ZATÍŽENÍ SEDIMENTU HOSTIVAŘSKÉ NÁDRŽE PRIORITNÍMI POLUTANTY – 40 LET AKUMULACE ZNEČIŠTĚNÍ ČVUT v Praze, Fakulta stavební Katedra zdravotního a ekologického inženýrství Thákurova 7, Praha 6, 16629, Česká republika e-mail :
[email protected],
[email protected]
MOTIVACE A CÍLE • TK, PAU, PCB a další polutanty jsou problémem ŽP, který přetrvává • Sedimenty nádrží – Zachycují dlouhodobé znečištění – „Časované bomby“ pro ŽP • Při změnách fyzikálních či chemických podmínek se mohou uvolnit tyto polutanty zpět do vodního prostředí • Po vytěžení se stávají ekologickou zátěží
• Zhodnotit výsledky dlouhodobého znečištění sedimentu Hostivařské přehrady
ZÁJMOVÉ ÚZEMÍ • Hostivařská přehrada – Vybudována: v letech 1959-1963 – Napuštění: dokončeno v roce 1964 – Plocha cca 35 ha (l.o.) – Objem vody 1 310 000 m3 (l.o.) – Využití: rekreace, chov ryb, výroba elektrické energie (MVE), retenční funkce, protipovodňová funkce, krajinotvorný prvek, biologická funkce – Koncem léta 2010 vypouštění (poprvé za existenci nádrže)
Metodická část
VZORKY SEDIMENTU • Sediment: informace nejen o současném stavu znečištění, ale i informace o historickém zatížení tohoto vodního díla
ODBĚR VZORKŮ SEDIMENTU • V únoru 2011, kdy byla svrchní vrstva sedimentu promrzlá, byl proveden odběr sedimentu jádrovým vzorkovačem - Vzorky byly odebrány na několika místech nádrže v blízkosti hráze
(vrty 1-4) - Nejhlubší vrt (č.4) dosahoval do hloubky 1,4 m - Ve vzorcích sedimentu byly stanoveny toxické kovy, podíl organické hmoty, polycyklické aromatické uhlovodíky a polychlorované bifenyly
• V květnu 2011 pokračovaly odběry, díky zpevnění vrchní vrstvy vegetací
ODBĚRY VZORKŮ ODBĚR 25.2.2011 Lesopark Hostivař
12
36
20 3 2 1
kemp Hostivař
4
ÚPRAVA A ANALÝZA VZORKŮ ÚPRAVA VZORKŮ
ZMRAŽENÍ SUŠENÍ = Lyofilizace SÍTOVÁNÍ = všechny frakce menší než 0,609 mm = celkový sediment ROZKLAD = MW (Ethos Milestone) US EPA 3051
ANALÝZA VZORKŮ TOXICKÉ KOVY = Solaar S (FAAS a GF AAS) PAU a PCB = lab. AQUATEST a.s dle akreditovaných metod: PCB - EPA Method 8082 A PAU - TNV 75 8055 TOC - celkový organický uhlík přístroj Analytik Jena TOC multi N/C 2100
VYHODNOCENÍ VZORKŮ • Sledované TK – dle Metodického pokynu Ministerstva životného prostredia SR, z 27. augusta 1998 č.549/98-2 • konkrétně Target Value-cílová hodnota (TV) - Cílové hodnoty koncentrací představují takové koncentrace, jejichž překročení může způsobit ohrožení nejcitlivějších druhů vodních organismů.
• Některé TK a PAU – dle Nařízení vlády č.23/2011 ze dne 22. prosince 2010 (NV 23/2011), kterým se mění nařízení vlády č. 61/2003 Sb. (NEK pro Ni, Pb, Cd, Pb) • pro sediment o zrnitostní frakci – <20μm pro toxické kovy – <2mm pro PAU
Výsledky
Celkový obsah organického uhlíku TOC • TOC – v období 1964 – 2010 = od 2 do 4,5% – Obsah TOC ovlivňuje: • množství organického materiálu přineseného z povodí • množství odumřelé organické hmoty • rychlost rozkladu organické hmoty v jednotlivých letech TOC [mg/kg] 17
22
27
Hloubka [cm]
0 20
2000
40 60 80
100 120 140 160
1964
32
37
42
47
Průběh koncentrací zinku (Zn) Zn – průběh v hloubkovém vrtu • většinou nepředstavoval environmentální riziko pro vodní biotu • Koncentrace Zn pod hodnotami TV (cílové koncentrace - Slovenský metodický pokyn = 140 mg/kg) • Koncentrace v hloubce (cca období 80. let 20. století, představovaly mírné ohrožení pro vodní biotu) Koncentrace Zn [mg/kg] 70
90
110
130
150
Hloubka [cm]
0 20 40
2000
60 80 100 120
140 160
1964
Průběh koncentrací kadmia (Cd) • Zvýšený obsah kadmia na počátku existence: – zvýšený pohyb vozidel v oblasti nádrže v době její výstavby – z drobných průmyslových provozoven nacházejících se v povodí (malý důraz na čištění odpadních vod)
• Obsah Cd splňoval ekotoxikologické kritérium a nedosahoval cílových koncentrací (800μg/kg), nepředstavoval po celou dobu ekotoxikologické riziko pro vodní biotu, max. hodnoty v nejhlubších vrstvách.
Hloubka [cm]
70 0 20 40 60 80 100 120 140 160
120
Koncentrace Cd *µg/kg+ 170 220
270
320
2000
1964
Průběh koncentrací olova (Pb) • Pozvolný pokles olova v sedimentu, který se ještě zrychlil v druhé polovině 90. let 20. století Postupné omezování přidávání olova, jako antidetonačního aditiva do pohonných hmot • Obsah olova v sedimentu po celé období nepřekročil cílové hodnoty (85mg/kg), nepředstavoval po celou dobu ohrožení vodní bioty, nejvyšší hodnoty nejhlubších vrstvách sedimentu 20
25
Koncentrace Pb [mg/kg] 30 35 40
45
50
Hloubka [cm]
0 20
2000
40 60 80 100 120 140 160
1964
Průběh koncentrací niklu (Ni) • Obsah Ni vykazuje určitou variabilitu, ale je patrný pokles až k 90. letům 20.století • Na počátku 90.let 20.století docházelo k pozvolnému narůstání koncentrací Ni zvýšená výroba a použití elektronických součástek a dalších nikl využívajících technologií a procesů • Obsah niklu ve vzorcích sedimentu po celé období nepřekročil cílové hodnoty (35 mg/kg). 15
Koncentrace Ni [mg/kg] 20 25 30
35
Hloubka [cm]
0 20
2000
40 60 80 100
120 140 160
1964
Průběh koncentrací chromu (Cr) • Obsah Cr nemá vysledovatelný trend • Koncentrace se pohybují okolo 30mg/kg • Prudký nárůst koncentrace pouze na počátku 90.let 20.století není trvalý = jednorázová kontaminace (nehoda, havárie) • Obsah chromu ve vzorcích sedimentu po celé období nepřekročil cílové hodnoty (100 mg/kg), Koncentrace Cr [mg/kg] 20
30
40
50
Hloubka [cm]
0 20
2000
40 60 80 100 120 140
160
1964
60
Průběh koncentrací mědi (Cu) • Obsah mědi v hloubkovém vrtu Hostivařské nádrže se vyznačuje vysokou variabilitou a nelze vysledovat jasný trend průběhu zatížení, z grafu je patrné snížení koncentrací v nedávné době, kdy na přelomu tisíciletí několikrát koncentrace vyhověly výše uvedenému standardu • Obsah mědi ve vzorcích sedimentu téměř po celé období překračoval cílové hodnoty (36 mg/kg). 30
35
Koncentrace Cu [mg/kg] 40 45
50
55
Hloubka [cm]
0 20
2000
40 60 80
100 120 140 160
1964
Průběh koncentrací hliníku (Al) • Značná variabilita koncentrací hliníku • Maximálních hodnot dosahoval na počátku existence nádrže a v prvních letech po napuštění • Rozšíření hliníku (3.nejrozšířenější prvek) • Odpadní vody, zvýšená eroze v povodí, splachem půdních horizontů v důsledku pokračující výstavby v povodí
Hloubka [cm]
4000 0 20
Koncentrace Al [mg/kg] 5000 6000 7000 8000
9000
2000
40 60 80 100 120 140 160
1964
Průběh koncentrací železa (Fe) • Variabilita obsahu železa, u které nelze vysledovat jasný trend znečištění • Nemá stanoveny normy environmentální kvality • Železo patří mezi esenciální prvky jejichž přirozené koncentrace dosahují značných hodnot a lze předpokládat, že nepůsobí na vodní organismy žijící v sedimentu negativně 15
20
Koncentrace Fe [g/kg] 25 30 35
40
Hloubka [cm]
0 20
2000
40 60 80 100 120 140 160
1964
45
Průběh koncentrací manganu (Mn) Značná variabilita u obsahu manganu Maximální hodnoty v 80. letech 20. století Nárůst koncentrací manganu v sedimentu souvisí s aktivitami v povodí Mangan nemá stanoveny normy environmentální kvality a jako železo patří mezi esenciální prvky , jejichž přirozené koncentrace dosahují značných hodnot a lze předpokládat, že nepůsobí na vodní organismy žijící v sedimentu negativně 500 Hloubka [cm]
• • • •
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Koncentrace Mn [mg/kg] 1000 1500 2000
1964
2000
Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) • Nejvyšší koncentrace PAU na počátku existence nádrže ovlivněno výstavbou nádrže a aktivitami s ní spojenými (výfukové plyny, spalování fosilních paliv) • Norma environmentální kvality v (NV 23/2011) udává pro sediment hodnotu ΣPAU 2,5 mg/kg (ΣPAU dle normy je 0,93 mg/kg) ∑ PAU [mg/kg] 0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
Hloubka [cm]
0 20
2000
40 60 80 100 120 140
1964
Průběh koncentrací polychlorovaných bifenylů (PCB) • PCB - výroba a zvýšené používání (nátěrové hmoty) v ČR začalo v roce 1956 • Obsah PCB v sedimentu byl značně variabilní maximální koncentrace byla zjištěna v hloubce odpovídající počátku 90.let 20.století (distribuce nátěrových hmot obsahující PCB byla v ČR ukončena 1986) 0
5
∑ PCB *µg/kg+ 10 15
Hloubka [cm]
0 20
2000
40 60 80 100 120 140
1964
20
25
ZÁVĚR • Výskyt toxických kovů, polyaromatických uhlovodíků (PAU) a polychlorovaných bifenylů (PCB) v sedimentu byl sledován ve vzorcích odebraných jádrovým vzorkovačem: – poskytuje informace o celém období existence nádrže (1964-2010)
• Nejvyšší koncentrace u většiny polutatntů vysledovány na počátku existence nádrže – vysoké koncentrace kovů v tomto období souvisí s aktivitami okolo výstavby nádrže, (tzn. zvýšený provoz mechanizace, zvýšená eroze v povodí, prašnost, atd.) – nejvíce toxické kovy (Cd, Pb) a PAU vykazovaly za existenci nádrže výrazný pokles, koncentrace ∑PAU se ustálily na počátku tohoto tisíciletí kolem hodnoty 1,3 mg/kg – v případě olova je možné vysledovat, kdy došlo k omezení použití olova jako antidetonačního aditiva do pohonných hmot – U dalších kovů (Cu, Ni) je možné vysledovat další nárůst koncentrací na počátku 90.let 20.století, který může mít původ v drobných provozovnách vznikajících v této době, ale i v nových technologiích a procesech
• V současné době pokračuje analýza dalších vzorků: – aby bylo možné vyhodnotit horizontální distribuci zatížení nádrže toxickými kovy v závislosti na rozdílných sedimentačních podmínkách – další krok pro důkladnější nalezení závislostí mezi obsahem toxických kovů a opatřeními v povodí bude získání informací o vývoji výstavby a průmyslu v povodí.
