v rámci zpracovávaných plánů povodí (dle vyhlášky č. 24/2011 Sb.). V současné době jsou na webových stránkách správců povodí veřejně přístupné plány oblastí povodí pro první plánovací cyklus 2010–2015 (např. http://www.pod.cz/plan-oblasti-povodi-Odry/cz). V současné době jsou zpracovávány plány povodí na období 2016–2021. Hodnotí se chemický stav vodních útvarů a ekologický stav vodních útvarů. 3.7.1. Chemický stav Zahrnuje prioritní látky pro vodní politiku Společenství (vybrané těžké kovy, pesticidy, průmyslové znečišťující látky a další znečišťující látky, celkem 45 prioritních látek). Stav se hodnotí na dvě kategorie: dobrý a nedosažení dobrého stavu. Výsledný stav v rámci hodnocení chemického stavu určuje nejhůře hodnocený ukazatel v jednotlivých letech hodnoceného období (pokud byť jediný ukazatel v jednom z hodnocených let nevyhoví, celkový stav je nevyhovující). Základní hodnotící jednotkou je útvar povrchých vod nebo útvar podzemních vod. U vodních útvarů, kde neprobíhá monitoring prioritních látek, se stav nehodnotí, pokud není hodnocení v daném útvaru agregováno i pro utvar/útvary nad hodnoceným útvarem. 3.7.2. Ekologický stav Hodnocení ekologického stavu je složitější. Zahrnuje:
10
Biologické složky – makrozoobentos, ryby, fytobentos, fytoplankton a makrofyta Chemické a fyzikálně-chemické složky podporující biologické složky Všeobecné fyzikálně-chemické složky – teplotní poměry, kyslíkové poměry, slanost, acidobazický stav, živinové podmínky Specifické znečišťující látky – neprioritní specifické znečišťující látky, další národní znečišťující látky Hydromorfologické složky podporující biologické složky – hydrologický 10 režim, kontinuita toku, morfologické11 podmínky
Hydrologie je věda, která se zabývá poznáním zákonů výskytu a oběhu vody v přírodě.
59
Výsledný stav v rámci hodnocení ekologického stavu určuje nejhůře hodnocená složka z hodnocených biologických složek a chemických a fyzikálně-chemických složek podporujících biologické složky v jednotlivých letech hodnoceného období. ). Stav se hodnotí na pět kategorií: velmi dobrý – dobrý – střední – poškozený – zničený. Tam, kde není dostatek dat, útvar se nehodnotí. Syntéza hodnocení: Výsledný celkový stav vodního útvaru je označen jako dobrý, jestliže jeho ekologický a chemický stav je přinejmenším dobrý. Je-li chemický nebo ekologický stav vodního útvaru neznámý a zároveň jeho chemický nebo ekologický stav není horší než dobrý, je celkový stav vodního útvaru označen jako neznámý. V ostatních případech je celkový stav vodního útvaru označen jako nevyhovující.
3.8. Programy opatření Plány oblastí povodí jsou rozsáhlými koncepčními dokumenty, jejichž cílem je dosažení dobrého stavu vod do roku 2015, případně do roku 2021 či do pevně stanoveného konečného termínu v roce 2027. Jako nástroj k dosažení dobrého stavu vod slouží Programy opatření. Ta musí být technicky a finančně realizovatelná. Jejich účinek na zlepšení stavu vodních útvarů je vyhodnocován v každém navazujícím Plánu oblasti povodí. Opatření se různí podle příčin, které vedly k nevyhovujícímu stavu, např.:
11
výstavba kanalizace, intenzifikace nebo výstavba čistírny odpadních vod, technická a biologická opatření na snížení eutrofizace vod, revitalizace vodní toků12, zprůchodnění vodních toků, technická opatření u průmyslových znečišťovatelů (snižování vnosu prioritních látek nebezpečných pro vodní prostředí), řešení starých ekologických zátěží, zatravňování orné půdy podél vodních toků, zlepšování druhové skladby lesních porostů, environmentální vzdělávací programy, zdokonalování lidského potenciálu v oblasti zemědělství a mnoha další.
Morfologie je nauka o tvarových vlastnostech, v tomto případě vodních toků. Revitalizací vodních toků se rozumí snaha o jejich zpřírodnění, tj. omezit umělé zásahy způsobené lidskou činností a obnovit funkci celého vodního ekosystému. 12
Obr. 81 Ukázka vyhodnocení chemického stavu útvarů povrchových vod tekoucích v oblasti povodí Odry (mapa MC 21.g Plánu oblasti povodí Odry, 2008)
3.9. Modelování změn jakosti vody Při ochraně a tvorbě životního prostředí je vždy nutno hledat vazby mezi příčinami a důsledky. V rámci ochrany povrchových vod je proto nutné najít vzájemné vazby mezi emisemi znečištění do toku a samotnou jakostí vody v toku. Jednou z možností, jak pochopit a osvojit si tyto vazby mezi zdroji znečištění a jakostí vod, je použití programového vybavení – numerických modelů, resp. modelovacích programů. Moderní ochrana jakosti vody v tocích vyžaduje podrobné znalosti nejen o jakosti vody v profilu na toku, kde se jakost vody měří, ale podél celého toku. Dále je simulace změny jakosti vody v podélném profilu toku nutná pro odhad vlivu plánovaných ochranných opatření na tok, případně pro vytvoření koncepce nutných opatření v povodí nad profilem na toku, ve kterém je vytýčena určitá cílová kvalita vody. Dějů, které ve vodním prostředí probíhají a procesů vně vodního prostředí, které na něj působí, je mnoho. Proto komplexní modely jsou velmi složité a náročné na vstupní data. A to přesto, že je zaváděno množství zjednodušujících předpokladů. Záleží také na ukazatelích, které chceme modelovat, protože každá skupina příbuzných látek v toku se chová odlišně. Přístupy k modelování jsou odlišné také pro tekoucí povrchové vody a vodu v nádržích nebo jezerech.
Matematické modely jakosti vody lze dělit podle několika kritérií:
61
1. V hlubokých nádržích s mnohdy výraznou teplotní stratifikací (rozvrstvením) je nutné použít trojrozměrný (3D) nestacionární, popř. stacionární model proudění v kombinaci s prostorovým nestacionárním. Model by měl postihnout vliv změny měrné hmotnosti vody na její proudění. 2. V mělkých nádržích s relativně pomalým prouděním bez výrazné teplotní stratifikace lze použít dvojrozměrný nestacionární, popř. při nevýrazné změně rychlostního pole v čase stacionární model proudění. Dominantním faktorem ovlivňujícím proudění vody i šíření látek u plochých nádrží je zpravidla účinek větru na hladinu nádrže. 3. Pro řešení úloh šíření znečištění vody v síti vodních toků postačí ve většině případů jednorozměrné stacionární, popř. nestacionární modely proudění a transportních jevů. Základním předpokladem je dobré promísení rozpuštěné látky v příčném profilu toku. 4. V první oblasti mísení odpadní a povrchové vody jsou nestacionární podmínky a vzniká tzv. vlečka znečištění neboli mísicí zóna. Její tvar se predikuje samostatnými modelovacími nástroji. Z komerčně nebo veřejně dostupných a často používaných modelů šíření znečištění v tocích můžeme jmenovat např. QUAL 2K, MIKE 11 (1-D), MIKE 21 (2-D), MIKE 3 (3-D). Tvar a délku mísicí zóny můžeme predikovat pomocí programu CORMIX (vhodné zvláště pro nádrže) nebo CIT (Český imisní test). QUAL2K je matematický model určený k modelování kvality tekoucích povrchových vod. Je vytvořen v počítačovém prostředí aplikace Excel a je plně funkční v rámci operačního systému Microsoft Windows. Je to jednorozměrný program s dobrým vertikálním a příčným promícháváním, s možností simulace proudění, teplotní bilance a teploty (jako meteorologické funkce v závislosti na čase), látkových vstupů (bodové a nebodové zdroje znečištění), pomalu a rychle oxidující formy organického znečištění (biologiská spotřeba kyslíku - BSK), sedimentů (splavenin 13 ), dnových porostů řas, pohlcení světla, pH, patogenů a dalších. Byl vyvinut společností U.S. EPA (United States Environmental Protection Agency). Jeho aplikace je volně stažitelná (freeware verze) z webových stránek společnosti U.S. EPA (http://www.epa.gov/ATHENS/wwqtsc/html/qual2k.html). Také proto je hojně používána k matematickému modelování transportu látek. Výhodou modelu je schopnost simulovat velké množství kvalitativních ukazatelů (celkem 15, 3 konzervativních a 1 nekonzervativní látky) při minimálních požadavcích na použitý hardware. Rychlost výpočtu je vysoká, což umožňuje operativní ladění celého modelu a celkový rychlý postup prací na modelování.
13
Splaveniny jsou částice nerozpuštěných látek přemísťované povrchovou tekoucí vodou. (Sedimenty jsou za obvyklých - nízkých - průtokových stavů přisedlé je dnu).
Obr. 82 Ukázka modelování jakosti vody v podélném profilu řeky Odry pomocí programu QUAL (Šajer, 1998)
Programovací prostředek MIKE11 je produktem společnosti DHI – Dánský hydraulický institut. Programové prostředky Dánského hydraulického institutu pro matematické řešení proudění vody a transportu látek v povrchových vodách. Je to dynamický jednorozměrný obecný model použitelný pro simulování proudění a kvality vody v povrchových tocích. Program je složen z několika vzájemně propojených modulů, které provádějí modelování různých jevů. Základem je hydrodynamický modul (HD), který umožňuje simulaci proudění ve vodních tocích či jejich sítích. MIKE11 je dynamický model, tzn. umožňuje sledování kvalitativních změn sledovaných veličin, zde vodních stavů a průtoků, v zadaném časovém intervalu. Vypočtené časové řady potom představují základ pro výpočty kvality vody pomocí návazných modulů AD (advectiondispersion) a WQ (water quality). Modul WQ umožňuje modelování 5 základních ukazatelů: teplota, BSK5, rozp. O2, NH3 a NO3-. Modelování znečištění těžkými kovy lze provádět s využitím modulu HM (Heavy Metals). Tento modul provádí výpočet obsahu těžkých kovů jak v říční vodě, tak v dnovém sedimentu. Zdroje plošného znečištění zadávat nelze. Český imisní test byl vyvinut VÚV TGM, v.v.i. pro modelování rozsahu mísící zóny. Než se odpadní voda promíchá s vodou povrchovou v celém příčním profilu toku, existuje na protilehlé části toku oblast vypouštěním neovlivněná. Souběžně tak po určitou dobu v toku existují oblast zasažená vypouštěním a neovlivněná říční voda, než dojde k úplnému promísení. Důležitá je také koncentrace posuzované látky na konci mísící zóny, zda splňuje zákonné jakostní limity či nikoliv. Je důležité si uvědomit, že pokud jsou limitní hodnoty překračovány pouze v oblasti postupného mísení, mohou vodní organismy migrovat nebo přebývat v nezasažené části toku. V závislosti na šířce toku, objemu a míře znečištění odpadní vody může mísicí zóna dosahovat až několika desítek kilomentů.
63
Obr. 83 Ukázka rozsahu mísicí zóny pod výpustí z podniku Borsodchem MCHZ, s.r.o. Ostrava na základě experimentálně zjištěných dat (VÚV TGM, 2010)
3.10. Mezinárodní spolupráce na ochranu vod Voda nezná hranic, jako společný zdroj vyžaduje mezinárodní spolupráci (Evropská vodní charta – článek XII). Česká republika se nachází "na střeše" hlavních mezinárodních povodí. Všechny její povrchové vody odtékají do sousedících států. Spolupráce na ochraně vod se sousedními státy je proto velmi důležitá. Úmluva o ochraně a využívání hraničních vodních toků a mezinárodních jezer Úmluva o ochraně a využívání hraničních vodních toků a mezinárodních jezer (Úmluva o vodách), která vstoupila v platnost dne 6. října 1996, byla ratifikována 34 státy v oblasti Evropské hospodářské komise OSN. Česká republika tak učinila 12. června 2000. Cílem Úmluvy o vodách je zajistit ochranu a racionální využívání hraničních vodních toků a mezinárodních jezer. Požadavky současných generací mají být plněny bez omezování generací budoucích. Úmluva o vodách směřuje k podpoře únosného hospodaření s vodními zdroji, k monitorování a vyhodnocování stavu hraničních vod, ke vzájemné výměně informací, k vypracování postupů hlásné havarijní a povodňové služby a k další mezinárodní spolupráci. Spolupráce dle zásad Úmluvy o vodách je realizována především prostřednictvím smluv a dohod, které jsou uzavírány státy sdílejícími hraniční vody, nebo které upravují spolupráci zainteresovaných států v ucelených povodích. V současné době existují čtyři hlavní programové oblasti Úmluvy o vodách:
prosazování Úmluvy a jejích aktivit a konzultační služby, integrované řízení vodních zdrojů a souvisejících ekosystémů, monitoring a hodnocení, voda a lidské zdraví.
Spolupráce ČR na hraničních vodách Státní hranice České republiky jsou z více než 30 % tvořeny vodními toky a vodní toky, které státní hranice křižují (tj. do Německa, Polska, Rakouska a Slovenska). Proto je vzájemná spolupráce České republiky se sousedními státy na hraničních vodách mimořádně důležitá. Spolupráce České republiky na hraničních vodách se sousedními státy je upravena dvoustrannými mezistátními či mezivládními smlouvami a dohodami. Jejich naplňování zajišťují dvoustranné komise pro vodohospodářské otázky na hraničních vodách, popřípadě zmocněnci smluvních stran. Z věcného hlediska je spolupráce na hraničních vodách zaměřena zejména na:
úpravy a údržbu hraničních vodních toků včetně výstavby a provozování objektů na těchto tocích, zásobování vodou a meliorace příhraničních území, zajištění oboustranného přístupu k vodě, ochranu hraničních vod před znečištěním (včetně příslušného monitoringu, společného sledování jakosti hraničních vod, výměny údajů a organizace varovné služby v případě mimořádných událostí), hydrologii a hlásnou povodňovou službu (včetně monitoringu, společných měření, výměny údajů a organizace varovné služby v případě mimořádných událostí - povodní, ledových jevů a další), ochranu vodních zdrojů pro zásobování vodou, vodohospodářská správní řízení týkající se hraničních vod, spolupráci ve věcech správy státních hranic na hraničních vodních tocích, ochranu akvatických a litorálních biotopů.
Úmluvy o spolupráci pro ochranu a únosné využívání Labe, Dunaje a Odry Moderní principy ochrany vod, založené na bázi hydrologických povodí velkých řek překračujících hranice více států, se v České republice začaly uplatňovat v roce 1990 zahájením spolupráce při ochraně Labe podle Dohody o Mezinárodní komisi pro ochranu Labe. O něco později byly zahájeny práce na přípravě Úmluvy o spolupráci pro ochranu a únosné využívání Dunaje a Dohody o Mezinárodní komisi pro ochranu Odry před znečištěním. Spolupráce v ochraně vod v ucelených mezinárodních povodích je v souladu se strategií ochrany vod prosazovanou v České republice a založenou na principu komplexní ochrany povrchových a podzemních vod v ucelených hydrologických povodích nebo hydrogeologických rajonech. Mnohostranná mezinárodní spolupráce je prostřednictvím Mezinárodních komisí pro ochranu Labe, Dunaje a Odry zaměřena zejména na:
umožnění užívání vody, a to především získávání pitné vody z břehové infiltrace a zemědělské využívání vody a sedimentů, usilování o dosažení vodního ekosystému, který bude co možná nejblíže přírodnímu stavu se zdravou četností druhů, snižování zatížení Labe, Odry a Dunaje škodlivými látkami, snižování zatížení Severního moře z povodí Labe, Černého moře z povodí Dunaje a Baltického moře z povodí Odry, protipovodňovou ochranu, 65
koordinovanou implementaci Směrnice 2000/60/ES Evropského parlamentu a Rady ustavující rámec pro činnost Společenství v oblasti vodní politiky v mezinárodních oblastech povodí.
Více informací a společně vydávané dokumenty mezinárodních komisí můžete získat na adrese: Mezinárodní komise pro ochranu Labe: http://www.ikse-mkol.org/ Mezinárodní komise pro ochranu Dunaje: http://www.icpdr.org/main/ Mezinárodní komise pro ochranu Odry: http://www.mkoo.pl/
4. NÁSTROJE NA SLEDOVÁNÍ HYDROSFÉRY Základní nástrojem pro sledování hydrosféry je monitoring povrchových vod a podzemních vod. Monitoring slouží ke sledování stavu povrchových a podzemních vod. Podle druhu monitoringu se prování na určených profilech říční sítě s předepsanou četností vzorkování. Vzorky vod jsou analyzovány v akteritovaných vodohospodářských laboratořích s požadovanou citlivostí analytických metod. Na základě zjištěných výsledků a po jejich vyhodnocení jsou v případě potřeby navrhována opatření s cílem dosáhnout dobrého stavu vod, popř. dobrého ekologického potenciálu – viz plánování v oblasti vod. V dalším kroku slouží monitoring jako kontrola účinnosti provedených opatření. Většina vod je monitorována v souladu s Rámcovou směrnicí 2000/60/ES ustavující rámec pro činnost Společenství v oblasti vodní politiky. V případě povrchových vod se sleduje chemický stav (tzv. prioritní látky) a stav ekologický (biologické složky, hydromorfologie a některé fyzikálně-chemické a chemické parametry). U podzemních vod se sleduje stav kvantitativní a chemický.
4.1. Monitorovací programy Programy monitoringu se zpracovávají podle požadavků vyhlášky o monitoringu povrchových vod č. 98/2011 Sb. a vyhlášky o monitoringu podzemních vod č. 5/2011 Sb. Národním referenčním střediskem pro monitoring v rámci činností zajišťovaných pro MŽP je Český hydrometeorologický ústav. Ten periodicky zpracovává Rámcový Obr. 84 Ukázka typů užívaných vzorkovnic
program monitoringu, který zohledňuje požadavky platné legislativy i podněty odborných subjektů monitoring provádějících. Údaje získané v Programu monitoringu povrchových vod se získávají pro účely naplňování požadavků evropské legislativy v oblasti ochrany vodního prostředí, mezinárodních monitorovacích programů, přeshraniční spolupráce, dále návrhu programů opatření, vyhodnocení realizovaných opatření, výkonu správy vodních toků a děl a hodnocení jakosti vody.
zdroj: VÚV TGM, v.v.i.(2008)
Monitoring vod zahrnuje tyto matrice:
povrchová voda podzemní voda říční sediment plaveniny biotu
4.1.1. Situační monitoring Situační monitoring je prováděn za účelem získání informací pro vyhodnocení dlouhodobých trendů způsobených jak změnami přírodních podmínek, tak především antropogenní činností. Je také základem pro účelný a efektivní návrh budoucích monitorovacích programů. Rozsah sledovaných ukazatelů je širší než v případě ostatních monitorovacích programů, protože slouží také pro určení relevance látek v povrchových vodách. Četnost sledování musí být minimálně jedenkrát za 6 let ve vybraných profilech říční sítě. Hustota sítě situačního monitoringu je nižší než u ostatních programů. Situační monitoring je specifický pro:
povrchové vody tekoucí, povrchové vody stojaté (nádrže, jezera, rybníky), povrchové vody podzemní.
4.1.2. Provozní monitoring Je prováděn v obdobích mezi uskutečňováním situačních monitorovacích programů s cílem:
zjištění stavu vodních útvarů, které byly identifikovány jako rizikové z hlediska dosažitelnosti environmentálních cílů, pro vyhodnocení všech změn stavu těchto vodních útvarů vyplývajících z programů opatření, která byla realizována pro dosažení dobrého stavu vod.
Monitoring je prováděn každoročně, monitorovací síť má vyšší hustotu. Obdobně jsou podmínky monitoringu specifické pro povrchové vody tekoucí, stojaté a podzemní. Četnost vzorkování/měření je u obou typů monitoringů 1x měsíčně pro znečišťující látky, v případě monitorování biologických složek je četnost specifická (zpravidla 4x až 6x ročně), v případě vzorkování říčních sedimentů 2x ročně (jaro, podzim). Odběr vzorku vody je prováděn bodově. 4.1.3. Průzkumný monitoring Rámcová směrnice 2000/60/ES specifikuje ještě tzv. průzkumný monitoring tam, kde nejsou známy příčiny jakýchkoliv mimořádných jevů nebo nebyl ještě zaveden provozní monitoring a na základě situačního monitoringu je daný vodní útvar rizikový. Tento druh monitoringu v ČR reprezentují různé výzkumné monitorovací programy a monitoringy zadané původci znečištění pro vyhodnocení antropogenních vlivů v zájmových lokalitách.
67
4.1.4. Monitoring kvantitativních charakteristik povrchových vod Rozumí se monitorování průtoků vody v říční síti. Rozsah Obr. 85 Vodoměrná stanice monitorovací sítě je dán sítí vodoměrných stanic Českého hydrometeorologického ústavu a správců povodí. Struktura této sítě pokrývá významné vodní toky a jejich povodí tak, aby za pomoci hydrologické analogie umožňovala zpracování hydrologických charakteristik pro libovolné místo v říční síti. U většiny měrných profilů dochází k automatickému dálkovému přenosu naměřených dat a jejich on-line zpřístupnění veřejnosti. Na internetu jsou přístupné např. na adrese: http://hydro.chmi.cz/hpps/index.php?lng=CZE a http://app.pod.cz/portal/SaP/cz/PC/. zdroj: VÚV TGM, v.v.i.(2010)
4.1.5. Monitoring
kvalitativních
akvantitativních
charakteristik
podzemních vod Rozsah monitorovací sítě je dán sítí pozorovacích vrtů a pramenů Českého hydrometeorologického ústavu (síť sledování kvantitativního stavu podzemních vod). Výběr monitorovacích míst se provádí v závislosti na výsledcích analýzy vlivů a dopadů s přihlédnutím ke koncepčnímu modelu útvaru podzemních vod.
4.2. Monitoring odpadních vod znečišťovateli Právní subjekty vypouštějící odpadní vody jsou povinny podle vodního zákona měřit objem a jakost vypouštěných odpadních vod na vlastní náklady podle pravidla "znečišťovatel platí". Subjekty vypouštějící odpadní vody do sběrného systému kanalizace (nikoliv přímo do toku) musí vypouštět odpadní vody v souladu s místně platným kanalizačním řádem. Vlatní měření provádí zpravidla jen v případě, že odpadní vody čistí na vlastmím zařízení tak, aby splňovaly limity kanalizačního řádu. Kontrolní odběry jakosti odpadních vod provádí správce kanalizace. Ten také měří jakost odpadních vod nejen na odtoku z koncové městské čistírny odpadních vod, ale také na přítoku (např. kvůli stanovení účinnosti čištění). Četnost měření jakosti vody stanoví vodoprávní úřad.
4.3. Nové progresívní metody monitorování Mnohé znečišťující látky se ve vodním prostředí kumulují v říčních sedimentech a biotě. Jsou obvykle téměř nerozpustné ve vodní fázi a nejsou zachytitelné současnými analytickými technikami s požadovanou citlivostí vzhledem ke stanoveným jakostním cílům (normám environmentální kvality). Jsou to zvláště perzistentní organické látky (např. polyaromatické uhlovodíky) a těžké kovy. Sedimenty a biota jsou v ČR v rámci situačního monitoringu pravidelně monitorovány. Pro sedimenty je dána povinnost vyhodnocovat trendy jejich znečištění.
Nevýhodou těchto matric je ale většinou jejich nehomogenita, transport v říčním korytě (ryby, sediment) nebo jejich nepřítomnost v zájmových úsecích toků – tzv. reprezentativních profilech útvarů povrchových vod. Tyto nedostatky je možné eliminovat použitím pasivních vzorkovacích technik. Jejich použití v posledních letech nabývá v Evropě na významu. Dnes jsou komerčně dostupné různé druhy materiálů, které pokrývají širokou škálu polutantů. Výhodou použití pasivních vzorkovačů jsou:
možnost aplikovat je v libovolných zájmových lokalitách, nastavit shodné doby expozice, schopnost zachytit nahodilé nebo proměnlivé výskyty látek a zachytit látky, jejichž výskyt ve vodním prostředí je velice nízký (přitom však významný), srovnatelnost výsledků.
Český hydrometeorologický ústav a četné výzkumné organizace provádějí testování těchto vzorkovačů za účelem jejich standardního nasazení v budoucnosti. Jsou tvořeny mebránami různého složení a vhodně fixovány do proudu vody v řece. Současná nabídka komerčních matriálů zahrnuje záchyt nepolárních organických látek, pesticidů, farmak, těžkých kovů a fosforu. Spektrum znečišťujícíh látek, které jsou schopny zachytit, se neustále rozšiřuje.
Obrázek 86: Různé typy pasivních vzorkovačů: z leva doprava POCIS, SPMD, DGT
zdroj: ČHMŮ
69
Ukázka vybraných monitorovacích sítí ČR je na následujících obrázcích. Obr. 87 Síť vodoměrných stanic s vyhodnocováním průtoku vody (ČHMÚ)
Obr. 88 Monitorovací síť podzemní vody a pramenů (ČHMÚ)
Obr. 89 Profily státní monitorovací sítě jakosti povrchových vod, stav rok 2003 (ČHMÚ)
71
SEZNAM POUŽITÉ LETERATURY Literární zdroje POKORNÝ, J. Voda v krajině. Dostupné http://www.auc.cz/ipb/vpk/doc/hydro03a2012/Voda-v-krajine.pdf
na
webové
stránce:
KOLEKTIV AUTORŮ (2006) Voda v České republice. Ministerstvo zemědělství, ISBN 80-9034821-1. KOLEKTIV AUTORŮ (2009) Vodstvo a podnebí v České republice. Ministerstvo zemědělství, ISBN 80-903482-7-0. KOMÁRKOVÁ, J. (2006) Metodika odběru a zpracování vzorků fytoplanktonu stojatých vod. VÚV TGM, v.v.i. Praha. ŠPAČEK, J., HOTOVÝ, J., HÁJEK, P., KOZA, V. (2014) Rozšíření nepůvodních druhů makrozoobentosu na dlouhodobě sledovaných profilech. Magdeburský seminář o ochraně vod 2014, sborník z konference 18.-19.9.2014. Špindlerův Mlýn. Common implementation strategy for Water frame directive (2000/60/EC): Giudance document No. 27 - Technical guidance for deriving environmental quality standards, European Communities. (2011) ISBN 978-92-79-16228-2. Zpráva o stavu vodního hospodářství České Republiky 2012, Ministerstvo zemědělství, Ministerstvo životního prostředí. (2013) Praha. ISBN 978-80-7434-052-9. Národní akční plán ke snížení používání pesticidů v České Republice. Ministerstvo zemědělství. 87595/2012-MZE-17221. DURČÁK, M. A KOL. (2014) Metodika hodnocení chemického a ekologického stavu útvarů povrchových vod kategorie řeka pro druhý cyklus plánů povodí v ČR. Certifikovaná metodika, VÚV TGM, v.v.i. Praha. KOŤÁTKO, A., DANIHELKA, P., MIČANÍK, T. (2011) The discharge plume determination by conductivity measurements in Northern Moravia rivers towards industrial pollution detection. EGU Viena, poster. Abstract In Geophysical Research Abstracts, Vol. 13, EGU2011-10745-3, EGU General Assembly. Mezinárodní spolupráce České republiky v ochraně vod, International cooperation of Czech Republic in water protection, Internationale zusammenarbeit der Tschechischen Republik auf dem gebiet des wasserschutzes. Ministerstvo životního prostředí, Praha, ISBN 80-7212-120-0. Rámcový program monitoringu, Český hydrometeorologický ústav, úsek hydrologie. (2013) Ministerstvo životního prostředí a Ministerstvo zemědělství. Praha.
Internetové zdroje http://cs.wikipedia.org/wiki/Koloběh_vody http://www.chmi.cz http://hydraulika.fsv.cvut.cz/Toky/Predmety/VTO/ke_stazeni/ostatni/VodniOrganismy.pdf http://www.in-pocasi.cz/clanky/teorie/pro-prsi-vic-na-horach/ http://www.pod.cz
http://www.rybarstvi.eu/dok%20rybari/kyslik.pdf http://www.mrk.cz/clanek.php3?id=728 http://www.novinky.cz/koktejl/211097-nebezpecny-korys-zabijak-se-siri-evropou.html http://www.treking.cz/priroda/mineralky-a-kyselky.htm http://www.mzp.cz/cz/ochrana_vod http://www.cenia.cz/web/www/cenia-akt-tema.nsf/$pid/MZPMSFT33PSN
73
ČÁST B PRACOVNÍ AKTIVITY PRO STUDENTY A ŽÁKY 5. PRACOVNÍ AKTIVITY PRO 1. STUPEŇ ZÁKLADNÍCH ŠKOL Tato aktivita je vhodná pro 3. a 4. třídy základních škol.
5.1. VODA V KRAJINĚ. Každý člověk by si měl všímat života a prostředí ve svém nejbližším okolí a znát a pochopit základní souvislosti fungování přírody. Poznání vzájemných souvislostí mezi živou a neživou částí životního prostředí je velmi důležité pro pochopení našeho vztahu k přírodě a k její ochraně. Nyní máš šanci se seznámit s fungováním vody v krajině, její roli a poznat základní prvky těchto systémů a vodních staveb vytvořených Motivace lidskou rukou ve svém okolí. Seznámíš se základními principy koloběhu vody v přírodě a současně se dozvíš, kteří živočichové a rostliny se vyskytují u vodních ploch, potoků a řek. Tento pracovní list ti pomůže pochopit, co všechno souvisí s vodou a vodním prostředím a jaké zákonitosti platí v těchto systémech. Držíme ti palce a přejeme řadu úspěchů! A/ Vznik řek a jejich zánik Popiš jednotlivé části toku, které vidíš na obrázku a doplň k číslům 1-5 Úkol správné pojmy.
1. – 2. – 3. – 4. – 5. – B/ Co udělala příroda a co udělal člověk? Zařaď správně do příslušného sloupce tabulky vodní toky a nádrže, které jsou přírodní a ty které vznikly lidskou činností. řeka, přehrada, moře, jezero, rybník, potok, plavební kanál, jez
Přírodní
Úkol
Uměle vytvořené člověkem
C/ Říční systémy ve tvém okolí Které potoky, řeky a nádrže znáš ze svého okolí?
75
Úkol
D/ Co žije v okolí řek a vodních ploch? Které rostliny a zvířata můžeš nalézt v okolí, potoků nebo nádrží?
Úkol
E/ Nedostatek vody a její spotřeba
?
Myslíš si, že jsou na světě oblasti, kde je nedostatek vody a lidé trpí suchem?
Otázky k Popiš, jakým způsobem lze šetřit vodou, šetříte vodou i u vás doma a zamyšlení jak?
F/ Závěr Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1. – 3.), vítězové Úkol s obdrží odměnu. učitelem
6. PRACOVNÍ AKTIVITY PRO 2. STUPEŇ ZÁKLADNÍCH ŠKOL
6.1. KOLOBĚH VODY V PŘÍRODĚ Už jste se určitě setkali s pojmy, jako jsou malý a velký oběh vody v přírodě. Také jistě víte, v jakém skupenství se voda na Zemi vyskytuje. Důležitou skutečností je i množství a zdroje vody na Zemi. Uvědomujete si rozdíl mezi potřebami a problémy s nedostatkem vody v různých částech a oblastech naší Země. Jak je Motivace na tom Česká republika se svými vodními zdroji? V této pracovní aktivitě se dozvíte více o souvislostech mezi zdroji vody a jejím využíváním člověkem. Seznámíte se rovněž s podílem jednotlivých zdrojů povrchových a podzemních vod v měřítku cele Země.
A/ Oběhy vody v přírodě - typy Na schématu na obrázku vidíš velký oběh vody v přírodě. Pokus se namalovat malý oběh vody (2 typy).
77
Úkol
B/ Voda v přírodě a její skupenství Mění voda skupenství během oběhu? Pokud ano, jak?
Úkol
Jak se nazývá vědní obor, který se zabývá sledováním a výzkumem vody v krajině? Úkol
C/ Prameny řek České republiky Které velké řeky pramení na území ČR a kde? Které řeky naopak na území ČR přitékají? Úkol
79
Odtékající řeky:
Přitékající řeky z okolních států:
D/ Závěr Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1. – 3.), vítězové Úkol s obdrží odměnu. učitelem
6.2. VODNÍ TOKY ČR Vodní toky České republiky jsou zásadním zdrojem vody pro obyvatelstvo, průmysl a zemědělství. Říční systém obsahuje přírodní toky i umělé vodní stavby vzniklé lidskou činností (nádrže, rybníky, kanály, jezy atd. Poznání říční sítě je jednou za základních Motivace geografických znalostí. V této pracovní aktivitě se podrobněji seznámíte se sítí vodních toků v ČR a poznáte jejich geografické rozdělení do jednotlivých povodí, rozvodí a úmoří.
A/ Povodí, rozvodí, úmoří řek České republiky Přiřaď správnou charakteristiku (definici)k pojmům.
Úkol
Povodí Rozvodí Úmoří A.
… je oblast, ze které všechna povrchová voda odtéká do jednoho moře nebo oceánu.
B.
… je pomyslná hranice mezi povodími.
C.
… je oblast, ze které odtéká voda do jedné řeky nebo jezera. Které povodí je na obrázku zakresleno:
zeleně Úkol
žlutě modře
Do rámečků vepiš příslušné úmoří.
81
Které povodí v ČR je největší (%) a které významné řeky do něj odvádí vodu? Úkol
Který den je na celém světě vyhlášen jako „Světový den vody“?
Úkol
B/ Řeky České republiky Vylušti přesmyčky: lavatV, rizaJe, setOcirav, ešOl, cOrile, areBunok, atvaSiv, čeBav, Úkol iJavhal, aLeb.
C/ Slepá mapa řek České republiky Které řeky poznáš?
Číslo
Řeka - název
Úkol
Číslo
1.
11.
2.
12.
3.
13.
4.
14.
5.
15.
6.
16.
7.
17.
8.
18.
9.
19.
10.
20. 83
Řeka - název
D/ Nádrže, rybníky a jezera v ČR Jsou na území ČR nějaká ledovcová jezera, pokud ano v jakých oblastech se vyskytují, příp. uveď názvy některých z nich. Úkol
V okolí velkých řek vznikají tzv. „říční jezera“. Dovedeš pojmenovat oblasti, ve kterých se vyskytují? Úkol
V našich krasových oblastech se vyskytují krasová jezera. Urči významné krasové oblasti v ČR. Jakou hloubku má naše nejhlubší Úkol propast?
Kde v ČR leží nejvýznamnější rybníkářské oblasti? Jaký je největší rybník V ČR? Jsou takové oblasti i na území našeho kraje? Úkol
Vyjmenuj údolní nádrže na území Moravskoslezského kraje, ze kterých je dodávána voda pro výrobu pitné vody pro obyvatelstvo. Úkol
Jaká je největší soustava údolních nádrží v ČR? Na které řece leží? Dokážeš vyjmenovat nejdůležitější nádrže této soustavy? Použij mapu Úkol ČR.
E/ Pro chytré hlavy Zapiš správné odpovědi na následující otázky:
Doplňkový úkol
Která řeka v ČR je nejdelší? Která nádrž v ČR je největší (plocha)? Která velká řeka nemá pramen se stejným názvem? Kde je nejníže položené místo v ČR a v Moravskoslezském kraji?
Která řeka v ČR pramení nejvýše? Která nádrž v ČR má nejvyšší hráz?
F/ Závěr Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1. – 3.), vítězové Úkol s obdrží odměnu. učitelem
85
6.3. VODA Z ATMOSFÉRY Česká republika bývá nazývána často „střechou Evropy“ a podobně jako např. ve Švýcarsku nebo Rakousku u nás pramení řada významných evropských řek. Jen málo řek na naše území přitéká z okolních států. Většina vody v našich řekách pochází z dešťových srážek, které nejsou rozloženy rovnoměrně během roku. V této pracovní aktivitě se podrobněji seznámíte se sítí vodních toků v ČR a poznáte jejich geografické rozdělení do jednotlivých povodí, rozvodí a úmoří. V posledních 20 letech jsme na území České republiky zaznamenali několik historických povodní, kdy byly postiženy velké oblasti. Tyto jevy si vyžádaly řadu lidských životů a velmi vysoké materiální škody na lidských sídlech, v průmyslu a v Motivace zemědělství. Těmto jevům nelze čelit přímo. Je tedy nutné pochopit souvislosti vzniku takových událostí a znát možnosti opatření, kterými my sami můžeme těmto stavům předcházet anebo být na tyto situace připraveni. Z těchto důvodů se v poslední době rovněž mnoho pozornosti věnuje problematice povodní a povodňové ochrany. V této pracovní aktivitě se seznámíte se základními údaji o srážkových úhrnech na území ČR a o typech povodňových událostí a příslušných stupních povodňové aktivity. A/ Srážky na území ČR Které části ČR, pokud jde o srážkové úhrny, jsou srážkově nadprůměrné a které naopak podprůměrné? Vyjmenuj vždy 3 oblasti Úkol z každé skupiny.
oblasti s vysokým srážkovým úhrnem
oblasti s nízkým srážkovým úhrnem
B/ Novodobá historie povodní na území ČR Seřaď 3 největší povodně v ČR podle úhrnu škod a podle ztrát na lidských životech. Pro zpracování použij následující tabulku. Do Úkol tabulky zapiš vždy příslušných rok.
87
Povodňová situace
Počet ztrát na lidských životech
Povodňové škody v mld. Kč
květen 1996
0
1,8
červenec 1997
60
62,7
červenec 1998
10
1,8
březen 2000
3
3,8
červenec 2001
0
1
červenec 2002
2
2
srpen 2002
17
73,1
březen 2006
9
6
Počet ztrát na lidských životech
Povodňové škody v miliardách Kč
Na obrázku jsou uvedeny dva typy povodní – povodeň z přívalových srážek a povodeň způsobená delším srážkovým obdobím. Urči, která Úkol křivka (červen 2010 a srpen 2010) patří k povodni z přívalových srážek a která k povodni způsobené déletrvajícími dešti.
Přívalové srážky
Déletrvající srážky
Modrá křivka
Červená křivka
Stupeň povodňové aktivity (SPA) je jednoduché číselné označení situace z hlediska míry ohrožení obyvatelstva a jeho majetku možnou či právě probíhající povodní. V současné době definuje platný zákon tři možné stupně povodňové aktivity: První stupeň – stav bdělosti Druhý stupeň – stav pohotovosti Třetí stupeň – stav ohrožení První stupeň - stav bdělosti nastává při nebezpečí povodně. Situaci na vodním toku nebo vodním díle je třeba věnovat zvýšenou pozornost, zahajuje hlídková služba. Druhý stupeň - ke stavu pohotovosti dochází v případě, že již nebezpečí přerostlo do skutečné povodně. Při jeho vyhlášení se aktivizují orgány protipovodňové ochrany a provádějí se opatření Vysvětlení podle povodňového plánu. Třetí stupeň - stav ohrožení se vyhlašuje při nebezpečí vzniku škod většího rozsahu nebo ohrožení životů a majetku v záplavovém území. Probíhají zabezpečovací a případně i záchranné a evakuační činnosti.
C/ Stupně povodňové aktivity - co to je? Přiřaď odpovídající stupně povodňové aktivity (číslo) k jednotlivým barvám. Úkol Pozn. Použij obrázek na str. 18 textu v části A Modulu MPV06. Barvené označení
Číslo stupně povodňové aktivity
Červená barva Zelená barva Žlutá barva
89
Co je to stoletá voda nebo přesněji řečeno povodeň? Pojem stoletá voda je v poslední době dost známý a široce používaný, ale málokdo ví, co vlastně znamená. Stoletá voda nebývá jednou za 100 let. Nikdo ale neví, kdy přesně to bude. Nemůžeme si tedy po takové povodni říci, že máme na sto let klid. Podle platné názvoslovné normy vyjadřují tzv. N-leté hodnoty průměrnou dobu opakování nějakého hydrologického jevu. V případě povodní jde o posouzení extrémnosti kulminačního průtoku. Hodnoty se zjišťují analýzou dlouhodobých časových řad pozorování. 100-letá povodeň je taková povodeň, jejíž kulminační průtok je v dlouhodobém průměru dosažen nebo překročen 1 krát za 100 let. Jde o statistickou charakteristiku, nikoli predikční. Tudíž neplatí, že v případě výskytu 100-leté povodně se další povodeň této velikosti či Vysvětlení vyšší vyskytne až za 100 let. K tomu připomínáme, že neplatí lineární úměra mezi jednotlivými hodnotami N-letých vod. Čili hodnota 100-leté povodně není dvojnásobkem 50-leté povodně, hodnota 500-leté povodně není 5násobkem 100-leté povodně a podobně. Pro orientaci uvádíme hodnoty N-letých průtoků na Vltavě ve stanici Praha-Chuchle: Q1 = 856 m3.s-1 Q5 = 1770 m3.s-1 Q10 = 2230 m3.s-1 Q50 = 3440 m3.s-1 Q100 = 4020 m3.s-1 Kulminačnímu průtoku Q = 5160 m3.s-1 v Praze dne 14.srpna 2002 byla přiřazena doba opakování N = 200 - 500 let.
D/ 100-letá povodeň – co to je? Vysvětli svými slovy, jak rozumíš pojmu 100-letá povodeň. Mohou se vyskytovat i jiné povodně a jaké například. Víš, na jakou povodeň jsou navrhovány hráze našich nádrží?
Doplňkový úkol
E/ Závěr Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1. – 3.), vítězové Úkol s obdrží odměnu. učitelem
91
7. PRACOVNÍ AKTIVITY PRO STŘEDNÍ ŠKOLY 7.1. VODNÍ EKOSYSTÉMY A/ Živočichové a rostliny našich řek a nádrží Poznání života v našich řekách a potocích, stejně tak jako v rybnících a nádržích a v blízkém okolí těchto ploch patří mezi základní vědomosti o vztahu živé přírody k vodě a vodním zdrojům. V této pracovní aktivitě se seznámíte s řadou živočichů a rostlin, kteří žijí a rostou v našich řekách a nádržích. Dozvíte se zajímavé skutečnosti invazívních druzích živočichů a rostlin, které jsou velmi Motivace nebezpečné a rizikové z pohledu zachování druhové rozmanitosti naší přírody. Poznáte základní části potravního řetězce vodních ekosystémů a také, které chemické prvky jsou limitujícími faktory pro rozvoj nežádoucích sinic (vodního květu) v našich nádržích a rybnících.
Přiřaď organismy na obrázcích do správných skupin - zoobentos, Úkol makrovegetace, korýši.
Blešivec potoční ……………………………..
Blatouch bahenní ………………………………………..
Rak kamenáč ………………………………………………….
Rozhodni, které z uvedených druhů ryb řadíme mezi dravce. (Správnou odpověď zakroužkuj)
a) b) c) d) e) f)
Úkol
Kapr obecný Pstruh potoční Štika obecná Lín obecný Okoun říční Jelec tloušť Sumec velký Seřaď uvedené organismy podle jejich pořadí a úlohy v potravním řetězci. Úkol (Označ číslem 1. až 4.) Fytoplankton ………. Ryby ……….. Zooplankton ………… Ptáci ……………….
B/ Eutrofizace Voda je z toků a krajiny odebírána, využívána k rozličným účelům a opětovně navrácena do řek. Odpadní voda je ale obohacena řadou nepřirozených (tzv. syntetických) látek, působící znečištění vodního prostředí, ztrátu biodiverzity, mnohdy úhyn vodních organismů Vysvětlení následkem havárií. Odpadní voda také obsahuje i přírodní látky, jako např. biologicky rozložitelnou organickou hmotu a živiny (dusík a fosfor), které jsou však často vnášeny v množství způsobujících 93
poškození vodního prostředí. Zvyšováním úživnosti vod (obohacování živinami) dochází za určitých podmínek k růstu specifických vodních organismů (řasy, sinice) v nadměrném množství a způsobují degradaci vodního prostředí. Tomuto procesu říkáme eutrofizace. Pro její rozvoj je dominantní především obsah fosforu v odpadní a povrchové vodě (jeho zdrojem jsou především splaškové odpadní vody, v menší míře splachy z polí hnojené organickými hnojivy). Povrchová voda pak ztrácí i svůj rekreační potenciál a způsobuje těžkosti při úpravě surové vody na vodu pitnou. Vysoké množství organické hmoty v povrchové vodě pak může způsobovat kyslíkový deficit (snižování koncentrace rozpuštěného kyslíku). Množství kyslíku ve vodě značně ovlivňuje většinu biochemických procesů a často bývá limitujícím faktorem pro život různých organismů.
Které chemické prvky jsou určující faktory eutrofizace řek a nádrží? Vyber správnou variantu z následujících dvojic. (správnou odpověď Úkol zakroužkuj)
Jaké jsou důsledky a projevy procesu eutrofizace a jaké charakteristické druhy organismů můžeme nalézt v eutrofních Úkol povrchových vodách?
C/ Závěr Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1. – 3.), vítězové Úkol s obdrží odměnu. učitelem
7.2. OCHRANA VOD A/ Ochrana vod Vodní zdroje je nutné chránit. Pro tyto účely jsou zavedeny systémy ochrany vod, které zahrnují legislativní, technické, organizační a další činnosti. Cílem těchto aktivit je chránit vodu jak z pohledu kvality, tak i množství pro budoucí generace. Voda je nedílnou součástí kvality života dnešní společnosti a přístup ke kvalitní vodě v odpovídajícím množství je zásadní podmínkou trvale udržitelného Motivace rozvoje každé společnosti. V rámci této aktivity se seznámíte s hlavními činnostmi v oblasti ochrany vod a nakládání s vodami, jejich právní úpravu na úrovní ČR i EU. Ochrana vod je komplexní činností spočívající v ochraně množství a jakosti povrchových i podzemních vod, a to v souladu s požadavky českého práva i práva Evropské Unie. Základní dvě hrozby týkající se vody, které mohou ovlivnit kvalitu lidského života, jsou její nedostatek a její znečištění. Vysvětlení K ochraně vydatnosti, jakosti a zdravotní nezávadnosti zdrojů podzemních nebo povrchových vod využívaných nebo využitelných pro zásobování pitnou vodou s průměrným ročním odběrem více než 10 000 m3 stanoví vodoprávní úřad ochranná pásma.
Co všechno si představíš, když se řekne pojem „ochrana vod“?
Jakým způsobem je zajištěna ochrana vodních zdrojů?
95
Úkol
Úkol
B/ Nakládání s vodami Nakládání s povrchovými nebo podzemními vodami je například jejich odběr/čerpání, akumulace, vzdouvání, energetické využití, vypouštění odpadních vod a další podnikatelské činnosti spojené s nakládáním vodami (např. pro chov ryb, vodní drůbeže, apod.). K nakládání s povrchovými nebo podzemními vodami musí být podle § 8 odst. 1 vodního zákona) platné povolení. Toto povolení vydávají vodoprávní úřady obcí s rozšířenou působností, krajské úřady a Ministerstvo zemědělství a Ministerstvo životního prostředí jakožto Vysvětlení vrcholný vodoprávní úřad. Povolení se vydává na časově omezenou dobu a stanoví se v něm účel, rozsah, povinnosti a popřípadě podmínky, za kterých se toto povolení vydává. Povolení k vypouštění odpadních vod nemůže být v případě vypouštění odpadních vod se zvlášť nebezpečnými látkami nebo nebezpečnými látkami vydáno na dobu delší než 4 roky. Přímé vypouštění odpadních vod do podzemních vod nelze povolit.
Jaké konkrétní činnosti zahrnuje pojem „nakládání s vodami“?
Úkol
C/ Závěr Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí Úkol s jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1. – 3.), vítězové učitelem obdrží odměnu.
7.3. PODZEMNÍ VODY Zásoba vody v půdě a v podzemních kolektorech je závislá na srážkách, jejich četnosti a intenzitě. Největším využitelné zásoby podzemní vody jsou v hydrogeologických pánvích. Jsou tvořeny výlučně druhohorními a třetihorními sedimenty (pískovce, slínovce, jílovce, písky), které jsou na některých územích překryty ještě mocnými a plošně rozsáhlými fluviálními (říčními) štěrkopísky (kvartér). Významným problémem využitelnosti podzemních vod je nerovnoměrné rozložení jejich zásob. Kvalita podzemních vod je obecně lepší než kvalita vod povrchových a je závislá na hloubce a geologické sklatbě kolektoru, ze kterého je prováděn odběr vody, a na charakteru obhospodařování jímacího Vysvětlení území. Plošně nejrozšířenější je problém vysokého obsahu dusičnanů v podzemní vodě. Ty se totiž v těle člověka za nepřítomnosti kyslíku mohou redukovat na dusitany a dále na karcinogenní N-nitrosoaminy. Obsah dusičnanů v pitné vodě je proto limitován. Platná vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 252/2004 Sb., kterou se stanoví hygienické požadavky na pitnou a teplou vodu a četnost a rozsah kontroly pitné vody, stanovuje nejvyšší mezní hodnotu pro dusičnany 50 mg.l-1. Pro kojence je limit přísnější (10 mg.l-1), protože kojenec je vystaven nebezpečí udušení z důvodu možné reakce dusitanů s krevním barvivem hemoglobinem.
Přestože jsou podpovrchové vody většinou skryté před zraky člověka, představují z hlediska objemu a kvality základ našich vodních zásob. Významnou část podpovrchových vod tvoří půdní vláha, dotující kořenové systémy vegetace. Hlavní zásoby jsou však kumulovány hlouběji jako podzemní voda. Zásoba vody v půdě a v podzemních kolektorech je závislá na srážkách, jejich četnosti a intenzitě. Každý zdroj podzemní vody je nutné chránit odpovídajím způsobem pro jeho současné i možné využití v budoucnu. V této pracovní aktivitě se seznámíte se zdroji podzemních vod, s jejich ochranou, se zsroji znečištění poszemních vod. Nedílnou součástí podzemních vod jsou i minerální a tremální vody, ketré jsou dále využívány v potravinářství a lázeňství a v něktých zemích i k výrobě energie.
97
Motivace
A/ Doplňování a zdroje podzemních vod Z uvedeného obrázku vyber všechny možné cesty dotace (doplňování) podzemní vody. Úkol
B/ Znečištění – ohrožení kvality podzemních vod Jaká chemická sloučenina představuje největší riziko z hlediska znečištění podzemních vod? Co může způsobit? Úkol
Jakým způsobem dochází nejčastěji k ohrožení kvality podzemních vod? Úkol
Stará ekologická zátěž je závažná kontaminace podzemních a povrchových vod, horninového prostředí a stavebních konstrukcí, která ohrožuje zdraví člověka a složky životního prostředí. Pod pojmem staré ekologické zátěže jsou zahrnuta kontaminovaná místa (podzemní vody, zeminy, skládky, stavební konstrukce apod.) kde byl závadný stav způsoben státními podniky v období před privatizací používáním k životnímu prostředí nešetrných, ale ve většině případů povolených technologií a chemických látek Ekologická zátěž je závažná kontaminace horninového prostředí, podzemních nebo povrchových vod, ke které došlo nevhodným Vysvětlení nakládáním s nebezpečnými látkami v minulosti (zejména se jedná např. o ropné látky, pesticidy, polychlorované bifenyly, chlorované a aromatické uhlovodíky, těžké kovy apod.) Zjištěnou kontaminaci můžeme považovat za starou ekologickou zátěž pouze v případě, že původce kontaminace neexistuje nebo není znám. Kontaminované lokality mohou být rozmanitého charakteru – může se jednat o skládky odpadů, průmyslové a zemědělské areály, drobné provozovny, nezabezpečené sklady nebezpečných látek, bývalé vojenské základny, nebo území postižená těžbou nerostných surovin.
Co to jsou staré ekologické zátěže? Jaké látky zde můžeme nacházet?
Úkol
Nachází se ve vašem okolí nějaká stará ekologická zátěž, popř. na Úkol území našeho kraje?
99
C/ Termální a minerální vody Kde se v ČR nalézají nejvýznamnější zdroje minerálních a termálních vod? Úkol
D/ Závěr Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1. – 3.), vítězové Úkol s obdrží odměnu. učitelem
7.4. CHARAKTER ZNEČIŠTĚNÍ VOD Znečištění můžeme rozdělit obecně na bodové a plošné. Vypouštění odpadních vod do vod povrchových – řek a potoků – formou bodových zdrojů znečištění, tj. soustředěného vypouštění vod, představuje významný vliv na kvalitu vody. Podle původu odpadních vod je lze rozdělit na vypouštění komunální, průmyslové, z energetiky, ze zemědělství a na vypouštění ostatní. Jakost povrchových a podzemních vod je významně negativně ovlivňována i plošným znečištěním. K němu řadíme: mnohočetné bodové znečištění malého rozsahu (např. splaškové znečištění z rozptýlené zástavby), které je někdy též nazýváno jako difúzní znečištění, odtok ze zemědělské půdy, erozní splachy z terénu, atmosférickou depozici. Pokud provedeme bilanci znečištění výpočtem látkového odtoku ve zvoleném profilu říční sítě a odečteme od něj podíl, který připadá na bodové zdroje, zjistíme, že podíl plošného znečištění v řadě ukazatelů výrazně převyšuje příčinek bodového znečištění. To platí především pro nerozpuštěné látky, dusičnany, fosfor a v některých antropogenně Vysvětlení silně ovlivněných vodních útvarech (např. plošnou těžbou nerostných surovin, koncentrací hutního průmyslu) i pro jiné látky (např. kovy, polyaromatické uhlovodíky). Perzistentní organické látky (např. polyaromatické uhlovodíky, pesticidy, polychlorované bifenyly) a těžké kovy se váží v přírodním prostředí na pevné částice nebo se v ovzduší vyskytují ve formě aerosolu. Atmosférickou depozicí se dostávají to říční sítě, kde vedle emisí z bodového znečištění kontaminují říční sediment a vodní organismy. Při zvýšených průtocích se dostává sediment do vznosu a je transportován na velké vzdálenosti. V posledních 20 letech došlo k významnému poklesu objemu vypouštěných odpadních vod z průmyslu. Tato skutečnost je dána několika faktory: zavedením opětovného použití vody – recirkulací, modernizací technologických celků vyhovujích nejlepším dostupných technikám (tzv. BAT – Best Available Techniques) významných zástupců průmyslu a postupná změna skladby průmyslu (útlum těžkého strojírenství ve prospěch zpracovatelského průmyslu a služeb).
101
Do povrchových a podzemních vod je vypouštěno přímo nebo nepřímo velké množství různých znečišťujících látek. Při výletu k řece můžete narazit na odpadní vodu, která je vypouštěna přímo z odpadních potrubí do řeky nebo pomocí odpadních kanálů a stok je svedena do povrchových vod. Motivace V rámci pracovního listu pochopíte rozdíl mezi bodovým a plošným znečištěním a jaké jsou jejich hlavní zdroje. Rovněž se seznámíte se skupinami chemických látek, ketré mohou ohrožovat kvalitu povrchových a podzemních vod. A/ Zdroje znečištění vod Uveďte, jaké můžeme pojmenovat skupiny a cesty zdrojů znečištění vod. Úkol
Z grafu množství vypouštěných odpadních vod urči, u kterého sektoru hospodaření s vodou v ČR došlo: a) k největšímu poklesu množství vypouštěných odpadních vod b) k nárůstu od roku 2001 c) nedochází ke změnám
Úkol
Jaké mohou být druhy znečištění vod v rámci plošných zdrojů Úkol znečištění?
Z následujícího grafu rozhodni, zda existuje koncentrací nerozpuštěných látek a průtokem.
103
závislost
mezi Úkol
B/ Fyzikálně-chemické ukazatele znečištění vod Dalším důležitým faktorem je účel použití vody nebo druh vody po jejím použití. Od toho se odvíjí i soubor ukazatelů a jejich výše, pro které jsou limitní hodnoty stanoveny. Ty mají právní charakter, tzn., že jsou zakotveny českou a evropskou legislativou. Podle povahy ukazatelů je rozlišujeme na: fyzikální Vysvětlení organoleptické chemické biologické mikrobiologické radiologické Dokážeš rozdělit následující parametry znečištění do příslušných skupin? Úkol -
fyzikální, chemické, mikrobiologické, radiologické
Rtuť amoniakální dusík koliformní bakterie teplota benzen – cesium-134 -
C/ Poplatky za vypouštěné znečištění do povrchových vod Podle § 89 zákona o vodách č. 254/2001 Sb, ve znění pozdějších předpisů je právnická nebo fyzická osoba, která vypouští odpadní vody do vod povrchových, za podmínek stanovených v zákoně, povinna platit poplatek za znečištění vypouštěných odpadních vod a poplatek z objemu vypouštěných odpadních vod (tzv. zpoplatněné znečištění). Znečišťovatel je povinen jej platit, jestliže jím vypouštěné Vysvětlení odpadní vody překročí v příslušném ukazateli znečištění zároveň hmotnostní a koncentrační limit zpoplatnění. Poplatek z objemu vypouštěných odpadních vod do vod povrchových je znečišťovatel povinen platit, jestliže objem jím vypouštěných odpadních vod překročí 100 tis. m3 za kalendářní rok.
Dovedete vyjmenovat ukazatele, které jsou zpoplatněné z hlediska jejich vypouštění v odpadních vodách?
Domácí Potřebné informace naleznete v Příloze č. 2, zákona o vodách úkol č.254/2001 Sb. Dostupné na http://www.zakonyprolidi.cz/cs/2001254.
D/ Závěr Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1. – 3.), vítězové Úkol s obdrží odměnu. učitelem
7.5. POSTUPY MONITORINGU A HODNOCENÍ KVALITY VOD A/ Monitoring kvality a množství vod Základní nástrojem pro sledování hydrosféry je monitoring povrchových vod a podzemních vod. Monitoring slouží ke sledování stavu povrchových a podzemních vod. Podle druhu monitoringu se prování na určených profilech říční sítě s předepsanou četností vzorkování. Vzorky vod jsou analyzovány v akteritovaných vodohospodářských laboratořích s požadovanou citlivostí analytických metod. V rámci monitoringu jsou sledovány různé matrice – materiály voda, organismy, sedimenty apod. Na základě zjištěných výsledků a po jejich vyhodnocení jsou v případě potřeby navrhována opatření s cílem dosáhnout dobrého stavu vod. V dalším kroku slouží monitoring jako kontrola účinnosti provedených opatření. V případě povrchových vod se sleduje chemický stav (tzv. prioritní látky) a stav ekologický (biologické složky, hydromorfologie a některé fyzikálně-chemické a chemické parametry). U podzemních vod se sleduje stav kvantitativní a chemický.
105
Vysvětlení
Pro udržení vyhovující kvality povrchových a podzemních vod je nutné ptovozovat na úrovni každého státu systém sledování kvality a množství povrchových a podzemních vod. Tyto informace jsou důležité pro další způsoby využívání vodních zdrojů – pitná voda, voda pro průmysl. Ale jsou důležité i pro okamžité informace při průběhu mimořádných událostí, jakými jsou povodňové situace nebo Motivace naopak období s déletrvajícím suchem. V rámci pracovního listu se seznámíte se základním monitorvacími programy a objekty pro sledování množstzví a kvlaity povrhcových a podzemních vod. Rovněž se seznámíte se zajímavými internetovými odkazy na nichž můžete nalézt řadu zajímavých na cenných informací o stavehc na našich řekách a nádržích.
Jaké druhy matric jsou pravidelně monitorovány při sledování kvality vod? Úkol
Jaké druhy stavu povrchových a podzemních vod sledujeme?
Úkol
Povrchové vody
Podzemní vody
Popište, co vidíte na obrázku. K čemu tato zařízení slouží?
Úkol
Z následující mapky urči, u kterých řek nebo oblastí se vyskytuje: Úkol
107
a) nejhustší síť sledování kvality podzemních vod (všechny značky dohromady)
b) nejvíce hlubokých vrtů (tmavohnědé čtverečky)
B/ Informační zdroje monitoringu kvality a množství vod Pokus se na následujícím odkazu zjistit aktuální průtok v řece v profilu Doplňkový Opava-Děhylov. Zapiš i přesný čas. úkol http://hydro.chmi.cz/hpps/index.php?lng=CZE
C/ Závěr Hodnotící komise pedagog a vybraní dva spolužáci vyhodnotí jednotlivé odpovědi a vyberou vítěze (v pořadí 1. – 3.), vítězové Úkol s obdrží odměnu. učitelem
Výkladový slovník odborných pojmů Pojem
Vysvětlení
Slovník
odborných Přirozený proces rozrušování a transportu pojmů objektů na zemském povrchu (půda, horniny, skála). Eroze je způsobena gravitací za přispění dalších faktorů, jako je např. intenzita srážek, struktura půdy, sklon svahu, hustota rostlinného pokryvu, způsob využívání půdy, převládající směr větru atd.
Eroze
Velký oběh vody
Výpar z oceánů – přenos vzduchovými hmotami nad pevninu – odtok řekami a pod zemským povrchem zpět do oceánů.
Malý oběh vody
K výměně vody dochází pouze v rámci pevniny nebo jen v rámci světového oceánu.
Evapotranspirace
Výdej vody (výpar) vegetací a organismy.
N-letý průtok
maximální Představuje takový maximální průtok, který je dlouhodobě dosažen nebo překročen jednou za N let. Pravděpodobnost výskytu (označovaná jako doba opakování či perioda) N-letého průtoku je tedy 1/N. Pro odvození N-letých průtoků se vychází z čáry překročení maximálních ročních průtoků v daném profilu toku, která je získána pozorováním. N-letý maximální průtok s určitou dobou opakování se používá se pro vyjádření povodňových průtoků.
M-denní průtok Q355
Hydrologické sucho je vyjadřováno pomocí Mdenního průtoku Q355 tj. množství vody, který by v dlouhodobém průměru protékalo korytem toku po dobu 355 dnů v roce. Aktuální průtok, který poklesne pod průtok Q355 průtok, je označován jako „sucho“.
Meandr
Zákrut řeky způsobený boční erozí – vymíláním břehů na jedné straně a usazováním na straně druhé.
Inundační území
Záplavové území podél řečiště toku, které je ohraničeno valy (ochrannými hrázemi). 109
Stratifikace
V jezerech a nádržích dochází ke stratifikaci neboli rozdělení vodního sloupce na vrstvy. Stratifikace vodního sloupce je podmíněna teplotou vody.
Bentos
Bentické organismy obývající dno toků a nádrží
Plankton
Planktonní organismy vznášející se ve vodní mase.
Nekton
Plovoucí organismy pohybující se nezávisle na proudu.
Neuston
Organismy vázané na povrchovou blanku vodní hladiny.
Pleuston
Organismy využívající povrchovou vodní blanku na hladině k pohybu.
Eutrofizace
Proces, při kterém za určitých podmínek dochází vlivem zvyšování úživnosti vod (obohacování živinami) k nadměrnému růstu specifických druhů organismů (řasy, sinice), které způsobí degradaci vodního prostředí.
Normy environmentální Limitní hodnoty pro obsah chemických látek kvality (NEK) v povrchových vodách. Perzistentní organické Chemické látky dlouhodobě látky (POP) v životním prostředí.
přetrvávající
Integrovaný systém Portál systému ISPOP umožňuje příjem ohlašovacích vybraných hlášení (ohlašovacích povinností) povinností (ISPOP) z oblasti životního prostředí v elektronické podobě a jejich další distribuci příslušným institucím veřejné a státní správy. Akutní toxicita
Krátkodobé (hodiny) působení toxické látky s prokázaným toxickým účinkem na organismy.
Chronická toxicita
Dlouhodobé (dny, měsíc) působení toxické látky zpravidla o nízké koncentraci na organismy.
Invazní druh
Druh na daném území nepůvodní, který se zde nekontrolovaně šíří, přičemž agresivně vytlačuje původní druhy, které mají podobnou funkci v přírodě, jako on. U obzvlášť nebezpečných invazí může dojít k tomu, že se daný druh začne
šířit natolik nekontrolovaně, že rozvrací celé ekosystémy, což vede k rozsáhlým ekologickým škodám a potlačení či likvidaci mnoha původních druhů. Některé invaze mohou skončit až naprostým vyhynutím většího množství původních druhů. Litorál
Znamená pobřežní oceánů, moří a jezer.
Hydrická rekultivace
Zatápění vytěžených lomů a povrchových dolů po ukončené těžbě kamene, břidlic, štěrků, písků.
Vodní útvar
Je to významné soustředění vod v určité oblasti, charakteristické společnými znaky, jako je forma výskytu, vlastnosti vod či znaky hydrologického režimu. Dělí se povrchové a podzemní, přičemž povrchové mohou být stojaté nebo tekoucí.
Rozvodnice
Je to pomyslná čára, která vyznačuje geografickou hranici mezi sousedními povodími. Rozlišujeme rozvodnice orografické a hydrogeologické. Orografická rozvodnice ohraničuje povodí povrchových vod. Nachází se na povrchu, většinou na horských vrcholcích, hřebenech nebo na jiných vysokých útvarech. Hydrogeologická rozvodnice zase ohraničuje povodí podzemních vod, pro jejich určení je však potřeba znát geologické složení podpovrchových vrstev.
Povodí
Je to oblast, ze které voda odtéká do jedné konkrétní řeky či jezera.
Úmoří
Je to ploch všech povodí konkrétního moře nebo oceánu.
111
pásmo
stojatých
vod,
8. PRACOVNÍ LISTY S ODBORNÝM TEXTEM V ANGLICKÉM A ČESKÉM JAZYCE 8.1. Water in environment Cílová skupina: pro studenty 2. až 4. ročníku středních odborných škol a gymnázií
Pokyny
V rámci předmětů: ekologie, ochrana prostředí/ochran rostlin, biologie, lesnictví, pro životní prostředí. učitele POKORNÝ, J. Voda v krajině. Dostupné na webové http://www.auc.cz/ipb/vpk/doc/hydro03a2012/Voda-v-krajine.pdf
stránce:
KOLEKTIV AUTORŮ (2006) Voda v České republice. Ministerstvo zemědělství, ISBN 80-903482-1-1.
Zdroj
KOLEKTIV AUTORŮ (2009) Vodstvo a podnebí v České republice. Ministerstvo zemědělství, ISBN 80-903482-7-0. http://eagri.cz/public/web/mze/ministerstvo-zemedelstvi/vyrocni-a-hodnoticizpravy/zpravy-o-stavu-vodniho-hospodarstvi/ The Earth is the third planet of solar system and it is also the biggest terrestrial planet in the system and the only planet body, where is according to current scientific findings confirmed life. Water represents one of the major factor for life on the planet (apart from oxygen, organic carbon and suitable temperature climate). On the Earth surface there is hydrosphere - water cover of the Earth. It represents a complex of all waters - i.e. surface flowing waters and water connected to glaciers, underground waters, water contained in the atmosphere and water in living organisms. The Earth cover consists of 71% of oceans, the rest is continent. About 97% of Earth´s water comes from oceans. Salty ocean water in nor drinkable or suitable for farming. Freshwater represents only 3% of hydrosphere - 69% of this water is in glaciers, which can be found in Polar Regions. Another 30% lies underground and only less than 1% is created by surface atmospheric water. Water is one of the most valuable natural source on our planet. Suitable water sources aren´t stretched evenly. It is connected to continent surface characteristics, climate and how particular parts of this climate act. There is a significant water shortage in some world countries - hundreds of million people suffer from desperate need for freshwater. Today when we live in so disputable climate change, the water becomes more strategic source. Its price increases. Thus we should appreciate water supplies, we should learn how to use it and make a responsible advantage of it. Regarding the term landscape it is a part of earth surface with typical combination of natural and cultural elements. We live in rather cultural landscape, which is used by man for a very long time. We can only see original type of landscape in remote places or in some protected areas or parks. Man lived from hunting and collecting for about two millions years and it was only "recently" within several thousands of years, when the way of man´s life changed - man became a farmer, he started to grow crops and graze kettle. A farming land was used by forest disappearing. Thanks to this trend in some parts of the world the water circulation system collapsed. In the last few centuries there was a
great industrial development - some industrial branches are highly dependent on water supply (energetic industry, paper industry and so on). That is why it is important to respect water circulation for the case the earth can serve us humans and all living organisms for a long time. This project has the same goal, to educate young generation, which will create our future. Landscape is a professional term, which describe chosen part of earth´s surface with combination of natural and cultural elements. Natural landscape means an area not touched by human activities, where there is a majority of natural elements. There remain only very few such original natural areas. Currently the vast majority of landscape is a type created from original natural land and changed intentionally by humans. The basic landscape parts are relief, soil, water cover, climate, vegetation cover, fauna and human beings. From the ecological point of view a landscape creates u unified system, which can be described by various scientific disciplines. Natural and human parts affects each other within landscape life. Neighbouring ecosystems are connected with relations and create subordinate systems, which can affect remote areas. Landscape gives human beings a space for realizing lots of human needs - from food gaining, materials and resources gaining, creating shelters, for relaxation and also for aesthetic experiences and inspiration. There should be used preventive tools for landscape planning and preserving, so that landscape could remain the same and productive and to eliminate conclusive intervention into landscape. For the European agreement purposes about landscape - "landscape" means part of a territory as it is perceived by population and character of which is a result of simultaneous natural and/or human factors. Water is a part of all parts of both natural and cultural landscape. As a chemical substance it can be found in nature in all states: • gas-like – aerial humidity, steam, fog • liquid – surface water, water in rivers, lakes and oceans, underground water • solid – in the form of glaciers, ice and snow cover The significance of water in landscape is in the following three basic functions: • mechanical functioning • transport medium • support of life Water ecosystems create an important part of landscape. It is made of organisational elements, in which living organisms and their water environment create highly connected units. These relations are very sensitive to outer impacts. It shows a certain level of durability and flexibility, but only to the limited extend. The biggest danger for water ecosystems represent human course. Result of changes, that happened in the 20th century are far too extended than local events that created the landscape formerly. The most significant are the following changes: • pollution of water environment with organic contaminants and nutrients (nitrogen and phosphor); this situation leads to development of eutrophication of waters (excessive occurrence of water weed) • cumulation of toxic substances in river sediments, water organisms and plants 113
• •
acidification (pH declining) intervention in the morphology of rivers (e.g. staightening, artificial riverbeds).
Surface and underground waters are the estate of public usage. It is a generally accessive estate with unlimited number of users. In other words every person has a right to take a use of surface and underground waters. However, public access ro water covers should be trated in a certain way towards well being of this estate. Surface water or underground water stop being a public estate at the moment of taken it away. Taken water is not all used, but after usage it goes back to water environment (draining). Used water with changed qualities (composition or temperature) is called waste water.Two biggest treats that can affect quality of human life, are water shortage and water contamination. Water Protection is a complex action that represents quantity and quality protection of surface and underground waters, and it happens according to Czech requirements and EU law. The basic European parlament and Commision legal regulation is a set of framework for member states of Association for water politics - EU and Commision regulation 2000/60/ES from 23rd of October 2000. Waters protection, water usage and legislation edits in The Czech Republic the law n. 254/2001 Sb, obout waters and about some law amendations (water law). Ministry of the e Environment together with Ministry of Agriculture submit annualy a report regarding current state of water management in The Czech Republic - in this report there is described and evaluated state of quality and quantity surface and undergroud water and there are also attached legal, economic, research and integrating actions. Basic tool for hydrosphere observing is monitoring of surface and underground waters. According to monitoring type there is carried out sampling on the particular catchment areas. These samples are then analysed in accredited water management laboratiries with special analysis methods required.
Výkladový slovník pojmů Anglicky
Česky
annualy
každoroční
acidification
okyselování
aerial
vzdušný
climate
podnebí, klima
framework
rámec
fresh water
sladkovodní, sladká voda
landscape
krajina
Ministry of Agriculture
Ministerstvo zemědělství
Ministry of enviroment
Ministerstvo životního prostředí
observation
pozorování
protection
ochrana
report
zpráva
sample
vzorek
soil
půda
solar system
sluneční soustava
solid
pevný, tuhý
subordinate
nadřazený
support
podpora
surface water
povrchová voda
underground water
podzemní voda
waste management
vodní hospodářství
water weed
vodní řasa
115
Slovník pojmů
8.2. Voda v krajině Země je třetí planeta sluneční soustavy, zároveň největší terestrická planeta v soustavě a jediné planetární těleso, na němž je dle současných vědeckých poznatků potvrzen život. Voda je jedním z rozhodujících faktorů pro život na planetě (vedle kyslíku, organického uhlíku a vhodných teplotních poměrů). Na jejím povrchu se vyskytuje hydrosféra – vodní obal Země. Představuje soubor všeho vodstva – tj. povrchové vody tekoucí a vázané v ledovcích, podpovrchové vody, vody obsažené v atmosféře a vody v živých organismech. Zemský povrch je ze 71 % tvořen oceány, zbytek připadá na pevninu. Asi 97 % vody na světě se nachází v oceánech. Slaná oceánská voda se však nehodí ani k pití, ani k hospodářským účelům. Sladká voda tvoří jen nepatrnou část hydrosféry – 3 %, přičemž 69 % této vody je obsaženo v ledovcích, které jsou v polárních oblastech. Dalších 30 % tvoří voda podzemní a jen necelé procento připadá na vodu povrchovou a atmosférickou. Voda je jedním z nejcennějších přírodních zdrojů na naší planetě. Využitelné vodní zdroje však nejsou na Zemi rozloženy rovnoměrně. Je to dáno hlavně charakterem povrchu pevniny, podnebím a chováním jednotlivých částí klimatického systému. V mnoha krajinách světa je citelný nedostatek vody využitelné pro lidskou potřebu, tímto nedostatkem trpí stovky miliónů lidí. Voda se v prostředí tolik diskutované klimatické změny stává strategickou surovinou stále víc. Její cena stoupá. Proto si vody važme, učme se s ní uvážlivě nakládat a odpovědně ji využívat. Krajinou rozumíme část zemského povrchu s typickou kombinací přírodních a kulturních prvků. Žijeme v kulturní krajině, dlouhodobě využívané člověkem. Pouze v odlehlých místech Země a v některých národních parcích můžeme poznávat krajinu přirozenou, kterou neutváří člověk přímo svou činností. Dva miliony let se člověk živil na Zemi převážně lovem a sběrem, teprve „nedávno“, v průběhu několika tisíc let, se způsob života člověka změnil – stal se zemědělcem, začal pěstovat plodiny a pást zvířata. Zemědělskou půdu získával člověk na úkor lesů. Odlesňování má ale za následek úbytek a v některých zeměpisných šířkách i kolaps vody v krajině. V posledních staletích došlo k mohutnému rozvoji průmyslu, jehož některá odvětví jsou na užívání vody závislá (energetika, papírenství, apod.). Proto je důležité, abychom koloběh vody na Zemi a způsoby využívání vody poznávali a své chování k vodě přizpůsobovali tak, aby planeta Země nám lidem i ostatní živé přírodě ještě dlouho sloužila ku prospěchu všech. K tomuto cíli chce přispět i tento modul, sloužící především k výchově mladé generace, která vždy bude zůstávat nadějí pro budoucnost. Krajina je odborný pojem, který popisuje vybranou část zemského povrchu s kombinací přírodních a kulturních prvků. Jako přírodní krajina se nazývá území nedotčené lidskou činností, v němž dominují přirozené prvky. Takových oblastí však na Zemi zbývá velmi málo. V současnosti převládá kulturní krajina vzniklá přetvořením původní přírodní krajiny činností člověka. K základním složkám krajiny patří reliéf, půda, vodstvo, klima, vegetační pokryv, zvířena a člověk. Krajina z ekologického hlediska tvoří ucelený systém, jehož popis v sobě propojuje problematiku mnoha oborů. V krajině na sebe působí přírodní a člověkem utvářené složky. Sousedící ekosystémy jsou vazbami propojeny do vyšších systémů a navzájem se ovlivňují i na velikou vzdálenost. Pro člověka je krajina prostorem, kde chce realizovat širokou paletu potřeb – od získávání potravy a materiálu pro oděv a obydlí, stavbu sídel, po rekreaci a estetické zážitky, inspiraci. Aby mohly být uspokojovány tyto různorodé potřeby zároveň, nelze krajinu využívat živelně. Neuváženým zásahům, které by mohly mít na krajinu negativní a nevratné důsledky, mají předcházet nástroje k plánování využití krajiny.
Pro účely Evropské úmluvy o krajině „krajina“ znamená část území, tak jak je vnímána obyvatelstvem, a jejíž charakter je výsledkem činnosti a vzájemného působení přírodních a/nebo lidských faktorů. Voda je součástí všech složek přírodní i kulturní krajiny. Jako chemická látka se vyskytuje v přírodě ve všech skupenstvích: • • •
plynném – vzdušná vlhkost, pára, mlha kapalném – voda povrchová, ve vodních tocích, jezerech a oceánech, voda podzemní pevném – ve formě ledovců, ledové a sněhové pokrývky
Význam vody v krajině můžeme spatřovat ve třech základních funcích: • mechanické působení • transportní medium • podpora života Vodní ekosystémy tvoří nedílnou součást krajiny. Jsou to organizační jednotky, ve kterých živé organismy a jejich vodní prostředí vytvářejí velmi provázané celky. Jsou citlivé k vnějším vlivům. Vykazují sice určitou míru odolnosti a pružnosti, ale jen potud, pokud míra ovlivnění nepřekročí únosnou mez. Největší nebezpečí pro vodní ekosystémy představuje činnost lidí. Důsledky změn, které nastaly ve 20. století, jsou daleko rozsáhlejší než dříve působící lokální jevy. Jedná se především o: • znečištění vodního prostředí organickými látkami a nutrienty (dusík, fosfor); to má za následek rozvoj eutrofizace vod (nadměrný rozvoj řas) • kumulace toxických látek v říčním sedimentu, vodních organismech a rostlinách • acidifikace (okyselování, snižování pH) • zásahy do morfologie toků (např. jejich napřimování, odpřírodnění říčních koryt). Povrchové a podzemní vody jsou statkem veřejného užívání. Jedná se o statek všeobecně přístupný a s předem neomezeným okruhem uživatelů. Jinak řečeno, povrchové a podzemní vody může užívat každá osoba. Veřejné užívání ale musí být určitým způsobem regulováno ve prospěch zachování tohoto statku. Veřejným statkem přestává povrchová nebo podzemní voda být až jejím odebráním. Odebraná voda však není z větší části spotřebovávána, ale je vrácena po jejím použití zpět do vodního prostředí (vypouštěním). Použitou vodu, která má změněnou jakost (složení nebo teplotu), nazýváme vodou odpadní. Základní dvě hrozby týkající se vody, které mohou ovlivnit kvalitu lidského života, jsou její nedostatek a její znečištění. Ochrana vod je komplexní činností spočívající v ochraně množství a jakosti povrchových i podzemních vod, a to v souladu s požadavky českého práva i práva EU. Základním právním předpisem Evropského parlamentu a Rady ustavujícím rámec pro činnost Společenství v oblasti vodní politiky členských států je směrnice Evropského parlamentu a Rady 2000/60/ES z 23. října 2000. Ochranu vod, jejich využívání a práva k nim upravuje v ČR zákon č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon). Některá jeho paragrafová 117
ustanovení jsou upřesněna či rozvedena tzv. podzákonnými předpisy (nařízení vlády, vyhlášky). Ministerstvo životního prostředí společně s Ministerstvem zemědělství každoročně předkládá vládě Zprávu o stavu vodního hospodářství v České republice, která popisuje a hodnotí stav jakosti a množství povrchových a podzemních vod i související legislativní, ekonomické, výzkumné a integrační aktivity. Základní nástrojem pro sledování hydrosféry je monitoring povrchových vod a podzemních vod. Monitoring slouží ke sledování stavu povrchových a podzemních vod. Podle druhu monitoringu se prování na určených profilech říční sítě s předepsanou četností vzorkování. Vzorky vod jsou analyzovány v akteritovaných vodohospodářských laboratořích s požadovanou citlivostí analytických metod.
ČÁST C Metodická příručka 9. METODICKÁ PŘÍRUČKA PRO 1. STUPEŇ ZÁKLADNÍCH ŠKOL 9.1. Voda v krajině Vzdělávací cíl: Rozvoj znalostí o úloze vody v krajině, říční síti České republiky a principech šetrného hospodaření s vodními zdroji. Rozvoj v prezentačních dovednostech včetně vhodného strukturovaní informací. Cílová skupina: pro pedagogy na 1. stupni základních škol V rámci předmětů: přírodověda, vlastivěda
Pokyny pro
Rozsah: 1 hodina Poznámka: Možná práce ve dvojicích nebo ve skupinkách. Vyhodnocení hodnotící komisí, tj. učitel a dva spolužáci, možnost přizvání externího experta.
učitele
Pomůcky: Papír A2 nebo A3, pastelky, tužka; mapa ČR, příp. Moravskoslezského kraje. Podle počtu žáků ve třídě rozdělte děti do skupinek. Přečtěte dětem Motivaci a jednoduše jim popište, jak vzniká řeka a kam se na svém konci vlévá, co je to soutok, ústí, povodí, rozvodí a úmoří a uveďte je do kontextu aktivity. V bodě A/ Vznik řek a jejich zánik velmi jednoduchým poutavým způsobem vysvětlete, jak vzniká potok a z něho potom řeka, kam voda teče atd. Odpověď: 1. – pramen, 2. – potůček, 3.- potok, 4. -řeka, 5. - moře V bodě B/ Co udělala příroda a co udělal člověk? Děti doplní do příslušných sloupců tabulky, které vodní díla má jsou výsledkem přírodních procesů a které jsou výsledkem lidské činnosti.
Přírodní
Uměle člověkem
vytvořené
řeka
přehrada
moře
rybník
jezero
plavební kanál
potok
jez
119
V bodě C/ Říční systémy ve tvém okolí. Děti se pokusí vypsat všechny potoky, řeky, nádrže a rybníky, které znají v okolí svého bydliště, školy, města a případně i v rámci celého Moravskoslezského kraje. Odpověď: Porubka, Polančice, Plesenský potok, Odra, Opava, Ostravice, Šance, Morávka, Baška, Olešná, Těrlická přehrada, Žermanická přehrada, Kružberk. V bodě D/ Co žije a roste v našich řekách a nádržích a v jejich okolí? Děti vypíší druhy rostlin a živočichů, se kterými se můžeme setkat při výletech kolem našich řek a nádržích nebo např. při výlovech rybníků apod. K této aktivitě můžete využít obrázků, které jsou přílohou v textové části tohoto modulu. Odpověď: Lužní lesy, rákosí, lípa, jasan, habr, sněženka, česnek medvědí, kachny, dravci, vodní ptáci (volavka, kormorán, potápka, husa), obojživelníci (čolek, skokan), vydra říční, rak říční, bobr, netopýři. V bodě E/ Nedostatek vody a její spotřeba vyvolejte s dětmi diskusi nad tímto problémem a prodiskutujte s nimi, jakým způsobem se v jejich rodině šetří s vodou, jestli byly v nějaké oblasti, kde je vody nedostatek nebo jestli takové oblasti na světě existují, zdali děti ví, odkud se bere voda, kterou si doma nebo ve škole pustí z kohoutku, co stane s vodou, která se použije k mytí nádobí, sprchování, koupání, atd. Odpověď: Blízký východ, Saharská Afrika, Arabský poloostrov Používat vodu opakovaně, šetřit vodou při mytí a při zalévání např. zahrady. Používat dešťovou vodu. V bodě F/ zhodnoťte práci všech skupinek, dosažené výsledky a poznatky.
10. METODICKÁ PŘÍRUČKA PRO 2. STUPEŇ ZÁKLADNÍCH ŠKOL 10.1. Koloběh vody v přírodě Vzdělávací cíl: Rozvoj znalostí o oběhu vody v přírodě, jejím skupenství. Pochopit vztahy mezi ději v přírodě, které jsou vázané na vodu a vodní prostředí. Cílová skupina: pro pedagogy na 2. stupni základních škol
Pokyny
V rámci předmětů: zeměpis
pro
Rozsah: 1 až 2 hodiny
učitele
Poznámka: Nutnost aktivní účasti učitele. Možná práce ve skupinkách. Pomůcky: Pastelky, tužka, mapa ČR, papír A4. Pročtěte s dětmi Motivaci a vysvětlete koloběh vody v přírodě (malý i velký). Výskyt vody v přírodě, v jakém skupenství a za jakých podmínek se voda v přírodě nachází. Důležitost těchto znalostí je součástí komplexního poznání životního prostředím.
V bodě A/ Oběhy vody v přírodě. Děti nakreslí dva typy malého oběhu vody v přírodě (nad oceánem a nad pevninou). Jako pomůcka jim poslouží obrázek s koloběhem vody v přírodě, který je součástí zadání tohoto úkolu.
V bodě B/ Voda v přírodě a její skupenství. Děti doplní jednotlivá skupenství, ve kterých se voda může v přírodě vyskytovat a současně i uvedou, jakým způsobem se měnit. Ano mění. Vypařování – voda se mění ze skupenství kapalného na plynné. Kondenzace – voda se mění ze skupenství plynného (vodní páry) na kapalné. Sublimace – voda se mění za skupenství pevného na plynné. -Vědní obor, který se zabývá sledováním a výzkumem vody v krajině je hydrologie.
V bodě C/ Prameny řek České republiky. Děti se pokusí vypsat všechny významné velké řeky, které pramení na území ČR a v další části odpovědi uvedou, které naopak přitékají z okolních států. Odpověď: Odtékající řeky: Labe – Labská louka v Krkonoších, Vltava – Šumava Odra – Oderské vrchy 121
Morava – Králický Sněžník (Hrubý Jeseník) Přitékající řeky z okolních států: Ohře – Německo Dyje a Lužnice - Rakousko
V bodě D/ zhodnoťte práci všech skupinek, dosažené výsledky a poznatky.
10.2. Vodní toky ČR Vzdělávací cíl: Rozvoj znalostí z geografie a hydrologie řek a nádrží v ČR. Je důležité znát naše řeky, nádrže, současně i oblasti, kde jsou významné rybniční soustavy. Neméně důležité jsou i krasové oblasti a oblasti s výskytem termálních vod. Cílová skupina: pro pedagogy na 2. stupni základních škol V rámci předmětů: zeměpis
Pokyny pro učitele
Rozsah: 2 až 3 hodiny Poznámka: Nutnost aktivní účasti učitele. Možná práce ve skupinkách. Pomůcky: tužka, mapa ČR, papír A4. Pročtěte s dětmi Motivaci a vysvětlete rozdělení České republiky do povodí, rozvodí a úmoří. Dále se u mapy ČR zmiňte o oblastech s rybničními soustavami. Rovněž dětem ukažte krasové oblasti a oblasti s výskytem termálních pramenů. Vysvětlete, že poznání hydrogeografie je nedílnou součástí znalosti o krajině a přírodě a to nejen v nejbližším okolí bydliště, ale i v rámci celé ČR. Důležitost těchto znalostí je součástí komplexního poznání životního prostředím.
V bodě A/ Povodí, rozvodí, úmoří řek České republiky? Děti se pokusí přiřadit k sobě správné dvojice pojmů a vysvětlení těchto pojmů. Na slepé mapě ČR vyznačí příslušná úmoří a doplní barevně označená povodí a zodpoví na otázku. Odpověď: - povodí – C, rozvodí – B, úmoří – A - zeleně – LABE, žlutě – MORAVA, modře – ODRA - povodí Labe – Labe, Vltava, Ohře - 22. Březen V bodě B/ Řeky České republiky. Děti vyluští přesmyčky v názvech významných řek Odpověď: Vltava, Jizera, Ostravice, Olše, Orlice, Berounka, Svitava, Bečva, Jihlava, Labe
V bodě C/ Řeky České republiky. Děti se pokusí, s pomocí slepé mapy, doplnit názvy významných řek. K číslům v tabulce pod mapou doplní názvy řek. Odpověď: 1. Labe, 2. Vltava, 3. Ohře, 4. Otava, 5. Lužnice, 6. Berounka 7.Úslava 8.Úhlava 9.Radbúza 10.Mže 11. Bílina 12. Jizera 13. Sázava 14. Morava 15. Odra 16. Dyje 17. Svitava 18. Svratka 19. Jihlava 20. Bečva
V bodě D/ Nádrže, rybníky a jezera České republiky. Děti se pokusí zodpovědět uvedené otázky., které se týkají významných nádrží, rybničních soustav, krasových oblastí a zdrojů termálních vod. Odpověď: -Černé jezero, Čertovo jezero, Plešné jezero, Prášilské jezero – Šumava -Polabí, Litovelské Pomoraví, Podyjí - Oblast Macochy a Hranické propasti, Hloubka Hranické propasti - 392 m - Jižní Čechy – Třeboňsko, Poodří. Největší rybník – Rožmberk 648 ha - Kružberk, Šance a Morávka - Vltavská kaskáda – Lipno, Hněvkovice, Kořensko, Orlík, Kamýk, Slapy, Štěchovice, Vrané
V bodě E/ Pro chytré hlavy. Doplňkový úkol, ve kterém děti otestují své encyklopedické znalosti. Při řešení mohou využít mapu ČR. Odpověď: Která řeka v ČR je nejdelší? Vltava - 430 km Která nádrž v ČR je největší (plocha)? Lipno - 48,7 km2 Která velká řeka nemá pramen se stejným názvem? Berounka Kde je nejníže položené místo v ČR a v Moravskoslezském kraji? ČR - Hřensko – Labe – 115 m.n.m. MS kraj - soutok řek Odra a Olše – hranice s Polskem – 195 m.n.m. Která řeka v ČR pramení nejvýše? Úpa – 1432 m.n.m. Která nádrž v ČR má nejvyšší hráz? Dalešice 99,5 m
V bodě F/ zhodnoťte práci všech skupinek, dosažené výsledky a poznatky.
123
10.3. Voda z atmosféry Vzdělávací cíl: Rozvoj znalostí o srážkách, jejich typech rozmístění v rámci ČR. Dále pak základní znalosti o povodňových událostech a vyhlašování tzv. stupňů povodňové aktivity (SPA). Co jednotlivé SPA znamenají, kdy jsou vyhlašovány. Seznámit žáky s veličinami, které jsou na řekách sledovány a jak se využívají např. při povodních. Vysvětlení pojmu 100-letá povodeň. Pokyny Cílová skupina: pro pedagogy na 2. stupni základních škol
pro
V rámci předmětů: zeměpis, environmentální výchova, biologie
učitele
Rozsah: 1 až 2 hodiny Poznámka: Nutnost aktivní účasti učitele. Možná práce ve skupinkách. Pomůcky: Pastelky, tužka, mapa ČR, papír A4. Pročtěte s dětmi Motivaci a vysvětlete, v jaké geografické oblasti se Česká republika v rámci Evropy nachází. Popíšete dětem rozmístění srážek v ČR. Vysvětlíte žákům vznik a příčiny povodňových událostí. Další vysvětlení je uvedeno u tzv. stupňů povodňové aktivity (SPA) a vysvětlení pojmu 100-letá voda. Důležitost těchto znalostí je součástí komplexního poznání životního prostředím. V bodě A/ Srážky na území ČR. Děti z mapy zjistí, kde jsou oblasti v ČR s nejvyššími průměrnými srážkovými úhrny a kde naopak s nejmenšími. Napíši vždy alespoň 3 oblasti. Odpověď: oblasti s vysokým srážkovým úhrnem
oblasti s nízkým srážkovým úhrnem
Šumava
Podkrušnohoří
Krkonoše
Dyjsko-svratecký úval
Beskydy a Jeseníky
V bodě B/ Novodobá historie povodní na území ČR. Děti na základě údajů v tabulce vyberou 3 povodně s největšími obětmi na lidských životech a 3 povodně s největšími materiálními škodami. Dále z grafu se pokusí označit povodeň s přívalových srážek a povodeň s déletrvajících srážek. Odpověď: Počet ztrát na lidských životech
Povodňové škody v miliardách Kč
1997
2002
2002
1997
1998
2006
Přívalové srážky
Déletrvající srážky
Modrá křivka
Červená křivka
V bodě C/ Stupně povodňové aktivity – co to je? Na základě vysvětlení se žáci pokusí přiřadit jednotlivé stupně povodňové aktivity příslušnému barevnému označení. Příklad lze nalézt v textové části tohoto modulu. Odpověď: Červená barva
3.
Zelená barva
1.
Žlutá barva
2.
V bodě D/ 100-letá povodeň – co to je? Děti se pokusí vlastními slovy definovat pojem 100-letá povodeň na základě znalostí získaných v rámci vysvětlení pojmu. Odpověď: 100-letá povodeň je taková povodeň, jejíž maximální průtok je v dlouhodobém průměru dosažen nebo překročen 1 krát za 100 let. Jde o statistickou veličinu. Mohou se vyskytovat povodně s různou dobou opakování 1, 2, 10, 20, 50, 500 let apod. Hráze nádrží jsou navrhovány až na 10 000 letou povodeň
V bodě E /zhodnoťte práci všech skupinek, dosažené výsledky a poznatky.
125
11. METODICKÁ PŘÍRUČKA PRO STŘEDNÍ ŠKOLY 11.1. Vodní ekosystémy Vzdělávací cíl: Rozvoj znalostí o vodních ekosystémech a flóře a fauně našich řek, potoků, rybníků a nádrží. Úloha jednotlivých článků potravního řetězce v rámci vodního ekosystému. Cílová skupina: pro pedagogy vyučující 1. až 3. ročník gymnázií, středních Pokyny odborných škol pro V rámci předmětů: biologie, environmentální výchova. učitele Rozsah: 1 až 2 hodiny Poznámka: Nutnost aktivní účasti učitele. Samostatná práce i práce v týmech. Pomůcky: Počítač s MS Office, přístup k internetu, papír A4, mapa ČR. Pročtěte se studenty Motivaci a pokračujte dalšími úkoly v bodě A. V bodě A/ Živočichové a rostliny našich řek a nádrží studenti jednoduše přiřadí druh organismu do správné skupiny. V dalším úkolu přiřadí uvedené druhy ryb k dravým rybám. Správnou odpověď zakroužkují. Dalším úkolem je seřadit uvedené organismy podle jejich úlohy v potravním řetězci. Odpověď: - 1. Blešivec potoční, 2. Blatouch bahenní, 3. Rak kamenáč - Kapr obecný, Pstruh potoční, Štika obecná, Lín obecný, Okoun říční, Jelec tloušť, Sumec velký - Fytoplankton = 1, Ryby = 3, Zooplankton= 2, Ptáci = 4
V bodě B/ Eutrofizace studenti na základě vysvětlení určí, které chemické prvky jsou zásadní příčinou eutrofizace povrchových vod. V další otázce studenti uvedou na příkladu možné důsledky eutrofizace společně s charakteristickými druhy organismů. Odpověď:
- kyslíkový deficit (snižování koncentrace rozpuštěného kyslíku) – rozvoj zelených řas, sinic apod.
V bodě C/ zhodnoťte práci všech studentů, dosažené výsledky a poznatky.
11.2. Ochrana vod Vzdělávací cíl: Rozvoj znalostí a dovedností v problematice ochrany vod. Porozumění problematice ochrany vodních zdrojů. Ochrana vodních zdrojů. Způsoby nakládání s vodami v rámci Moravskoslezského kraje. Cílová skupina: pro pedagogy vyučující 1. až 3. ročník gymnázií, středních Pokyny odborných škol V rámci předmětů: občanská výuka, biologie, environmentální výchova, pro učitele
informační technologie. Rozsah: 1 až 2 hodiny Poznámka: Nutnost aktivní účasti učitele. Samostatná práce i práce v týmech. Pomůcky: Počítač s MS Office, přístup k internetu, papír A4, mapa ČR.
Pročtěte se studenty vysvětlení a zdůrazněte zejména potřebu ochrany vodních zdrojů pro budoucí generace. Proberte se studenty Motivaci a pokračujte dalšími úkoly v bodě A. V bodě A/ Ochrana vod studenti svými slovy popíší., co si představují pod pojmem ochrana vod. Dále jak jsou chráněny vodní zdroje? Odpověď: -Ochrana vod je komplexní činností spočívající v ochraně množství a jakosti povrchových i podzemních vod, a to v souladu s požadavky českého práva i práva Evropské Unie. Základní dvě hrozby týkající se vody, které mohou ovlivnit kvalitu lidského života, jsou její nedostatek a její znečištění. - K ochraně vydatnosti, jakosti a zdravotní nezávadnosti zdrojů podzemních nebo povrchových vod využívaných nebo využitelných pro zásobování pitnou vodou s průměrným ročním odběrem více než 10 000 m3 stanoví vodoprávní úřad ochranná pásma.
V bodě B/ Nakládání s vodami je potřeba nejdříve vysvětlit studentům obsah a šíři tohoto termínu. V otázce se studenti sami pokusí vyjmenovat všechny druhy lidských činností, které jsou zahrnuty pod tento pojem. Odpověď: Odběry, vypouštění odpadních vod, akumulace vod, energetické využití atd.
V bodě C/ zhodnoťte práci všech studentů, dosažené výsledky a poznatky.
127
11.3. Podzemní vody Vzdělávací cíl: Rozvoj znalostí o podzemní vodě, zásobách, možných zdrojích a jejich ochraně, znečištění podzemních vod. Pochopení pojmu „stará ekologická zátěž“ (SEZ). Informační zdroje o SEZ. Základní přehled a charakteristika oblastí s výskytem termálních pramenů a minerálních vod v ČR. Cílová skupina: pro pedagogy vyučující 1. až 3. ročník gymnázií, středních Pokyny odborných škol pro V rámci předmětů: občanská výuka, biologie, zeměpis, environmentální výchova, učitele informační technologie. Rozsah: 1 až 2 hodiny Poznámka: Nutnost aktivní účasti učitele. Samostatná práce i práce v týmech. Pomůcky: Počítač s MS Office, přístup k internetu, papír A4, mapa ČR. Pročtěte se studenty Vysvětlení a zdůrazněte zejména potřebu ochrany vodních zdrojů pro budoucí generace. Proberte se studenty Motivaci a pokračujte dalšími úkoly v bodě A. V bodě A/ Doplňování a zdroje podzemních vod studenti svými slovy popíší., co si představují pod pojmem ochrana vod. Dále jak jsou chráněny vodní zdroje?
V bodě B/ Znečištění – ohrožení kvality podzemních vod doplnit chemickou sloučeninu, která představuje zásadní riziko znečištění podzemních vod. V další otázce je nutné popsat nejčastější možné způsoby ohrožení kvality podzemních vod. Odpověď: - Dusičnany – zemědělství, používání hnojiv - K ohrožení kvality podzemních vod dochází v oblastech s intenzívním zemědělstvím prostřednictvím používání organických a anorganických hnojiv a prostředků pro ochranu rostlin proti škůdcům a chorobám (pesticidy, fungicidy apod.) Pročtěte se studenty část Vysvětlení k termínu „stará ekologická zátěž“, protože jde o problematiku, která velice úzce souvisí se znečištěním podzemních vod a s jeho odstraňováním. Další úkol je zaměřen na popis pojmu „stará ekologická zátěž“ a jaké látky zde můžeme nalézt. Studenti mají za úkol uvést příklady starých ekologických zátěží ve svém okolí nebo na území Moravskoslezského kraje -Stará ekologická zátěž je závažné znečištění podzemních a povrchových vod, horninového prostředí a stavebních konstrukcí, která ohrožuje zdraví člověka a složky životního prostředí. Pod pojmem staré ekologické zátěže jsou zahrnuta kontaminovaná místa (podzemní vody, zeminy, skládky, stavební konstrukce apod.) kde byl závadný stav způsoben státními podniky v období před privatizací používáním k životnímu prostředí nešetrných, ale ve většině případů povolených technologií a chemických látek - Dolní oblast Vítkovic, ostravské laguny, Hrušovské chemické závody atd.
V bodě C/Termální a minerální vody mají studenti na mapě ČR nalézt nejvýznamnější oblasti s výskytem těchto vod v ČR. Odpověď: Západní Čechy – Karlova Vary, Mariánské Lázně, Františkovy Lázně, Teplice atd.
V bodě D/ zhodnoťte práci všech studentů, dosažené výsledky a poznatky.
11.4. Charakter znečištění vod Vzdělávací cíl: Rozvoj znalostí o charakteru znečištění vod. Vysvětlení a pochopení obecného principu „znečišťovatel platí“. Získání znalostí o skupinách a parametrech, které způsobují znečištění vod. Jaké jsou podle příslušných legislativních předpisů zpoplatněné parametry znečištění. Seznámit se s pojmem a ukázat na příkladech tzv. „BAT technologie“, a kde se případně uplatňují? Cílová skupina: pro pedagogy vyučující 1. až 3. ročník gymnázií, středních Pokyny odborných škol pro V rámci předmětů: občanská výuka, biologie, environmentální výchova, učitele informační technologie. Rozsah: 1 hodina Poznámka: Nutnost aktivní účasti učitele. Samostatná práce i práce v týmech. Pomůcky: Počítač s MS Office, přístup k internetu, papír A4. Pročtěte se studenty Vysvětlení a zdůrazněte zejména vznik a příčiny působení různých vlivů, které negativně působí na kvalitu povrchových a podzemních vod. Důležitou otázkou je poznání cest a způsobů možného znečištění. Dále je důležité znát i charakteristiky látek, které znečištění způsobují, jejich povahu a druh. Poslední část pracovní aktivity se věnuje poplatkům za znečištění vod – parametry, které jsou zpoplatněny. Vysvětlení principu „znečišťovatel platí“. Proberte se studenty Motivaci a pokračujte dalšími úkoly v bodě A. V bodě A/ Zdroje znečištění vod studenti svými slovy popíší možné cesty a zdroje znečištění vod a do jakých skupin je můžeme seřadit. V dalším úkolu se na základě grafu množství vypouštěných odpadních vod pokusí odpovědět otázky a) - c). Důležitými zdroji znečištění jsou tzv. plošné zdroje, studenti se pokusí popsat, co si lze pod tímto pojmem představit. V dalším grafu je zařazen úkol na posouzení možné závislosti mezi průtokem a koncentrací nerozpuštěných látek v průběhu roku 1998 ve vybraném monitorovacím místě. Odpověď: -
Bodové znečištění –
vypouštění odpadních vod z komunálních ČOV, průmyslu a energetiky. Plošné znečištění – 129
-
mnohočetné bodové znečištění malého rozsahu (např. splaškové znečištění z rozptýlené zástavby), které je někdy též nazýváno jako difúzní znečištění, odtok ze zemědělské půdy, erozní splachy z terénu, atmosférickou depozici. A, průmysl, B, energetika a ostatní, C, zemědělství
Ve vysvětlení k úkolům, které se týkají fyzikálně-chemických parametrů znečištění vod je potřeba studentům vysvětlit rozdělení parametrů do jednotlivých skupin podle jejich charakteru a dále pokračovat úkolem B.
V bodě B/ Fyzikálně-chemické ukazatele znečištění vod je nutné přiřadit uvedené parametry do příslušných skupin znečištění. Odpověď: Rtuť - chemické amoniakální dusík - chemické koliformní bakterie - mikrobiologické teplota - fyzikální benzen – chemické cesium-134 - radiologické
Vysvětlení problematiky zpoplatněných parametrů znečištění, kde je můžeme nalézt, jak jsou stanoveny (podrobnosti jsou uvedeny v textové části tohoto modulu). Dále pokračovat bodem C.
V bodě C/Poplatky za vypouštěné znečištění do povrchových vod je uveden domácí úkol, ke kterému budou studenti potřebovat internet. Mají za úkol nalézt potřebné informace o zpoplatněných ukazatelích znečištění povrchových vod. Odpověď: CHSK, Rozpuštěné anorganické látky (RAS), nerozpuštěné látky, fosfor celkový, dusík amoniakální, dusík anorganický, AOX, rtuť, kadmium
V bodě D/ zhodnoťte práci všech studentů, dosažené výsledky a poznatky.
11.5. Postupy monitoringu a hodnocení kvality vod Vzdělávací cíl: Rozvoj znalostí o principech sledování a zjišťování kvality a množství povrchových a podzemních vod, monitorovací sítě, monitorované matrice. Základní rozdělení vyhodnocení kvality a množství vod na chemickou, biologickou a kvantitativní část. Moderní nástroje pro sledování hydrosféry. Cílová skupina: pro pedagogy vyučující 1. až 3. ročník gymnázií, středních Pokyny odborných škol pro V rámci předmětů: biologie, zeměpis, environmentální výchova, informační učitele technologie. Rozsah: 2 hodiny Poznámka: Nutnost aktivní účasti učitele. Samostatná práce i práce v týmech. Pomůcky: Počítač s MS Office, přístup k internetu, papír A4. Pročtěte se studenty Vysvětlení a zdůrazněte zejména, k čemu slouží monitoring vod, jakým způsobem jsou sbírána dat ze sledování, co jsou to monitorovací sítě. Samostatně se věnujte popisu systému vyhodnocení kvality vod a jeho rozdělení na chemický stav, ekologický stav a kvantitativní stav. V jakých případech je pro nás kvantitativní stav důležitý a proč? Dále je nutné se zmínit i o moderních nástrojích pro sledování hydrosféry. Nedílnou součástí práce v dnešní hydrologii je využití informací nástrojů, které jsou cenným zdrojem informací o stavech a kvalitě vod v ČR. Proberte se studenty Motivaci a pokračujte dalšími úkoly v bodě A. V bodě A/ Monitoring kvality a množství vod studenti popíší, jaké druhy matric jsou sledovány a jaké druhy vyhodnocení jejich kvality se používají. Popíší podle obrázku moderní způsoby monitoringu kvality vod. Na mapě v dalším úkolu je síť sledování kvality podzemních vod, studenti určí, kde je síť nejhustší a kde je nejvíce hlubokých vrtů. V doplňkovém úkolu studenti zjistí na internetovém odkazu údaje o průtoku v profilu Odra-Bohumín v konkrétním čase. Odpověď: - Voda, biologické složky, sedimenty, plaveniny, vodní organismy - Povrchové vody Chemický stav, ekologický stav Podzemní vody Chemický a kvantitativní stav - Pasívní vzorkovače, slouží pro sledování a modelování obsahu znečištění ve vodních organismech, nahrazují organickou tkáň vodních živočichů. - a) nejhustší síť sledování kvality podzemních vod (všechny značky dohromady) v okolí velkých řek Morava, Labe, Opava, Odra, Svitava b) nejvíce hlubokých vrtů (tmavohnědé čtverečky) Třeboňsko, Polabská nížina a severní Čechy 131
V bodě B/ Informační zdroje monitoringu kvality a množství vod studenti si jako doplňkový úkol najdou na webových stránkách uvedených v pracovní aktivitě aktuální hodnotu stavu a průtoku v monitorovacím profilu Opava-Děhylov a zapíší jeho hodnoty včetně aktuální času. Odpověď: Např. 5.3.2015 8:10 - stav 113 cm, průtok 20,2 m3/s V bodě C/ zhodnoťte práci všech studentů, dosažené výsledky a poznatky.
