Posudek disertační práce Jana Sedláčka „Vysokorozlišující stratigrafie a historie kontaminace recentních sedimentů přehradních nádrží na Moravě“ Disertační práce Jana Sedláčka se zabývá sedimentací ve vybraných přehradních nádržích v povodí řeky Moravy z hlediska fyzické sedimentologie a kontaminací především těžkými kovy. Interpretované výsledky pocházejí z celkem 18 jádrových vrtů provedených a systematicky prezentovaných po jednotlivých přehradních nádržích, od Brněnské přehrady přes soustavu Novomlýnských nádrží a přehradu Plumlovskou až po přehradní nádrž Dalešickou. Práce přináší nejen množství nových terénních dat, ale především ohromné množství laboratorních analýz založených na širokém spektru aplikovaných fyzikálních a geochemických metod. Získané výsledky byly vhodně interpretovány a diskutovány s domácí i světovou literaturou. Přestože byla přípravě a sepisování disertační práce autorem zjevně věnována velká péče zůstalo v textu množství drobných formulačních nepřesností a překlepů. Takovéto připomínky jsou však nepodstatné a v posudku zmiňuju jen vybrané častěji se opakující a záleží jen na autorovi, jestli bude mít zájem o prohlédnutí mnou anotované verze práce, kde jsou kompletně vyznačeny. Zároveň je však nutné říci, že prakticky neexistují práce, v nichž by se formulační nepřesnosti a překlepy nevyskytovaly a tyto nemají žádný vliv na odbornou kvalitu vlastní práce. Zde se zaměřím na podstatnější připomínky a přímé dotazy na autora, na které bych během obhajoby rád od autora slyšel odpovědi. Významnějším prohřeškem je v úvodních kapitolách časté používání anglikanismů i v těch případech, kdy existuje vhodný český termín a především významové zaměňování termínů nádrž, hráz a přehrada nejen v češtině, ale také v anglickém abstraktu. Anglický termín dam odpovídá českému termínu hráz a nelze jej používat pro významově širší pojem přehrada, který zahrnuje jak (přehradní) hráz, tak i těleso zadržené vody, tedy (vodní) nádrž. Českému termínu přehrada (pozor termín přehrada je v češtině často používán nejen pro hráz, jak uvádí autor, ale pro celou přehradní nádrž!) nebo též přehradní nádrž nejlépe odpovídá anglický (tedy lépe řečeno původně francouzský) termín reservoir. Proto jsou slovní spojení dam sediments nebo dam filling nesmyslná a správně má být reservoir sediments resp. reservoir filling. Na druhou stranu je nutné poukázat na to, že ani v češtině není terminologická jednotnost. Korunu české terminologii dává vodní zákon z roku 2001, který za
vodní dílo považuje jak přehradu (tedy vodní plochu plus stavbu, která vodu hradí), tak i hráz (tedy vlastní stavbu hradící vodu), stejně jako vodní nádrž (tedy jen vlastní těleso vody). O tom, že mezi vodní nádrže patří i přirozené vodní nádrže, tedy jezera a náš vodní zákon je takto považuje za vodní díla snad ani nemá smysl mluvit… Není možné bezmyšlenkovitě přejímat obecně tradovaná dogmata, i když jsou publikována ve světově uznávaných monografiích. Například: přehradní nádrže umožňují přizpůsobit říční režim potřebám lidské společnosti jen do určitého průtoku a délky povodně, jak dobře ukázala povodeň na Vltavě v roce 2002, proto tvrzení v práci zdaleka neplatí obecně! Obdobně také neplatí, že hlavním rysem přehradních nádrží je nízké stáří, čímž se odlišují od přírodních jezer. Existuje několik typů jezer (např. zahloubená, termokrasová, terminoglaciální a nebo některá jinak hrazená a příříční jezera), která jsou velmi efemerní a přetrvávají často jen týdny až první roky. Ve srovnání s nimi jsou přehradní nádrže mnohem starší. K tomu se vztahuje i další značně nepravdivé tvrzení, že doba vzniku většiny jezer spadá minimálně do pleistocénu. Tohle platí u značné části světových jezer, ale rozhodně ne u většiny. Stojaté vlnění (tzv. seiches) je pouze jedním z mnoha typů oscilačních pohybů vody (tedy vlnění), které na uzavřených vodních plochách vzniká, další (a mnohem častější) typy však nejsou vůbec zmíněny. Cyanobakterie (neboli sinice) nejsou řasy, i když byly dříve nesprávně česky označovány jako modré nebo modrozelené řasy. Cyanobakterie jsou fotosyntetizující eubakterie, tedy prokariota; kdežto řasy jsou rostliny, tedy eukariotní organismy. To není jen jiná liga, ale spíše úplně jiný sport… Z toho také vyplývá i to, že kyslík v jezerech produkují i baterie a ne jenom rostliny! Rozhodně obecně neplatí, že je zásobní kapacita většiny světových přehradních nádrží průměrně sedimentací zkrácena o 1 % (nikoliv 1%) ročně. Tohle je přílišné zjednodušení, které tak, jak je napsáno je rozhodně chybné, očekával bych spíše nějaké rozumné rozpětí a ne jednu hodnotu pro celý svět! Kromě toho to zdaleka neodpovídá hned následující větě. Jako doklad toho, že variabilita je významná i v rámci povodí jediné řeky bych uvedl rozdílně rychlosti kolmatace rozsáhlých přehradních nádrží v povodí řeky Chiry v regionu Piura v severním Perú. U nevhodně navržené přehradní nádrže Poechos se její zásobní kapacita během období 1979–1999 snížila o 45 %, tedy o 2,25 % ročně a naopak přehradní nádrž San Lorenzo byla za období 1954–2009 vyplněna pouze z ~34 %, tedy ročně ztrácela 0,6 % své zásobní kapacity. Příroda je velmi variabilní a stejně tak lidské zásahy se ne vždy povedou stejně dobře…
Termín produktivní období se používá v demografii, avšak v biologii a ekologii se užívá k tomu, co autor zřejmě myslel spojení vegetační období, tedy období kdy dominantně dochází k produkci biomasy. Chtěl bych od autora vypočítat, jaká by měla být rychlost proudění, aby v suspenzi byly transportovány štěrkové a písčité částice (autor totiž na s. 22 píše: Nejprve ze suspenze vypadnou hrubé štěrkové a písčité částice…). K datování přehradních sedimentů se nepoužívají pouze radioizotopy 137Cs a 210Pb, ale také
14
C - resp. měření jeho aktivity, která je v období od jaderných testů dobře měřená a
známá. K radiogenním izotopům se také pojí další připomínka, že se na různých místech práce vyskytují rozporuplná data týkající se prvního měřeného výskytu
137
Cs v prostředí,
správně má být rok 1954, ale občas se objevuje i rok 1952. Také je nutné upozornit na to, že 137
metoda založená na měření aktivity radionuklidu
Cs není datováním, protože nelze
„datovat“ každý jednotlivý vzorek, měřením aktivity daného nuklidu v celém profilu je možné stanovit zvýšené hodnoty naměřené aktivity daného radionuklidu a tyto lze následně časově spojit se známými událostmi v jejich produkci díky antropogenním vlivům – toto není datování! U „datování“ pomocí radionuklidu
210
Pb je popsán pouze jeden z běžně
používaných modelů pro výpočet stáří sedimentů, který předpokládá konstantní rychlost přísunu nuklidu 210Pb do přehradní nádrže. Avšak v některých případech může být aplikován i druhý model, který je použitelný v případě konstantní počáteční koncentrace nuklidu
210
Pb
v rámci celého profilu, což vede v průběhu času k monotónnímu úbytku koncentrací nuklidu 210
Pb směrem do hloubky. Tento model však vyžaduje stabilní rychlost sedimentace v dané
přehradě, což nemusí být vždy splněno. Chtěl bych upozornit na to, že všechny kovy mají atomovou hmotnost vyšší než 5, protože nižší relativní atomovou hmotnost má pouze vodík a hélium a to kovy nejsou… Předpokládám, že zde autor chtěl napsat, že těžké kovy jsou kovy s hustotou vyšší než 5 g.cm3
(i když některé práce spíše udávají 4,5 g.cm-3). Na s. 52 je u popisu magnetické susceptibility napsáno, že signál MS není řízen jen
zrnitostí, ale také jinými parametry – rád bych tedy od autora slyšel jakými. U grafů obsahů vybraných prvků a hloubkových distribucí fosforu a síry chybějí na osách jednotky. V případě výsledků z Novomlýnských nádrží nesedí podíly siltu a písku mezi tím, co je psáno v textu (zde je popisována převaha písku) a co je uvedeno v obrázku 32 (zde je z grafu patrná převaha silt). U obrázku 36 je u MS zřejmě nějak posunutá osa, protože podle popisu má maximum dosahovat 5,41 . 10-7 m3.kg-1, ale podle grafu to vypadá na hodnotu
kolem 6 . 10-7 m3.kg-1. Obdobný posun je i u minima, která má být 1,89 . 10-7 m3.kg-1, ale podle grafu je >2 . 10-7 m3.kg-1. U naměřených hodnot aktivit
137
Cs opět neodpovídá popis
v textu grafu v obr. 40, pokud bylo k měření odebráno hloubkové rozpětí, tak by toto mělo být v grafu vyznačeno bodem ve středu daného intervalu, zde je to na dolní hranici daného intervalu. Rád bych se autora zeptal proč Ti slouží jako proxy obsahu prachovité části, jak je uvedeno na s. 78. Tohle není nikde diskutováno a chybí zde i odkaz na relevantní literaturu. Nemůžu souhlasit s tvrzeníma na s. 79, že pokles Ni do nadloží je nejmarkantnější, protože u jednotlivých grafů jsou použita různá měřítka a pokles u Ni je asi o 10 %, kdežto např. u Pb je to o více než 20 %. Z tohoto pohledu je vždy vhodnější používat shodná měřítka u jednotlivých grafů… Pozitivní výkyv síry v horní nádrži lze podle autora korelovat se zvýšenými hodnotami Fe ve stejné hloubce, což autor vysvětluje přítomností pyritu (s. 80). Ovšem tento výkyv odpovídá také vyšším hodnotám TOC, nenabízela by se tudíž i jiná interpretace? U vrtných jader z Plumlovské přehrady byla na základě MS provedena prostorová korelace těchto tří jader, ta však nesouhlasí s „datováním“ pomocí
137
Cs. Obdobně autor
v diskuzi tvrdí, že lze hodnoty MS použít ke korelaci sousedních vrtů, což bylo podle něho potvrzeno u všech jader z Plumlovské přehrady – podle výše uvedeného s tím bez dalšího vysvětlení nemohu souhlasit a chtěl bych se autora zeptat na zdůvodnění těchto zásadních rozdílů v průběhu hodnot MS a aktivity 137Cs. Na s. 87 je u prvkové analýzy tvrzeno, že …Poměr Al/Si je bez velkých výkyvů, avšak do nadloží mírně stoupá, což znamená, že zrnitostně se frakce příliš nemění… tohle však neodpovídá zrnitostním analýzám, které jsou popsány na s. 82 a zobrazeny v obr. 47 – z nich vyplývá, že sediment do nadloží hrubne. Prosil bych proto autora o vysvětlení těchto rozdílů. U horní nádrže vodního díla Nové Mlýny není kvantifikována rychlost sedimentace na základě „datování“ radionuklidem 137Cs pro období od jejího napuštění po rok 1986. Zároveň by se u obr. 61 hodilo uvést data napuštění jednotlivých nádrží, aby čtenář nemusel listovat desítky stránek zpět a hledat tato data… Co myslí autor erozní údolnicí na s. 96? Je tím myšlena proudnice nebo thalweg? Chtěl bych upozornit, že proudnice, thalweg/údolnice, osa koryta a osa údolí mají obvykle velmi rozdílný průběh. Obdobně uprostřed s. 97 se zjevně jedná o proudnici, nikoliv o údolnici. Autor píše na s. 97, že …hodnoty CEC mohou být použity jako citlivý indikátor obsahu písčité frakce, která způsobuje ostrá minima v hodnotách CEC a dobře koresponduje
s ostatními indikátory zrnitosti… Moje otázka zde směřuje na to, proč tedy nebyly tyto výsledky konfrontovány přímo s kontinuální granulometrií a nikoliv jen s podíly písku, prachu a jílu nebo střední velikostí zrna, ale i s dalšími zrnitostními parametry? Na konci části Nové Mlýny na s. 98 je uvedeno, že …obsah vápníku ve střední a dolní nádrži může být důsledkem růstu primární produktivity (správně produkce!) v letních měsících, takže vápník je pravděpodobně autigenního původu… Chtěl bych se zeptat, proč tohle neplatí taky pro horní nádrž a další studované nádrže? Neexistuje možnost jiné interpretace vysokého obsahu vápníku právě v těchto dvou Novomlýnských nádržích? Autor doložil souvislost mezi MS a podílem těžkých kovů, což interpretuje přítomností antropogenních sferulí a paramagnetických slíd a jílových minerálů, které mají schopnost vázat těžké kovy. Autor však také uvažuje, že jsou hodnoty MS řízeny zrnitostí, přičemž nejvyšších hodnot bylo dosaženo v prachovitých sedimentech. Bohužel však díky pouze několika granulometrickým analýzám v každém jádře nelze toto tvrzení dle mého názoru jednoznačně prokázat. Chtěl bych se proto zeptat proč nebyla MS měřena v různých frekvencích (což Kappabridge od AGICOa umožňuje), tak aby mohla být pomocí frekvenčně závislé MS hodnocena magnetická zrnitost a vliv ferromagnetických, paramagnetických a superparamagnetických minerálů na magnetický záznam studovaných sedimentů? Při
hodnocení
barvy
sedimentu
a
kolorimetrie
autor
uvažuje
v případě
Novomlýnských nádrží dva hlavní vstupy materiálu – 1. z povodí Dyje do horní nádrže a 2. přínos z povodí Jihlavy a Svratky do střední nádrže. Společně s výše zmíněným dotazem bych se proto chtěl zeptat na vliv plošného smyvu na přínos materiálu do studovaných jezerních nádrží? Některé výsledky by takto mohly být dle mého názory dobře interpretovány. Co to je trofická úroveň nádrže? Myslí tím autor počet trofických úrovní v dané nádrži a nebo trofii (tedy úživnost) dané nádrže? I přes velké množství připomínek a dotazů směřujících na autora práce musím konstatovat, že Jan Sedláček prokázal tvůrčí schopnost nutnou k přípravě kvalitního vědeckého díla, kterým jeho disertační práce bezpochyby je. Tato práce jednoznačně splňuje požadavky kladené na doktorskou disertační práci, její vysokou kvalitu mírně snižuje množství nepřesných formulací a anglikanismů, kterým by se autor vyhnul, pokud by práce byla psaná anglicky, protože česká terminologie bohužel není ve všech případech jasně definovaná a ustálená. Toto však není chyba autora této práce, ale širší české vědecké komunity. Doufám, že množství výsledků, která jsou také korektně interpretována, bude v nejbližší době publikováno v mezinárodních periodikách. Na základě výše zmíněného
doporučuji oborové komisi práci Jana Sedláčka „Vysokorozlišující stratigrafie a historie kontaminace recentních sedimentů přehradních nádrží na Moravě“ k přijetí jako disertační práci nutnou k udělení titulu Ph.D.
Daniel Nývlt 12.5.2013, Brno
Příloha k posudku disertační práce Formulační nepřesnosti a zbytečné anglikanismy pík, lépe vrchol věkový model, lépe časový model Brno dam, Plumlov dam – správně Brno reservoir, Plumlov reservoir exponované sedimenty, lépe vynořené sedimenty nutrienty, lépe živiny Nizozemí, česky se tato země jmenuje Nizozemsko. pohyblivý průměr, lépe klouzavý průměr zastoupení frakcí, lépe podíl frakcí bed-load, lépe dnové splaveniny variace, lépe změna Další méně podstatné připomínky podvodní proud, on existuje v případě přehradních nádrží i nějaký nadvodní nebo jiný proud? používání desetinných čárek v angličtině – správně mají být desetinné tečky, naopak na některých místech jsou v češtině použité desetinné tečky… Jak mohou být procesy determinovány! regionální geologií (regionální geologie je věda, ale to co ovlivňuje dané procesy jsou geologické podmínky a horniny, které se v území vyskytují, ne žádná věda…) Nikoliv jednotlivé vlny, ale lépe vlnění je proces, který ovlivňuje cirkulaci a tok vody. Opravdu nevím, co to je frekvence větru… Co znamená slovní spojení závislost slunečního záření na hloubce. Pokud to dobře chápu, tak je tím myšlena intenzita slunečního záření a její změny s hloubkou, to je úplně něco jiného… to samé se objevuje pod obrázkem 4a (Závislost slunečního záření na teplotě) – ovšem nikde jsem nenalezl cokoli např. o změně povrchové teploty Slunce a na to vázané změně intenzity produkovaného slunečního záření… tohle zřejmě nebude mít autor na mysli… Je nutné správně významově používat termíny produkce a produktivita. Ne vždy jsou správně logicky používány popisy rozpětí: …kolísá mezi 22-100 lety… je logicky špatně (teď pomíjím, že pro rozpětí by se měla používat pomlčka –, nikoliv spojovník -). Pomlčka znamená rozpětí a do jazykové řeči se dá přepsat jako až nebo do proto slovně by dané tvrzení znělo … kolísá mezi dvaceti dvěma až sto lety… to znamená
že je dáno rozpětí dolního limitu, avšak není nikde zmíněn horní limit. Správně má být … kolísá mezi 22 a 100 lety… nebo …kolísá v rozpětí 22–100 let… Slovní spojení … ke vzniku korytové agradace… nepůsobí příliš česky. Co znamená splach vody v obrázku 6? Morfologie delty se popisuje pomocí termínů foreset a topset. Tohle opravdu není česky příliš šťastně vyjádřeno – topset, foreset a také bottomset jsou hlavní morfologické části nebo architekturní prvky delty. Obsah TOC zčásti kopíruje negativní průběh MS… nebylo by lepší napsat: Mezi obsahem TOC a MS byla nalezena negativní korelace… Věta 2-3 řádky před koncem strany 69 nemá vůbec smysl. Na s. 70 je chybný odkaz na obrázek k hodnotám MS, správně má být odkazováno na obr. 39. Nechápu, jak může křivka vykazovat téměř konstantní obsahy, jak je uvedeno na posledním řádku s. 79… To, co vykazuje téměř konstantní obsahy jsou vzorky, nikoliv křivka… ta může mít jen konstantní průběh… Nenašel jsem žádné mírně skokové zvýšení obsahu P v horní nádrži v hloubce 49 cm… Na dvou místech je v textu odkazováno na horní nádrž a správně by mělo být odkazováno na dolní nádrž (6. řádek na straně 75 a předposlední řádek na s. 80). Na konci s. 93 je odkazováno na satelitní snímky, ale nikde není specifikováno jaké. Na s. 96 je v prvním odstavci napsáno … šlo o staré říční jesepy, které jsou aktivní… a akumulují větší množství sedimentů… Nevím, jak mohou říční jesepy akumulovat sedimenty… Co to je onlap přehradních sedimentů na starší jednotku…? Sedimenty mohou překrývat jinou horninu, ale rozhodně ne jednotku… Odkaz na konci bloku o Brněnské přehradě na s. 97 na práci Bäckström et al. (2004) je zde nepatřičný, protože oni v Brněnské přehradě nic nedělali… Slovní spojení …protnutí vlnové báze na dno… nezní příliš česky, autor zřejmě myslí dosah báze vlnění na dno…
