Sedimenty vodných tokov a nádrží
Bratislava , 22.-23.05.2013
Problematika říčních sedimentů v horských a podhorských oblastech
Ing. Jiří Medek
Obsah přednášky • horské a podhorské oblasti v povodí Labe • kvantitativní aspekty • kvantitativní a kvalitativní aspekty • kvalitativní aspekty – jakost sedimentů • monitoring jakosti sedimentů, příklady výsledků, zabezpečení jakosti
• provozní činnost správců povodí • mimořádné situace (extrémní povodně)
• SWOT analýza
Horské a podhorské oblasti v povodí Labe
české povodí Labe levostranné přítoky v Sasku, Durynsku a Sasku-Anhaltsku
Kvantitativní aspekty • odnos sedimentů, zahlubování vodních toků,… • protipovodňová ochrana (odtokové poměry, kapacita koryt,…) • provoz a management přehrad a rybníků (kapacita nádrží, jejich zanášení,…) • plavební dráha (plavební hloubky,..), plavební komory, přístavy,…
• hydromorfologické aspekty
Odnos sedimentů na českém Labi regulovaná vodní cesta s plavebními stupni a zdymadly
Hydromorfologické aspekty
• Hydromorfologické mapování na českém horním Labi (PřF UK Praha)
Hydromorfologické aspekty
• Hydromorfologické mapování na českém horním Labi (PřF UK Praha)
Kvantitativní a kvalitativní aspekty • uložení škodlivých látek - riziko jejich uvolnění a transportu • zdroje zatížení, staré zátěže,… • vazby na říční nivu a možnosti jejího využití
• biologické a ekologické aspekty (břehová zóna, vegetace toků, druhová pestrost, oživení hydrosféry, biotop pro ryby,…)
Biologické a ekologické aspekty
Kvalitativní aspekty – jakost sedimentů • přirozené geogenní pozadí
• sledování jakosti sedimentů • hodnocení jakosti sedimentů
• legislativní předpisy na národní úrovni • relevantní znečišťující látky pro nakládání se sedimenty v povodí Labe (29)
• možnosti nakládání se sedimenty a jejich využití
Ovlivnění jakosti sedimentů geogenním pozadím „Zatížení povrchových sedimentů v Labi těžkými kovy může být hodnoceno z geochemického pohledu jen na základě regionálně stanovených geogenních pozaďových hodnot“ (dílčí zpráva projektu BMBF 02-WT 9355/4 – GKSS – Prange, 1995)
české horní Labe staré rameno Jesípek blízko Hradce Králové
Regionální pozaďové koncentrace - Sasko
1768 Bergakademie Freiburg
Historie sledování jakosti sedimentů • 90. léta - výzkumné a vyhledávací studie (projekty ELBE 2000, komplexní monitoring ČHMÚ,…) • CZ: pravidelný monitoring od roku 1999 – státní síť profilů, monitoring správců povodí, situační a provozní monitoring • mimořádný monitoring sedimentů – např. povodeň 2002, 2006 • monitoring sedimentů pro provozní činnost správců povodí
Sedimenty v provozním monitoringu povrchových vod • Co má být součástí provozního/situačního monitoringu ? • hydrosféra není jen voda – sediment je nedílnou součástí
hydrosféry – vzájemné ovlivnění „voda-pevná matrice-biota“ • sledování
jakosti pevné matrice pro posouzení chemického stavu a pro podporu posouzení ekologického stavu
Provozní monitoring - Povodí Labe, st.p. • 61 profilů na 31 řekách • plošné pokrytí spravované oblasti • oblast povodí Horního s středního Labe • oblast povodí Dolního Labe a Ohře (část)
• řeka Labe – 13 profilů • významné přítoky (Jizera, Orlice, Chrudimka,…) • Lužická Nisa a Smědá, Stěnava • atypické lokality – Kurvice • četnost sledování 2x ročně „jaro – podzim“ • vazby na monitoring ČHMÚ – zamezení duplicit
Provozní monitoring - Povodí Labe, st.p. – mapa
Odběr – předúprava – analýza • vzorkování - standardní pracovní postupy, normy řady ČSN EN 25667 a ČSN ISO 5667, akreditace • volba techniky odběru – účel stanovení, místní podmínky • homogenizace, stabilizace, lyofilizace • volba vhodné frakce • < 20 µm / < 63 µm – kovy • < 2 mm – organika • analytické postupy pro pevnou matrici – akreditace
Chemická a fyzikálně chemická stanovení TOC AOX
Kovy ICP – OES ICP – MS AAS
Organika HPLC-MS/MS GC-MS GC-MS/MS GC-ECD HPLC
Příklady výsledků
Zabezpečení kvality výsledků
2. společný odběr MKOL - Labe Valy – září 2011
Zabezpečení kvality výsledků 2. společný odběr MKOL - Labe Valy – září 2011
• včetně reálných vzorků sedimentů • dvojice vzorků: zmražený nativní + lyofilizovaný vzorek • 19 laboratoří (CZ + DE) • celý Mezinárodní program měření Labe 2011 – 74 ukazatelů – 52 vyhodnocených • kovy ve frakcích < 20 µm a < 63 µm, organika < 2 mm • standardní statistické postupy – vyloučení odlehlých hodnot – robustní průměr laboratoří + směrodatná odchylka – histogram z-skóre vs. kód laboratoře • 1678 výsledků – 1% vyloučených hodnot, 2,5% vybočujících výsledků • velmi dobrá shoda výsledků - celkový zmražený vzorek vs. lyofilizovaný vzorek • odchylky průměrných hodnot celkový vs. lyofilizovaný organika do ±20%, kovy do ±10% • relativní směrodatné odchylky organika většinou do cca 50% kovy „< 20 µm“ cca 10-30%, kovy „< 63 µm“ cca 10-40%
Zabezpečení kvality výsledků 2. společný odběr MKOL - Labe Valy – září 2011
Frakce/Fraktion: < Frakce/Fraktion: < 20 µm 63 µm
F63/F20 %
S 5.1.
Quecksilber, Hg - Rtuť, Hg
mg/kg
1,09
0,85
78,0
S 5.2.
Kupfer, Cu - Měď, CU
mg/kg
87,2
69,8
80,0
S 5.3.
Zink, Zn - Zinek, Zn
mg/kg
492
380
77,2
S 5.4.
Mangan, Mn
mg/kg
788
670
85,0
S 5.5.
Eisen, Fe - Železo, Fe
mg/kg
33800
28300
83,7
S 5.6.
Cadmium, Cd - Kadmium, Cd
mg/kg
1,85
1,44
77,8
S 5.7.
Nickel, Ni - Nikl, Ni
mg/kg
44,0
36,7
83,4
S 5.8.
Blei, Pb - Olovo, Pb
mg/kg
73,6
55,7
75,7
S 5.9.
Chrom, Cr
mg/kg
124
97,1
78,3
S 5.10.
Arsen, As
mg/kg
21,9
18,1
82,6
S 5.11
Bor, B
mg/kg
43,8
31,9
72,8
S 5.12.
Vanadium, V - Vanad, V
mg/kg
61,1
57,3
93,8
S 5.13.
Kobalt, Co
mg/kg
16,1
13,1
81,4
S 5.14
Barium, Ba - Baryum, Ba
mg/kg
363
285
78,5
S 5.15
Beryllium, Be
mg/kg
2,47
1,96
79,4
S 5.16
Silber, Ag - Stříbro, Ag
mg/kg
4,71
2,85
60,5
S 6.17.3.
Uran, U
mg/kg
2,32
2,24
96,6
Kovy a metaloidy Průměrné hodnoty frakce < 20 µm, < 63 µm
75-85% - většina cca 60% - Ag cca 95% - V, U
Provozní činnost správců povodí • odtěžování říčních a přehradních sedimentů • vazba na legislativu (sedimenty, odpady, zemědělský půdní fond atd.) • hodnocení podle různých předpisů (CZ:7)
• odlišný způsob odběru a zpracování vzorků • velký ekonomický i ekologický dopad • účelnost vynaložených prostředků
Provozní činnost správců povodí
Vodní nádrž Pastviny
Mimořádné situace • posouzení vlivu mimořádných situací, např. povodní
Ob ř ístv
Hg sediment 08/2002
4
2
1
0
LA BE D
mikrog/kg
5
200 1 bř ís tv í 19.8 oln íB .02 eř k ovic e3 LA 0 .8 LA BE BE .02 LA Ro Ra BE ud č ic nic e2 Č.K ez .9.0 opis aV LA 2 ty itan BE nap ou pod lav 22.8 Lov enin .02 o ch y vo em bci ií,L ov o 22.8 sic .02 eu LA LA SO BE BE U2 pod Do 2.8 ln .02 ČO íZ ále VÚ z ly s tí 26.8 n.L .u .02 To nas a2 LA 2.8 BE .02 Po vr ly LA 29.8 BE D .02 LA obk BE o v ic Dě e2 č ín 9.8 -M .02 LA alš BE ov ic Dě e2 č ín 9.8 Cm .02 LA ax . BE 199 Dě č ín 920 -M 01 alš ov ic e2 9.8 LA .02 BE Dě č ín 20.8 LA . 02 BE Dě č ín LA 21.8 BE Lou . 02 bí ( PB LA )2 BE 1.8 Lou .0 2 BÍL bí ( INA LB )2 Ús 1.8 tí n LA .02 ad BE Lab Vě em tru 29.8 šic e( .02 lag LA una BE )2 Tu 1.8 haň No .02 vé ( la Ko gun pis a) ty o 21.8 k olí .0 2 č .p Te r ez .17 ín N 33 0.8 a Lov Kr é .02 osic tě, pole eN aC 30.8 ihe .0 2 lně , po le 3 0.8 . 02
199 9-
6
LA BE O
ma x.
3
íC
limit A
Ob ř ístv
mg/kg
Hg
LA BE
íC ma x. 199 LA 9BE 200 Ob LA 1 ř ístv BE Do í 19 lní .8.0 Be 2 řk o vic e3 LA LA 0 .8 BE BE .02 LA Ro Ra BE ud č ic Č.K nic e2 ez opis .9.0 LA aV ty 2 BE itan -n pod apla ou 22.8 Lov v en o ch iny .02 em vo ií,L bci ov o 22.8 sic .02 eu LA LA SO BE BE U2 pod Do 2.8 lní ČO .02 Zá VÚ lez s tí ly 2 n.L 6.8 .u .02 To nas a2 LA 2.8 BE .02 Po vr ly LA BE 29.8 Do LA .02 bk o BE v ic Dě e č ín 29.8 -M LA .02 alš BE ov ic Dě č ín e2 9.8 Cm LA .02 ax . BE Dě 199 č ín 9-M 20 alš 01 ov ic e2 9.8 LA BE .02 Dě č ín 20.8 LA BE . 02 Dě č ín LA BE 21.8 Lou . 02 bí ( PB LA )2 BE 1.8 Lou .0 2 BÍL bí ( INA L B) Ús 21.8 tí n LA .02 ad BE Lab Vě em tru šic 29.8 e( .02 lag LA BE una Tu )2 haň 1.8 No vé .02 ( lag Ko una pis )2 ty o 1.8 k olí .0 2 Te č .p r ez .17 ín N 33 aK 0.8 Lov r .02 étě osic , po eN le 3 aC 0.8 ihe .0 2 lně , po le 3 0.8 . 02
LA BE
Mimořádný monitoring – povodeň 2002 Povodeň 08/2002 - Hg v sedimentech Povodeň 08/2002 - metabolity DDT v sedimentech
limit B
500
p,p-DDE
450
DDT
p,p-DDD p,p-DDT limit A
25800
limit B = 2000 1330 1590
400
350
300
250
200
150
100 50 0
sediment 08/2002
Analýza SWOT • Strenghts – silné stránky • dostatek kvalitních dat o jakosti sedimentů • bohaté zkušenosti s odběrem, analýzou a hodnocením jakosti sedimentů
• znalosti o uložení sedimentů v tocích • provozní zkušenosti s odtěžováním sedimentů
Analýza SWOT • Weaknesses – slabé stránky • nejasná a nejednotná legislativa – ochrana přírody a hydrosféry, odpady, ochrana půdního fondu,… • chybějící metodika hodnocení jakosti sedimentů
• chybějící koncepce nakládání se sedimenty a jejich využití • neúplné hydromorfologické mapování
Analýza SWOT • Opportunities – příležitosti • sledování jakosti sedimentů - součást provozního monitoringu vod • úprava a doplnění legislativy – sjednocení rozdílných přístupů • ekonomická a technická optimalizace (monitoring, nakládání,…) • mezinárodní spolupráce – expertní skupina MKOL „Management sedimentů“ • projekty a odborné studie – např. projekty ELSA
Analýza SWOT
•Threats – ohrožení • nejasná a nejednotná legislativa – rozdílné přístupy • sediment: odpad nebo součást přírody ? • lokality pro uložení – další využití sedimentů •ekonomické otázky – financování
Vize do budoucna • společné komplexní řešení managementu sedimentů v celém mezinárodním povodí Labe jako inspirace pro další velká evropská povodí
Přírodní park Orlice
•
Děkuji za Vaši pozornost
Ing. Jiří Medek
[email protected]
