Závěrečná zpráva o řešení výzkumného záměru v roce 2009

Výzkumný záměr MZP 0002071101 VÝZKUM A OCHRANA HYDROSFÉRY – VÝZKUM VZTAHŮ A PROCESŮ VE VODNÍ SLOŽCE ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ, ORIENTOVANÝ NA VLIV ANTROPOGENNÍCH TLAKŮ, JEJÍ TRVALÉ UŽÍVÁNÍ A OCHRANA, VČETNĚ LEGISLATIVNÍCH NÁSTROJŮ

Ing. Tomáš Mičaník a kol.

Závěrečná zpráva o řešení výzkumného záměru v roce 2009

Zadavatel Ministerstvo životního prostředí

Číslo výtisku: Praha, listopad 2009

Výzkumný záměr MZP 0002071101 VÝZKUM A OCHRANA HYDROSFÉRY – VÝZKUM VZTAHŮ A PROCESŮ VE VODNÍ SLOŽCE ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ, ORIENTOVANÝ NA VLIV ANTROPOGENNÍCH TLAKŮ, JEJÍ TRVALÉ UŽÍVÁNÍ A OCHRANA, VČETNĚ LEGISLATIVNÍCH NÁSTROJŮ

Ing. Tomáš Mičaník a kol.

Závěrečná zpráva o řešení výzkumného záměru v roce 2009

Praha, listopad 2009

142 stran, 7 příloh

Název a sídlo organizace: Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, veřejná výzkumná instituce Podbabská 30, 160 00 Praha 6 Ředitel: Mgr. Mark Rieder Zadavatel: Ministerstvo životního prostředí Vršovická 65, 100 10 Praha 10 Zástupce zadavatele: RNDr. Viktor Kliment, Odbor ochrany vod Zahájení a ukončení úkolu: březen 2005 – prosinec 2011 Místo uložení zprávy: SVTI VÚV T.G.M.,v.v.i. Náměstek ředitele: Ing. Václav Bečvář, CSc. Vedoucí odboru (pobočka Ostrava): Ing. Petr Tušil, Ph.D. Vedoucí oddělení (oddělení ochrany jakosti vod): Ing. Tomáš Mičaník Vedoucí řešitel: Ing. Tomáš Mičaník Řešitelé a spolupracovníci (zpravodajové a vedoucí řešitelé subprojektů): Ing. Zdeněk Bagal, Ing. Adam Vizina, Ing. Oldřich Novický, Ing. Šárka Blažková, DrSc., RNDr. Blanka Desortová, CSc., Mgr. Ondřej Slavík, Ph.D., Mgr. Michal Bílý, Ph.D., Ing. Miloš Rozkošný, Ph.D., RNDr. Dana Baudišová, Mgr. Diana Ivanovová, RNDr. Petr Lochovský, RNDr. Přemysl Soldán, Ph.D., Mgr. Ondřej Simon, Mgr. Pavel Kožený, Mgr. Pavel Rosendorf, Doc. RNDr. Zbyněk Hrkal, Ing. Filip Wanner, Ing. Eva Mlejnská, Mgr. Pavel Eckhardt, Ing. Petr Vyskoč, Ing. Jiří Picek, Ing. Kateřina Uhlířová, Ing. Tomáš Mičaník, Ing. Arnošt Kult, Mgr. Libuše Opatřilová, Ing. Ladislav Kašpárek, CSc., Ing. Věra Očenášková

Výzkum a ochrana hydrosféry – výzkum vztahů a procesů ve vodní složce životního prostředí, orientovaný na vliv antropogenních tlaků, její trvalé užívání a ochrana, včetně legislativních nástrojů

OBSAH ÚVOD ...................................................................................................................................7 1

ODDÍL A – HYDROLOGIE........................................................................................18

1.1

PŘESNOST MĚŘENÍ KVANTITATIVNÍCH PARAMETRŮ HYDROSFÉRY ..............18

1.1.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................18

1.1.2

POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY..............................................................................18

1.1.3

VÝSTUPY.................................................................................................................20

1.2

VÝVOJ MATEMATICKÝCH MODELŮ HYDROLOGICKÉ BILANCE, IDENTIFIKACE JEJICH PARAMETRŮ A OVĚŘOVÁNÍ EXPERIMENTÁLNÍM VÝZKUMEM .............21

1.2.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................21

1.2.2


1.2.3

VÝSTUPY.................................................................................................................22

1.3

DOPADY KLIMATICKÝCH A ANTROPOGENNÍCH ZMĚN NA VODNÍ REŽIM A PŘÍRODNÍ PROSTŘEDÍ ..........................................................................................24

1.3.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................24

1.3.2


1.3.3

VÝSTUPY.................................................................................................................26

1.4

VÝVOJ A OVĚŘENÍ METODIKY PRO ZMĚNU N-LETÝCH PRŮTOKŮ VLIVEM PROTIPOVODŇOVÝCH OPATŘENÍ .......................................................................28

1.4.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................28

1.4.2


1.4.3

VÝSTUPY.................................................................................................................30

1.5

HYDROLOGICKÉ A KLIMATICKÉ EXTRÉMNÍ SITUACE A JEJICH VLIV NA PŘÍRODNÍ PROSTŘEDÍ A NA NÁRODNÍ HOSPODÁŘSTVÍ...................................31

1.5.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................31

1.5.2


1.5.3

VÝSTUPY.................................................................................................................33

2

ODDÍL B – SPOLEČENSTVA A ORGANISMY........................................................35

2.1

VÝZKUM VLIVU VARIABILITY HYDROLOGICKÝCH A CHEMICKÝCH PARAMETRŮ NA DYNAMIKU SPOLEČENSTVA FYTOPLANKTONU V TEKOUCÍCH VODÁCH ..35

2.1.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................35

2.1.2


2.1.3

VÝSTUPY.................................................................................................................36

2.2

STRUKTURA SPOLEČENSTVA MAKROZOOBENTOSU A FYTOBENTOSU VE VZTAHU K HYDROMORFOLOGII TOKU A ANTROPOGENNÍMU OVLIVNĚNÍ.......39

2.2.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................39

3


2.2.2


2.2.3

VÝSTUPY.................................................................................................................40

2.3

MODELOVÁNÍ STRUKTURY SPOLEČENSTVA RYB POD VLIVEM VARIABILITY PRŮTOKU A GEOMORFOLOGIE TOKU .................................................................44

2.3.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................44

2.3.2


2.3.3

VÝSTUPY.................................................................................................................45

2.4

VÝZKUM V OBLASTI MIKROBIÁLNÍHO ZNEČIŠTĚNÍ POVRCHOVÝCH A ODPADNÍCH VOD ...................................................................................................48

2.4.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................48

2.4.2


2.4.3

VÝSTUPY.................................................................................................................50

3

ODDÍL C – POVRCHOVÉ VODY – ANTROPOGENNÍ VLIVY .................................53

3.1

STUDIUM VÝSKYTU A CHOVÁNÍ PŘÍRODNÍCH A UMĚLÝCH RADIONUKLIDŮ V HYDROSFÉŘE VČETNĚ ANTROPOGENNÍHO OVLIVNĚNÍ ...............................53

3.1.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................53

3.1.2


3.1.3

VÝSTUPY.................................................................................................................55

3.2

HODNOCENÍ A SLEDOVÁNÍ VODNÍCH EKOSYSTÉMŮ A JEJICH ANTROPOGENNÍHO OVLIVNĚNÍ: ČASOVÉ A PROSTOROVÉ ZMĚNY V SOUVISLOSTI S ANTROPOGENNÍMI TLAKY.........................................................57

3.2.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................57

3.2.2


3.2.3

VÝSTUPY.................................................................................................................59

3.3

VÝVOJ A ZAVÁDĚNÍ ANALYTICKÝCH METOD VČETNĚ METOD TOXIKOLOGICKÝCH DO VODOHOSPODÁŘSKÉ PRAXE. STUDIUM CHOVÁNÍ A TRANSFORMACE SPECIFICKÝCH POLUTANTŮ VE VODNÍCH EKOSYSTÉMECH ...61

3.3.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................61

3.3.2


3.3.3

VÝSTUPY.................................................................................................................66

3.4

STUDIE VÝSKYTU LÁTEK V SOUČASNÉ DOBĚ NEPODLÉHAJÍCÍCH PRAVIDELNÉMU SLEDOVÁNÍ V HYDROSFÉŘE ČR ............................................67

3.4.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................67

3.4.2


3.4.3

VÝSTUPY.................................................................................................................69

4

ODDÍL D – VODA A ZVLÁŠTĚ CHRÁNĚNÉ ČÁSTI PŘÍRODY ..............................71

4.1

VLIV SUCHOZEMSKÝCH EKOSYSTÉMŮ A DALŠÍCH VLIVŮ NA OCHRANNÉ PODMÍNKY NA VODU VÁZANÝCH ZVLÁŠTĚ CHRÁNĚNÝCH ÚZEMÍ...................71

4


4.1.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................71

4.1.2


4.1.3

VÝSTUPY.................................................................................................................74

4.2

VLIVY LESNÍCH EKOSYSTÉMŮ S RŮZNÝM ZPŮSOBEM OBHOSPODAŘOVÁNÍ NA KVALITU ODTÉKAJÍCÍ VODY............................................................................76

4.2.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................76

4.2.2


4.2.3

VÝSTUPY.................................................................................................................78

4.3

PODMÍNKY ZACHOVÁNÍ VÝSKYTU ZVLÁŠTĚ CHRÁNĚNÝCH DRUHŮ VODNÍCH A MOKŘADNÍCH ORGANISMŮ ...............................................................................80

4.3.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................80

4.3.2


4.3.3

VÝSTUPY.................................................................................................................83

5

ODDÍL E – PLOŠNÉ A DIFÚZNÍ ZDROJE ZNEČIŠTĚNÍ.........................................85

5.1

VLIVY ZEMĚDĚLSKY OBHOSPODAŘOVANÝCH POVODÍ NA KVALITU ODTÉKAJÍCÍ VODY .................................................................................................85

5.1.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................85

5.1.2


5.1.3

VÝSTUPY.................................................................................................................88

5.2

VÝVOJ KOMPLEXNÍHO KONCEPTUÁLNÍHO MODELU PRO ŘEŠENÍ VLIVŮ A DOPADŮ ANTROPOGENNÍ ČINNOSTI NA PODZEMNÍ VODY V INTERAKCI S POVRCHOVÝMI EKOSYSTÉMY ..........................................................................91

5.2.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................91

5.2.2


5.2.3

VÝSTUPY.................................................................................................................94

5.3

KOMBINOVANÉ SYSTÉMY ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD V OBLASTECH S NADSTANDARDNÍMI NÁROKY NA OCHRANU VOD..............................................96

5.3.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................96

5.3.2


5.3.3

VÝSTUPY.................................................................................................................98

5.4

EXTENZÍVNÍ METODY ČIŠTĚNÍ VOD A JEJICH ÚČINNOST .................................99

5.4.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ..................................................................................................99

5.4.2


5.4.3

VÝSTUPY............................................................................................................... 102

5.5

VSAKOVÁNÍ PŘEČIŠTĚNÝCH ODPADNÍCH VOD A DEŠŤOVÝCH VOD V MALÝCH SÍDLECH................................................................................................................ 105

5.5.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ................................................................................................ 105

5.5.2

POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY............................................................................ 105

5.5.3

VÝSTUPY............................................................................................................... 106

5


6

ODDÍL F – NÁSTROJE.......................................................................................... 108

6.1

VÝVOJ OBECNĚ BILANČNÍCH A OPERATIVNĚ PREDIKČNÍCH A HODNOTÍCÍCH SYSTÉMŮ ZAMĚŘENÝCH NA VÝSTUPY PODPORUJÍCÍ VÝKON VEŘEJNÉ A STÁTNÍ SPRÁVY ................................................................................................... 108

6.1.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ................................................................................................ 108

6.1.2


6.1.3

VÝSTUPY............................................................................................................... 110

6.2

VÝVOJ A APLIKACE INFORMAČNÍCH NÁSTROJŮ NUTNÝCH PRO ČINNOSTI SOUVISEJÍCÍ S PLÁNOVÁNÍM V OBLASTI VOD.................................................. 111

6.2.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ................................................................................................ 111

6.2.2


6.2.3

VÝSTUPY............................................................................................................... 113

6.3

VÝVOJ A APLIKACE POSTUPŮ S VYUŽITÍM TECHNOLOGIÍ GEOGRAFICKÝCH INFORMAČNÍCH SYSTÉMŮ VE VAZBĚ NA DIGITÁLNÍ BÁZI VODOHOSPODÁŘSKÝCH DAT ............................................................................ 114

6.3.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ................................................................................................ 114

6.3.2


6.3.3

VÝSTUPY............................................................................................................... 117

6.4

VÝVOJ A APLIKACE VHODNÝCH TECHNICKÝCH NÁSTROJŮ NUTNÝCH PRO ZHODNOCENÍ VLIVU EMISÍ NA CHEMICKÝ STAV POVRCHOVÝCH VOD A VÝVOJ SYSTÉMŮ JEHO HODNOCENÍ................................................................. 119

6.4.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ................................................................................................ 119

6.4.2


6.4.3

VÝSTUPY............................................................................................................... 124

6.5

VÝVOJ A APLIKACE LEGISLATIVNÍCH NÁSTROJŮ V OBLASTI OCHRANY A JAKOSTI VOD........................................................................................................ 126

6.5.1

PŘEDMĚT ŘEŠENÍ................................................................................................ 126

6.5.2


6.5.3

VÝSTUPY............................................................................................................... 129

7

ODDÍL G – KOORDINACE .................................................................................... 131

8

VYHODNOCENÍ ČERPÁNÍ FINANČNÍCH PROSTŘEDKŮ ................................... 135

ZÁVĚR............................................................................................................................... 137 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK..................................................................................... 138 SEZNAM PŘÍLOH ............................................................................................................. 142

6


ÚVOD Výzkumný záměr MŽP0002071101 „Výzkum a ochrana hydrosféry – výzkum vztahů a procesů ve vodní složce životního prostředí, orientovaný na vliv antropogenních tlaků, její trvalé užívání a ochrana, včetně legislativních nástrojů“ je Výzkumným ústavem vodohospodářským T. G. Masaryka, veřejnou výzkumnou institucí řešen od roku 2005 s předpokládaným ukončením v roce 2011. Počátkem roku 2009 byl tedy zahájen pátý rok řešení, který z časového hlediska zasahuje do druhé poloviny období jeho řešení. Předmětem výzkumného záměru je komplexní dlouhodobý výzkum v oblasti hydrosféry orientovaný na vztahy a procesy ve vodní složce životního prostředí, na vliv antropogenních tlaků, na trvalé užívání a na její ochranu, včetně tvorby legislativních nástrojů a technických opatření. Výzkumný záměr je z důvodu účinného řízení a koordinace strukturován do tematických oddílů a dále do tzv. subprojektů, které jsou základní strukturní jednotkou v odborné i řídící rovině. Za koordinaci a odborné směřování tematického oddílu je zodpovědný zpravodaj, na dalším stupni řízení je pak odpovědný řešitel subprojektu. Za celý projekt zodpovídá hlavní řešitel. Záměr je v souladu s Rozhodnutím zpracován jako celek, nikoliv jako soubor disjunktních projektů. Na počátku roku 2009 došlo na základě závěrů z kontrolního dne č. 2/2008 k určité revizi řešených témat (subprojektů). Řešení následujících subprojektů bylo ukončeno: •

3604 – Hydro-ekologická revitalizace krajiny ovlivněné lidskou činností,

•

3610 – Vlivy antropogenně silně pozměněných povodí a na kvalitu odtékající vody.

Řešení subprojektu 3614 (Studium chování a transformace specifických polutantů ve vodních ekosystémech a jejich jednotlivých složkách, včetně možností vlivu na lidskou populaci) bylo ukončeno jen částečně, problematika farmak byla organizačně převedena pod subprojekt 3613, který vlivem této změny modifikoval svůj název. Na počátku roku 2009 bylo zahájeno řešení nové aktuální problematiky vývoje a ověření metodiky pro změnu N-letých průtoků vlivem povodňovývh opatření (jako subprojekt 3629). Začátkem června 2009 bylo v důsledku předpokládaného navýšení dotace na řešení výzkumného záměru a v souladu se schválenou metodikou řešení zahájeno studium výskytu látek v současné době nepodléhajícím pravidelnému sledování v hydrosféře (jako subprojekt 3630) a k rozšíření řešení stávajícího subprojektu 3625. Řešení v tématických oddílech A-E a G (Koordinace) je v roce 2009 tedy rozpracováno do 27 dílčích subprojektů. Ve dvou případech došlo ke změně odpovědného řešitele subprojektu (subprojekty 3602 a 3624) a ke změně zpravodaje tematického oddílu E. Výzkumný záměr je z hlediska řízení strukturován do do sedmi tematických oddílů (šest + jeden koordinační) následovně: A – Hydrologie B – Společenstva a organismy C – Antropogenní vlivy na povrchové vody D – Voda a zvláště chráněné části přírody E – Plošné a difúzní zdroje znečištění F – Legislativní nástroje, bilanční, predikční, hodnotící a informační systémy G – Koordinace a řízení výzkumného záměru Přehled subprojektů včetně odpovědných řešitelů a zpravodajů platný pro rok 2009 je uveden v následujících tabulkách. V posledním sloupci je uvedena celková částka finančních prostředků přidělená na řešení subprojektu v roce 2009 (v tis. Kč).

7


Oddíl A – Hydrologie (zpravodaj Ing. Novický Oldřich) 3601

Bagal Z.

Přesnost měření kvantitativních parametrů hydrosféry.

2 240

3602

Vizina A.

Vývoj matematických modelů hydrologické bilance, identifikace jejich parametrů a ověřování experimentálním výzkumem.

1 940

3603

Novický O.

Dopady klimatických a antropogenních změn na vodní režim a přírodní prostředí.

2 360

3629 Kašpárek L.

Vývoj a ověření metodiky pro změnu N-letých průtoků vlivem protipovodňovývh opatření.

1 100

3605 Blažková Š.

Hydrologické a klimatické extrémní situace a jejich vliv na přírodní prostředí a na národní hospodářství.

5 000

Oddíl B – Společenstva a organismy (zpravodaj Mgr. Slavík Ondřej, Ph.D.) Výzkum vlivu variability hydrologických a chemických 3606 Desortová B. parametrů na dynamiku společenstva fytoplanktonu v tekoucích vodách. 3607

Slavík O.

Modelování struktury společenstva ryb variability průtoku a geomorfologie toku.

pod

vlivem

970

2 875

3628 Opatřilová L.

Struktura společenstva makrozoobentosu a fytobentosu ve vztahu k hydromorfologii toku a antropogennímu ovlivnění.

1 200

3609 Baudišová D.

Výzkum v oblasti mikrobiálního znečištění povrchových a odpadních vod.

1 955

Oddíl C – Antropogenní vlivy na povrchové vody (zpravodaj Ing. Lochovský Petr) Studium výskytu a chování přírodních a umělých 3611 Ivanovová D. radionuklidů v hydrosféře včetně antropogenního ovlivnění.

1 750

Hodnocení a sledování vodních ekosystémů a jejich 3612 Lochovský P. antropogenního ovlivnění: Časové a prostorové změny v souvislosti s antropogenními tlaky.

1 520

Vývoj a zavádění analytických metod včetně metod toxikologických do vodohospodářské praxe. Studium 3613 Soldán P. chování a transformace specifických polutantů ve vodních ekosystémech. Studie výskytu látek v současné době nepodléhajících 3630 Očenášková V. pravidelnému sledování v hydrosféře ČR.

8

4 422

2 475


Oddíl D – Voda a zvláště chráněné části přírody (zpravodaj Mgr. Simon Ondřej) 3615

Simon O.

Vliv suchozemských ekosystémů a dalších vlivů na ochranné podmínky na vodu vázaných zvláště chráněných území.

2 106

3616

Kožený P.

Vlivy lesních ekosystémů s různým obhospodařování na kvalitu odtékající vody.

2 338

3608

Bílý M.

způsobem

Podmínky zachování výskytu zvláště chráněných druhů vodních a mokřadních organismů.

2 094

Oddíl E – Plošné a difúzní zdroje znečištění (zpravodaj Ing. Rozkošný Miloš, Ph.D.) 3617 Rosendorf P.

Vlivy zemědělsky obhospodařovaných povodí na kvalitu odtékající vody.

3 200

3618

Hrkal Z.

Vývoj komplexního konceptuálního modelu pro řešení vlivů a dopadů antropogenní činnosti na podzemní vody v interakci s povrchovými ekosystémy.

2 447

3619

Wanner F.

Kombinované systémy čištění odpadních vod v oblastech s nadstandardními nároky na ochranu vod.

900

3620 Mlejnská E.

Extenzívní metody čištění vod a jejich účinnost.

3621 Eckhardt P.

Vsakování přečištěných odpadních vod a dešťových vod v malých sídlech.

2 200 850

Oddíl F – Legislativní nástroje, bilanční, predikční, hodnotící a informační systémy (zpravodaj Ing. Picek Jiří) 3622

Vyskoč P.

Vývoj obecně bilančních a operativně predikčních a hodnotících systémů zaměřených na výstupy podporující výkon veřejné a státní správy.

1 900

3623

Picek J.

Vývoj a aplikace informačních nástrojů nutných pro činnosti související s plánováním v oblasti vod.

2 400

3624

Zbořil A.

Vývoj a aplikace postupů s využitím technologií geografických informačních systémů ve vazbě na digitální bázi vodohospodářských dat.

1 100

3625

Mičaník T.

Vývoj a aplikace vhodných technických nástrojů nutných pro zhodnocení vlivu emisí na chemický stav povrchových vod a vývoj systémů jeho hodnocení.

3 321

3626

Kult A.

Vývoj a aplikace legislativních nástrojů v oblasti ochrany a jakosti vod.

1 250

9


Oddíl G – Koordinace a řízení výzkumného záměru 3627

Mičaník T.

Koordinace a řízení výzkumného záměru.

1 754

Cíle výzkumného záměru Cíle výzkumného záměru jsou v detailu popsány v charakteristikách navržených subprojektů, uvedených v příloze k části C 8 Návrhu výzkumného záměru (2005), které jsou dle Rozhodnutí každoročně revidovány (naposledy v roce 2009). Aktuální cíle a obsah řešení za jednotlivé tematické oddíly jsou v roce 2009 v souladu s Rozhodnutím následující: A – Hydrologie −

Výzkum spolehlivosti postupů určování kvantitativních charakteristik v hydrosféře získávaných měřením a matematickým modelováním a jejich doplnění a zpřesnění.

−

Rozvoj metod stanovení N-letých maximálních průtoků a jejich změn v říční síti po realizaci protipovodňových opatření.

−

Matematické modely hydrologické bilance a jejich experimentální ověřování. Dekomposice nejistot měření a modelování na její jednotlivé složky a redukce těchto nejistot.

−

Výzkum a rozvoj metodik a modelovacích technik pro zvýšení spolehlivosti odhadů možných dopadů klimatických změn na hydrologický režim a vodní zdroje povrchových a podzemních vod.

−

Extrémní hydrologické situace, jejich příčiny, modelování, odhad nejistot, dopady na další faktory (jakost vody, změny koryta, apod).

B – Společenstva a organismy −

Charakteristika změn a zpřesnění vybraných chemických a ekologických parametrů, které bezprostředně závisejí na množství vody, popř. na parametrech koryta toku, působí na habitaty vodních organismů a jejich společenstev.

−

Konkrétní závislost charakteristik vodních společenstev na průtocích a teplotě, včetně vztahu k trofii toků, eutrofizaci a biodegradační kapacitě.

−

Vliv hydrologických a chemických parametrů na dynamiku fytoplanktonu, eutrofizace.

−

Analýza nároků jedinců na habitaty a prostorové faktory, migrace s predikcí na chování populací a společenstev.

−

Výzkum diverzity habitatů makrozoobentosu a fytobentosu včetně metodik hodnocení a testování vhodných biotických indexů vztahujících se k indikaci antropogenních vlivů.

−

Výzkum mikrobiálního znečištění, jeho eliminace, mikrobiálních společenstev a detekce hygienicky významných bakterií v povrchových a odpadních vodách molekulárněgenetickými metodami.

C – Antropogenní vlivy na povrchové vody −

Hodnocení a sledování vodních ekosystémů a jejich antropogenního ovlivnění v dílčích oblastech a silně pozměněných povodích znečišťujícími a nebezpečnými látkami.

10


−

Strukturální charakteristiky vodních ekosystémů: kvalita vody, sedimentů, bioty. Geogenní pozadí říčních sedimentů pro kovy a metaloidy jako základ odlišení antropogenní zátěže.

−

Chování a výskyt radioaktivních látek ve vodním prostředí se zaměřením na významně antropogenně ovlivněná území a úseky toků dotčených historickou zátěží (těžba uranu) i současnými zdroji (jaderná energetika).

−

Studium původu, vlivu a transformace specifických polutantů (xenobiotika, farmaka, endokrinní disruptory apod.) ve vodních ekosystémech a jejich jednotlivých složkách. Poznávání procesů probíhající ve vodním prostředí: transportní, degradační a akumulační procesy, toxické působení polutantů na jednotlivé složky ekosystému, včetně vztahu k užívání vody.

−

Výzkum nových látek nebezpečných pro vodní ekosystémy a jeho prostřednictvím pro lidskou populaci včetně vývoje nových analytických postupů jejich stanovení a zdokonalování metod stanovení specifických polutantů současné úrovně poznání.

D – Voda a zvláště chráněné části přírody −

Základní výzkum cyklu organického uhlíku v primární říční síti s vazbou na potravní řetězce ve vodním prostředí jako příspěvek k detailnímu poznání koloběhu uhlíku v ekosystémech.

−

Vliv revitalizací povodí a říční sítě toků 2–3 řádu na chemismus vod v oligotrofních podmínkách.

−

Výzkum vlivu lesních povodí různého typu na jakost povrchových vod a morfologii vodních toků.

−

Výzkum dynamiky odumřelé přirozené dřevní hmoty v tocích nižšího řádu pro odpovědný management vodních toků se zřetelem k zachování přírodně blízkých podmínek.

−

Základní výzkum nových biologických poznatků, týkajících se zvláště chráněných druhů organismů vázaných na vodní prostředí včetně podmínek umělého odchovu.

−

Výzkum specifických vodních ekosystémů využitelný pro přípravu podkladů pro rozhodování státních orgánů při ochraně vodního prostředí a na něj vázaných ekosystémů s uplatněním multidisciplinárního přístupu..

E – Plošné a difúzní zdroje znečištění −

Studium transportu a transformace znečišťujících látek ze zemědělsky obhospodařovaných území (fosfor, dusičnany, pesticidy, mikrobiální znečištění).

−

Výzkum kvalitativních vztahů mezi povrchovými vodami a podzemními vodami a tvorba konceptuálního modelu interakce atmosféra – vegetační pokryv (lesní pokryv) – jakost podzemních vod.

−

Vývoj a ověření postupů nakládání s vodami v malých sídlech se zaměřením na kombinované technologie a extenzívní metody čištění především na území vyžadujícími zvláštní ochranu.

−

Řešení problematiky vsakování předčištěných odpadních a dešťových vod do horninového prostředí v malých sídlech charakteristických rozptýlenou zástavbou.

11


F – Technické a legislativní nástroje, bilanční, predikční a hodnotící informační systémy −

Vývoj obecně bilančních a operativně predikčních a hodnotících systémů zaměřených na výstupy podporující výkon veřejné a státní správy.

−

Vývoj a aplikace vhodných informačních, technických, právních a ostatních nástrojů nutných pro činnosti související s plánováním v oblasti vod.

−

Vývoj a aplikace systémových nástrojů nutných pro posouzení účinnosti přijatých technických, administrativních, právních a ostatních opatření.

−

Odborná podpora implementace Rámcové směrnice pro vodní politiku ES v oblasti vývoje postupů hodnocení stavu vodních útvarů, typově referenčních podmínek, stanovení environmentálních cílů, návrhů opatření a dalších podkladů pro zpracování Plánů oblastí povodí a nástrojů pro příslušný reporting.

Způsob prezentace výsledků řešení výzkumného záměru v roce 2009 V následujících kapitolách jsou uvedeny zprávy prezentující v souladu se schválenou metodikou způsob řešení a výstupy jednotlivých subprojektů za období leden – listopad 2009. Každá z kapitol odpovídá jednomu subprojektu. Na rozdíl od předchozích let, kdy byly do roku 2007 zpracovávány výzkumné zprávy po jednotlivých tematických oddílech, bylo od roku 2008 přikročeno k novému způsobu zpracování, kdy je kladen důraz na maximální stručnost výzkumných zpráv a prezentaci výzkumu formou jednotlivých druhů výsledků a vývoje definovaných Radou vlády pro výzkum a vývoj (RVVV). V souladu s tímto principem jsou v roce 2009 předkládány výsledky řešení výzkumného záměru formou: •

závěrečné zprávy o řešení subprojektů tematických oddílů A až G v roce 2009,

•

výstupů dosažených řešením výzkumného záměru v roce 2009 v elektronické podobě.

Rozsah dílčích zpráv za jeden subprojekt byl ve shodě s garantem výzkumného záměru stanoven v průměru na 3 strany a přehled dosažených výstupů v roce 2009. Přitom garantem budou akceptovány jen takové výstupy, které byly v roce 2009 uplatněny a dále výstupy, u kterých je jejich uplatnění jisté (tzv. ukončené výstupy). Přehledy výstupů obsahují i takové druhy výstupů, které sice nejsou podle platné Metodiky RVVV bodovány, ale prezentují výsledky dosažené řešením subprojektů odborné veřejnosti a orgánům státní správy. Všechny tyto druhy výstupů jsou v plném znění dostupné v elektronické podobě. Výstupy jsou označeny číslem subprojektu s koncovkou evidenčního čísla publikační databáze VÚV T.G.M., v.v.i. nebo koncovkou „_final“, pokud v publikační databázi evidovány nejsou. Všechny uplatněné výstupy za období řešení výzkumného záměru 2005–2009 jsou přílohou této zprávy.

Řešitelské týmy jednotlivých subprojektů v roce 2009 Subprojekt 3601 (Kapitola 1.1): Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé:

Přesnost měření kvantitativních parametrů hydrosféry Ing. Zdeněk Bagal Prof. Ing Pavel Gabriel, RNDr. Radvan Hájek, Bc. Ondřej Motl

12


Subprojekt 3602 (Kapitola 1.2): Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé:



Subprojekt 3606 (Kapitola 2.1): Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3607 (Kapitola 2.3): Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé:


Vývoj matematických modelů hydrologické bilance, identifikace jejich parametrů a ověřování experimentálním výzkumem Ing. Adam Vizina Jan Kašpárek, CSc., Ing. Jan Pistulka, Mgr. Pavel Treml, Ing. Jiří Vičenec, Ing. Radek Vlnas, Ing. Michal Vaculík, Zuzana Groschupová, RNDr. Jiří Kokeš, Mgr. Jana Olejšková, Josef Bureš, Vojtěch Mrázek, Petra Malíková, Ing. Petr Bouška, Ph.D., Prof. Ing. Pavel Gabriel, Mgr. Petra Štěpánková, Mgr. Hana Janovská, Ing. Magdalena Mrkvičková, Ivana Kubečková Dopady klimatických a antropogenních změn na vodní režim a přírodní prostředí Ing. Oldřich Novický Ing. Libuše Ramešová, Zuzana Groschupová, Doc. RNDr. Petr Vlasák, Ing. Renata Fridrichová, Ing. Stanislav Horáček, Jan Kašpárek, Josef Bureš, Ing. Marie Šnajberková, Ing. Magdalena Mrkvičková, Ing. Oldřich Novický, Mgr. Pavel Treml, Ing. Michal Vaculík, Ing. Adam Vizina, Ing. Radek Vlnas, Ivana Kubečková, Ing. Kateřina Poláková, Ing. Jan Pistulka Hydrologické a klimatické extrémní situace a jejich vliv na přírodní prostředí a na národní hospodářství Ing. Šárka Blažková, DrSc. Ing. Alena Kulasová, Doc. RNDr. Zbyněk Hrkal, CSc., Mgr. Marta Martínková, Ing. Václav Matoušek, DrSc., Ing. Jana Ředinová, Ing. Karel Drbal, PhD., Mgr. Pavla Štěpánková, Ph.D., Ing. Miriam Dzuráková, Mgr. Jana Ošlejšková, Ing. Jan Kupec, Ing. Pavel Balvín, Ing. Petr Bouška, Ph.D., Ing. Lubomír Petružela, CSc. Výzkum vlivu variability hydrologických a chemických parametrů na dynamiku společenstva fytoplanktonu v tekoucích vodách RNDr. Blanka Desortová, CSc. Mgr. Tomáš Luzar Modelování struktury společenstva ryb pod vlivem variability průtoku a geomorfologie toku Mgr. Ondřej Slavík, Ph.D. Ing. Pavel Horký, Mgr. Petra Kulíšková, Ing. Jiří Musil, Shiferaw Demeke Podmínky zachování výskytu zvláště chráněných druhů vodních a mokřadních organismů Mgr. Michal Bílý, Ph.D. Ing. Karel Douda, RNDr. Jitka Svobodová, Mgr. Ondřej Simon, Ing. Věra Kladivová

13




Subprojekt 3612 (Kapitola 3.2): Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3613 (Kapitola 3.3):

Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé:



Výzkum v oblasti mikrobiálního znečištění povrchových a odpadních vod RNDr. Dana Baudišová, Ph.D. Ing. Andrea Benáková, RNDr. Hana Mlejnková, Ph.D, Mgr. Kateřina Sovová Studium výskytu a chování přírodních a umělých radionuklidů v hydrosféře včetně antropogenního ovlivnění Mgr. Diana Ivanovová Ing. Eduard Hanslík CSc., Ing. Věra Hudcová, Mgr. Jana Badurová, Ing. Miloš Rozkošný, Mgr. Pavel Šimek, Michal Novák, Michal Komárek, Jana Mihalková, Markéta Reidingerová, Hana Kalová, Ivo Vaněček Hodnocení a sledování vodních ekosystémů a jejich antropogenního ovlivnění: Časové a prostorové změny v souvislosti s antropogenními tlaky RNDr. Petr Lochovský Ing. Danica Pospíchalová, RNDr. Ladislav Havel, CSc. Vývoj a zavádění analytických metod včetně metod toxikologických do vodohospodářské praxe. Studium chování a transformace specifických polutantů ve vodních ekosystémech RNDr. Přemysl Soldán, Ph.D. Ing. Danica Pospíchalová, Mgr. Jana Badurová, RNDr. Josef Fuksa CSc., Ing. Miroslav Váňa, Ing. Filip Wanner, Mgr. Marta Martínková, Mgr. Jan Svoboda, Mgr. Kateřina Kolaříková Vliv suchozemských ekosystémů a dalších vlivů na ochranné podmínky na vodu vázaných zvláště chráněných území Mgr. Ondřej Simon Ing. Věra Kladivová, Mgr. Kamila Fricová, Mgr. Andrea Benáková, Mgr. Michal Bílý, PhD., Ing. Karel Douda, Mgr. Ing. Lucie Kubíková, Mgr. Vladimíra Belušová Vlivy lesních ekosystémů s různým způsobem obhospodařování na kvalitu odtékající vody Mgr. Pavel Kožený Mgr. Jiří Kroča, Mgr. Ondřej Simon, Vojtěch Mrázek

14





Vlivy zemědělsky obhospodařovaných povodí na kvalitu odtékající vody Mgr. Pavel Rosendorf Mgr. Jana Badurová, RNDr. Dana Baudišová, PhD., Ing. Andrea Benáková, Ivana Benáková, Mgr. Daniel Fiala, Zuzana Hamzová, Mgr. Kateřina Horáková, PhD., Iveta Klohnová, Vladimír Kocián, RNDr. Josef Kupec, RNDr. Hana Mlejnková, PhD., Ing. Eva Mlejnská, Libor Pavézka, RNDr. Michal Pavonič, Jindřich Plašil, Ing. Zdeněk Pospíšil, Šárka Šustrová, Mgr. Tereza Urbanová Vývoj komplexního konceptuálního modelu pro řešení vlivů a dopadů antropogenní činnosti na podzemní vody v interakci s povrchovými ekosystémy Doc. RNDr. Zbyněk Hrkal RNDr. Hana Prchalová, Ing. Anna Hrabánková, RNDr. Eva Novotná Kombinované systémy čištění odpadních vod oblastech s nadstandardními nároky na ochranu vod Ing. Filip Wanner Ing. Miroslav Váňa

v


Extenzívní metody čištění vod a jejich účinnost Ing. Eva Mlejnská Ing. Miloš Rozkošný, Ing. Miroslav Váňa, Ing. Filip Wanner

Subprojekt 3621 (Kapitola 5.5):

Vsakování přečištěných odpadních vod a dešťových vod v malých sídlech Mgr. Pavel Eckhardt Ing. Kateřina Poláková, Mgr. Halka Slavíková, Ing. Martin Kozma



Vývoj obecně bilančních a operativně predikčních a hodnotících systémů zaměřených na výstupy podporující výkon veřejné a státní správy Ing. Petr Vyskoč Ing. Jiří Picek, RNDr. Hana Prchalová, Mgr. Pavel ng. Jiří Picek, RNDr. Hana Prchalová, Mgr. Pavel Rosendorf, Ing. Marie Šnajberková, Ing. Anna Hrabánková, Ing. Arnošt Kult, Bc. Jan Brabec, Mgr. Silvie Semerádová, RNDr. Renata Filippi

15



Subprojekt 3624 (Kapitola 6.3): Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3625 (Kapitola 6.4): Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé:


Vývoj a aplikace informačních nástrojů nutných pro činnosti související s plánováním v oblasti vod Ing. Jiří Picek Ing. Pavel Richter, Ing. Petr Vyskoč, Ing. Arnošt Kult, Bc. Jan Brabec, Mgr. Pavel Rosendorf, Mgr. Silvie Semerádová Vývoj a aplikace postupů s využitím technologií geografických informačních systémů ve vazbě na digitální bázi vodohospodářských dat Ing. Kateřina Uhlířová Mgr. Aleš Zbořil Vývoj a aplikace vhodných technických nástrojů nutných pro zhodnocení vlivu emisí na chemický stav povrchových vod a vývoj systémů jeho hodnocení Ing. Tomáš Mičaník Ing. Ivan Nesměrák CSc., Mgr. Tomáš Luzar, RNDr. Josef Kupec, Ing. Jiří Šajer, Ing. František Sýkora, Ing. Vladimír Šlouf, Ing. Alena Kristová, Ing. Zdeněk Pospíšil, Ing. Miroslav Váňa, Ing. Filip Wanner, Vojtěch Mrázek Vývoj a aplikace legislativních nástrojů v oblasti ochrany a jakosti vod Ing. Arnošt Kult Ing. Jiří Kučera, Ing. Lubomír Petružela, CSc., Ing. Jiří Dlabal, RNDr. Jitka Svobodová, Ing. Věra Kladivová, Ing. Halka Slavíková

Subprojekt 3627 (Kapitola 7): Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé:

Koordinace a řízení výzkumného záměru Ing. Tomáš Mičaník Ing. Alena Kristová, Ing. Oldřich Novický, Mgr. Ondřej Slavík, Ph.D., RNDr. Petr Lochovský, Mgr. Ondřej Simon, Ing. Miloš Rozkošný, Ph.D., Ing. Jiří Picek

Subprojekt 3628 (Kapitola 2.2):

Struktura společenstva makrozoobentosu a fytobentosu ve vztahu k hydromorfologii toku a antropogennímu ovlivnění Mgr. Libuše Opatřilová Mgr. Pavla Řezníčková, Ph.D., Mgr. Hana Janovská, Mgr. Vít Syrovátka, Ph.D., RNDr. Denisa Němejcová, RNDr. Jiří Kokeš, Ing. Milena Forejtníková, RNDr. Petr Marvan, CSc.


16




Vývoj a ověření metodiky pro změnu N-letých průtoků vlivem protipovodňových opatření Ing. Ladisla Kašpárek Ing. Magdalena Mrkvičková, Ing. Stanislav Horáček, Doc.RNDr. Petr Vlasák, Ing. Renata Fridrichová, Ing. Petr Bouška, Ph.D., Prof. Ing. Pavel Gabriel, Ing. Oldřich Novický, Mgr. Pavel Treml Studie výskytu látek v současné době nepodléhajících pravidelnému sledování Ing. Věra Očenášková Mgr. Petr Medek, Mgr. David Chrastina

17


1 ODDÍL A – HYDROLOGIE 1.1

PŘESNOST MĚŘENÍ KVANTITATIVNÍCH PARAMETRŮ HYDROSFÉRY

1.1.1 Předmět řešení Předmětem řešení byla problematika přesnosti a způsobu měření výšky hladiny kapalin a úvod do problematiky měření hloubky promrznutí půdy. Pokračovali jsme ve zdokonalování přístrojového vybavení pro měření výšky hladin dle námi řešené problematiky. Původním řešením se podařilo navrhnout velice přesné sondy, použitelné pro vysoké rychlosti kapaliny a provádět vzorkování a zápis dat s velmi vysokou frekvencí. Jejich nevýhoda však byla v tom, že tyto původně navržené konstrukce je možné použít pouze v laboratorních podmínkách a na velmi čistou kapalinu (sondy vykazovaly malou mechanickou odolnost). Z tohoto důvodu jsme navrhnuli odlišnou mechanickou konstrukci a vyrobili funkční vzorek této nové sondy. Ta je již dostatečně odolná proti mechanickému poškození při běžném použití a to i v praxi. Toto řešení bylo uplatněno jako průmyslový vzor č. 19576. Dále byl zdokonalen ovládací program loggeru, kde byly vylepšeny funkce týkající se zápisu dat. Současně jsme se začali zabývat i problematikou měření hloubky promrznutí půdy, které patří k typickým projevům podnebí v našich podmínkách. Podle Meteorologického slovníku je toto promrzání půdy definováno jako tuhnutí půdního roztoku při poklesu teploty pod jeho bod tuhnutí a je významné z mnoha pohledů. S ohledem na obtížnost jeho měření nejsou zatím vyvinuty dostatečně přesné přístroje. Při řešení této problematiky jsme zjistili, že je možné současně využívat stejné technické zázemí jaké je používané i při řešení problematiky měření změny výšky hladiny kapaliny. Měření zámrazu v půdě by, podle našich předpokladů, mohlo mít význam při stanovování objemu vsakování roztátého sněhu po zimním období, tj. nejen pro zpřesnění předvídání záplav, ale i pro lesnictví a polnohospodářství.

1.1.2 Postup řešení a výsledky Mechanicky odolná sonda pro měření výšky hladiny kapaliny Původní provedení sond vyniká konstrukční jednoduchostí, dosahovanou přesností a možností použití při rychlém proudění vody. Jejich nevýhodou je nutnost pozorné manipulace (měřící elektrody mají průměr 0,1 mm). Tyto sondy jsou tedy určeny výhradně pro laboratorní aplikace. Tento rok jsme se proto zaměřili na vývoj sondy, která by využívala téhož principu a zároveň byla mechanicky odolná. Bylo vyzkoušeno několik variant konstrukčního provedení. Hlavním problémem při tomto vývoji bylo řešení napínání elektrod a jejich připojení k vodičům. V konečné fázi jsme zvolili napínání pomocí dvou do sebe zasunutých trub. Elektrody jsou v horní trubici uloženy v silikonových pružných lůžkách a v dolní trubici pevně. Jejich napnutí se provede posunem dolní trubice v horní. Princip této sondy byl přihlášen jako užitný vzor 19576 u Úřadu průmyslového vlastnictví ČR. Citlivost sondy je 0,159 mm.mV -1. Schéma a foto sondy viz Obr. 1.1.1 a 1.1.2.

18


Popis: 1 - vnitřní trubka (nosná) 2 - vnější trubka 3 - spodní držák sond 4 - napínací systém elektrod 5 - měřící sonda 6 - napájená sonda 7 - přívodní vedení 8 - držák 9 - odvzdušňovací otvor 10 - svorkovnice 11 - víko držáku

Obr. 1.1.1 Schéma a foto nové sondy

Obr. 1.1.2 Nově navržená sonda nainstalovaná na modelu

Problematika zamrzání půdy Přehled používaných mrazoměrů: Prvním typem používaného zařízení je půdní mrazoměr, který se skládá z gumové hadice naplněné pruhem pěnové gumy a destilovanou vodou. Na hadici je vyznačena stupnice s dělením po 1 cm a popisem po 5 cm. Zasouvá se do novodurové trubky trvale zapuštěné v zemi. Hloubka promrznuté půdy se zjišťuje hmatem. Nezamrzlý mrazoměr je při prohmatání měkký. Při zamrzání lze prohmatáním zjistit přítomnost ledových krystalků. Při úplném promrznutí mrazoměr zcela ztvrdne. Za promrznutí se považuje již fáze tvorby ledových krystalků.

19


Jiná konstrukce mrazoměru je založená na rozdílnosti měrného elektrického odporu zmrzlé a nezmrzlé půdy. Zatímco nezmrzlá půda má měrný odpor r 20 – 50 kΩ, měrný odpor zmrzlé půdy je 500 kΩ až několik MΩ. Hloubka promrznutí se zjistí pomocí měření elektrického odporu podél sondy od povrchu dolů a určením místa, kde se odpor mění z vysoké hodnoty na nízkou. Praktické provedení mrazoměru je tyč z umělé hmoty, na které jsou v pravidelných odstupech umístěny prstence z neizolovaného drátu. Je třeba zajistit, aby prstence byly ve styku s okolní zeminou. Elektrický odpor se měří mezi jednotlivými prstenci. Další možností je použití teploměrů zasazených do různých hloubek v půdě. Toto řešení má určitou nevýhodu v tom, že indikuje teplotu a ne promrznutí půdy. Ještě jiné řešení využívá změnu barvy určitých roztoků s teplotou. Toto zařízení používá roztok methylenové modři, která mění barvu ze žlutozelené na šedou s klesající teplotou. Hloubka promrznutí se pak stanoví z polohy barevného přechodu v zařízení. Naším cílem je pokusit se vyvinout jednak jednoduchý mrazoměr a jednak elektronický přístroj určený pro náročnější aplikace. U jednoduché konstrukce bychom chtěli, aby přístroj byl osazen z důvodu ceny minimem elektroniky a aby nevyžadoval ke své funkci logger. Naopak u elektronického přístroje se počítá i se zápisem dat do loggeru. Nasazení těchto přístrojů by mělo být především v lesnictví a zemědělství. Předpokládáme, že výstupem by měl být užitný vzor a funkční vzorek zařízení.

1.1.3 Výstupy •

Funkční vzorek mechanicky odolné sondy pro stanovení výšky hladiny kapaliny. Splněno. Podařilo se navrhnout, odzkoušet a vyrobit funkční vzorek mechanicky odolné sondy.

•

Průmyslový vzor mechanicky odolné sondy pro stanovení výšky hladiny kapaliny. Splněno. Bylo vydáno osvědčení o zápisu užitného vzoru 19576 Úřadem průmyslového vlastnictví ČR. (3601_2533)

•

Funkční vzorek kalibračního kontrolního zařízení. Od řešení této problematiky a zpracování tohoto výstupu bylo odstoupeno.

•

První prototyp zařízení pro měření zámrzné hloubky. Práce na návrhu zhotovení mrazoměru jsou ve fázi rozpracování.

20


1.2 VÝVOJ MATEMATICKÝCH MODELŮ HYDROLOGICKÉ BILANCE, IDENTIFIKACE JEJICH PARAMETRŮ A OVĚŘOVÁNÍ EXPERIMENTÁLNÍM VÝZKUMEM 1.2.1 Předmět řešení Předmětem řešení je vývoj matematických modelů hydrologické bilance, identifikace jejich parametrů a ověřování experimentálním výzkumem. V roce 2009 byl věnován důraz zejména na vývoj propojeného modelu hydrologické a vodohospodářské bilance a následné zapojení do soustavy říční sítě. Práce navázaly na výzkumnou činnost, která se dlouhodobě věnovala vývoji matematickému modelu chronologické bilance BILAN (dříve SIMBA). V roce 2008 byl model BILAN modifikován na denní a měsíční verzi. V návaznosti na předchozí výsledky byly práce v roce 2009 zaměřeny na následující tematické okruhy: • zpracování modelu hydrologického modelu BILAN v soustavě říční sítě, •

zpracování modelu vodohospodářské bilance v soustavě říční sítě,

•

kalibrace a ověřování propojeného modelu hydrologické bilance BILAN a modelu vodohospodářské bilance,

•

zaměření na dokonalejší vystižení vztahů mezi celkovým odtokem z povodí a odtokem podzemní vody,

•

pokračující dlouhodobé sledování a vyhodnocování vývoje změn klimatu a jeho vlivu na výpar z vodní hladiny ve výparoměrné stanici Hlasivo a prvků hydrologické bilance v pozorovací soustavě na horní Metuji,

•

Zpracování monografie s názvem Vodní bilance v podmínkách klimatické změny v povodí horní Metuje.

1.2.2 Postup řešení a výsledky Předmětem řešení je rozvoj modelovacích technik, jejich kalibrace a ověřování, jehož součástí je i dlouhodobé experimentální sledování a vyhodnocování vývoje prvků hydrologické bilance v pozorovací soustavě povrchových a podzemních vod. Řešení hydrologické bilance v soustavě říční sítě propojené s vodohospodářským modelem povede ke snížení nejistot u přirozených průtoků a bude zajištěna chronologie průtoků v řešené soustavě. V první polovině roku 2009 došlo k propojení modelu chronologické hydrologické bilance BILAN s modelem vodohospodářské bilance. K propojení došlo na separovaném povodí K ověřování výsledků dochází na povodí horního toku Svratky, které lze považovat za neovlivněné a je důkladně zmapováno. Jako další povodí byly vybrány povodí horní Metuje po kontrolní profil M XII (Teplice nad Metují) a povodí Divoké Orlice. Vstupem do propojeného modelu jsou průměrné měsíční hodnoty teploty vzduchu, srážkových úhrnů, relativní vlhkosti vzduchu, údaje o užívání vod a ovlivněné průtokové řady. V prvním kroku dojde v modelu vodohospodářské bilance k očištění průtokových řad (vzniknou teoretické neovlivněné průtoky), které jsou vstupem do modelu hydrologické bilance. V tomto modelu jsou dále simulovány jednotlivé složky vodního režimu daného povodí a tím získáme modelované neovlivněné průtokové řady pro dané období. Tyto řady jsou dále zpětně převedeny na ovlivněné. Následně je porovnáme se vstupní ovlivněnou řadou průtoků a kriteriální funkcí z čar překročení určíme, zda jsme dosáhli věrohodného

21


odovlivnění průtokových řad. Pokud nedojde ke splnění zvoleného kritéria, celý proces se opakuje. K jediné změně dojde v případě hodnot o užívaní vod. Model zatím nebyl aplikován na větších povodích, kde jsou průtoky mnohem více ovlivněny. Na námi zvoleném pilotním povodí zatím dochází k dobré shodě simulovaných výsledků. Schéma modelu je znázorněno na obrázku níže.

Obr. 1.2.1

Schéma propojeného modelu hydrologické a vodohospodářské bilance

V současné době dochází k propojení modelu v měsíčním kroku do soustavy dvou povodí. Model BILAN má v měsíčním kroku 8 parametrů a právě jejich optimalizace zpětnou vazbou mezi jednotlivými povodími je zásadní pro zajištění chronologie průtoků na sebe navazujících profilů. Do konce roku 2009 by měla být nalezena vazba mezi stejnými parametry pro jednotlivá povodí a propojení modelu hydrologické bilance do soustavy dvou povodí. Ve třetím kvartálu byla sepsána monografie na téma Vývoj a scénáře dopadu klimatických změn na režim povrchových a podpovrchových vod – Pilotní studie povodí horní Metuje, která je zaměřena na vhodnosti experimentálního povodí pro modelování hydrogeologické bilance. Dále byly sepsány články do přílohy VTEI časopisu Vodní hospodářství. Dílčí výsledky byly prezentovány koncem června 2009 na konferenci Water Policy v Praze s příspěvkem „Studies focused on impact of climate change on water cycle components and water resources.

1.2.3 Výstupy •

Hlavním plánovaným výstupem je zpracovaná monografie s názvem: Vizina a kol. Vodní bilance v podmínkách klimatické změny v povodí horní Metuje. Publikace v rozsahu 139 stran komplexně shrnuje výsledky výzkumu problematiky vodní bilance na povodí horní Metuje v současných podmínkách a v predikovaných podmínkách změny klimatu.

22


Publikace obsahuje popis přírodních poměrů povodí, užívání vod, metody výpočtu základního odtoku a jeho plošného rozložení, modelování hydrologické bilance, modelování možných dopadů klimatické změny a modelování proudění podzemní vody. Publikace jde do tisku koncem listopadu. •

Analýza trendů změn v systému oběhu vod v příhraničním pásmu mezi Českou republikou a Polskou republikou. Příprava podkladů "Analýza trendů změn v systému oběhu vod v příhraničním pásmu mezi Českou republikou a Polskou republikou" byla zpracována na 31. poradu pracovní skupiny pro spolupráci v oblasti hydrologie, hydrogeologie a povodňové ochrany na hraničních vodách mezi Českou republikou a Polskou republikou (skupina HyP).

Další uplatněné výstupy: V recenzované příloze VTEI časopisu Vodní hospodářství vyšly články: •

Stanislav Horáček, Oldřich Rakovec, Ladislav Kašpárek, Adam Vizina Vývoj modelu hydrologické bilance - BILAN. VTEI v příloze Vodním hospodářství, 2009, roč. 51, č. 5, s. 2—5. ISSN 0322 - 8916. (3602_2673)

•

Radek Vlnas Vliv relativní vlhkosti vzduchu na celkový odtok v podmínkách klimatické změny. VTEI v příloze vodního hospodářství, 2009, roč. 51, č. 5, s. 8—0. ISSN 0322 8916. (3602_2671)

23


1.3 DOPADY KLIMATICKÝCH A ANTROPOGENNÍCH ZMĚN NA VODNÍ REŽIM A PŘÍRODNÍ PROSTŘEDÍ 1.3.1 Předmět řešení Předmětem řešení je základní výzkum dopadů klimatické změny na vodní režim a vodní zdroje. V roce 2009 byl věnován důraz zejména na výzkum dopadů klimatické změny na teplotu vody v tocích. Práce navázaly na výzkumnou činnost započatou v letech 2007 a 2008. V roce 2007 byla provedena literární rešerše zkoumající vztahy mezi teplotou vody a teplotou vzduchu, zároveň byla vytvořena metodika pro posuzování dopadů klimatické změny na teplotu vody. Literární rešerše byla dokončena v roce 2008. Na provedenou literární rešerši navázal výzkum, který se věnoval závislosti měsíčních průměrů teplot vody na měsíčních teplotách vzduchu. Mezi hodnotami teplot vody a kladnými hodnotami teplot vzduchu byla potvrzena těsná závislost. Mezi hodnotami teplot vody a zápornými hodnotami teplot vzduchu byl potvrzen volnější exponenciální vztah. Dále byla zjišťována časová variabilita měsíčních hodnot teplot vody a teplot vzduchu. Na ročních datech proběhlo statistické testování trendů pomocí testu přítomnosti trendu, testu vzniku trendu, testu změny směrnice trendu a testu existence trendu. Na základě regresní analýzy a scénářů klimatické změny byl ve vybraných profilech odhadnut budoucí vývoj teplot vody. V návaznosti na předchozí výsledky byly práce v roce 2009 zaměřeny na následující tematické okruhy: •

Shromáždění informací o síti stanic pozorujících teplotu vody, návrh na optimalizaci této pozorovací sítě (ve spolupráci s ČHMÚ).

•

Zahájení výzkumu vazeb mezi okamžitými a průměrnými denními teplotami vody.

•

Výzkum vazeb mezi průměrnými denními a průměrnými měsíčními teplotami vody.

•

Provedení vyhodnocení regresních vztahů pro roční hodnoty teploty vody a teploty vzduchu.

•

Provedení analýzy ročního chodu teplot vzduchu a vody a jejich trendů v jednotlivých měsících.

•

Regionální zpracování a porovnání dopadů klimatické změny prostřednictvím dvou přístupů (trendová analýza, regrese) na základě připravené metodiky pro odhad teplot vody v časovém horizontu klimatické změny.

•

Zpracování monografie s názvem Teploty vody v ČR.

1.3.2 Postup řešení a výsledky V roce 2009 pokračoval výzkum zabývající se teplotami vody a jejich vazbou na vývoj teplot vzduchu. Pozornost byla mj. zaměřena na výzkum vazeb mezi průměrnými denními, měsíčními a ročními hodnotami teplot vody. U započatého výzkumu denního chodu teploty vody a teploty vzduchu se zjistilo, že teplota vzduchu dosahuje nejnižších hodnot během dne mezi 4. a 7. hodinou ranní v závislosti na ročním období. Minimum teploty vody se opožďuje za teplotou vzduchu a většinou nastává kolem 8. hodiny ranní. Denní maxima teploty vzduchu bývají nejčastěji mezi 13. a 14. hodinou, denní maxima teploty vody se opět opožďují, v letním období nastávají nejčastěji mezi 16.–17. hodinou, v ostatním období spíše až mezi 18.–19. hodinou. Teplota vzduchu má výraznější denní chod. Zatímco u teploty vzduchu dochází v denním chodu ke změně

24


teploty v jednotkách stupňů, tak u teploty vody pouze v desetinách stupňů. Největší rozdíly mezi nejvyšší a nejnižší teplotou bývají v měsíci dubnu. Průměrná dubnová denní amplituda teploty vzduchu může být až kolem 15 °C, zatímco u teploty vody zpravidla nepřesahuje 2 °C. U průměrných měsíčních teplot vzduchu a teplot vody byla zkoumána časová variabilita hodnot v období let 1959–2006. Nejprve byly zkoumány odchylky teplot vzduchu a teplot vody v jednotlivých pětiletích období 1959 2006. Bylo zjištěno, že nejchladnější pětiletí bylo u teploty vzduchu v nezimních měsících let 1974–1978, v měsících leden – březen pak pětiletí mezi roky 1984–1988. Mezi pětiletími 1984–1988 a 1989–1993 došlo v měsících leden – březen k výraznému vzestupu teploty vzduchu v rozmezí 3,2–3,8 °C, díky čemuž se stalo pětiletí 1989–1993 nejteplejší v měsících leden až březen ze zkoumaného období, v ostatních měsících bylo nejteplejší pětiletí 1999–2003. U teploty vody bylo v průměru teplotně podnormální období od 70. let 20. století, v 2. polovině 80. let byla výrazně chladná zejména jara. V 90. letech 20. století došlo k výraznému vzestupu teploty vody, které gradovalo v posledním pětiletí let 1999–2003. Byl hodnocen i vývoj teploty vzduchu a teploty vody v jednotlivých měsících.

Obrázek 1.3.1 Pětiletá měsíční odchylka teploty vody od průměru (vodoměrná stanice Písek, období 1959–2006) Dále byla zkoumána regresní závislost ročních hodnot teplot vody na ročních hodnotách teploty vzduchu. Regresní závislost ročních dat je významně menší než u měsíčních hodnot teplot. Směrnice přímky regresní závislosti ročních hodnot teplot vody na teplotách vzduchu se pohybuje průměrně kolem 0,74, v nížinách jsou směrnice regresní závislosti vyšší než na ostatním území. Roční hodnoty teplot vzduchu i teplot vody rostou od 80. let přibližně o 0,04 °C za rok. Od 80. let byly nejteplejšími roky roky 2000, 1994 a 2002, nejchladnějšími roky 1996, 1980 a 1985. Dále byl zkoumán (navíc oproti schválené metodice) i poměr mezi ročními hodnotami teploty vody a teplotou vzduchu, který se ukázal jako vhodný indikátor tepelného znečištění vodních toků. Na většině středních a dolních částí toků se tento poměr pohybuje mezi 1,2–1,3, přičemž se tento poměr ve směru toku od pramene k ústí zvyšuje. Pomocí výstupů klimatických scénářů projektu PRUDENCE v kombinaci s využitím poznatků o regresní závislosti teploty vody na teplotě vzduchu a pomocí metody trendové analýzy byl odhadnut vývoj teploty vzduchu a teploty vody k roku 2050. Prognózovaná teplota vzduchu

25


vzroste podle klimatických scénářů projektů PRUDENCE o 1,7 °C (optimistický scénář RCAO B2) až po 3,6 °C (pesimistický scénář HIRHAM A2), přičemž průměrný vzestup teploty vzduchu ze 4 hlavních klimatických scénářů projektu je 2,65 °C. Této hodnotě odpovídá i nejpravděpodobnější nárůst teploty vzduchu počítaný prodloužením trendových rovnic teploty vzduchu z období let 1980–2006 do roku 2050 (nárůst teploty vzduchu o 2,4 až 2,8 °C). Podle kombinace regresního vztahu pro teplotu vody a teplotu vzduchu spolu s užitím optimistického modelu RCAO B2 lze odhadnout oteplení teploty vody pro rok 2050 zhruba o 1,4–1,5 °C. V členitějším terénu je oteplení menší. Podle pesimistického scénáře HIRHAM A2 vzroste teplota vody nejpravděpodobněji v rozmezí 2,5–2,9 °C, přičemž teplota vody opět více vzroste v nižších polohách, méně ve vyšších polohách. Hodnotám predikovaným klimatickým scénářem HIRHAM A2 v kombinaci s užitím regresní analýzy závislosti teploty vody na teplotě vzduchu odpovídá i nejčastější rozmezí teplot vody vypočtené pomocí prodloužení trendových rovnic teploty vody z období let 1980–2006 k roku 2050 (vypočtené nejpravděpodobnější rozmezí vzestupu teplot vody je 2,4–3 °C). V rámci výzkumného záměru byly dále shromažďovány a vyhodnoceny informace o síti vodoměrných stanic pozorující teploty vody. Teplota vody byla měřena podle databáze Českého hydrometeorologického ústavu celkem na 286 vodoměrných stanicích, přičemž v současné době se měří na 150 stanicích (103 stanic je automatizovaných, na 47 stanicích se měří ručně). Pro všech 286 stanic byl sestaven chronogram pozorování. Nechybí ani mapy s polohou stanic a informace o historii a způsobu měření teploty vody. Vzhledem k tomu, že Český hydrometeorologický ústav poskytl pouze seznam stanic staniční sítě a nikoliv kompletní databázi měření (jak bylo původně zamýšleno), nebylo možno přistoupit k plánovanému návrhu na optimalizaci celé staniční sítě pozorujících teplotu vody. V rámci projektu bylo proto řešeno pouze ovlivnění dostupných dat. Výsledky výzkumu provedeného v letech 2008 a 2009 byly shrnuty do monografie s názvem „Teploty vody v tocích České republiky“.

1.3.3 Výstupy •

Hlavním plánovaným výstupem je zpracovaná monografie s názvem „Teploty vody v tocích České republiky“. Oldřich Novický, Pavel Treml, Magdalena Mrkvičková, Ladislav Kašpárek, Jitka Brzáková, Stranislav Horáček, Michal Vaculík Teploty vody v tocích České republiky. Praha : Výzkumný ústav vodohospodářský T.G.Masaryka, v.v.i., 2009, 136 s., ISBN 97880-85900-91-0. (3603_2641) Publikace v rozsahu 136 stran komplexně shrnuje výsledky základního výzkumu problematiky teploty vody, který byl proveden v rámci tohoto výzkumného záměru v letošním a loňském roce. Kromě časové analýzy kolísání teploty vody a trendové analýzy teploty vody obsahuje vydaná monografie i podrobný přehled vodoměrných stanic (v tabelární a mapové podobě), včetně informací o datech (období měření, mezery v datech, zda se měří manuálně či automaticky apod). Monografie je obdoba publikací vydávaných v Národním klimatickém programu ČR.

Další uplatněné výstupy: •

Článek ve VTEI. Oldřich Novický, Pavel Treml, Ladislav Kašpárek, Stanislav Horáček Možné zvýšení teploty vody na území České republiky. VTEI - Vodohospodářské technicko-ekonomické informace, 2009, roč. 51, č. 5, s. 25—28. ISSN 0322-8916. (3603_2642)

26


Popisuje užití dvou odlišných přístupů pro odhad ročních hodnot teplot vody na území České republiky v časovém horizontu roku 2050. První přístup využívá pro odhad ročních teplot v roce 2050 výsledků provedené analýzy trendů teploty vody pomocí programu CTPA (Change and Trend Problem Analysis). Druhý přístup odvozuje teploty vody na základě kombinace použití scénářů klimatických změn spolu s využitím poznatků o regresní závislosti teploty vody na teplotě vzduchu. •

1. dubna byl v rámci 2. mezinárodního sympozia DWA o vodním hospodářství (2. Internationales DWA-Symposium zur Wasserwirtschaft) přednesen příspěvek na téma Möglichkeiten der Wasserwirtschaft in der Tschechischen Republik zum Umgang mit den Folgen des Klimawandels (Možnosti vodního hospodářství v České republice k vyrovnání se s následky klimatických změn), jehož zkrácená anglická verze (Chances of the Water Resources Management in the Czech Republic to Cope with Expected Impacts of Climate Change) byla zařazena do sborníku ke konferenci. Pavel Treml Chances of the Water Resources Management in the Czech Republic to Cope with Expected Impacts of Climate Change. In 2. Internationales DWA-Symposium zur Wasserwirtschaft. Berlín, 30.3.2009. Berlin : DWA, 2009, s. 44—0. ISBN 978-3941089-56-3. (3603_2674)

27


1.4 VÝVOJ A OVĚŘENÍ METODIKY PRO ZMĚNU N-LETÝCH PRŮTOKŮ VLIVEM PROTIPOVODŇOVÝCH OPATŘENÍ 1.4.1 Předmět řešení V současné době jsou Českým hydrometeorologickým ústavem poskytovány tzv. standardní hydrologické údaje. Takto poskytované standardní údaje jsou neovlivněné údaje, tudíž není do nich promítnut aktuální skutečný stav v povodí ovlivněný např. stavbou protipovodňových opatření. V případě poskytováni ovlivněných dat je jako podklad pro jejich poskytnutí nezbytné zpracovat poměrně časově náročné a finančně nákladné hydrologické studie, pro které neexistuje jednotný metodický základ. Vzhledem k současným vodohospodářským potřebám (vliv nových protipovodňových opatření) a při naplňovaní nových legislativních povinností (např. Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2007/60/ES ze dne 23.10.2007 o vyhodnocování a zvládání povodňových rizik) je nutné vytvořit jednotnou metodiku pro tvorbu těchto hydrologických dat. Cílem subprojektu je navrhnout a na pilotním povodí ověřit metodický postup pro stanovení změny N-letých maximálních průtoků v říční síti následkem protipovodňových opatření. Cílem v roce 2009 je na základě rešerše navrhnout skladbu modelu povodí sestaveného z dílčích modelů chování povodí, říčních úseků a protipovodňových opatření a připravit data pro ověření modelu na pilotním povodí.

Práce plánované v roce 2009 •

Rešerše zaměřená na řešení metod stanovení změn N-letých průtoků vlivem protipovodňových opatření,

•

shrnutí poznatků ze studií, které řešily stanovení změn N-letých průtoků vlivem protipovodňových opatření v dílčích částech soustavy říční sítě v ČR,

•

návrh skladby modelu povodí z dílčích modelů: srážko-odtokové modely, modely proudění v říční síti, modely transformace průtoků v nádržích a inundačních rozlivech, modely různých typů protipovodňových opatření,

•

výběr pilotního povodí, soustředění, příprava a kontrola dat potřebných pro řešení.

1.4.2 Postup řešení a výsledky Poznatky z literární rešerše ukazují, že vzor pro řešení zadané problematiky v zahraniční zřejmě neexistuje. V literatuře jsou k dispozici jen články, které ze zabývají dílčími úlohami řešené úlohy, buď z oblasti modelování, nebo z oblasti statistických postupů zpracování Nletých průtoků, případně metodami řešení transformace povodí v nádržích a říčních úsecích. Další pozornost zasluhuje zejména systém HEC-ResSim 3.0, který umožňuje sestavovat model vodohospodářské soustavy použitelný pro simulaci průběhů povodňových situací. Jde o volně dostupný produkt US Army Corps of Engineers, informace na adrese http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ressim/. Možnosti jeho využití ověřil Sovina (2009) na vodohospodářské soustavě povodí Ohře. Ze studií, které řešily stanovení změn N-letých průtoků vlivem protipovodňových opatření v dílčích částech soustavy říční sítě v ČR je patrně nejvýznamnější studie „Vliv velkých přehrad v povodí Labe na zmenšení povodňových průtoků“ (výstup VaV MŽP 650/603 ukončené v roce 2006, řešil VÚV T.G.M.), základní informace jsou v publikaci Kašpárek, L. a kol. (2005), která shrnuje postup a výsledky řešení daného problému pro Vltavu a Labe pod Vltavskou kaskádou. Pro modelování vodohospodářské soustavy byl použit model Aqualog

28


za spolupráce firmy Aqualogic s.r.o. Další poměrně detailní studie zpracovali na povodí Tiché Orlice a Třebovky Starý, M. a Březková, L. (2002, 2003, 2006). Jsou založeny na modelování odtoku z různých variant srážek pomocí modelu Hydrog. Významným přínosem pro další řešení jsou informace o postupu, který pro stanovení změn N-letých průtoků vlivem manipulací nádrží používá Povodí Odry, s.p. Princip postupu a výsledky výpočtů jsou uvedeny ve zprávě Povodí Odry (2007). Stanovení N-letých průtoků ovlivněných protipovodňovými opatřeními lze provést kombinaci deterministického a statistického přístupu. Deterministický model soustavy, složený z dílčích modelů jednotlivých protipovodňových opatření, modelů proudění vody v řečištích, transformace povodně v inundacích, případně srážko-odtokových modelů se použije pro simulací povodňových situací, z kterých se ukáže účinek protipovodňových opatření, tj. zejména zmenšení kulminačních průtoků pro jednotlivé povodňové případy. Z výsledků simulací se pro statistické zpracování použijí dvě alternativy řad kulminačních průtoků v profilech vodoměrných stanic, vyhodnotí se N-leté průtoky pro stav bez protipovodňových opatření a pro stav zahrnující protipovodňová opatření. Rozdíly N-letých průtoků obou alternativ udávají zmenšení N-letých maximálních průtoků vlivem protipovodňových opatření. Tento postup je metodicky jasný a ověřený, ale velmi pracný. Při sestavení modelu soustavy, v které se má řešit vliv protipovodňových opatření na N-leté průtoky, je racionální vzít do úvahy to, že pro základní kostru říční sítě existují v ČR modely využívané předpovědní službou ČHMÚ (v Čechách model Aqualog, na Moravě model Hydrog), případně modely používané dispečinky podniků povodí. Zkušenosti z projektu „Vliv velkých přehrad v povodí Labe na zmenšení povodňových průtoků“ ukazují, že využitím modelovacího systému Aqualog lze zmenšit pracnost sestavení modelu, vhodného pro řešení naší úlohy. Podstatné úpravy a rozšíření prognózních modelů jsou však nezbytné. Výsledky průzkumu variantních postupů modelování dílčích systémů vodohospodářských soustav vedou k následujícím závěrům: Prostředky pro modelování účinku nádrží i suchých nádrží obsahují modelovací systémy Aqalog, Hydrog i HEC-RecSim. Lze použít i program THN vyvinutý ve VÚV T.G.M., v.v.i. Jako základní princip je třeba počítat s tím, že pro modelování budou použita z manipulačních řádů jen pravidla tzv. základního řízení, bez využití postupů, které umožňuje dispečerské řízení (například předpouštění, využití předpovědí, atd.) Pro řešení transformace průtoků v říčních úsecích jsou v uvedených modelovacích systémech používány hydrologické metody, zejména Muskingum-Cungue, v systému Aqualog i jednodušší metoda TDR. I zde lze uvažovat s aplikací programu THN, který vymezuje maximální mez transformace. Řešení tedy neuvažuje s aplikací hydraulických matematických modelů proudění. Vzhledem k požadavku minimalizace rozsahu vstupních dat neuvažujeme s aplikací srážkoodtokových modelů, přítoky z mezipovodí budou odvozovány metodou hydrologické bilance a hydrologické analogie. Předmětem dalšího výzkumu bude také vymezit minimální přijatelný rozsah vstupních dat (zejména porovnat řešení založené na simulaci souboru povodňových situací s řešením využívajícím návrhové N-leté povodně). Kromě základního přístupu k řešení, tj. simulací povodňových situací skladby průtoků v říční síti, bude posouzen i princip, založený na vyrovnání základních charakteristik rozdělení pravděpodobnosti kulminačních průtoků v říční síti, používaný při zpracování N-letých průtoků v ČHMÚ, popsaný v publikaci Novický, O. a kol. (1992) nebo modifikovaný postup stanovení N-letých průtoků ovlivněných manipulacemi nádrží, používaný podnikem Povodí Odry, s.p. Pro ověření metodiky bylo vybráno povodí Tiché Orlice, v kterém bylo po povodni z roku 1997 realizováno několik protipovodňových opatření. Pro řešení byl sestaven soubor

29


průběhů letních a zimních povodňových vln v soustavě vodoměrných stanic uvedených v tabulce 1.4.1 (z období 1931–2008). Tab. 1.4.1

Seznam vodoměrných stanic, z kterých jsou připravena vstupní data

Číslo stanice 0320 0340 0350 0360

Název stanice Sobkovice Dolní Libchavy Ústí nad Orlicí Čermná nad Orlicí

Tok Tichá Orlice Tichá Orlice Třebovka Tichá Orlice

Pro povodí Tiché Orlice probíhá sestavení základní verze modelu vodohospodářské soustavy na základě systému Aqualog a bude dokončeno do konce roku 2009.

Souhrn a směřování dalšího výzkumu Byla zpracována základní analýza řešeného problému, provedeny práce plánované pro rok 2009 a specifikovány dvě možnosti řešení: Standardní řešení, tj. modelování průchodu souboru povodní celým posuzovaným říčním systémem, je metodicky vcelku jasné, ale nákladné. Při řešení druhého typu je standardní modelování účinku protipovodňových opatření provedeno jen pro dílčí povodí, v kterých jsou protipovodňová opatření umístěna. Ve zbývajících částech povodí se použije jednodušší postup využívající principy skladby a vyrovnání N-letých průtoků v říční síti. Tato možnost bude předmětem dalšího výzkumu. Bude třeba zjistit, zda postup používaný pro neovlivněné průtoky bude možno modifikovat i pro průtoky ovlivněné, respektive jej modifikovat i s využitím principů postupu, který používá Povodí Ohře, s.p.

1.4.3 Výstupy •

Článek v recenzovaném časopise, shrnující poznatky z rešerše a popisující navrhovaný princip metody stanovení změn N-letých průtoků vlivem protipovodňových opatření. Článek Kašpárek, L. Metody hodnocení účinků protipovodňových opatření na N-leté průtoky byl po recenzi přijat k uveřejnění v časopise VTEI, mimořádné číslo, listopad 2009. (3629_final1_2009)

30


1.5 HYDROLOGICKÉ A KLIMATICKÉ EXTRÉMNÍ SITUACE A JEJICH VLIV NA PŘÍRODNÍ PROSTŘEDÍ A NA NÁRODNÍ HOSPODÁŘSTVÍ 1.5.1 Předmět řešení Předmětem výzkumu jsou extrémní situace z následujících hledisek: (1) Tvorba odtoku a dynamika jakosti vody; (2) Ledové a přívalové povodně; (3) Předpovědi v reálném čase; (4) Výzkum účinnějších postupů ovlivňování extrémních hydrologických situací; (5) Vliv přítomnosti tzv. mrtvého dřeva v inundačním území; (6) Účast v projektu FRIEND Unesco; (7) Extrémy v kontextu přírodního prostředí, vodního a národního hospodářství.

1.5.2 Postup řešení a výsledky Tvorba odtoku Na základě doporučení spoluautora prof. Bevena k článku do impaktovaného časopisu o mapování nasycených ploch s využitím vegetace byla zpracována topografická data příslušná k datům o vegetaci mokřadů v širší oblasti (asi 70 km2) z programu Natura, aby se dala prokázat aplikovatelnost metody. Mapový podklad je zatím vytvořen pro oblast s největším mokřadem a provádí se přibližné přiřazení stupňů topografického indexu ke zjednodušenému popisu biotopů (Obr. 1.5.1).

Obr. 1.5.1

Hranice biotopů (černě) na podkladu topografického indexu (index bude vhodné ukončit kolem hodnoty 9, ale zjemnit v oblasti 6 až 8, kde signalizuje přechod mezi vlhkem a suchem)

Dynamika jakosti vody V zemědělském povodí Královského potoka u Stružince v povodí Olešky byla vzorkována epizoda jarního tání zejména s ohledem na nutrienty. Podle doporučení knihy Haygarthe a Jarvise „Agriculture, Hydrology and Water Quality“ byly vzorkovány zejména: dusičnanový a amoniakální dusík, fosforečnany, celkový fosfor (byly srovnány 2 laboratoře), celkový fosfor rozpuštěný a fosfor reaktivní rozpuštěný (Obr. 1.5.2). Výsledky budou pravděpodobně presentovány v článku společně s výsledky kampaně projektu Labe V na Olešce.

31

800

0.35 Hladina

700

fosfor reaktivní rozpuštěný

600

0.3 0.25

500

0.2

400 0.15

300

P (mg/l)

VÝŠKA HLADINY VODY (mm)


0.1

200

0.05

100

Obr. 1.5.2

15/3/09 7:00

13/3/09 23:50

12/3/09 16:40

11/3/09 9:30

10/3/09 2:20

8/3/09 19:10

7/3/09 12:00

6/3/09 4:50

4/3/09 21:40

3/3/09 14:30

2/3/09 7:20

0 1/3/09 0:10

0

Reaktivní fosfor rozpuštěný v průběhu tání na Královském potoce

Přívalové povodně V roce 2009 se práce zaměřily převážně na vyhodnocení povodní ze srpna 2002 v experimentálních povodích v Jizerských horách, a to za použití nové metody odvozené při řešení tohoto úkolu. Hodnocení spočívá ve výpočtu součinitele přímého odtoku ze změřeného průtoku a změřené srážky. Součinitel udává, jak velká část srážky se přeměňuje na odtok. Jeho hodnoty v průběhu povodně narůstají v závislosti na srážkovém úhrnu. Uvedený postup dovoluje zjistit, při jakém celkovém srážkovém úhrnu došlo k úplnému nasycení povodí srážkou, tj. stavu, za kterého se téměř celá srážka přeměňuje na odtok. Pokud odtok za uvedeného stavu nedosahuje této úrovně je zřejmé, že je odtok z povodí zadržován v rozlivu. Míru tlumení povodně rozlivem udává vypočtený součinitel přímého odtoku ze změřeného průtoku. Uvedená metoda hodnocení je jednoduchá a objektivně zjišťuje odtokové vlastnosti povodí a je žádoucí, aby se rychle rozšířila ve vodohospodářských organizacích. K tomu by měla přispět zpracovávaná metodika.

Předpovědi v reálném čase Studie je prováděna na experimentálních povodích v Jizerských horách. Práce byly zaměřeny na modelování srážko-odtokových událostí podle různých kriterií aktuálního stavu povodí a interpretace výsledků v měnících se fyzikálních podmínkách malého povodí. K popisu povodí byly použity modely založené na datech DBM (Data Based Mechanistic), jejichž výhodou je, že původně nefyzikální parametry jsou interpretovány fyzikálně. V poslední době bylo větší úsilí věnováno modelování tvorby sněhové pokrývky a jejímu tání, na základě relativně dobře dostupných charakteristik (Obr. 1.5.3). Cílem bylo nakalibrovat model, který by předpovídal průtoky v rizikovém období jarního tání.

Výzkum účinnějších postupů ovlivňování extrémních hydrologických situací •

v procesu generování I-O matice cílového chování nádrže se dvěma prvky regulace bylo optimalizací s omezujícími podmínkami typu rovnic a nerovnic získáno 9480 relací; variační rozpětí klíčových řídících veličin pokrývá následující intervaly: o

kulminace: Qmax → Qa ÷ 144% Q100,

o

plnění nádrže: W → 71,5 ÷ 107,4% W z,

32


•

výsledky testování spojitosti řídících ploch, kde byly využity robustní regresní modely a metoda hierarchického shlukování (Ward), posloužily k úpravě postupu simulačního modelu pro generování řídících veličin ve vazbě na I-O matici,

•

řídící plochy regulátorů výpustných zařízení nádrže byly vygenerovány na základě subtraktivního shlukování normalizovaných hodnot řídících veličin, tj. okamžitý přítok do nádrže, stav plnění nádrže, objemový přítok v intervalech t-12, t -18, t-24.

•

příprava zobecnění postupu konstrukce regulátorů řídících prvků, 1-4

1

r mnv gdhf gs Zl \

0-4

0

/ -4

/

,/ -4

Obr. 1.5.3

/

1/

3/

5/

7/

0/ / 01/ shl d Z01g\

03/

05/

07/

1/ /

Příklad výsledků z modelu tvorby a tání sněhové pokrývky. Na ose x je čas ve dnech, na ose y výška sněhové pokrývky. Šedě podbarvená mez je směrodatná odchylka.

Vliv přítomnosti tzv. mrtvého dřeva v inundačním území V roce 2009 byly posuzovány výstupy z 1D, 2D a 3D matematických modelů s ohledem na simulaci ucpávání mostních objektů splávím a mrtvým dřevem deponovaným v inundačním území. Výsledky zohlední výstupy na matematických modelech, ale i z výzkumu na fyzikálních modelech včetně návrhu opatření na ochranu mostních objektů.

Účast v projektu FRIEND Unesco K vytištění se připravuje doplněná verze sborníku ze semináře Floods and Droughts, který se konal v roce 2007 v Praze.

Extrémy v kontextu přírodního prostředí, vodního a národního hospodářství Tato tématika je v současné době řešena z největší části v novém projektu Nazvy „Socioekonomická analýza dopadů klimatické změny ve vazbě na vodní hospodářství ČR efektivnost nákladů vodohospodářských služeb a nástroje jejich regulace“ a v projektu EU 6. rámcového programu WATCH (Water and Global Change). Předpokládají se společné publikace citující všechny 3 zdroje financování.

1.5.3 Výstupy •

První dokončená verze článku o melioračních příkopech na povodí uhlířská. Předložení do impaktovaného časopisu nejpozději v roce 2010. Na tomto článku jsme zatím nepokračovali.

33


•

Článek v impaktovém časopise, Hrkal, Z., Kulasová, A. et al. Plánovaná publikace o regionální acidifikaci podzemních vod Jizerských hor je mimo jiné založena na hydrochemických datech z plánovaných třech monitorovacích vrtů na povodí Uhlířská, která poskytnou unikátní data o prostorových změnách chemismu a hladin podzemních vod. Realizace vrtů se však zdržela z důvodu administrativních překážek ze strany Lesů ČR. Vrty tak byly dokončeny až na počátku listopadu 2009 a monitoring jakosti proto začne až na jaře 2010. Absence nezbytných dat proto neumožnila realizovat plánované práce v požadovaném rozsahu a publikace se přesouvá až do dalšího roku.

•

Hodnocení povodní z regionálních dešťů na malých povodích – metodika. Metodika se připravuje jako ústavní publikace názvu „metodika hodnocení povodní z regionálních dešťů na malých povodích s příklady“. Titul byl předložen do návrhu edičního plánu pro rok 2010. Hodnocení povodní z regionálního deště v srpnu 2002 v experimentálních povodích Jizerských hor – článek do impaktovaného časopisu v angličtině. Česká verze článku názvu „Poznávání povodňového odtoku z regionálních dešťů na malých povodích“ byla dokončena a pracuje se na jeho anglické verzi. Článek bude v průběhu listopadu 2009 zaslán do redakce časopisu Journal of Hydrology.

•

Článek v angličtině Construction of conceptual rainfall-runoff model and its applications for river basins without response observation článek byl upraven na „Development of a conceptual rainfall-runoff model for flood forecasting in ungauged basins“. Nyní jsou zpracovávány náměty recenzenta k doplnění článku – posun termínu;

•

Předložení článku do impaktovaného nebo recenzovaného časopisu v angličtině (Journal of hydrology, popř. J. Hydrol. Hydromech.) Aplikace postupu umělé inteligence v problematice ochrany před negativními účinky povodní. Je připravena druhá verze se zaměřením na cílové chování nádrže (optimalizační úloha), nezbytné je doplnění článku o výsledky letošní etapy (korekce principů optimalizační úlohy, postupy standardizace řídících veličin) – posun termínu.

•

Předložení článku v angličtině pro uveřejnění v recenzovaném časopise o předpovědích v reálném čase ve spolupráci s dr. Renatou Romanowicz. Článek s pracovním názvem „Variability of rainfall-runoff processes in small mountainous catchments“ – je v přípravě, první verze by měla být dokončena začátkem prosince během cesty do Polska za dr. Romanowicz.

•

První verze impaktovaného článku o vlivu přítomnosti tzv. Mrtvého dřeva v inundačním území. Předložení se předpokládá v roce 2010. Článek: Balvín, P., Havlík, A. „Matematické modelování mostních objektů na vodních tocích pomocí 1D, 2D a 3D přístupu“ byl přijat do sborníku na konferenci Vodní toky 2009 (bude se konat 24. – 25. 11. 2009 v Hradci Králové), která je považována za nejdůležitější konferenci s tématikou hydrauliky, hydrotechniky a hydroekologie v ČR. Článek je překládán do angličtiny a bude snaha ho publikovat v impaktovaném časopise General Hydraulics.

Další dosažené výstupy: •

Příspěvek do sborníku konference Krajinné inženýrství 2009, „Voda v krajině“, která se konala 24. – 25. 9. 2009 v Praze. Matoušek, V. Porovnání odtoku na tocích Jizerských hor za povodně 13. 8. 2002 – vliv lesa, rozlivu a retenční vodní kapacity půdy na odtok. (3605_2696)

34


2 ODDÍL B – SPOLEČENSTVA A ORGANISMY 2.1 VÝZKUM VLIVU VARIABILITY HYDROLOGICKÝCH A CHEMICKÝCH PARAMETRŮ NA DYNAMIKU SPOLEČENSTVA FYTOPLANKTONU V TEKOUCÍCH VODÁCH 2.1.1 Předmět řešení Sezónní vývoj biomasy fytoplanktonu v tekoucích vodách je charakterizován výraznou variabilitou hodnot. Významné rozdíly v úrovni biomasy fytoplanktonu jsou zjevné i mezi jednotlivými roky při hodnocení z hlediska dlouhodobého vývoje. Znalost příčin této variability je předpokladem pro využití dat o fytoplanktonu v rámci různých typů hodnocení stavu vodního prostředí. Náplní řešení je identifikace vlivu klimatických, hydrologických a fyzikálně-chemických parametrů na časové a prostorové změny společenstev fytoplanktonu tekoucích vod a hodnocení závislosti mezi charakteristikami fytoplanktonu a hydrologickými a fyzikálněchemickými podmínkami (dynamika průtoků, teplota vody, trend změn obsahu živin a možné důsledky pro rozvoj biomasy fytoplanktonu). Vzhledem k proměnlivosti podmínek prostředí a přirozené variabilitě biologických složek vodního ekosystému je základem řešení zajištění dostatečného množství analytických výsledků. V návaznosti na výstupy předchozích etap řešení byly práce v roce 2009 zaměřeny na: •

pokračování terénních měření a laboratorních analýz charakteristik fytoplanktonu (struktura, biomasa), vybraných chemických parametrů a hydrologických charakteristik ve sledovaných úsecích toků Vltavy a Jizery,

•

realizaci krátkodobých terénních experimentů zaměřených na získání podkladových dat pro odhad růstových rychlostí vybraných skupin/taxonů planktonních řas,

•

využití výsledků z monitoringu toku Odry v profilu Ostrava-Svinov pro ověření postupu vypracovaného k předpovědi koncentrace chlorofylu-a pro daný profil a danou hydrologickou situaci na základě průtoku a teploty vody,

•

předložení rukopisů dvou článků do tisku.

Řešení je rozděleno do dvou témat: •

Dynamika fytoplanktonu tekoucích vod ve vztahu k variabilitě podmínek prostředí.

•

Vlivy hydrologických a chemických parametrů na dynamiku společenstva fytoplanktonu v nížinném toku řeky Odry.

2.1.2 Postup řešení a výsledky Dynamika fytoplanktonu tekoucích vod ve vztahu k variabilitě podmínek prostředí Podle stanoveného časového harmonogramu, který navázal na předchozí etapy řešení, pokračovalo sledování vybraných charakteristik fytoplanktonu a chemických parametrů kvality vody (živiny) v závěrných úsecích toků Vltavy a Jizery. Sledované toky byly vybrány jako příklad antropogenně silně ovlivněného toku (Vltava s kaskádou údolních nádrží) a toku s horským až nížinným charakterem včetně vodohospodářského významu (Jizera). Získané

35


výsledky byly doplněny do vlastních databází výsledků, včetně převzatých údajů (meteorologické a hydrologické podklady). V rámci řešení bylo provedeno základní zpracování dat a předběžné vyhodnocení vývoje koncentrace nutrientů (N, P) a biomasy fytoplanktonu v profilu Vltava-Zelčín za období 1997–2008. Výsledky získané v rámci výzkumného záměru byly doplněny o výsledky z dalších projektů řešených v minulosti ve VÚV T.G.M. Podrobnější vyhodnocení a interpretace výsledků v následující etapě řešení bude směřovat k zobecnění poznatků týkajících se závislosti vývoje biomasy fytoplanktonu na proměnlivosti podmínek říčního prostředí (příprava publikace). V průběhu vegetační sezóny byly provedeny krátkodobé terénní experimenty zaměřené na získání údajů o růstových charakteristikách fytoplanktonu. Materiálem byly vzorky vody ze sledovaných profilů (Vltava-Zelčín, Jizera-Vestec) s dominancí zástupců různých skupin sinic a řas. Dosud získané výsledky poskytují informaci jednak o rychlosti změn biomasy fytoplanktonu jako celého společenstva a dále o růstových rychlostech některých zástupců skupiny Bacillariophyceae (rozsivky). Za účelem zjištění růstových rychlostí dalších dominantních taxonů řas ve vzorcích fytoplanktonu bude dále zpracován fixovaný materiál z provedených pokusů. Byla provedena konečná úprava rukopisu článku „Variability of phytoplankton biomass in lowland river: response to climate conditions": Rukopis byl odeslán do redakce zahraničního časopisu (Limnologica Berlin), kde byl přijat k recenznímu řízení. Nad rámec metodiky byl zpracován a na konferenci Vodárenská biologie 2009 (Praha) přednesen referát „Opakovatelnost a reprodukovatelnost stanovení biosestonu a pigmentů v povrchových vodách“ (publikováno ve sborníku z konference).

Vlivy hydrologických a chemických parametrů na dynamiku společenstva fytoplanktonu v nížinném toku řeky Odry. Bylo provedeno doplnění a jazyková úprava rukopisu článku „Dynamics and possibility of prediction of chlorophyll-a concentration on a selected Oder river profile“, který bude publikován v tuzemském recenzovaném periodiku (Časopis Slezského Muzea Opava). V současnosti probíhá recenzní řízení. Byla získána data z měsíčního sledování koncentrace chlorofylu-a prováděného podnikem Povodí Odry s.p. v profilu Ostrava-Svinov za období 2006–2008. Rozbor časových řad ukázal, že využití těchto dat pro hledání závislostí mezi vybranými parametry kvality vody a koncentrací chlorofylu-a je do určité míry možné, omezením může být malý počet hodnot (zejména z nejteplejšího období roku). V současnosti jsou k dispozici další data z měsíčního sledování v rámci sítě ČHMÚ, která se vztahují k 8 profilům na 4 hlavních tocích regionu (Odra, Opava, Ostravice, Olše) a zahrnují období 2000–2007. Cílem zpracování těchto datových souborů je srovnání páteřních toků v severomoravském regionu z hlediska stavu nutrientů a jejich vlivu na množství a dynamiku fytoplanktonu.

2.1.3 Výstupy •

Předložení rukopisu článku "Variability of phytoplankton biomass in lowland river: response to climate conditions" do zahraničního časopisu s IF. Do redakce zahraničního časopisu Limnologica Berlin (Jimp., IF=1,055), byl odeslán rukopisu článku: Desortová B., Punčochář P. Variability of phytoplankton biomass in lowland river: response to climate conditions. Rukopis je v redakci evidován pod zn. LIMNO-D-09-00037, probíhá recenzní řízení. Abstract: Results are presented of the intensive study of phytoplankton assemblage in the Berounka River above its confluence with the Vltava River carried out during 20022007. Annual and interannual changes of phytoplankton development and their relations

36


to hydrological conditions and concentrations of main nutrients are analysed. Based on the data obtained with the high frequency of sampling (i.e. 2-3 days interval in growth season), the obvious stronger relation was found of the phytoplankton biomass and pattern of its develompent to the annual variation of flow rates than to the existing level of nutrient concentration. These results indicate a remarkable increase of phytoplankton biomass and its prolongated occurrence in water courses, as well as a shift in seasonal dynamic of species structure, which can be expected due to the consequences of predicted climate change (i.e. higher occurrence of summer droughts and low precipitation amount accompanied by substantial drop of flow rates) as described in scenarios for the territory of the Czech Republic. •

Shrnutí výsledků terénních měření z vegetační sezóny 2009 na sledovaných profilech Vltavy a Jizery, doplnění databáze výsledků, předběžné zhodnocení. Výsledky sledování za sezónu r.2009 byly uloženy do vlastních databází výsledků. Bylo provedeno základní zpracování dat a předběžné vyhodnocení vývoje koncentrace nutrientů (N, P) a biomasy fytoplanktonu v profilu Vltava-Zelčín za období 1997–2008. Podrobnější vyhodnocení a interpretace výsledků směřuje k zobecnění poznatků týkajících se závislosti vývoje biomasy fytoplanktonu na proměnlivosti podmínek prostředí v toku.

•

Základní odhady růstových charakteristik zástupců fytoplanktonu. Na základě provedených terénních experimentů byly získány údaje o rychlosti změn biomasy fytoplanktonu jako celého společenstva a o růstových rychlostech některých zástupců skupiny Bacillariophyceae (rozsivky). Odhad růstových rychlostí ostatních dominantních taxonů řas ve vzorcích fytoplanktonu bude proveden na základě dalšího zpracování fixovaného materiálu z provedených pokusů.

•

Konečná úprava a uplatnění rukopisu „Amount, dynamics and posibility of prediction of chlorophyll-a on a particular profile of the Oder River in reference to selected parameters“ v odborném periodiku. Článek vyšel pod upraveným názvem v recenzovaném perodiku. Luzar, T. Dynamics and possibility of prediction of chlorophyll-a concentration in a selected Oder river profile“. Časopis Slezského Muzea Opava (A), 58, 2009:27-38. (3606_2630) Abstract: A selected profile on the Oder river (profile Oder-Polanka,Czech Republic) was monitored during the years 2006-2008. The data were analyzed and relationships between the chlorophyll-a concentration and other parameters were found. The crucial importace falls to the discharge, its dynamics and to the water temperature. The effect of other parameters on the chlorophyll-a concentration in the selected profile is not significant. The approach can be used for the prediction of chlorophyll-a contents. The importace of nutrients do not limit the growth of algae in the selected profile. The limitation is set rather by the water travel time that determines the time available for the growth of phytoplankton biomass. The nutrients determine the trophic level of the ecosystem.

•

Zpracování existujících časových řad výsledků sledování toku Odry v profilu OstravaSvinov (data podniku Povodí Odry s.p.) k hodnocení vztahů mezi vybranými parametry kvality vody a koncentrací chlorofylu-a. Data z měsíčního sledování byla získána. Byl proveden jejich rozbor, který ukázal, že data je možné využít pro srovnání a interpretaci výsledků týkajících se dynamiky chlorofylu-a a nutrientů v profilech páteřních toků v severomoravském regionu (Odra, Opava, Ostravice, Olše). Zpracování průběžně probíhá.

37


Další dosažený výstup: •

Byl zpracován a na konferenci přednesen příspěvek Desortová B., Havel L. (2009) Opakovatelnost a reprodukovatelnost stanovení biosestonu a pigmentů v povrchových vodách. – In: Říhová Ambrožová J. (ed.), Vodárenská biologie 2009, Praha, ISBN 97880-86832-41-8: 32-36. (3606_2324) Abstrakt: Snaha o zajištění kvality a srovnatelnosti výsledků hydrobiologických analýz vede k potřebě ověřovat používané postupy a kvantifikovat alespoň některé charakteristiky, které vypovídají o možnostech i nejistotách metod a jejich výsledků. Na základě dat z mezilaboratorního porovnávání zkoušek (MPZ) v oblasti hydrobiologických metod za období 1995–2008 je prezentována srovnatelnost výsledků stanovení biosestonu, koncentrace chlorofylu-a a feopigmentů. Výsledky byly využity pro odhad opakovatelnosti a reprodukovatelnosti těchto stanovení.

38


2.2 STRUKTURA SPOLEČENSTVA MAKROZOOBENTOSU A FYTOBENTOSU VE VZTAHU K HYDROMORFOLOGII TOKU A ANTROPOGENNÍMU OVLIVNĚNÍ 2.2.1 Předmět řešení V rámci subprojektu je zkoumána struktura společenstev makrozoobentosu a fytobentosu ve vztahu k hydromorfologickým parametrům toku a antropogennímu zatížení, a také rozšíření vybraných skupin druhů makrozoobentosu v rámci České republiky. V roce 2009 byly práce zaměřeny na zpracování vzorků získaných odběrem makrozoobentosu z nebroditelných úseků velkých řek, analýzu dat se zaměřením na indikaci antropogenního zatížení společenstvy makrozoobentosu a fytobentosu a dokončování rozepsaných článků.

2.2.2 Postup řešení a výsledky Práce probíhaly plně v souladu se schválenou metodikou. Bylo dokončeno vyhodnocení testování účinnosti odběrových zařízení makrozoobentosu (ruční síť, bagr, air-lift), která se používají na odběr vzorků z nebroditelných toků, výsledky byly publikovány. Dále byly determinovány vzorky makrozoobentosu odebrané v roce 2008 na sedmi nebroditelných lokalitách Labe a Vltavy odběrovými zařízeními drapák a pneumatický vzorkovač (air-lift). Data byla průběžně analyzována. Předběžné výsledky jsou uvedeny v přiložené prezentaci. Zaměření na širší výzkum společenstva fytobentosu z hlediska jeho indikační hodnoty pro detekci antropogenních vlivů pokračovalo dalším sběrem vzorků a jejich hodnocením. Tento průzkum probíhal na šesti lokalitách na třech menších potocích v povodí Branné a Krupé. Na lokalitách bylo použito současně hodnocení společenstva fytobentosu – nárostů – na přirozeném a umělém podkladu. Kromě dlaždic byly letos vyzkoušeny pro pozorování nárostů i průhledné folie osazené na profilu v podobě vodotěsného sáčku uvnitř zatíženého tak, aby zůstal ponořen při dně. Nárost se pak vytvářel pouze na vnější straně a takto porostlou folii pak bylo možno pozorovat přímo v živém stavu pod mikroskopem. Pro zpracování a širší možnosti vyhodnocení vzorků byly vyvinuty různé technické přípravky a pomůcky, takže v současné době je možno i kvantitativně vyhodnotit nárost z přesně stanovené plochy podložky, ať již se jedná o dlaždici nebo přírodní kámen. Umělý podklad byl na stanovišti exponován vždy přibližně měsíc a byl používán v sezoně od května do září. Cílem bylo sledovat dynamiku osidlování a kvantitativní a kvalitativní rozdíly nárostu v průběhu letního období. Jako doplňkový ukazatel byl ze seškrabu z dané plochy stanoven obsah chlorofylu-a. Bohužel ne u všech lokalit bylo možno dodržet kontinuální sledování v měsíčním kroku, v několika případech došlo ke ztrátě osazené podložky buď vlivem lokální přívalové srážky, nebo i vlivem pasoucího se dobytka. V současné době je dokončováno hodnocení vzorků. Výsledky tohoto průzkumu budou následně dávány do souvislosti s chemickým monitoringem na stejných lokalitách, který bude k dispozici z jiného úkolu, a s antropogenní činností v povodí nad sledovanými lokalitami, která je v povodí těchto malých toků celkem jednoznačně dána. Ke studiu vlivu antropogenního zatížení na strukturu společenstev makrozoobentosu i fytobentosu byla dále využita data z monitoringu povrchových vod z let 2006 a 2007. V druhé polovině roku probíhala intenzívní práce na přípravě kompletní datové sady, zjišťování popisných parametrů a parametrů zatížení prostředí a na sjednocení determinační úrovně biologických dat. V první fázi se práce zaměřily na analýzy společenstev fytobentosu, výpočet saprobně-trofického indexu a zjišťování jeho vztahu k ostatním typům indexů používaných v okolních státech a k parametrům znečištění prostředí. Výsledky analýz rozsáhlých sad dat fytobentosu i makrozoobentosu budou plně využitelné v probíhajících mezinárodních cvičeních interkalibrujících metody hodnocení ekologického stavu podle jednotlivých biologických složek.

39


Dále byla rozvíjena problematika prameništních druhů pakomárů na minerotrofním gradientu. Kvůli problematickému sběru exuvií na prameništích (bylo jich příliš málo na statistické zpracování) byly vyrobeny a otestovány výletové pasti, které budou v příští sezoně použity pro sběr imag. Zatím probíhá analýza dat larev pakomárů, které je třeba před publikací doplnit determinacemi imag a exuvií. V průběhu roku byly publikovány články zabývají se rozšířením sladkovodních pijavek (září 2009) a distribucí a biologií významné skupiny hmyzu – jepic (předpoklad – listopad 2009). Dokončeny byly také články zabývající se kvalitou a diverzitou habitatů makrozoobentosu, ekologií larev pakomárů a společenstvy makrozoobentosu vysychajících malých toků.

2.2.3 Výstupy •

Schenková, J., J. Sychra, V. Košel, N. Kubová and J. Horecký. 2009. Freshwater leeches (Clitellata: Hirudinida) of the Czech Republic (Central Europe): check-list, new records and remarks on species spreading. Zootaxa Článek vyšel v impaktovaném časopise Zootaxa 2227: 32–52 (2009). Impakt faktor: 0,740. Schenková, J., Sychra, J., Košel, V., Kubová, N., Horecký, J. Freshwater leeches (Annelida: Clitellata: Hirudinida) of the Czech Republic (Central Europe): check-list, new records, and remarks on species distributions. Zootaxa, 2009, roč. 2227, č. 2227, s. 3252. ISSN 1175-5326. (3628_2588) Abstrakt: Freshwater leeches (Annelida: Clitellata: Hirudinida) of the Czech Republic were studied on the basis of recent literature, information in selected databases, and results of recent surveys conducted by the authors. The objectives of this study were to summarize recent taxonomic information, and to update the check-list of leeches using records collected during an eleven-year study (1998 through 2008). Altogether, twentyfour species representing 12 genera and five families are reported for the Czech Republic, including the first reports of Piscicola cf. haranti Jarry, 1960 and Dina punctata Johansson, 1927 for the country. A detailed description of the distributions of rare species and characterization of localities from which they are reported are presented. Plausible modes of dispersal and propagation of species in Central Europe are discussed. According to recent records, leech species are divided into three groups: indigenous species with stable and strong populations (12 species), indigenous species with weak populations known from a limited number of localities (9 species), and species only recently recorded in the Czech Republic (3 species). For scarce or rare species, a category of threat in the Czech Republic according to the International Union for Conservation of Nature is recommended. Most of threatened species are inhabitants of lowland wetlands and lowland larger rivers—habitats that are negatively impacted, often catastrophically, by human activities throughout Central Europe. The protection of suitable habitats is the most effective way to protect extant populations of endangered leech species. Six species of leeches are recommended for permanent addition to the Red list of threatened species in the Czech Republic.

•

Zahrádková, S., T. Soldán, J. Bojková, J. Helešic, H. Janovská and P. Sroka. 2009. Distribution and biology of mayflies (Ephemeroptera) of the Czech Republic: present status and perspectives. Aquatic Insects Je ukončeno recenzní řízení, článek je připraven k tisku a měl by vyjít v listopadu v impaktovaném časopise Aquatic Insects, stále ale není známo číslo výtisku a umístění na stránkách. Impakt faktor: 0,345. Zahrádková, S., Soldán, T., Bojková, J., Helešic, J., Janovská, H., Sroka, P. Distribution and biology of mayflies (Ephemeroptera) of the Czech Republic: present status and perspectives. Aquatic Insects, 2009, roč. 2009, č. , s. -. ISSN 0165-0424. (3628_2422)

40


Abstrakt: The checklist of mayflies of the Czech Republic now comprises 107 species (30 genera, 16 families), 87 spp. found until 1970 (first research period) and 99 after 1970 (second research period). The distribution of these species in principal river basins (Elbe: 95 spp., Danube: 79 spp. and Oder: 55 spp.), their frequency, abundance and spatial distribution (highest richness in the colline zone: 93 spp.) are summarised. Main species traits (current preference, feeding and locomotion types and life cycle) are presented in tables. Saprobiological characteristics, substantially modified or newly suggested in at least 36 spp., are defined according to the Czech Standard. Four species are classified extinct, 7 critically endangered, 7 endangered, 16 vulnerable and 14 near threatened. Long-term changes caused mainly by morphological degradation of potamal watercourses (extinction and area diminishing, re-occurrence at some sites after decades of very scarce frequency or quantitative changes) are discussed. •

Srovnání účinnosti odběrových zařízení makrozoobentosu – air-lift, drapák a ruční síť. Článek v recenzovaném časopise Acta Universitatis Carolinae Environmentalica. Článek vyšel v recenzovaném časopise VTEI v červnu 2009. Opatřilová, L., Kokeš, J., Zezulová, H., Řezníčková, P., Němejcová, D., Janovská, H., Tajmrová, L. Srovnání účinnosti vzorkovacího zařízení pro studium fauny dna nebroditelných toků. VTEI, příloha Vodního hospodářství č. 6/2009, 2009, roč. 51, č. 3, s. 14-16. ISSN 0322-8916. (3628_2587) Souhrn: Bylo provedeno srovnání účinnosti odběru bentické fauny nebroditelných toků třemi odběrovými zařízeními – pneumatickým vzorkovačem (air-lift sampler), drapákem van Veen a bentosovou ruční sítí. Nejvyšší počet taxonů makrozoobentosu byl zachycen ruční sítí, pneumatický vzorkovač zachytil nejvíce jedinců. Odběrová zařízení měla odlišnou úspěšnost při zachycení rozdílných taxonů; byla zjištěna selektivnost záchytu jedinců vzhledem k jejich životní formě.

•

Hodnocení ekologického stavu toku na základě společenstev fytobentosu a makrozoobentosu, srovnání indikace antropogenního zatížení oběma typy společenstev. Článek v impaktovaném časopise. Článek zabývající se popisem českého přístupu k hodnocení ekologického stavu podle fytobentosu je ve formě draftu, bude odeslán k publikování do konce roku 2009 do impaktovaného časopisu Hydrobiologia (předběžný název „Methods of phytobenthos analyses for river ecological status assessment in the Czech Republic“). Zdržení v odeslání článku nastalo z důvodu přidání sady nových dat.

•

Fytobentos horního povodí Labe, vztah k antropogenním vlivům, recenzovaný článek, VTEI. Odeslání článku „Vztah společenstva zoobentosu a fytobentosu k morfologickému stavu toků v povodí horního Labe“ do recenzovaného časopisu VTEI bylo odsunuto na příští rok z důvodu nutnosti provedení doplňujících analýz. V rámci dané problematiky je mimo plánované výstupy připravován ve spolupráci s VUT Brno a MU článek o vlivu environmentálních faktorů (především různých typů znečištění a substrátu) na řasová společenstva v příměstských, silně antropogenně zatížených potocích. Článek je ve stadiu draftu před finálním dokončením, bude do konce roku odeslán do redakce impaktovaného časopisu Biologia.

•

Příprava publikace v recenzovaném časopise k problematice diverzity habitatů. Článek River channel habitat diversity (RCHD) and macroinvertebrate community (Kokeš, J.) je před finálním dokončením, bude odeslán v průběhu listopadu 2009 k publikování v impaktovaném časopise Biologia.

41


Abstrakt: Correspondence of habitat and macroinvertebrate diversity was investigated in twenty Czech rivers. With regard to the importance of river characteristics (depth, current velocity and substratum) River Channel Habitat Diversity method was developed within this paper. The method is focused directly on the stream wetted channel and it assesses habitat diversity and richness computed as Shannon-Wiener’s index. Macroinvertebrate samples were taken by the national PERLA method at each study site, diversity index was also calculated and compared with habitat and substrate diversity. Habitat diversity was important for macroinvertebrate communities according to multivariate assessment, but contrary to the hypothesis it was not significantly correlated with macroinvertebrate diversity. Based on the results, broader rivers had lower habitat diversity than smaller streams, and were more influenced by human activities (lower habitat diversity, higher pollution). Results obtained by the RCHD and RHS methods were not significantly correlated. •

Společenstva makrozoobentosu nebroditelných toků – řeky Labe a Vltava. Do konce roku bude připraven článek k publikování v recenzovaném časopise. V listopadu budou dokončeny determinace všech skupin makrozoobentosu, článek bude odeslán do konce roku 2009. Průběžné výsledky byly prezentovány na odborném semináři VÚV T.G.M. v Brně v říjnu 2009. (3628_final1_2009)

•

Prameništní druhy pakomárů na minerotrofním gradientu. Do konce roku bude rozpracován článek k publikování v recenzovaném časopise, tj. bude provedena literární rešerše a analýza nasbíraných dat. Byla provedena determinace larev pakomárů a provedena literární rešerše k danému tématu. Probíhá terénní sběr vzorků exuvií. Na téma ekologie larev pakomárů byl mimo původní plánované výstupy sepsán článek „The response of chironomid communities (Diptera: Chironomidae) to hydraulic conditions: a case study in a gravel-bed river“ (Syrovátka, V. and Brabec, K.), který byl odeslán do redakce impaktovaného časopisu Fundamental and Applied Limnology (Arch. Hydrobiol.), která jej distribuovala recenzentům. Abstrakt: We analyzed the response of chironomid communities to hydraulic conditions within a gravel-bed river reach in central Europe. We used multiple linear regression to quantify changes in the taxonomic composition and structure along the hydraulic gradient. The results revealed that 47 and 56 % of the variability in the taxonomic composition and structure, respectively, could be explained by hydraulic conditions. Values of community dissimilarity naturally increased with the increasing hydraulic difference between pairs of samples, however, the taxonomic composition and structure of the communities changed faster at the beginning of the hydraulic gradient. According to the models, the communities of two streambed patches with the same hydraulic conditions differed in about 30-35 % of taxa and about 25 % of individuals, while the most hydraulically distant habitats shared about 35 and 40 % of taxa and individuals, respectively. To identify the taxa responsible for the shift in the chironomid community, we modelled presence/absence and abundance of frequent taxa as well as the proportions and number of taxa of chironomid subfamilies and the proportions of functional feeding strategies in relation to hydraulic conditions using Generalized Linear Models (GLM). The presence/absence of 15 taxa and abundance of 22 taxa (of the 29 taxa tested) showed a significant response to hydraulic conditions. Of these taxa all Orthocladiinae showed a preference for hydraulically rough, while all Chironominae for hydraulically smooth conditions. The proportions and number of taxa of these subfamilies closely followed the responses of their representatives, when increased (in Orthocladiinae) and decreased (in Chironominae) along the hydraulic gradient. Tanypodinae showed a weak unimodal response. The proportions of feeding strategies were significantly related to hydraulic conditions too. However, their responses were not

42


in absolute agreement with the expected distribution of food resources – they probably rather indicated feeding potential of the communities than gave exact information about actually utilized food resources. Above all other community features, the proportion of Chironominae showed the best response and was recognized as an easily accessible candidate for indication of the community rheophily. Další dosažené výstupy: •

Mimo výše uvedené výstupy byl sepsán, odeslán do redakce impaktovaného časopisu Zoology a přijat k publikování článek „Comparison of mayfly (Ephemeroptera) taxocenes of permanent and intermittent Central European small streams via species traits“ (Řezníčková, P., Soldán, T., Pařil, P. , Zahrádková, S.). Impakt faktor: 1.485. (3628_6661) Abstract: The recurrent drying out of small streams in past decades has shown an urgent need to pay attention to the impact of global climate change. The objectives of this study were to describe the effect of drying out on the composition of the mayfly taxocene and evaluate the relevance of individual species traits for survival of mayflies to drying out. The mayfly taxocenes of two model localities, one at an intermittent and one at a permanent brook, were investigated in 2002, 2003 and 2005. Compared with the permanent stream, the taxocene of the intermittent stream was short of nine species, foremost rheobionts and high oxygen demand species. To explain further differences between both stream types in survival and recolonisation ability, 25 species traits were evaluated. These included so-called “ecological traits” (e.g., habitat and substrate range, density, distribution, current velocity adaptation, eurythermy) and “biological traits” connected with life cycle and larval/adult adaptations. Only species showing the highest number of advantageous and minimum of the opposite (disadvantageous) traits were able to successfully survive under the unfavourable conditions of the intermittent brook. Biological traits considered more important in many respects seem to be good predictors for assessing sensitivity to extreme temperature changes, hydrological regime fluctuations and the survival/recolonisation ability of species in exposed habitats.

•

Prezentace na konferenci a abstrakt ve sborníku 15. konference České limnologické společnosti a Slovenskej limnologickej spoločnosti, Třeboň, 22.–26.6.2009, 2009. Příspěvek: Janovská, H., Kubošová, K., Soldán, T., Zahrádková, S., Jarkovský J., Bartušek P., Opatřilová, L. 2009. Environmentální profily jepic (Ephemeroptera) České republiky. 2009. ISBN 978-80-254-4698-0. (3628_2664)

43


2.3 MODELOVÁNÍ STRUKTURY SPOLEČENSTVA RYB POD VLIVEM VARIABILITY PRŮTOKU A GEOMORFOLOGIE TOKU 2.3.1 Předmět řešení Jak bylo podrobněji uvedeno v předešlých etapách projektu, náš výzkum přispívá ke zpřesnění prostorových a energetických nároků ryb v říčním prostředí. Z praktického hlediska takové výsledky vedou k vyšší efektivitě managementu rybích společenstev v tekoucích vodách. V rámci říční sítě ČR je běžnou praxí umělé vysazování ryb nejen v tocích, kde je realizován sportovní rybolov, ale také v národních parcích, kde jsou ryby celoročně chráněny. Vysazování probíhá nejen bez historických a aktuálních znalostí o početnosti populací a společenstev, ale také bez informací, co vysazení uměle odchovaných jedinců způsobuje s ohledem na již přítomnou obsádku ryb. V předcházejících etapách projektů jsme se také zaměřili na metodické aspekty měření spotřeby energie ryb. K odhadu migračních nároků nebo velikosti domácích okrsků jsou ve světové praxi používány vysílačky typu EMG (elektromyogram), které měří spotřebu energie červeného svalstva (odpovědného především za pohyb jedince). Spotřeba energie v červeném svalstvu však může být vyvolávána nejen přímým pohybem mezi dvěma body, ale také stresem nebo vzájemným agresivním chováním dvou jedinců – jinými slovy – ke spotřebě energie může docházet i v případě, kdy pohyb jedince nelze zaznamenat na základě měření pohybu mezi dvěma body v prostoru. Tato pracovní hypotéza byla potvrzena a výsledky byly publikovány v letošním roce. Na základě těchto poznatků bude např. nezbytné alespoň částečně upravit prosté vyjádření mezi spotřebou energie a variabilitou pohybu ryb, což nebylo doposud zohledňováno.

2.3.2 Postup řešení a výsledky Dlouhodobým cílem naší práce je odhad velikosti domácích okrsků v podélném profilu toků, resp. v rámci modelových povodí odlišného geomorfologického charakteru. Předpokládáme, že při analyzování dostatečně variabilního materiálu budeme schopni představit matematický model, který bude předpovídat velikost domácího okrsku ryb v závislosti na gradientu prostředí nebo hustotě společenstva. Do současnosti byla (některé již byly publikovány) nebo je zpracovávána řada údajů, které poskytnou matrici k finální analýze napříč jednotlivými druhy. Mezi hlavními parametry jsou uvažovány velikost průtoku, vzdálenost od pramene, spád a řád toku. Do současnosti byly získány údaje pro srovnání domácích okrsků sumce (Labe a Berounka), tlouště (Labe, Berounka, Ohře, Litavka), pstruha (6 toků odlišné velikosti a řádu toku v uceleném povodí řeky Vydry, dále Blanice, Vltava, Otava, Zlatý potok, Bystřina a Lužní potok), mníka (Ohře, Vltava, Blanice), piskoře (hlavní tok Lužnice a její záplavová zóna) a sumečka amerického (hlavní tok Labe a jeho záplavová zóna). Během roku 2009 pokračoval výzkum prostorových nároků pstruhů obecných v povodí řeky Vydry (20 lokalit), kde byla používána kombinace metod telemetrie, značení a značkování elastomerovými značkami, zjišťování stáří a rychlosti růstu ryb, pro analýzu stálosti jedince na stanovišti a velikosti domácího okrsku. Dále byla zahájena dvouletá analýza prostorové distribuce a velikosti domácího okrsku sumečka amerického na řece Labi (Lysá nad Labem). Sumeček je sledován v hlavním korytě toku i v záplavové oblasti – systému izolovaných a s hlavním tokem spojených tůní. Na řece Berounce byla provedena další studie odhadu velikosti domácího okrsku a spotřeby energie u různě velkých exemplářů sumce velkého. Jako v minulosti byly použity konvenční i EMG vysílačky. V modelovém povodí řeky Vydry byla v roce 2009 (červen) provedena telemetrická studie velikosti domácího okrsku pstruha obecného na dvou přítocích Roklanského potoka – Javořího a Tmavého potoka. Byly sledovány ryby odlišných věkových a hmotnostních

44


skupin, což umožnila aplikace nových typů vysílaček o minimální hmotnosti (Nano_tags, 0.8 g). Chování ryb bude hodnoceno oproti řádu toku, spádu, průtoku, pH, teplotě, průhlednosti, velikosti substrátu a světelnému cyklu. Dosažené výsledky jsou v souladu s dlouhodobou koncepcí projektu, který směřuje ke zobecnění prostorové distribuce ryb v závislosti na proměnlivost říčního prostředí. Pilotní studie projektu (populační charakteristiky a prostorová variabilita pstruha v uceleném povodí řeky Vydry) je průběžně doplňována studiemi dalších druhů z jiných toků. Výsledky jsou průběžně publikovány. V roce 2009 bylo v redakčním řízení 8 článků, z nichž tři byly publikovány (jeden byl přijat a uplatněn již v roce 2008). V dalších letech bude pokračovat řešení pilotní studie v povodí řeky Vydry, která bude doplněna o další dvě dílčí terénní studie na řece Labi a Sázavě. Některé podrobnější aspekty časo-prostorové distribuce ryb budou ověřeny experimentálně v laboratorních podmínkách.

2.3.3 Výstupy Terénní studie a sběr dat proběhly bez nečekaných obtíží a úspěšně. Všechny údaje jsou využitelné pro publikaci jako samostatné výstupy i jako zobecňující souhrnná práce v závěru řešení VZ. Během roku 2009 bylo v redakčním řízení časopisů celkem 8 rukopisů (viz dále abstrakta článků). Tři články byly publikovány (2x Jimp+ Jneimp), zbylých 5 je dosud v redakčním řízení. Impaktovaný časopis: •

Slavík, O. Horký, P. When fish meet fish as determined by physiological sensors. Ecology of Freshwater Fish. (doi:10.1111/j.1600-0633.2009.00370.x). IF=1, 81. (3607_3620) Electromyogram (EMG) biotelemetry allows a description of the spatial distribution of fish together with a simultaneous measurement of individual energy consumption. Using this technique, we observed behaviour of the largest European freshwater predator, Silurus glanis, in the Elbe River, Central Europe. In total, 52 diurnal cycles and 1,248 individual fish positions were recorded with 12,480 EMG records during the period from March – May 2006; 1013 fish positions with 10,130 EMG records were further used for statistical analyses. Energy consumption increased with decreasing mutual distance between specimens, an effect that occurred predominantly when both of them were simultaneously in overlapping preferred areas (core areas, CAs) appointed within their home ranges (HRs). Furthermore, with increasing energy consumption individual’s movement range in longitudinal and lateral profiles decreased; i.e., the fish were positioned within a small area. When the CAs of tested individuals did not overlap, no relationship between EMG signals and mutual distance of conspecifics was found. Our results indicate that movement activity and also social behaviour can be determined with physiological sensors.

•

Slavík, O., Horký, P., Bartoš, L. Effect of river fragmentation and flow regulation on occurrence of landlocked brown trout in a fish ladder. Journal of Applied Ichthyology. (doi:10.1111/j.1439-0426.2008.01164.x). Bylo uplatněno v roce 2008, ale vyšlo v roce 2009). IF=0,638. (3607_2261) Movement pattern of brown trout Salmo trutta (L.) in a fish ladder on the heavily fragmented Ohře River, Czech Republic was observed for 16 months. Some individually tagged fish occurred in the ladder repeatedly. A total of 1640 captures of brown trout in the fish ladder were recorded, however, these captures represented only 595 individuals with 247 specimens caught only once, while 348 individuals represented 1393 captures from the total of 1640. The likelihood of repetitive occurrence decreased with increasing fish body length. Number of individuals in the ladder was inversely related to temperature, and positively correlated with increasing flow in the main channel. Fish abundance in the ladder was density dependent, as the number of individuals was

45


inversely related to their size and their time of residency in the ladder. Spawning migrations were not the best predictor of maximum fish occurrence in the ladder suggesting that repetitive capture of individuals in the ladder was significantly influenced by the other factors influencing fish behaviour. Repetitive occurrence of fishes in ladders can be expected particularly in rivers with numerous lateral obstructions. Neimpaktovaný časopis: •

Horký, P., Kulíšková, P., Slavík, O. Úspěšnost přirozené reprodukce ryb na dolním úseku řeky Labe (Success of fish natural reproduction on the lower Elbe River, Czech Republic). VTEI 51 (2), str. 7 – 8. (3607_2633) V rámci tohoto projektu byla sledována úspěšnost přirozené reprodukce ryb na 12 profilech toku dolního Labe v ČR. Přirozená reprodukce byla doložena u 15 druhů náležejících zejména mezi reofilní, psamofilní a litofilní druhy. Byl prokázaný význam komunikace hlavního toku se záplavovou zónou a přítoky pro úspěšnou přirozenou reprodukci společenstev ryb v říčním prostředí.

Přehled abstraktů článků v redakčním řízení: •

P. Horký, P. Horká, P. Jurajda and O. Slavík. Young-of-the-year (YOY) assemblage sampling as a tool for assessing the ecological quality of running waters. Journal of Applied Ichthyology. The aim of this study was to test young-of-the-year (YOY) assemblage applicability for the ecological quality assessment on the base of samples from 55 sites scattered across the whole Czech Republic. European Fish Index (EFI) values estimated with YOY and adults were positively correlated, indicating that despite some differences is YOY and adults sampling comparable. YOY sampling was suggested as a useful method for assessing river ecological quality with the ability to provide a sensitive response to the habitat structure regardless of the effect of stocking or river size.

•

Slavík, O., Horký, P., Bartoš L. Core area as the predictor of energetic needs in freshwater fish. Journal of Zoology (London). Energy needs dependent on an individuals' body mass determine the spatial distribution of animals: with increasing body size, a species’ mobility increases, resulting in changes in the size of the home range (HR). However, spatial requirements of particularly large vertebrates usually exceeding values predicted by their energetic needs. Accordingly to unbalanced distribution of resources, individuals usually designate a preferred area within home ranges as the core area (CA). To estimate energy consumption, we observed different-sized catfish (Silurus glanis) equipped with physiological sensors. We formulated the hypotheses that: i) if the body mass, mobility and HR size increase equally, then energy consumption would also increase accordingly; and ii) if the CA represents a preferred area within the HR, then energy consumption would better correlate with CA than with HR. In accordance with the theory of energy needs, increasing body mass predicted higher energy consumption; however, consumption was inverse with respect to HR size. Akaike’s information criterion revealed that CA was a better predictor of energy consumption than the whole HR area. Provided CA was assigned, then the size of the HR was smaller, whilst energy consumption in the CA higher. The opposite was observed when CA was not assigned. Furthermore, the presence of conspecifics within the HR of residents was pursued by an increase in energy consumption. Our results suggest that the energy needs of animals are constrained by their body mass, as generally known, but the energy consumption of an individual can be allocated to preferred areas within its HR.

46


•

Horký P., Slavík O., Bartoš L. Longitudinal stream gradient as a predictor of variation in behaviour of chub Leuciscus cephalus. Environmental Biology of Fishes. Chub is an omnivorous cyprinid, widely spread along the longitudinal stream gradient. In order to test whether the stream gradient affects its behaviour, 45 individual chubs were radio-tracked in five streams of different sizes, each stream over a time span of twelve months during the period 2002 - 2005. Stream order was found to be the best descriptor of variation in the behaviour of chub when compared to upstream catchment area and distance from the river source. Diel and longitudinal movements increased according to it, being significantly lower in small (stream order 4, 5) then in large (stream order 6, 7, 8) streams. In small streams, the peak of activity was found during daylight, while no peak was detected in large streams. This suggests that longitudinal stream gradient is an important factor influencing the behaviour of these fish in lotic environments.

•

Horký P., Slavík O. Seasonal and diurnal behavior of asp Aspius aspius in the Elbe River, Czech Republic. Journal of Fish Biology. Asp is a pelagic predator widely spread in the middle and downstream stretches of large rivers. To determine its spatial requests in order to reproductive migrations and overwintering, 18 individuals were weekly radio-tracked in the Elbe River, Czech Republic across twelve months. Six individuals were observed in the river stretch limited by lateral obstacles and twelve specimens were tracked within the longitudinal profile of a downstream-situated stretch that was only upstream limited by a weir. Both stretches differed in flow, temperature and the extent of riverbed channelization. Movements in the longitudinal profile in both stretches did not differ, and also the influence of physical parameters was not proved. The results tended to show low relation to habitat diversity, and relative stability of populations within both observed stretches. Furthermore, asp diurnal behaviour was studied in the downstream river stretch. Its diurnal movements varied across seasons. No peak occurred in spring and winter, while in summer and autumn, the highest movements were recorded during a light phase of a day.

•

Musil J., Jurajda P., Adámek Z., Horký P., Slavík O. Non-native fish introductions in the Czech Republic – species inventory, facts and future perspectives. Journal of Applied Ichthyology. The Czech Republic has experienced a number of inter- and intra-continental introductions (42 introduced species total), with 29 species historically confirmed and 20 species still present in the wild. Fourteen species have become established, representing 27% of the current fish fauna. Pond aquaculture and recreational fisheries are the two major pathways of introduction and spread, and they are responsible for 80% and 36% of all introduced fish, respectively. Over the last decade, there has been a significant increase in the management practice of stocking recreational fisheries with non-native fish, particularly alarming in salmonid waters. Pond aquaculture is associated with high risk in terms of the numbers of unintentional fish introductions; all species introduced as contaminants of carp stocks have become established (Lepomis gibbosus, Ameiurus melas) and then widespread (Pseudorasbora parva, Carassius gibelio) and have been evaluated as invasive. Here, the historical chronology and facts regarding fish introductions in the Czech Republic are given, in addition to the current distribution of established populations. Present issues and future perspectives concerning the control of non-native fish and are briefly discussed.

47


2.4 VÝZKUM V OBLASTI MIKROBIÁLNÍHO ZNEČIŠTĚNÍ POVRCHOVÝCH A ODPADNÍCH VOD 2.4.1 Předmět řešení Předmětem řešení úkolu je výzkum mikrobiálního znečištění povrchových vod v České republice se zaměřením na nově používané ukazatele (včetně patogenních mikroorganismů), eliminaci mikrobiálního znečištění biologickým čištěním odpadních vod včetně vlivu odtoků z ČOV na kvalitu vody v recipientu, studium mikrobiálních společenstev a detekci hygienicky významných bakterií v povrchových a odpadních vodách molekulárněgenetickými metodami (FISH, PCR apod.). Cílem letošních prací bylo především pokračování prací započatých v minulých letech řešení tohoto subprojektu, včetně vyhodnocení získaných výsledků a jejich publikace. Cílem bylo připravit v letošním roce publikace, týkající se analýz mikrobiálního společenstva (distribuce fylogenetických skupin) v povrchových vodách s různým stupněm antropogenního zatížení) a hodnocení kontaminace povrchových vod. Dalším cílem byla příprava metod stanovení patogenních mikroorganismů (Staphylococcus aureus, Campylobacter spp. aj.) v povrchových a odpadních vodách.

2.4.2 Postup řešení a výsledky Eliminace mikrobiálního znečištění biologickým čištěním Byly zhodnoceny dříve získané výsledky eliminace mikroorganismů v odpadních vodách biologickým čištění podle zatížení a typů technologií, které byly prezentovány na tuzemských a zahraničních konferencích. Dále jsou postupně rozšiřovány databáze údajů o koncentraci mikroorganismů v odpadních a biologicky čištěných odpadních vodách, včetně stanovení patogenních mikroorganismů v odtocích z čistíren odpadních vod a změn mikrobiálních společenstev v průběhu biologického čištění (fluorescenční mikroskopie). Pro stanovení změn mikrobiálních společenstev a vybraných patogenních bakterií (Campylobacter spp., salmonely a koaguláza pozitivní stafylokoky) byla vybrána modelová ČOV Zbytiny, která byla vzorkována ve spolupráci se subprojektem 3620 (a stanovení klasických indikátorů fekálního znečištění je součástí výše uvedeného subprojektu). Součástí tohoto subprojektu je stanovení výše uvedených patogenů a fylogenetických skupin bakterií (fluorescenční mikroskopií). Výsledky budou zhodnoceny po dokončení vzorkovacích prací v prosinci letošního roku a příští rok budou připraveny k publikaci. Doposud bylo zpracováno 50 vzorků (10 odběrů z 5 vzorkovacích míst), celkové počty bakterií se pohybovaly od 107 (přítok) do 106 v ml. Nejčastěji detekované fylogenetické skupiny byly třídy betaProteobacteria a gamma- Proteobacteria ve všech vzorkovacích místech. Campylobacter spp. a stafylokoky byly běžně zachyceny pouze v surové odpadní vodě, salmonely zachyceny nebyly. Dále byla doplněna rešerše týkající se desinfekcí odtoků z čistíren odpadních vod o nové údaje včetně našich praktických zkušeností a vše bylo prezentováno na konferenci Československé společnosti mikrobiologické v Popradu. Desinfekce čištěných odpadních vod je v některých zemích EU (např. Itálie) v citlivých oblastech povinná.

Mikrobiální kontaminace povrchových vod Byly zpracovány soubory dat, týkající se reprodukovatelnosti mikrobiologických metod a nejistot výsledků mikrobiologických stanovení a to jak soubory získané z cílených experimentů v naší laboratoři, tak byly využívány výsledky výzkumu získané dotazníkovou

48


akcí při mezilaboratorních porovnávání zkoušek. Byla zpracována publikace, týkající se hodnocení mikrobiální kontaminace povrchových vod, která zahrnuje hlavní problémy výsledků mikrobiologických analýz – výkyvy počtů, reprodukovatelnost standardních mikrobiologických metod, nejistoty výsledků apod. (abstrakt je uveden v kapitole výstupy). Tyto informace by měly sloužit především pro správnou interpretaci mikrobiologický dat v dalších projektech.

Patogenní mikroorganismy v odpadních a povrchových vodách Byla zpracována literární rešerše, týkající se výzkumu výskytu patogenních mikroorganismů v povrchových a odpadních vodách a metodická příprava stanovení vybraných patogenních bakterií (pozornost zaměřena především na izolaci a identifikaci salmonel, stafylokoků, shigel, stafylokoků, kampylobakterů, Yersinia enterocolitica a E. coli O157) – byly navrženy a optimalizovány postupy využívající především kultivační metody. Postupy izolace a identifikace vycházely z legislativy pro mikrobiologickou analýzu potravin a vod. Pozornost byla zaměřena na odzkoušení vhodných filtrovaných objemů, kultivačních médií, selektivních suplementů, kultivačních podmínek a identifikačních testů. Prvotní výsledky ukázaly, že zejména správná volba analyzovaného objemu je jedním z nejdůležitějších faktorů pro zisk pozitivního výsledku – problémem je nízká koncentrace patogenů ve vzorcích vod oproti vysoké koncentraci doprovodné mikroflóry. Dalším faktorem zásadně ovlivňujícím spolehlivost získaných výsledků je volba identifikačních testů pro dostatečně spolehlivou konfirmaci presumptivních izolátů enterobakterií, a to z důvodu podobnosti jejich biochemických vlastností. Dosavadní výsledky byly prezentovány na konferenci České a Slovenské limnologické společnosti. Kromě kultivačních metod byly optimalizovány postupy pro stanovení patogenních bakterií Campylobacter spp. metodou fluorescenční mikroskopie (FISH). Použita byla sonda specifická pro termofilní kampylobaktery, popsaná v literatuře a sonda specifická pro třídu epsilon-Proteobacteria, kam tato bakterie patří. Optimalizovány byly zejména postupy týkající se fixace vzorků, doby hybridizace a koncentrace formamidu, které nebyly v literatuře jednoznačně popsány. V současné době může tato metoda sloužit ke konfirmaci presumptivních izolátů, do budoucna počítáme i s jejím vyzkoušením přímo na vzorcích především odpadních vod.

Výzkum distribuce fylogenetických skupin bakterií v povrchových vodách o různém stupni antropogenního znečištění V roce 2009 byly s použitím metody fluorescenční in situ hybridizace – FISH určovány rozdíly ve struktuře mikrobiálních společenstev (tj. významné složky všech ekosystémů, zodpovědné za průběh transformačních procesů) v podélném profilu horského toku Morávky od pramene po ústí do Ostravice, 11 vybraných lokalit zahrnuje různý charakter toku (prameniště, neovlivněný horský tok, vliv přehradní nádrže, antropologicky ovlivněný tok). Sledovaný tok je současně charakterizován z pohledu fyzikálně-chemických faktorů a odlišných environmentálních podmínek, se kterými bude následně složení mikrobiálních společenstev korelováno. Fyzicko-geografická charakterizace horských toků v Beskydech je v rámci jiného subprojektu (3616) prováděna již od roku 2006. Během letošního roku byly též zpracovány výsledky z roku 2008 týkající se sezónních změn ve složení mikrobiálních společenstev povrchových vod a byly odeslány k publikaci do časopisu Water, Science and Technology (abstrakt práce je uveden v kapitole výstupy) a prezentovány ve formě posteru na mezinárodní konferenci IWA a na 15. konferenci České a Slovenské limnologické společnosti. Dále byly zpracovány výsledky, týkající se abundance planktonních bakteriích v CHKO Beskydy vycházející z výsledků mikrobiologických

49


stanovení z let 2006–2008 v této oblasti, které byly prezentovány na konferenci Mikrobiológia vody a prostredia 2009, organizované Československou mikrobiologickou společností. Kromě výše uvedeného byly zpracovány výsledky stanovení fylogenetických skupin bakterií v antropogenně silně ovlivněném toku v severních Čechách získané v minulých letech a byly stanoveny vybrané charakteristiky metod in situ fluorescenční mikroskopie – FISH. Průměrná relativní směrodatná odchylka mezi duplicitními vzorky činila průměrně 16 % a nebyly shledány rozdíly mezi jednotlivými skupinami (sondami). Hlavní metodický problém je homogenizace vzorků a jejich stáří. Byla ověřena stabilita resp. nestabilita vzorků po 4 měsících (5 vzorků ze všech profilů) a vždy došlo k výraznému snížení počtů o 1 až 2 řády. Nebyl zjištěn rozdíl mezi počtem bakterií na starých filtrech a novou filtrací „starého“ vzorku. I tyto výsledky byly též (samostatně) prezentovány na mezinárodní konferenci IWA a na 15. konferenci České a Slovenské limnologické společnosti.

2.4.3 Výstupy •

Mlejnková H., Horáková K., Dudová P. Impact of anthropogenic contamination on microbial community structure – distribution of phylogenetic groups; publikace v zahraničním recenzovaném (případně impaktovaném) časopise Mlejnková H. and Horáková K. Impact of pollution and seasonal changes on microbial structure in surface water. V recenzním řízení Wat. Sci. Technology pod číslem WSTWSTWS-EM 09526; IF 1,24 (3609_final1_2009) Summary: Characterization of microbial community structure defined by differences in abundance of phylogenetic groups of domains Bacteria and Archaea is important for studying various microbial habitats. Microbial community structure is influenced by many environmental factors (e.g. seasonal conditions, water types, physical conditions) and anthropogenic impacts (e.g. pollution, stream regulations). The aim of this study was to describe the differences in microbial community structure in variously polluted surface waters in all annual seasons. Water samples were collected quarterly during an annual cycle. For characterization of the pollution level selected basic chemical and bacteriological parameters were used. Total counts of microorganisms were obtained by staining with DAPI. Microbial community structure was determined by fluorescence in situ hybridization method with nucleic acid probes specific for Bacteria, Archaea, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria and CytophagaFlavobacterium. Our results showed differences in the microbial community structure between surface and waste waters and no significant differences between the microbial counts in the phylogenetic groups in water samples with low total microbial counts. Municipal waste water contained very high counts of microorganisms from all tested groups, in industrial waste water very small microbial counts were detected. Generally Betaproteobacteria was the most abundant group and Archaea was the minority group. Differences between year seasons were not significant.

•

Baudišová D. Hodnocení mikrobiologických analýz povrchové vody – nejistoty a omezení; publikace v recenzovaném časopise. Baudišová D. Stanovení mikrobiální kontaminace odpadní a povrchové vody – problémy a nejistoty. Je v redakci VTEI po recenzním řízení, vyjde v č. 6/2009. (3609_final2_2009) Abstrakt: V příspěvku jsou shrnuty hlavní okolnosti mikrobiologického rozboru povrchové a odpadní vody, které nejvíce přispívají ke kvalitě a přesnosti výsledků (odběr vzorků, použité metody). Zároveň jsou na reálných datech získaných z povrchových vod demonstrovány nejistoty výsledků a reprodukovatelnost mikrobiologických metod. Vzorky je nezbytné zpracovat maximálně do 18 hodin po odběru a během transportu chladit na (5+/-3)°C, používat předepsané metody a provádět dostatečné počty ředění a paralelních

50


stanovení. Vždy je nutné počítat s nejistotou výsledku okolo 30 %. Výsledky počtů mikrobiologických ukazatelů dále významně závisí na přírodních podmínkách (např. srážky, a v některých případech se může jednat i o několika hodinové zvýšení průtoků) a konečné hodnocení výsledků může být závislé i na použité statistické metodě. Přes všechny tyto okolnosti jsou však mikrobiologické ukazatele jednoznačně nejcitlivější indikátory fekálního znečištění vody a jejich stanovení by mělo být součástí všech monitorovacích programů. Prezentace výsledků na plánovaných tuzemských a zahraničních odborných akcích a publikování ve sborníku: •

Bakteriální znečištění odtoků z biologických ČOV (Baudišová, Benáková) – ČR. Baudišová, D., Benáková, A. Bakteriální znečištění odtoků z biologických ČOV. In AČEČR Řešení extrémních požadavků na čištění odpadních vod. Blansko, 26.2.2009. Blansko: Tribun EU, 2009, s. 75—80. ISBN 978-80-7399-687-1. (3609_2498)

•

Eliminace mikrobiálního znečištění na malých čistírnách odpadních vod (do 2 000 EO) (Baudišová, Benáková) – ČR. Baudišová, D., Benáková, A. Eliminace mikrobiálního znečištění na malých čistírnách odpadních vod (do 2000 EO). In 8. mezinárodní konference a výstava Odpadní vody Wastewater 2009, Konferenční sborník. Plzeň, 5.5.2009. Praha: ICARIS Conference Management, 2009, s. 287—294. ISBN 978-80-254-4068-1. (3609_2516)

•

Struktura mikrobiálních společenstev povrchových vod – sezónní, antropogenní vlivy (Mlejnková, Horáková) – ČR. Mlejnková, H., Horáková, K. Rozdíly ve struktuře mikrobiálních společenstev povrchových vod vlivem sezónních změn a míry znečištění In: Sborník příspěvků 15. konference Limnologické společnosti AV Třeboň 22.-26.6.2009. Str. 191-192. (3609_2614)

•

Střevní patogeny ve vodách – výskyt, izolace, identifikace – ČR, příp. SR. Horáková, K., Mlejnková H. Střevní patogeny ve vodách – výskyt, izolace, identifikace. In: Sborník příspěvků 15. konference Limnologické společnosti AV koncem června 2009. Třeboň 22.-26.6.2009. Str. 88-89. (3609_2610)

•

Distribuce planktonních bakterií v pramenných oblastech (Mlejnková, Horáková) – SR. Mlejnková, H., Horáková, K., Kroča, J. Distribuce planktonních bakterií v pramenných oblastech: Konference Mikrobiológia vody a prostredia 2009, (Poprad Slovensko, 30.9.2.10. ). Příspěvek byl vytvořen ve spolupráci se subprojektem 3616. (3609_final3_2009)

•

Elimination of hygienically important bacteria by biological treatment (Baudišová, Benáková) – Řecko. Baudišová, D., Benáková, A. Elimination of hygienically important bacteria by biological treatment. 15th Health Related Water Microbiology Symposium (Naxos, Greece, 13.5.6.6.2009). (3609_2598)

•

Microbial communities in anthropogenically polluted stream (Baudišová, Benáková) – Řecko. Baudišová, D., Benáková, A. Microbial communities in the stream Lužická Nisa (Nothern Bohemia). 15th Health Related Water Microbiology Symposium (Naxos, Greece, 13.5.6.6.2009). (3609_2600). (3609_2600)

•

Changes of microbial community – impact of pollution and environmental conditions (Mlejnková, Horáková) – Řecko.

51


Mlejnková, H., Horáková, K. Impact of pollution and seasonal changes on microbial community structure in surface water. Health Related Water Microbiology Symposium (Naxos, Greece, 13.5.-6.6.2009). (3609_2618) •

Baudišová, D., Benáková, A. Mikrobiální společenstva v antropogenně silně ovlivněném toku Lužická Nisa. Sborník příspěvků 15. konference Limnologické společnosti AV koncem června 2009. Třeboň 22.-26.6.2009. Str. 15. (3609_2597)

•

Benáková, A., Baudišová, D. Desinfekce odpadních vod. Konference Mikrobiológia vody a prostredia 2009, (Poprad Slovensko, 30.9.-2.10. ). (3609_final4_2009)

Výstupy prací z let minulých, které vyšly v roce 2009 (dříve neuplatněno): •

Baudišová, D.,Mlejnková, H. Mikrobiální znečištění povrchových vod - mikrobiologické ukazatele. Vodní hospodářství, 2009, roč. 59, č. 3/2009, s. 101—102. ISSN 1211-0760. Recenzovaný časopis (3609_2497).

•

Fremrová, L., Baudišová, D., Šimonová, G. ČSN 75 7835 Jakost vod - Stanovení termotolerantních koliformních bakterií a Escherichia coli. ČR 2009. Výsledky promítnuté do právních předpisů a norem. (3609_2501)

•

Krejčí, E., Sedláček, I., Baudišová, D. Classification of Brown Pigmented Aeromonads Isolated from River Water. Folia Microbiologica, 2009, roč. 54, č. 2, s. 123–129. ISSN 0015-5632. (IF 0,92) (3609_2515)

52


3 ODDÍL C – POVRCHOVÉ VODY – ANTROPOGENNÍ VLIVY 3.1 STUDIUM VÝSKYTU A CHOVÁNÍ PŘÍRODNÍCH A UMĚLÝCH RADIONUKLIDŮ V HYDROSFÉŘE VČETNĚ ANTROPOGENNÍHO OVLIVNĚNÍ 3.1.1 Předmět řešení V rámci VZ je dlouhodobě sledován obsah radioaktivních látek v povrchových vodách, říčních sedimentech, vodních rostlinách a rybách. Obsah tzv. přírodních radioaktivních látek byl v našich podmínkách dlouhodobě ovlivňován těžbou a zpracováním uranových rud a tzv. umělých radionuklidů reziduálním znečištěním po atmosférických testech jaderných zbraní a havárii jaderného reaktoru v Černobylu. Výskyt takto uvolněných radioaktivních látek do prostředí přetrvává a je třeba znát jejich úroveň k možnému hodnocení vlivů nových zdrojů znečištění, zejména jaderných elektráren. Jsou studovány vtahy mezi emisí radioaktivních látek do vodního prostředí, distribuce radionuklidů v jednotlivých sledovaných složkách a jejich časoprostorové změny. Trendy změn koncentrací radioaktivních látek jsou pomalé a k jejich poznání je třeba cílené sledování.

3.1.2 Postup řešení a výsledky Byly souhrnně zpracovány výsledky sledování sedimentů v České republice v rámci státní monitorovací sítě ČHMÚ, které byly prezentovány na konferenci: Sedimenty vodných tokov a nádrží v Bratislavě (13. – 14. 5.2009): Ivanovová, D., Hanslík, E., Juranová, E., Pohlová, I., Kluganostová, M., Novák, M., Komárek, M. Kontaminace říčních sedimentů přírodními a umělými radionuklidy na území České republiky. (viz kapitola výstupy)

Obr. 3.1.1

Vývoj kontaminace říčních dnových sedimentů umělým radionuklidem 137Cs uvolněným do životního prostředí po atmosférických testech jaderných zbraní a po havárii jaderného reaktoru v Černobylu za období 1999–2008

53


Je připravována prezentace podrobnějšího hodnocení na konferenci: International Symposium on Sediment dynamics for a changing future (14. – 18.6. 2010) pod názvem: The assessment of natural and artificial radionuclides in river bottom sediments in Czech Republic. Byl přijat Abstrakt příspěvku, autoři byly vyzváni k ústní prezentaci příspěvku. Bylo vyhodnoceno dlouhodobé sledování 137Cs ve VN Orlík v povrchové vodě a rybách, výsledky byly prezentovány na konferenci 3rd International Symposium on Trace Elements in the Food Chain (TEFC) v Budapešťi. 10000

CF (l.kg-1)

1000

100

10

1 1985

1990

1995

2000

2005

2010

time (years) Obr. 3.1.2

137

Cs concentrations factors (CF) in fish during the period 1990–2007

Byly připraveny podklady pro ověření TNV 75 7625 – Jakost vod – stanovení radonu 222 kapalinovou scintilační měřicí metodou, které budou využity pro novelizaci normy. Byla provedena podrobná studie v Povodí Ploučnice. Byl sledován dávkový příkon v záplavovém území a nejvýznamnější radionuklidy v sedimentech v podélném profilu řeky Ploučnice a na referenčním profilu. Terénní měření a odběr vzorků byly provedeny 19. – 21.8. a 1.9., probíhá gamaspektrometrické stanovení a hodnocení výsledků. Pokračuje sledování výskytu a distribuce radioaktivních látek ve sledované části povodí řeky Svratky (lokality současné a bývalé těžby Rožná a Olší). Bylo provedeno testování sedimentů ze sedmi vybraných lokalit na výskyt genotoxických látek, které patří mezi přímé mutageny či nepřímé mutagenní látky tzv. promutageny. U vzorků byl zjištěn výskyt genotoxických látek pouze v testech s metabolickou aktivací. Žádné nepřímé mutageny v testech bez metabolické aktivace zjištěny nebyly. Vzhledem k tomu, že vzorky sedimentů pochází z oblasti dřívější těžby uranu, můžeme předpokládat, že pozitivní výsledky v Amesově testu mohou být zapříčiněny mimo jiné také přítomností uranu v testovaných vzorcích. Tento radionuklid, jíž dříve známý pro svou toxicitu, je nově řazen mezi chemické karcinogeny, které vytváří s DNA adukty, které mají genotoxické účinky v organismu. Aby bylo možno posoudit citlivost Amesova testu k některým radionuklidům, budou 226Ra, Unat a 137Cs otestovány v různých koncentracích, v testech s a bez metabolické aktivace. I když pro projevení genotoxického účinku se ve vzorcích často uplatňují synergické účinky různých látek, předpokládáme, že zejména u čistého přírodního uranu se podaří potvrdit v testu pozitivní výsledek.

54


Byla zpracována a podána přihláška na užitný vzor pasivního lapáku plavenin na Úřad průmyslového vlastnictví. Byla souhrnně zpracována problematika uranu v pitné vodě pro firemní časopis Ekomonitor: Hanslík, E. Mezní hodnoty pro uran v pitné vodě, Ekomonitor, firemní časopis, 2009/2, s. 4 – 6. Byla podrobně rozpracována problematika nastavení podmínek měření radiologických ukazatelů v oblasti velmi nízkých aktivit. Závěry byly prezentovány na konferenci Hydroanalytika a XVI. Konzultačních dnech pro pracovníky vodohospodářských laboratoří.

3.1.3 Výstupy •

Uspořádání konference se zahraniční účastí „Radiologické metody 09“ k problematice metod stanovení radioaktivních látek v pitných, povrchových, minerálních, srážkových a odpadních vodách, v říčních dnových sedimentech, plaveninách a biomase vodních rostlin a vodních organismů a dále pevných odpadech a výluzích pevných odpadů, používaných ve vodním hospodářství, radiační ochraně a jaderné energetice, těžby a zpracování uranových rud, květen 2009 Žďár nad Sázavou, kde byly uplatněny i výsledky řešení subprojektu 3611. Radiologické metody v hydrosféře 09. Žďár nad Sázavou, 5. – 6. 5.2009: Hanslík, E., Ivanovová, D., Kluganostová, M., Pohlová, I. K možnostem stanovení celkové objemové aktivity alfa a beta v pracích vodách z úpravy podzemních vod. In Eduard Hanslík, Alena Pecinová Radiologické metody v hydrosféře 09. Žďár nad Sázavou, 5.5.2009. Chrudim : Vodní zdroje EKOMONITOR spol. s.r.o., 2009, s. 16-21. ISBN 978-80-86832-43-2. (3611_2524) Ivanovová, D. a kol. ČSN 75 7623 Jakost vod – Stanovení radia 226 emanometricky bez koncentrování. In Eduard Hanslík, Alena Pecinová Radiologické metody v hydrosféře 09. Žďár nad Sázavou, 5.5.2009. Chrudim : Vodní zdroje EKOMONITOR spol. s.r.o., 2009, s. 8-9. ISBN 978-80-86832-43-2. (3611_2523)

•

Realizované prezentace výstupů řešení na dalších konferencích a v odborných časopisech: Hanslík, E., Ivanovová, D., Jedináková-Křížová, V., Juranová, E. and Šimonek, P. Concentration of radionuclides in hydrosphere affected by Temelín nuclear power plant in Czech Republic. Journal of Environmental Radioactivity, 2009, roč. 100, č. 7, s. 558-563. ISSN 0265-931X. (3611_2532) Hudcová, H., Rozkošný, M., Badurová, J., Sova, J., Březinová, R. Posouzení ovlivnění vodních toků po ukončení těžby uranu v oblasti ložiska Olší. Článek vyjde v časopise „Vodní hospodářství“, v čísle 11/2009. (3611_final2_2009) Ivanovová, D., Hanslík, E., Juranová, E., Pohlová, I., Kluganostová, M., Novák, M., Komárek, M. Kontaminace říčních sedimentů přírodními a umělými radionuklidy na území České republiky. In Ing. Pavel Hucko, CSc. Sedimenty vodných tokov a nádrží. Bratislava, 5.5.2009. Bratislava: SVS pri VÚVH Bratislava, 2009, s. 91-100. ISBN 978-8089062-61-4. (3611_2522) Hanslík, E., Ivanovová, D., Kluganostová, M. Balances of suspended matter and radionuclides in inflow and outflow waters of Orlík Reservoir, Vltava River (Czech Republic). Radioprotection, 2009, roč. 44, č. 5, s. 321-326. ISSN 0033-8451. (3611_2573) Ivanovová, D., Hanslík, E. Optimalizace podmínek měření radiologických ukazatelů v oblasti velmi nízkých aktivit. In Vladimír Sýkora, Hana Kujalová Sborník 3. konference

55


HYDROANALYTIKA 2009. Hradec Králové, 15.9.2009. ČR : CSlab spol. s r.o., 2009, s. 93-103. ISBN 978-80-254-4823-6. (3611_2594) •

Hanslík, E., Ivanovová, D., Juranová, E., Šimonek, P., Jedináková-Křížová, V. Monitoring and assessment of radionuclide discharges from Temelín Nuclear Power Plant into the Vltava River (Czech Republic). Journal of Environmental Radioactivity, 2009, roč. 100, č. 2, s. 131-138. ISSN 0265-931X. (3611_2493)

•

Ivanovová, D., Hanslík, E. Bioaccumulation of 137Cs in fish in ORLÍK reservoir (South Bohemia) during the period 1990-2007. In Mihály Szilágyi, Klára Szentmihályi Trace elements in the food chain Vol. 3. Deficiency or Excess of Trace Elements in the Environment as a Risk of Health. Budapest, Hungary, 21.5.2009. Budapest, Hungary : Working Committee on Trace Elements of the Hungarian Academy of Sciences (HAS), Institute of Materials and Environmental Chemistry of the HAS, 2009, s. 177-181. ISBN 978-963-7067-19-8. (3611_2529) Poster prezentovaný na konferenci získal ocenění, na základě kterého nemusí autor na následující konferenci platit účastnické poplatky. (celkem byly oceněny 2 postery – jeden zahraniční a jeden maďarský) (3611_final1_2009)

•

ČSN 75 7623 Jakost vod – Stanovení radia 226 emanometricky bez koncentrování. Vydáno v dubnu 2009. (3611_2496)

•

Hudcová, H., Rozkošný, M., Badurová, J., Sova, J., Březinová, R.: Impact of Former Uranium Mining in the Olší Mine Area (Czech Republic) on the Water Ecosystems, Securing the future and the 8th ICARD conference, červen 2009, Skellefteä, Švédsko. (3611_2625) Příspěvek bude uveřejněn na webových stránkách INAP (The International Network for Acid Prevention) a SveMin (Swedish Association of Mines, Mineral and Metal Producers). Hudcová, H., Rozkošný, M., Badurová, J., Sova, J., Březinová, R. Impact of Former Uranium Mining in the Olší Mine Area (Czech Republic) on the Water Ecosystems, International Mine Water Conference, říjen 2009, Pretoria, South Africa. (3611_2626)

•

Ve spolupráci s VÚVH, Bratislava byly ve dnech 5. – 8.10.2009 uspořádány XVI. Konzultační dny pro pracovníky vodohospodářských laboratoří. Připravuje se sborník, ve kterém budou prezentovány příspěvky: Ivanovová, D., Hanslík, E. Možnosti nastavení podmínek radiologických ukazatelů v oblasti velmi nízkých aktivit vzorků vod

měření

vybraných

Ivanovová, D. K možnostem stanovení Radonu-222 kapalinovou scintilační spektrometrií Hanslík, E., Stierand, P. Problematika přenosu dat z vodohospodářských radiologických laboratoří do databáze ČHMÚ Ivanovová, D. Vyhodnocení činnosti měřicích míst kontaminace vody v rámci RMS ČR za období 2004–2008 Hanslík, E., Šťastný V. Požadavky na vypouštění odpadních vod z úpravy podzemních vod z hlediska kontaminace přírodními radioaktivními látkami •

Je připravována prezentace podrobnějšího hodnocení na konferenci: International Symposium on Sediment dynamics for a changing future (14.–18.6. 2010) pod názvem „The assessment of natural and artificial radionuclides in river bottom sediments in Czech Republic“. Byl přijat Abstrakt příspěvku, autoři byly vyzváni k ústní prezentaci příspěvku. (3611_final3_2009)

56


3.2 HODNOCENÍ A SLEDOVÁNÍ VODNÍCH EKOSYSTÉMŮ A JEJICH ANTROPOGENNÍHO OVLIVNĚNÍ: ČASOVÉ A PROSTOROVÉ ZMĚNY V SOUVISLOSTI S ANTROPOGENNÍMI TLAKY 3.2.1 Předmět řešení Předmětem řešení subprojektu jsou výzkumné činnosti v oblasti antropogenních tlaků na vodní ekosystémy, sledování jejich časového a prostorového vývoje, včetně hodnocení jejich recentní úrovně. Práce navazují na činnosti z předchozích let s tím, že jejich postup je korigován na základě průběžně dosažených výsledků. Bylo pokračováno v řešení tématiky stanovení přirozeného pozadí říčních sedimentů pro kovy a metaloidy na významných vodních tocích ČR na základě odběru a analýzy vertikálních sedimentových profilů v oblastech antropogenně nezatížené říční nivy. Informace o úrovni pozaďových koncentracích jsou nezbytné pro hodnocení a klasifikaci recentní zátěže říčních sedimentů, zejména pak při revitalizačních činnostech v povodí. Po průzkumu terénu a vytipování vhodných odběrových lokalit v povodí Jizery byl proveden odběr sedimentových jader. Z koncentračního průběhu jednotlivých prvků ve vertikálních sedimentových profilech byly odvozeny příslušné regionální hodnoty přirozeného pozadí. V oblasti průzkumu antropogenních tlaků ze strany vybraných chemických látek byly práce zaměřeny na sledování výskytu následujících endokrinně aktivních polutantů průmyslového původu ve vodním prostředí: alkylfenoly, jejich ethoxyláty, karboxyláty a bisfenol-A (BPA). Na čistírnách odpadních vod dochází sice k významné degradaci uvedených látek, stále se však jejich značná část dostává do recipientů, kde se kumulují v říčních sedimentech. Cílem prací v roce 2009 bylo stanovit jednotlivé alkylfenolové látky a BPA ve vodní fázi a říčních sedimentech Vltavy v oblasti pražské aglomerace a diferencovat znečištění přicházející vypouštěnými odpadními vodami z ÚČOV Praha a drobnými difúzními zdroji. V rámci řešení problematiky zvýšených odnosů DOC v povodí vodárenské nádrže Fláje v Krušných horách byly činnosti zaměřeny na sledování koncentračních změn vybraných ukazatelů jakosti vody na redox rozhraní půdní voda / povrchová voda. Vysoké koncentrace např. nutrientů v půdních roztocích nemusí na základě literárních prací nutně znamenat zvýšený odnos těchto látek do vod povrchových (retence na redox rozhraní je ovlivněna celou řadou ukazatelů jako je např. pH, obsah železa, manganu, DOC apod.). V rámci tématiky kontaminace bionárostů a vodních makrofyt bylo na letošní rok plánováno provedení podrobné literární rešerše stávajících prací zaměřených na kumulaci a remobilizaci organických polutantů a těžkých kovů v uvedených kompartimentech a na dopad těchto procesů na vodní ekosystémy. Výsledky rešerše přispějí k poznání o funkci biomasy ve vodních tocích z hlediska kontaminace vodní fáze a říčních sedimentů a o možnostech jejího využití jako indikátoru znečištění vodního toku.

3.2.2 Postup řešení a výsledky Na dolním toku Jizery byly po podrobném průzkumu terénu provedeny odběry sedimentových jader v říčních nivách u obcí Ptýrov a Dalešice. Odebraná sedimentová jádra byla rozdělena na segmenty a v laboratoři analyzována na obsah kovů a metaloidů. Svrchní sedimentové horizonty vykazovaly zvýšenou kontaminaci prvky antropogenního původu jako je Cd, Pb, Zn, Hg, hlubší horizonty pak odrážely jejich přirozený obsah. K odvození hodnot přirozeného pozadí říčních sedimentů pro kovy a metaloidy byly využity i výsledky analýz z odběrů provedených v roce 2008 u obcí Otradovice a Sobětuchy na dolním toku Jizery. Stanovené pozaďové koncentrace se u většiny prvků výrazně nelišily od globálních koncentrací uváděných Turekianem a Wedepohlem pro jemné říční sedimenty. Pro porovnání recentní zátěže sedimentů Jizery s hodnotami přirozeného pozadí byly v místech

57


odběru sedimentových jader odebrány čerstvé říční sedimenty. Z hodnocení zátěže těchto sedimentů těžkými kovy a metaloidy (frakce částic <20μm, mikrovlnný rozklad lučavkou královskou) vyplývá, že recentní sedimenty Jizery vykazují silně zvýšené koncentrace pro Cd a zvýšené hodnoty pro Pb, Zn a Hg. V porovnání s nálezy zjištěnými v druhé polovině 90. let (výsledky česko-německých projektů mezi VÚV TGM a GKSS Geesthacht) se kontaminace říčních sedimentů Jizery těžkými kovy za posledních 10 let výrazně nezměnila. Na obr.3.2.1 je zobrazen koeficient kumulace jednotlivých kovů a metaloidů v sedimentech Jizery ve vztahu k hodnotám přirozeného geogenního pozadí. 14

koeficient kumulace

12 10 8 6 4 2 0 Cd Hg Pb Ag Zn P Cu Sb Sn Be Co As Cr Ni Se V Mn Fe Sc

Obr. 3.2.1 Koeficient kumulace (crec. /cbgr.) jednotlivých chemických prvků v říčních sedimentech Jizery vyjádřený jako poměr recentní kontaminace crec a koncentrace přirozeného geogenního pozadí cbgr. V problematice sledování výskytu alkylfenolových látek byly práce v 1. pololetí 2009 zaměřeny na verifikaci analytického stanovení derivátů alkylfenolů v pevné matrici říčních sedimentů, ve 2. pololetí byly na vodním toku Vltavy vybrány vhodné lokality pro odběr vodní fáze a říčních sedimentů s cílem postihnout zdroje kontaminace alkylfenolovými látkami a BP-A na území pražské aglomerace. Odběrová lokalita nad Barrandovským mostem odráží úroveň kontaminace Vltavy před vstupem do pražské aglomerace, odběrové místo situované těsně nad ÚČOV postihuje její úroveň po průchodu vodního toku pražskou aglomerací (vliv plošných smyvů, drobných vodních přítoků, dešťové kanalizace) a odběrové místo v Sedleci odráží stav kontaminace pod pražskou aglomerací, včetně vlivu ÚČOV a konečně odběrové místo v Libčicích nad Vltavou reprezentuje místo, kde lze předpokládat dostatečné promísení vody pod pražskou aglomerací. Součástí sledování byl rovněž odtok z ÚČOV. Odběry vzorků vody byly realizovány ve 3 časových termínech: 2 odběry v srpnu a 1 odběr v říjnu 2009, sedimenty byly odebrány 2x, rovněž v srpnovém a říjnovém termínu. V současné době je v laboratořích VÚV analyzován odebraný vzorkový materiál a je zpracovávána publikace na téma „Vliv pražské aglomerace na kontaminaci vody a říčních sedimentů Vltavy alkylfenolovými látkami a BPA. V rámci problematiky sledování odnosu DOC v povodí Flájského potoka v Krušných horách byl na vybraných lokalitách povodí, v místech s výskytem rašelinišť, proveden odběr půdních jader, která byla analyzována v laboratořích VÚV T.G.M., v.v.i. na obsah TOC, kovů, fosforu a dalších chemických ukazatelů. Analyzovaná půdní voda vytékající ze spodních rašelinných horizontů (anaerobní prostředí) se vyznačovala vysokým obsahem železa, managanu a DOC. Na redox rozhraní dochází působením vzdušného kyslíku ke srážení hydratovaných oxidů železa, na které jsou sorpčně vázány značně vysoké koncentrace fosforu, vápníku, síry, těžkých kovů a metaloidů. Analyzovaná sedlina hydratovaných oxidů železa v odvodňovacích příkopech obsahovala až 0,5 % fosforu a síry, 3 % vápníku a 7 % železa.

58


Bylo zjištěno, že rozhodujícím faktorem ovlivňujícím vznik sraženiny je hodnota pH. Síra obsažená v anaerobních rašelinných vodách se vyskytovala převážně v organické formě, v povrchových vodách převládala naopak forma anorganická, jejímž původem jsou srážkové vody a svrchní rašelinné horizonty, kde vzniká z formy organické mineralizací. V rámci tématiky kontaminace bionárostů a vodních makrofyt byla provedena podrobná literární rešerše stávajících prací zaměřených na kumulaci a remobilizaci organických polutantů a těžkých kovů v uvedených složkách hydrosféry a na dopad těchto procesů na vodní ekosystémy.

3.2.3 Výstupy •

Recentní kontaminace říčních sedimentů Jizery kovy a metaloidy v porovnání s přirozeným pozadím. Lochovský, P., Eckhardt, P. Recentní kontaminace říčních sedimentů Jizery kovy a metaloidy v porovnání s přirozeným pozadím, (Publikace byla redakcí přijata do recenzované přílohy VTEI časopisu Vodní hospodářství, vyjde začátkem roku 2010) (3612_2608)

•

Koncentrační změny vybraných ukazatelů jakosti vody na redox rozhraní vod vytékajících z rašelinišť v povodí Flájského potoka v Krušných horách. Publikace Lochovský, P. Procesy na redox rozhraní vod vytékajících z rašelinišť v povodí Flájského potoka v Krušných horách byla předána do redakce recenzované přílohy VTEI časopisu Vodní hospodářství, vyjde začátkem roku 2010. (3612_final2_2009)

•

Vliv pražské aglomerace na kontaminaci vody a říčních sedimentů Vltavy alkylfenolovými látkami a BPA (12/2009). Publikace je v současné době zpracovávána, do redakce VTEI časopisu Vodní hospodářství bude předána v prosinci 2009.

•

Vliv průmyslové aglomerace Pardubic na zatížení vybraných složek vodního prostředí. Kužílek, V., Lochovský, P. Vliv průmyslového areálu Pardubice-Semtín na kvalitu složek vodních ekosystémů Labe z hlediska specifických organických polutantů (Publikace byla redakcí přijata do recenzované přílohy VTEI časopisu Vodní hospodářství, vyjde v prosinci 2009) (3612_2607)

•

Úroveň kontaminace starých sedimentových nánosů Vltavy v plavebním kanálu PrahaPodbaba. Kužílek, V., Lochovský, P. Úroveň kontaminace starých sedimentových nánosů Vltavy v plavebním kanálu Praha-Podbaba: příloha VTEI ve Vodním hospodářství, ročník 51, 2, str. 12-15, (2009). (3612_2519)

Další výstupy: •

Literární rešerše problematiky průniku organických a anorganických polutantů do vodních bionárostů a biomasy vodních rostlin Kužílek, V., Lochovský, P. Literární rešerše problematiky průniku organických a anorganických polutantů do vodních bionárostů a biomasy vodních rostlin (3612_final1_2009)

59


Výstup z metodiky pro rok 2008 uplatněný v roce 2009: •

Alkylfenoly, jejich deriváty a bisfenol A v povrchových vodách a ve vodách na odtocích z čistíren odpadních vod Lochovský, P., Pospíchalová, D. Alkylfenoly, jejich deriváty a bisfenol A v povrchových vodách a ve vodách na odtocích z čistíren odpadních vod, příloha VTEI ve Vodním hospodářství, ročník 51, 2, str. 3-6, (2009). (3612_2518)

60


3.3 VÝVOJ A ZAVÁDĚNÍ ANALYTICKÝCH METOD VČETNĚ METOD TOXIKOLOGICKÝCH DO VODOHOSPODÁŘSKÉ PRAXE. STUDIUM CHOVÁNÍ A TRANSFORMACE SPECIFICKÝCH POLUTANTŮ VE VODNÍCH EKOSYSTÉMECH 3.3.1 Předmět řešení V roce 2009 pokračovaly práce na rozvoji analytických metod, potřebných k detekci látek s bioakumulačními vlastnostmi, které se do vod dostávají jako důsledek antropogenního znečišťování. Řešená problematika opět spadala do dvou oblastí. V první je pozornost věnována vývoji a ověřováním nových speciálních hydrochemických analytických metod, vhodných k širšímu rutinnímu využití v praxi při detekci bioakumulujících látek. Druhá oblast se zabývá ekotoxikologickou problematikou. Předmětem výzkumu je vývoj, širší ověření a standardizace metod hodnocení rizika chronické toxicity a genotoxicity látek s bioakumulačními účinky. V oblasti hydrochemie činnost v roce 2009 navazovala na výsledky prací z uplynulého roku. Cílem bylo vypracování metodiky stanovení vybrané skupiny farmak (estron, 17β-estradiol (E2), 17α-etinylestradiol (EE2), ibuprofen, diklofenak, kyselina salicylová, karbamazepin, kyselina klofibrová) v povrchových a odpadních vodách metodou LC/MS po jejich zakoncentrování extrakcí na pevné fázi (SPE). Vypracované metodiky stanovení měly být ověřeny na konkrétních vzorcích, odebraných v terénu. V oblasti vývoje speciálních ekotoxikologických metod byly v roce 2009 práce zaměřeny na propracování postupů, potřebných ke stanovení genotoxicity znečišťujících látek. Konkrétně se výzkum zaměřil na vliv použitého induktoru na úroveň indukce jaterních enzymů pro přípravu S9 frakce. Současně probíhalo šetření možností rutinního využití dalších metod stanovení genotoxicity. Kromě rozvoje ekotoxikologických experimentálních metod se pozornost zaměřila na studium bioakumulačních procesů ve vodních organismech.

3.3.2 Postup řešení a výsledky Hydrochemické metody A) Metodika stanovení vybraných farmak ve vodách metodou LC/MS Byla vypracována metodika stanovení vybrané skupiny farmak (estron, 17β-estradiol (E2), 17α-etinylestradiol (EE2), ibuprofen, diklofenak, kyselina salicylová, karbamazepin, kyselina klofibrová) v povrchových a odpadních vodách metodou LC/MS po jejich zkoncentrování extrakcí na pevné fázi (SPE). Při řešení byly brány v úvahu požadované meze stanovitelnosti uvedené v tabulce 3.3.1 a vliv matrice zpracovávaných vzorků na kvantitativní stanovení farmak. Tab. 3.3.1

Mez stanovitelnosti -1 (ng.l )

Estron

17αethinyl estradiol

17βestradiol

Ibuprofen

Kyselina salicylová

Diklofenak

Kyselina klofibrová

Karbama zepin

10

50

50

10

100

10

100

50

V povrchových i odpadních vodách byla pro úpravu a koncentraci vzorků před vlastním stanovením používána technika SPE off-line. V odpadních vodách byla problematika SPE

61


vyřešena již v roce 2008 a předmětem řešení v roce 2009 bylo dořešit čištění extraktů velmi znečištěných odpadních vod (přítok na čistírnu odpadních vod). Jednotlivé vypracované metodiky stanovení byly ověřeny na konkrétních reálných vzorcích. Podle vypracované metodiky se odebrané vzorky konzervují okyselením kyselinou chlorovodíkovou na pH 2,3. Po přidání směsného roztoku vnitřních standardů se vzorky filtrují na přetlakovém zařízení přes filtry ze skleněných vláken. Separace analytů se provádí technikou extrakce na tuhou fázi (SPE) s použitím disků s fází DVB. Po promytí a vysušení tlakovým dusíkem se zachycené analyty vymyjí 20%ním roztokem methanolu (MeOH) v terciárním buthylmethyletheru. Zachycený eluát se v proudu dusíku zakoncentruje právě do sucha a odparek se převede do 1 ml roztoku kompatibilního s následnou LC/MS analýzou, tj. 20%ního acetonitrilu ve vodě. Analýzy takto připravených extraktů se provádějí technikou kapalinové chromatografie s hmotnostní detekcí. Vzhledem k rozdílné povaze sledovaných látek se používají dvě odlišné metody stanovení: • •

stanovení steroidů, diklofenaku a ibuprofenu, stanovení kyseliny salicylové, klofibrové a karbamazepinu.

Stanovení se provádí na koloně Synergi Hydro-RP. Jako mobilní fáze se pro stanovení steroidů diklofenaku a ibuprofenu používá směs acetonitril / voda v režimu gradientové eluce, pro stanovení kyseliny salicylové, klofibrové a karbamazepinu se jako mobilní fáze používá směs methanolu a vody okyselené kyselinou octovou v režimu gradientové eluce. Podrobnější informace k vlastní metodě a příklady stanovení budou zveřejněny v připravované publikaci. B) Terénní měření Po ověření metodiky byly zahájeny terénní práce na stejných lokalitách, na kterých probíhaly práce v minulých letech při řešení subprojektů 3611 (do roku 2007) a 3614 (2008). Konkrétně se jednalo o sledování vlivu odtoku z ČOV na recipient do kterého byla vyčištěná odpadní voda vypouštěna (ÚČOV Praha → Vltava, ČOV Hostinné → Labe, ČOV KladnoVrapíce → Dřetovický potok). Současně byly zjišťovány průtoky jak z ČOV, tak i v jednotlivých recipientech. Vzorky byly odebírány vždy nad odtokem z ČOV, z odtoku z ČOV a v ve dvou různých vzdálenostech pod odtokem. V předchozích letech řešení byla používána metoda LC/UV s podstatně nižší citlivostí (vyšší mezí stanovitelnosti). Hodnoty měřených analytů byly u většiny vzorků pod mezí stanovitelnosti, pro některé látky však byly získány spolehlivé hodnoty, zejména u vzorků odpadních vod na ČOV – především u karbamazepinu, diklofenaku, ibuprofenu, kyseliny salicylové. S použitím metodiky stanovení LC/MS byly v letošním roce zjištěny významné koncentrace karbamazepinu, diklofenaku, ibuprofenu a kyseliny salicylové i na odtoku z ČOV a v recipientech, které se dříve neprojevily. V případě kyseliny klofibrové, estronu, 17βestradiolu a 17α-etinylestradiolu se koncentrace v recipientech, i s použitím citlivější metody LC/MS, pohybovaly pod mezí stanovitelnosti.

Ekotoxikologické metody A) Indukce jaterních enzymů Při posuzování možných genotoxických účinků znečištění se vychází z předpokladu podobnosti základních genetických struktur u nižších a vyšších organismů. Proto jsou pro stanovení genotoxicity široce využívány baktérie. Některé látky však získávají genotoxické vlastnosti a uvnitř organismu vlivem změn původních chemických vlastností, vyvolaných

62


působením metabolických procesů daného organismu. Průběh a výsledky metabolizace látek se liší u různě fylogeneticky postavených organismů. Tento problém řeší zkoušky na mikroorganismech s metabolickou aktivací látek in vitro. Ta je založená na využití frakce jaterních enzymů (S9 frakce) obsahující systém mikrosomálních monooxigenáz, které hrají hlavní roli při metabolické přeměně xenobiotik v organismu. V důsledku přítomnosti jaterní enzymatické frakce dojde k chemické přeměně zkoušené látky, která je analogická s metabolickým procesem v živém organismu. Tyto metabolity pak působí na indikátorové bakteriální kmeny. Běžně je S9 frakce získávána z jater samců laboratorních potkanů. Vzhledem k tomu, že se liší metabolismus teplokrevných a studenokrevných živočichů, je ve VÚV T.G.M., v.v.i. připravována a využívána S9 frakce z jater (hepatopankreas) pstruha duhového (Oncorhynchus mykiss). Pro zvýšení hladiny enzymů se jejich tvorba v játrech indukuje pomocí vybraných látek. V letošním roce jsme porovnávali vhodnost tří látek. Z šířeji u krys používaných induktorů jsem vybrali 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD), β-naftoflavon a albendazol. Na jaře letošního roku byly v chovných sádkách v Dolním Benešově aplikovány pstruhům duhovým induktory. Měly v játrech zvýšit tvorbu CYP1A1 proteinů patřící do skupiny enzymů cytochromů P450, které se uplatňují při biotransformaci xenobiotik bez přímého genotoxického účinku na látky mutagenní a karcinogenní. Dávky, které jsou v literárních zdrojích doporučovány pro indukcí enzymů u krys, byly upraveny pro použití pro indukci rybích jaterních enzymů (viz tab. 3.3.2) Tab. 3.3.2 Doporučené dávky induktorů propstruha duhového induktor TCDD alendazol β-naftoflavon

dávka na 250 g váhy ryby 1,56 ng 12,5 mg 20 mg

rozpouštědlo DMSO slunečnicový olej slunečnicový olej

doba expozice 48 h 24 h 24 h

Ke zkoušce bylo použito celkem 75 kusů ryb. Byly použity ryby stejného stáří, obou pohlaví, průměrné váhy 208,4 g, délky těla 225,9 mm a celkové délky 254,3 mm, chované ve stejných podmínkách. Induktory β-naftoflavon a albendazol jsou běžně krysám podávány několikrát během doby expozice rozpuštěné v oleji s potravou. Tento způsob u ryb není možný, a proto byly tyto látky aplikovány jednorázově, intraperitoneálně v krajině mezi prsními a břišními ploutvemi v dávce 0,5 ml (viz obr. 3.3.1). Každý z induktorů byl injektován skupině 20 kusů ryb, každá z těchto skupin byla během doby expozice umístěna samostatně v průtočném laminátovém žlabu (viz obr. 3.3.2). S výjimkou β-naftoflavonu, kdy jedna ryba uhynula a ostatní jedinci vykazovali sníženou aktivitu, jsme u indukovaných ryb nezaznamenali změny v chování v porovnání s kontrolní skupinou.

Obr. 3.3.1 Aplikace induktoru

Obr. 3.3.2 Pokusné žlaby

63


Po uplynutí doby expozice byly ryby usmrceny, vyjmut hepatopankreas a z něj připraven extrakt enzymů. Pro ověření úrovně indikce byla zamražená játra dvou jedinců z každé skupiny ryby převezena k analýzám v Ústavu veřejného veterinárního lékařství a toxikologie Veterinární a farmaceutické univerzity v Brně. Zde byly v těchto vzorcích stanoveny obsahy bílkovin, mikrosomů, cytochromů a EROD aktivita (viz tab. 3.3.1). Tab. 3.3.1 Výsledky stanovení bílkovin, cytochromů a EROD aktivity induktor kontrola β-naftoflavon albendazol TCDD

množství bílkoviny 12,82 13,15 12,39 12,24

mikrosomy (200 μl)

cytochromy

EROD

15,61 15,52 16,39 16,39

0,02 0,04 0,04 0,03

88,06 786,41 229,17 70,53

Pro stanovení optimální dávky byly provedeny zkoušky s různými objemy S9 frakce Amesovým fluktuačním testem na mikrotitračních destičkách. Byly zvoleny koncentrace 0,05, 0,1 a 0,5 ml S9 frakce. Kromě extraktů z hepatopankreasu pstruhů, injektovaných jednotlivými induktory a kontrolní skupiny ryb byla rovněž použita S9 frakce z jater potkanů, která je komerčně dodávána firmou MP Biomedicals, LLC. (USA). Komerčně dodávané extrakty byly získány po indukci Aroclorem 1254. Pro optimalizaci byly použity kmeny Salmonella typhimurium TA 98 a TA 100. Jedná se o geneticky modifikované kmeny, které jsou autotrofní k histidinu His-. Tyto kmeny jsou schopny detekovat genotoxické látky způsobující zpětné mutace (reverze) v DNA, což se projeví návratem k prototrofii, to znamená, že u bakterií se vlivem účinku mutagenu obnoví schopnost syntetizovat histidin. Použitým mutagenem byl 2-aminoantracen (2AA) o koncentraci 10 μg ve 100 μl dimethylsulfoxidu (DMSO). Jako kontrola byly rovněž provedeny zkoušky s 2aminoantracenem, ale bez přídavku jaterní frakce. Touto zkouškou se kontrolovala správnost testu. Protože je 2-aminoantracen nepřímým mutagenem, nemůže být v testech bez jaterní frakce detekován vyšší účinek, než je úroveň spontánní mutace, která se projeví v negativních kontrolách (detekční bakterie ve zkušebním médiu s přídavkem dané koncentrace S9 frakce, ale bez zkoušené látky). Protože tento proces je časově náročný, vyžaduje řadu ověřovacích zkoušek, uvádíme pouze předběžné výsledky v tab. 3.3.2 a 3.3.3. V nich jsou pozitivní výsledky označeny tučně. Tab. 3.3.2 Předběžné výsledky optimalizace S9 frakce na kmeni S. typhimurium TA 98 S9 jaterní frakce v ml kontrola TCDD β-naftoflavon albendazol komerčně dodávaná S9

neg. kontrola 96 9 5 78 3

0

0,05

0,1

0,5

0 0 0 0 0

* 16 5 96 87

96 * 96 96 93

80 96 96 96 96

* výsledky zkresleny kontaminací mikrotitrační destičky

Tab. 3.3.3 Předběžné výsledky optimalizace S9 frakce na kmeni S. typhimurium TA 100 S9 jaterní frakce v ml kontrola TCDD β-naftoflavon albendazol komerčně dodávaná S9

neg. kontrola 71 30 45 58 30

0

0,05

0,1

0,5

0 0 0 0 0

49 42 37 52 82

68 47 61 96 95

95 96 96 96 95

64


Dosavadní výsledky ukazují, že v nejnižším testovaném objemu S9 frakce (0,05 ml) byla s kmenem S. typhimurium TA 98 největší aktivita CYP1A1 enzymů zaznamenána u frakcí indukovaných albendazolem a Aroclorem 1254 (komerčně dodávané S9). U kmene S. typhimurium TA 100 byla v objemu 0,05 ml frakce nejvyšší odezva zaznamenána pouze u komerčně dodávaných S9. V objemu 0,1 ml vyvolaly statisticky významnou metabolickou přeměnu 2AA, kromě komerčně dodávaných S9, také frakce aktivované albendazolem. Podle dosavadních výsledků se jako nejvhodnější pro aktivaci CYP1A1 enzymů osvědčil albendazol. Toto konstatování je však nutné náležitě ověřit experimentálně. B) Vypracování normy Součástí řešení byly rovněž práce na tvorbě oborové normy - metoda stanovení chronických účinků znečištění povrchových vod. Tato činnost nebyla v metodice pro letošní rok, schválené na jeho počátku plánována. Byla však operativně zařazena, neboť metodické postupy, vyvinuté a standardizované v rámci řešení subprojektu výzkumného záměru, které byly Hydroprojektu nabídnuty k normalizaci, proběhly úspěšně schvalovacím procesem. Text normy byl vypracován a závěrečné schvalovací řízení před publikací normy proběhne dne 30. listopadu 2009. C) Bioakumulace Pro potřeby výzkumu bioakumulace spojené se sledováním účinků ekotoxicity na nížší vodní organismy byly na jaře 2009 provedeny modelové pokusy v laboratoři. Studie mesokosmálního charakteru byla realizována se zástupcem ze skupiny vodních bezobratlých, blešivcem Gammarus fossarum. Pro potřeby laboratorního experimentu bylo nutné najít čistou lokalitu s velkou abundancí blešivců. Tyto parametry splňuje řeka Moravice v místě nad vodní nádrží Kružberk, kde byl taktéž odebrán jemný sediment a cca 120 l říční vody pro potřeby pokusu. V okolí řeky Moravice v tomtéž místě byly nasbírány listy olše lepkavé jako potrava pro blešivce. Po dvoutýdenní aklimatizaci ve velkých akváriích byli jedinci exponováni po dobu 2 týdnů při světelném režimu 16/8 a teplotě cca 18°C přírodnímu sedimentu spikovanému vybraným organickým polutantem β-HCH v čtyřech řádově různých koncentracích (1, 10, 100, 1000 µg.kg -1) a nulové kontrole. Tato koncentrační řada byla připravena ve 4 paralelních opakováních. Ve dvou řadách pak byly nasazeny samice a v dalších dvou samci, aby byl vyloučen vliv kanibalismu ze strany samců na celkovou míru úmrtnosti. Koncentrace v sedimentu byly zvoleny v takovém rozsahu, v jakém byly v předchozí (Kolaříková et al., nepubl.) studii reálně naměřeny v řece Labi a vybraných přítocích, aby byl ověřen potenciální vliv těchto koncentrací na organismus G. fossarum. Pro potřeby experimentu byla připravena směs říční vody s vodou umělou dle ISO-norem v poměru 1:1. Během pokusu byla zaznamenána vysoká úroveň mortality jedinců, a to i v kontrolním akváriu s nulovou koncentrací. Ta lze vysvětlit vystavením jedinců zvýšenému světelnému a tepelnému stresu během aklimatizace. U samců byl pak během experimentu zaznamenán signifikantní nárůst mortality oproti kontrolním akváriím už od koncentrace 10 µg.kg-1, zatímco u samic nebyl tento trend pozorován. Samci blešivce celkově vykazovali větší citlivost a s tím související vyšší úmrtnost. Data budou podrobně vyhodnocena později. Organismy byly po skončení experimentu zamraženy a jsou připraveny k následným analýzám. Plánovány jsou analýzy GST a EROD na VFU v Brně, v případě dostatečného množství vzorku pak i stanovení míry bioakumulace na UFZ v Magdeburku. Dvoutýdenní expozice bude hodnocena jako subchronický test toxicity. Pro výzkum výskytu a bioakumulace vybraných nitroaromatických sloučenin a jejich derivátů v povrchových vodách měly být provedeny analýzy tkání ryb ve vybraném profilu. Vzhledem k tomu, že provedeným odlovem nebylo možno získat reprezentativní materiál, nebylo možné ověření vybraných nitroaromatických sloučenin (nitrofenoly, anilin, nitrobenzen,

65


dinitrobenzen, N,N-diethylanilin) na daném druhu bioty provést. Nový odlov bude zrealizován na jaře 2010.

3.3.3 Výstupy •

Vypracování analytických metod vhodných pro budoucí zavedení do laboratorní praxe VÚV T.G.M., v.v.i. Byla vypracována metodika a zavedeno stanovení pro tyto látky (farmaka): Estron (E1), Ethynylestradiol/EE2, 17b-Estradiol (E2), Ibuprofen, Kyselina salicylová, Diklofenak, Kyselina klofibrová, Karbamazepin.

•

Publikování problematiky PPCP v recenzovaném a impaktovaném periodiku. Svoboda, J., Fuksa, J.K., Matoušová, L., Schonbauerová, L.,Svobodová,A.,Váňa, M., Šťastný,V. Léčiva a čistírny odpadních vod - možnosti odstraňování a reálná data. VTEI Vodohospodářské technicko-ekonomické informace, 2009, roč. 51, č. 2, s. 9—12. ISSN 0322-8916. (3613_2537) Pospíchalová, D. Stanovení vybraných farmak v povrchové a odpadní vodě kapalinovou chromatografií s UV detekcí. Vodní hospodářství, 2009, roč. 59, č. 3, s. IV - VI. ISSN 1211-0760. (3613_2567) Do konce listopadu bude připravena publikace Pospíchalová, D., Váňa, M., Martínková, P., Jobánek, R., Fuksa, J.K., Wanner, F. Determination of pharmaceutics in sewage waters and their concentration under wastewater treatment plants, která bude počátkem prosince podána do redakce impaktovaného časopisu.

•

Vývoj a ověření nových postupů hodnocení ekotoxikologických účinků bioakumulujících látek.

dlouhodobých

negativních

Vývoj nových postupů indukce jaterních enzymů – ukončena první fáze. •

Příprava publikace ekotoxikologických poznatků v recenzovaném periodiku. Probíhá sběr dat (poznatků).

Další uplatněné výstupy ze subprojeku 3614 řešeného do konce roku 2008: •

Fuksa, J.K. Ekosystémové služby - nový pohled na užívání a ochranu vod. Vodní hospodářství, 2008, roč. 58, č. 11, s. 372—375. ISSN 1211-0760 (3613_2191)

•

Fuksa, J.K. Bakteriální společenstva v povrchových vodách. Živa, 2008, roč. 2008, č. 5, s. 196—198. ISSN 0044-4812. (3613_2194)

•

Fischer, P., Fuksa, J.K. Normvorschlage fur Arzneimittel. Wasserwirtschaft und Wassertechnik, 2009, roč. 2009, č. 4, s. 10—16. ISSN 1438-5716. (3613_2536)

•

Svoboda J., Fuksa J., Váňa V., Kučera J., Wanner F. Trendy odstraňování vybraných PPCP na aktivačních ČOV. In 8. mezinárodní konference a výstava Odpadní vody Wastewater 2009. Plzeň, 5.5.2009, s. 187—195. ISBN 978-80-254-4068-1. (3613_2541)

•

Krečmerová, P., Mičaník, T. Screening vybraných polutantů v odpadních vodách z komunálních zdrojů znečištění v České republice. VTEI – Vodohospodářské technickoekonomické informace, 2009, roč. 51, č. 5, s. 11—14. ISSN 0322-8916 (3613_2697)

Neplánovaný výstup: •

Příprava TNV Jakost vod – Metoda stanovení chronických účinků znečištění povrchových vod

66


3.4 STUDIE VÝSKYTU LÁTEK V SOUČASNÉ DOBĚ NEPODLÉHAJÍCÍCH PRAVIDELNÉMU SLEDOVÁNÍ V HYDROSFÉŘE ČR 3.4.1 Předmět řešení Stále existuje velké množství látek, jejichž rozšíření v životním prostředí a ekotoxikologické vlastnosti nejsou dostatečně prozkoumány a informace o zatížení hydrosféry těmito látkami jsou sporadické. Patří sem i řada pesticidních přípravků. Pro tuto studii byly vybrány látky, které se dosud v České republice pravidelně nesledují, ale jejich roční spotřeba není zanedbatelná (nad 10 000 kg ročně) a jejichž některé další vlastnosti (nízká přijatelná denní dávka (ADI) či jejich nebezpečnost dle WHO) zavdávají příčinu k jejich sledování.

3.4.2 Postup řešení a výsledky Z výše uvedených důvodů byly na základě vstupní rešerše vybrány následující sloučeniny: carboxin, phenmedipham, carbendazim, chloridazon, fenpropidin, spiroxamin, diquatdibromid, quazatin-acetát, clomazon a cypermetrin. Analytické metody použité pro stanovení vybraných látek byly zvoleny dle kapacitních možností laboratoří VÚV T.G.M., v.v.i. a dle dostupného přístrojového vybavení. Byly vybrány jak metody využívající GC-MS, tak např. pro stanovení „quatů“ technika kapilární izotachoforézy s kapilární zónovou elektroforézou (ITP-CZE), dále pak LC-MS.

Stručná charakteristika vybraných sloučenin Jako zdroj pro charakteristiku vybraných sloučenin byly použity především Věstník Státní rostlinolékařské správy (01/2009) a pasportizace pesticidů dle ČHMÚ. Carboxin CAS-No. 5234-68-4, fungicid ze skupiny fenylamidů je používaný na ochranu obilovin, řepky, brambor a dalších plodin proti houbovým chorobám, např. proti sněti, skvrnitosti, fuzariozám a dalším. Je účinnou látkou přípravků Vitavax 200 WP, Vitavax 2000. V roce 2007 bylo ho bylo v ČR aplikováno 22 197 kg. Jeho ADI je 0,01 mg.kg -1 tělesné hmotnosti a den a dle WHO je pravděpodobně nebezpečný. Nálezy lze očekávat ve vodách. Phenmedipham CAS-No. 13684-63-4, selektivní herbicid používaný především proti dvouděložním jednoletým plevelům. Je účinnou složkou přípravků Betanal Elite 274 EC, Betanal Expert, Betanal Quattro, Betasana SC, Betasana Trio SC, ChemTradeDesmedipham Extra, Duofan, Fenifan, KeMiChem-Desmedipham Plus, KeMiChemEthofumesat Plus, Kompakt Stefes Flo, Kontakttwin, Mix Double EC, Mix Stefes, Powertwin, Synbetan Duo, Synbetan Mix, Synbetan P forte, Tandem Stefes. V roce 2007 ho bylo aplikováno 26 850 kg, ADI je 0,03 mg.kg -1 a den a dle WHO je pravděpodobně nebezpečný. V hydrosféře ho lze očekávat v povrchové vodě, plaveninách a sedimentech. Carbendazim CAS-No. 10605-21-7 je benzimidazolový fungicid používaný především na ochranu obilnin, např. proti padlí travnímu a rzi. Je součástí povolených přípravků Alert Beta, Alert S, Alert Sun, Alto Combi 420 SC, Bavistin WG, Duett, Harvesan, Karben 500 SC, Karben Flo Stefes, KeMiChem-Prochloraz Extra 380 SC, Sportak Alpha HF. V roce 2007

67


bylo aplikováno v ČR 55 921 kg a jeho ADI je 0,03 mg.kg-1 hmotnosti a den, dle WHO je pravděpodobně nebezpečný. Nálezy lze očekávat ve vodách. Chloridazon CAS-No. 1698-60-8 je systémový herbicid používaný pro ošetření cukrové a krmné řepy, hubí širokou škálu jednoletých dvouděložných plevelů, s výjimkou trvalých druhů. Chloridazon je obsažen a aplikován v přípravcích BUREX 430 DKV, BUREX EKO, PYRADEX a PYRAMIN TURBO. V roce 2007 bylo aplikováno v ČR 38 511 kg, ADI je 0,16 mg.kg-1 hmotnosti a den, dle WHO je pravděpodobně nebezpečný. Nálezy lze očekávat ve vodách. Clomazon CAS-No. 81777-89-1 je účinnou látkou herbicidních přípravků používaných pro hubení jednoletých dvouděložných plevelů v porostech řepky olejné ozimé a jarní, bramborách, hrachu a máku. Je obsažen a aplikován v přípravcích BRASAN 540 EC, COMMAND 36 CS. V roce 2007 bylo aplikováno v ČR 14 950 kg, jeho ADI je 0,12 mg.kg -1 hmotnosti a den, dle WHO je středně nebezpečný. Nálezy lze očekávat ve vodách. Fenpropidin CAS-No. 67306-00-7, fungicid ze skupiny morfolinů je součástí přípravků určených k ochraně pšenice a ječmene proti houbovým chorobám. Je obsažen a aplikován v přípravku ARCHER TOP 400 EC. V roce 2007 bylo aplikováno 27 182 kg a jeho ADI je 0,005 mg.kg-1 hmotnosti a den, dle WHO je středně nebezpečný. Nálezy lze očekávat ve vodách. Spiroxamin CAS-No. 118134-30-8 je součástí přípravků používaných k ochraně pšenice a ječmene proti houbovým chorobám a révy vinné proti padlí révovému. Je obsažen a aplikován v přípravcích FALCON 460 EC a IMPULSE 500 EC. V roce 2007 bylo aplikováno 22 829 kg a jeho ADI je 0,025 mg.kg -1 hmotnosti a den, dle WHO je středně nebezpečný. Nálezy lze očekávat ve vodách. Paraquat CAS-No.4685-14-7 a diquat dibromid CAS-No. 88-00-7 V metodice je předpokládáno pouze zavedení stanovení diquatu-dibromidu. Do stejné skupiny pesticidů patří i paraquat. Obě tyto látky lze stanovovat společně, a proto jsme tuto možnost využili. Paraquat (N,N'-dimethyl-4,4'-bipyridinium dichlorid) a diquat (1,1'-ethylen-2,2'-bipyridyldiylium dibromid) patří mezi neselektivní kontaktní herbicidy. Paraquat se řadí mezi perzistentní látky, v půdě setrvává až 3 roky. Od roku 2007 je tento herbicid v Evropské unii zakázán. Diquat-dibromid je účinnou složkou přípravků Agri Diquat - 200 SL, KeMiChem-Diquat 200 SL, KeMiChem-Diquat-I 200 SL, RC-Diquat 200 SL, REGO, RealChemie-Diquat 200 SL, Reglone, Regular. V roce 2007 bylo aplikováno v ČR 19 450 kg diquatu a jeho ADI je 0,002 mg.kg -1 hmotnosti a den. Dle WHO je středně nebezpečný. Nálezy lze očekávat ve vodách, plaveninách a sedimentech. Paraquat není již součástí žádného z povolených přípravků k ochraně rostlin, ale protože patří k persistentním látkám, může se stále v prostředí vyskytovat. V roce 2007 ho bylo ještě v ČR aplikováno 1616 kg, jeho ADI je 0,004 mg.kg -1 hmotnosti a den, dle WHO je středně nebezpečný. Nálezy lze očekávat v povrchové vodě, plaveninách a sedimentech. Guazatin acetát CAS-No. 115044-19-4 je součástí nertuťnatých mořidel ve formě kapalného koncentrátu mísitelného s vodou na moření pšenice, žita a triticale (kříženec žita a pšenice). Je obsažen a aplikován v přípravcích PANOCTINE 35 LS a ANOCTINE TOTAL. Jedná se o směs reakčních produktů amidinace technického iminodi(oktamethylen)-diaminu,

68


obsahující několik guanidinů a polyaminů, přičemž hlavní složky jsou oktamethylendiamin, iminodi (oktamethylen)diamin a oktamethylen-bis-iminoktamethylen-diamin ve formě triacetátu. V roce 2007 bylo v ČR aplikováno 13 430 kg, jeho ADI není určeno, dle WHO je středně nebezpečný. Nálezy lze očekávat v povrchové vodě. Cypermethrin CAS-No. 52315-07-08, který patří mezi pyretroidy, je součástí insekticidních přípravků Alimetrin 10 EM, Cyper 10 EM, Cyperkill 25 EC, Cyples, Nurelle D, které se používají na ochranu jehličnanů proti některým škůdcům (lýkožrout smrkový, klikoroh borový), brambor a rajčat proti mandelince bramborové, jabloní proti obaleči jablečnému a dalším škůdcům. V roce 2007 bylo aplikováno v ČR 12 500 kg a jeho ADI je 0,05 mg.kg-1 hmotnosti a den, dle WHO je středně nebezpečný. Nálezy lze očekávat v povrchové vodě, plaveninách, sedimentech a biotě.

Stručný popis použitých analytických postupů Pro stanovení „quatů“ byla vybrána z důvodů dostupnosti a volné kapacity přístrojového vybavení technika kapilární izotachoforézy s kapilární zónovou elektroforézou (ITP-CZE). Byl zvolen vhodný elektrolyt, vhodné vlnové déky a postup SPE extrakce. Metodika byla ověřena na reálných vzorcích. V současnosti se pracuje na snížení meze stanovitelnosti především pro diquat (zvýšení výtěžnosti SPE, zvětšení nástřiku). Pro stanovení clomazonu, spiroxaminu, fenpropidinu, chloridazonu a guazatin acetátu byla v první fázi zvolena plynová chromatografie s hmotnostní detekcí. Byly nalezeny vhodné separační a identifikační podmínky pro clomazon, spiroxamin, fenpropidin a chloridazon. Pro clomazon, spiroxamin a fenpropidin se rovněž podařilo ověřit celý postup stanovení včetně SPE extrakce z vody. Vzhledem k odlišnému chemickému charakteru jednotlivých pesticidů je nutno tyto látky extrahovat ze vzorků vod různým způsobem (různé typy SPE kolonek a způsoby eluce). Na úspěšné extrakci chloridazonu se v současné době pracuje. Předběžné odhady mezí stanovitelnosti za použitých experimentálních podmínek jsou 8 ng.l -1 pro clomazon, 10 ng.l -1 pro fenpropidin, 17 ng.l -1 pro spiroxamin. Stanovení guazatin acetátu metodou plynové chromatografie se neosvědčilo. Vzhledem k tomu, že guazatin je směs aminů a polyaminů, je výhodnější metodou pro jeho analýzu kapalinová chromatografie, která v kombinaci s MS dokáže rozlišit jednotlivé komponenty směsi. Carbendazim, fenpropidin, phenmedipham a clomazon budou doplněny do již zavedené metody na stanovení pesticidů po přímém nástřiku odstředěného vzorku vody metodou kapalinové chromatografie s hmotnostní detekci detektorem na principu trojitého kvadrupolu za podmínek ionizace elektrosprejem. Jsou vybrány intové předchody, je třeba ještě ověřit chromatografii s velkým nástřikem a určit meze stanovitelnosti. Pro carboxin a chloridazon se bude ověřovat možnost stanovení pomocí LC-MS, pro cypermetrin, který měl být původně stanovován pomocí LC-MS, bude testována metoda GC-MS, která by měla být vhodnější (malá citlivost LC-MS). Literatura použitá při práci bude uvedena v připravované publikaci.

3.4.3 Výstupy •

Výběr a zavedení analytických metod pro stanovení vybraných látek, výběr vhodných odběrových míst a zahájení screeningu v širším měřítku. Doporučení metod pro vodohospodářskou praxi. Na závádění metod se stále pracuje. V některých případech se původní předpoklad neosvědčil a je nezbytná změna analytické metody (guazatin acetát, cypermetrin). Pro některé pesticidy (diquat dibromid a paraquat) bude do konce roku zahájen screening.

69


•

Příprava prvních podkladů pro publikaci o výskytu vybraných toxických látek s roční celkovou spotřebou v ČR nad 10.000 kg. Veškeré doposud získané podklady (literární rešerše, postupy stanovení) budou použity v publikaci, která bude připravena v II. pololetí roku 2010.

•

Příprava workshopu na dané téma pro vodohospodářské laboratoře. Na konec I. pololetí roku 2010 připravujeme k této problematice pracovní setkání se zástupci vodohospodářských laboratoří.

70


4 ODDÍL D – VODA A ZVLÁŠTĚ CHRÁNĚNÉ ČÁSTI PŘÍRODY 4.1 VLIV SUCHOZEMSKÝCH EKOSYSTÉMŮ A DALŠÍCH VLIVŮ NA OCHRANNÉ PODMÍNKY NA VODU VÁZANÝCH ZVLÁŠTĚ CHRÁNĚNÝCH ÚZEMÍ 4.1.1 Předmět řešení Problematika subprojektu je zaměřena na některé speciální aspekty vlivu povodí a příbřežních společenstev na vodní ekosystémy. Studovány jsou jevy významné zejména z hlediska ochrany citlivých společenstev v oligotrofních povodích, která jsou ve své většině v ČR legislativně chráněna. Chráněná území, jejichž předmětem je ochrana menších částí povodí nebo kratšího úseku vodního toku, vždy naráží na potřebu popsat a ovlivňovat procesy v celém povodí. Na rozdíl od ekosystémů velkých řek nebo jezer jsou vlivy z povodí dominantním faktorem ovlivňujícím stav drobných vod (Gomi 2002, Wiens 2002). Práce tohoto subprojektu lze rozdělit do tří okruhů, využívajících rozdílné metodické postupy. První okruh prací se zabývá vnosem partikulovaných organických částic do povodí z pramenných mokřadů, druhý pak vývojem příslušných odběrových zařízení. Třetí okruh prací připravuje podklady pro managementová opatření a vyhodnocuje jejich dopad v modelových ZCHÚ, jejichž předmětem ochrany je primární říční síť. Pro řadu ZCHÚ v ČR je rozhodujícím faktorem negativní vliv z povodí nebo naopak izolace regulované primární říční sítě od interakcí se suchozemskými společenstvy narušující detritové řetězce (Simon, Hruška a kol. 2006, Douda et al 2007, Bílý et al 2008). Problematika ochrany a managementu povodí ovlivňujících vodní ekosystémy je velmi složitá a vyžaduje vysoké náklady. Měla by proto být postavena na podrobné vědecké evidenci a jasně stanovených prioritách (Miller and Hobbs 2007, Laycock 2009). Podrobnější informace o dosavadním průběhu prací a dosažených výstupech podávají průběžné zprávy výzkumného záměru za roky 2005 až 2008 a jejich přílohy (Simon a kol. 2005, Simon a kol. 2006, Simon a kol. 2007, Mičaník a kol. 2008). V roce 2009 se práce zaměřily na plnění 3 hlavních cílů. Pokračoval výzkum detritu v prameništích, nově se zaměřením na obsah živin a jeho transport níže po toku v oligotrofním povodí. Na začátku vegetační sezóny začal sběr dat pro studii o transportu plaveného detritu s využitím kontinuálních odběráků DDG a záznamových sond na 14 prameništích. Vývojové práce se soustředily na konstrukci kontinuálního odběráku DDP pro toky s malým spádem. Nově se také objevila možnost právní ochrany odběráku DDG u EPO. Pro vyhodnocení vlivu managementových opatření pokračoval sběr dat o jakosti vody na síti drobných toků na experimentálním povodí. Byl dokončen všeobecně závazný právní předpis (Návštěvní řád NP Šumava) a návrh legislativního předpisu (vyhláška o vzniku NPP Zlatý potok).

4.1.2 Postup řešení a výsledky Detrit V rámci prvního okruhu byly zahájeny v únoru terénní práce na 14 vybraných prameništích v povodí Blanice a Zlatého potoka dle metodiky pro rok 2009. Na základě dat, získaných v loňském roce, bylo ze sady helokrénů vybráno 7 pramenišť s nízkou a 7 pramenišť s vyšší koncentrací dusičnanů ve vodě z vývěrů (pod 3 mg.l -1 NO3 respektive nad 5 mg.l-1). Pozornost byla zaměřena i na koncentraci ortofosforečnanů, hodnoty těchto dvou chemických parametrů ale nekorelovaly, a proto byl dusík, jakožto nejpravděpodobnější

71


limitující faktor v oligotrofním prostředí, zvolen za hlavní ukazatel množství anorganických živin ve vyvěrající vodě. V zimním období (únor – březen) byly ověřeny koncentrace sledovaných živin ve vývěrech (dusičnany, ortofosforečnany a vápník), výsledky byly v dobré shodě s loňskými daty. Do vývěru každého ze sledovaných pramenišť byla instalována plastová výztuž o průměru 10 cm, která umožňuje odebírání nezkalených vzorků, a vývěry byly osazeny záznamovými teploměry, které budou zůstávat na místě po celou dobu výzkumu. Pod většinu pramenišť byl na odtokovou stužku umístěn měrný přeliv pro snadnější měření průtoku jímáním vody do plastového vaku. V květnu bylo provedeno první vzorkování detritu. Pomocí sedimentačních odběráků DDG byly na každém sledovaném prameništi odebrány dva paralelní 24 hodinové zakoncentrované vzorky detritu, reprezentující v průměru 250 l vody. Vzorkování probíhalo na všech prameništích současně kvůli zachování stejných srážko-odtokových podmínek. Celkem v 59 vzorcích, které vznikly rozsítováním a filtrací na tři velikostní frakce, bylo po převedení na sušinu stanoveno množství základních živin (C, N, P) a vápníku. Množství získaného detritu však nebylo dostačující pro všechny požadované analýzy (stanovení DOC a TOC, celkového N, P a Ca) prováděné v pevné fázi. Proto byly od srpnového odběru prodlouženy expozice odběráků DDG na 7 dní. Toto prodloužení se ukázalo jako dostatečné. V srpnu bylo analyzováno dalších 35 vzorků sušiny. V letním období se objevily organizační problémy se stanovením prvků na C-N-S analyzátoru u externí laboratoře, která měla velmi dlouhou dodací lhůtu a došlo tak k zpomalení zpracovávání průběžných výsledků. Jedno sledované prameniště ležící mimo území NPP bylo v průběhu roku zničeno (vlastník pozemku provedl jeho odvodnění) a u dalšího došlo k poklesu jeho vydatnosti tak, že nebylo možné provést odběr odtékajícího detritu. Na 6 prameništích byl proveden také odběr 10 l vzorku vody v době, kdy byly instalovány odběráky DDG, aby bylo možno porovnat množství a složení detritu, zachyceného odběrákem, s koncentrací detritu v prostém vzorku. Vzorkování jakosti vody ve vývěru bylo v srpovém termínu doplněno o vzorky vody pod prameništěm. Na prameništi, vybraném pro detailní sledování, byly instalovány 4 záznamové teploměry – ve vývěru, odtoku, v osluněné části prameniště a mimo prameniště pro záznam teploty vzduchu. Srážky jsou měřeny kontinuálně automatickou meteorologickou stanicí u blízké nemovitosti, souběžně také manuálním srážkoměrem v bezprostřední blízkosti prameniště. Na tomto prameništi již proběhlo detailní vzorkování 4 srážkových událostí (větší série velkoobjemových vzorků). Předběžné výsledky ukazují jen dvojnásobné zvětšení průtoku i koncentrace AFDM po prudké letní bouřce, což je příznivé s ohledem na možnost bilancování. Slabší srážkové události mají jen stěží měřitelný vliv na hydrologii prameniště. Dále budou vzorkovány srážkové události v podzimním období po prvních mrazech, v době zimní oblevy a jarního tání. Podle plánu v metodice bude vzorkování plaveného detritu pokračovat v roce 2010 zimním a jarním odběrem. Výsledky budou zpracovány a publikovány v roce 2010 nebo 2011. Na základě doporučení oponenta plánujeme ve druhé půlce roku 2010 zahájit sledování transportu detritu z pramenišť říční sítí do páteřního toku. V roce 2010 budou také připraveny k publikování některé výstupy prací z let 2007 a 2008.

Vývoj odběrových zařízení Kvůli právní ochraně kontinuálního odběrového zařízení DDG, které je zatím chráněno jen užitným vzorem č. 18924, jsme přikročili po konzultacích s patentovým zástupcem k podání rozšířené patentové přihlášky na European Patent Office. Přihláška vychází z priority u národního patentového úřadu (CZ/29.5.08/ CZA 2008 0329), byla odeslána po splnění všech formálních procedur prostřednictvím patentového zástupce v květnu 2009. EPO byla

72


zaregistrována 30.7. 2009 a potvrzena pod číslem 09160694.7. Délka patentového řízení se pohybuje okolo 4 let. V roce 2010 plánujeme odeslání žádosti o podrobný průzkum. Článek, popisující funkci zařízení DDG, uvedený mezi výstupy v loňském roce jako odeslaný do redakce, byl publikován v recenzovaném časopisu. Patentní řízení ve věci PV 2008-329 u národního patentového úřadu postoupilo do druhého roku trvání s předpokládanou délkou okolo 3 let. V letošním roce probíhaly také práce na vývoji jiného typu odběráku, který bude schopen pracovat na tocích s nízkým spádem. Toto zařízení bude potřebné pro následující fázi výzkumu transportu detritových partikulí z primární říční sítě až do hlavního toku. Použití již existujících zařízení, popsaných v dostupné literatuře, není pro účely výzkumu vhodné, protože tato zařízení mají jen experimentální charakter a jsou materiálově náročná (Phillips et al 2000, Replogle 2009, Lecce 2009) nebo neumožňují získání kvantitativního vzorku (Scrudato 1988 -US patent 4762009). Jednotlivé prototypy byly testovány zprvu jednotlivě a později v sériích na Šáreckém potoce, Vltavě a Blanici. Po konzultacích v ústavu Hydrauliky a hydrodynamiky AV byl použit lom nápustního hrdla ve tvaru strofoidy, který výrazně omezil tlakovou ztrátu celé hydraulické soustavy. Nejmenší rychlost proudění vody potřebnou pro uvedení zařízení do chodu tak bylo možné zmenšit na 0,2 m.s -1. Při nižších rychlostech, do 0,1 m.s-1, je pak možné odběrák použít po odstranění odpadního potrubí jako kvalitativní lapač. Výsledná konstrukce byla přihlášena k právní ochraně formou PUV 2009-21610 a po konzultaci s patentovým zástupcem i formou přihlášky patentu (PV 2009-561). Právní ochrana formou užitného vzoru byla přiznána 26.10.2009 pod číslem UV 2009-20173. Celkově tedy v současné době probíhají 3 patentová řízení ve věci těchto patentových přihlášek: PV 2008-329, PV 2009-561 a 09160694.7.

Managementová opatření V rámci třetího okruhu prací probíhalo dlouhodobé sledování jakosti vody v revitalizovaných tocích Včelničky a Sviňovické strouhy na dlouhodobých odběrových profilech. Za hydrologický rok 2008–2009 bylo provedeno 12 sérií odběrů na 7 lokalitách. Bylo provedeno vyhodnocení časových řad fyzikálně-chemických dat z lokality Včelnička a je připravován článek do recenzovaného časopisu se širším autorským kolektivem, ve spolupráci s Botanickým ústavem AV a StF ČVUT. Předložení článku do recenzního řízení impaktovaného časopisu se předpokládá v roce 2010, záleží však na časových možnostech spolupracovníků. Data z Sviňovické strouhy budou v roce 2010 ve spolupráci s AOPK ČR využita při přípravě Plánu péče NPP Blanice. Z výsledků sledování oligotrofního povodí Zlatého potoka v první fázi VZ 2005–2007 (jakost vody, mapování primární říční sítě, návrh vymezení ZCHÚ, návrh limitů) byl dokončen výstup v podobě legislativního podkladu. MŽP – odbor zvláště chráněných částí přírody dosud nezahájilo legislativní proces vyhlašování. Termín předpokládané uznatelnosti výstupu tedy není znám. Jako výsledek prací v NP Šumava v letech 2005 a 2006, zaměřených na sledování dopadu antropogenních disturbancí na dnová společenstva Teplé Vltavy (s doplněním v letech 2007 a 2008), byl po dlouhém správním řízení v dubnu t.r. schválen obecně závazný právní předpis Návštěvní řád NP Šumava (Nařízení Správy Národního parku a chráněné krajinné oblasti Šumava č. 3/2009 příloha II.) a výstup se stal uznatelným. Výsledky byly také prezentovány na 2. ECCB formou přednášky. Společně s dalšími daty z měření, která provádí dle naší metodiky správa NP i v roce 2009, plánujeme výstupy v roce 2010 publikovat.

73


4.1.3 Výstupy •

Odeslání článku do recenzního řízení časopisu s IF, zaměřeného na fyzikálně chemické parametry, ovlivňující ekosystém pramenišť. Článek Fricová,K., Simon, O., Bílý,M., Douda,K., Kubíková, L. Composition of detritus in microhabitats of submontane organogenic springs (Sumava, Czech Republic) byl odeslán do impaktovaného časopisu Limnologica.

•

Výsledek promítnutý do právních předpisů – Vyhláška MŽP o vyhlášení NPP Zlatý potok (v roce 2009 bude materiál dokončen, uznatelným se výstup stane po skončení legislativního procesu v roce 2011) Zpracováno ve spolupráci se subprojektem 3616. Výstup byl dokončen, proces vyhlašování NPP Zlatý potok, s předpokládanou dobou trvání legislativního procesu 3 roky, neuplatněný výstup.

•

Registrace odběrového zařízení pro kontinuální odběr reprezentativních vzorků pro toky s nízkým spádem (odběrák DDP) jako užitného vzoru. Registrace proběhla v měsíci srpnu, (PUV 2009-21610, priorita ze dne 23.8. 2009 ), výstup se stal uznatelným dnem zápisu 26.10.2009 pod číslem UV 2009-20173. (3615_2643)

•

Článek v recenzovaném časopise Příroda Kubíková, L., Simon, O. Charakteristika a oživení podhorských šumavských pramenišť s detailnějším zaměřením na rod hrachovka (Pisidium) Článek byl po recenzním řízení přijat do tisku ve výše uvedeném recenzovaném časopise. (3615_2644)

•

Účast na mezinárodní konferenci 2nd European Congress of Conservation Biology, 1.5.9.2009. Na konferenci byly prezentovány 2 příspěvky: Kladivova,V., Simon, O.(2009) Tepla Vltava river ecosystem treat by excessive canoeing – tolerable stress determinating. 2nd European Congress of Conservation Biology, Prague, Czech Republic, 1- 5 September, 2009, Book of Abstrakts. p.27 oral presentation, abstract (nebodovaný výstup) (3615_2657) Kubikova,L., Fricova, K., Simon, O. (2009) The importance of spring aras for the biodiversity of intvertebrates in oligotrofic catchment. 2nd European Congress of Conservation Biology, Prague, Czech Republic, 1- 5 September, 2009, Book of Abstrakts. p.27 speed oral presentation, abstract (nebodovaný výstup) (3615_final1_2009)

Další dosažené výstupy: •

Uplatněným se stal výstup prací z let 2005–2007, (doplněný v prosinci 2008 a březnu 2009) příloha II. Nařízení Správy Národního parku a chráněné krajinné oblasti Šumava č. 3/2009 – Návštěvní řád Národního parku Šumava. (3615_2211)

•

Uplatnitelným se stal článek Simon, O., Fricová, K. Kontinuální vzorkovač plavenin nové konstrukce VTEI, Vodohospodářské technické – ekonomické informace, 2009, roč. 51, č. 2, s. 15-17. ISSN 0322-8916, příloha Vodního hospodářství 4/2009. (3615_2649)

•

Odběrák DDG (s platnou prioritou u národního patentového úřadu CZ/29.5.08/ CZA 2008 0329) byl přihlášen u European Patent Office. Přihláška byla 30.7. 2009 potvrzena a je registrována pod číslem 09160694.7. Délka patentového řízení se pohybuje okolo 4 let. (neuplatněný výstup)

74


•

Po konzultaci s patentovým zástupcem byl odběrák DDP přihlášen také jako patent (PV 2009-561), zápis je předpokládán za cca 3 roky. (neuplatněný výstup)

75


4.2 VLIVY LESNÍCH EKOSYSTÉMŮ S RŮZNÝM ZPŮSOBEM OBHOSPODAŘOVÁNÍ NA KVALITU ODTÉKAJÍCÍ VODY 4.2.1 Předmět řešení Subprojekt zkoumá působení lesních porostů na vodní ekosystémy. Výzkumná práce je rozdělena do dvou okruhů: prvním je sledování kvality vody a biotických složek vodního prostředí ve vztahu k typu lesního porostu, druhá část se věnuje dynamice dřevní hmoty uložené v korytech neupravených vodních toků.

Kvalita vody v lesních ekosystémech Práce směřují k zodpovězení otázky, zda je přeměna původního lesního ekosystému v hospodářský monokulturní porost provázena změnou ve fyzikálně-chemických parametrech kvality vody a bioindikačních společenstev v korytě. V předcházejících letech řešení probíhalo vzorkování na pěti dvojicích malých lesních povodí v Moravskoslezských Beskydech a Javorníkách. V každé dvojici bylo srovnáváno povodí s pralesovitým porostem a jemu podobné povodí intenzivně lesnicky obhospodařované. V průběhu tří let byl získán základní soubor dat o chemické kvalitě vody a množství vzorků bioindikačních společenstev fytobentosu a zoobentosu.

Dynamika dřevní hmoty ve vodních tocích Přítomnost břehové vegetace a mrtvého dřeva v korytě přirozeného vodního toku zásadně určuje jeho charakter a biologickou rozmanitost. Specifickým rysem řady vodních toků v ČR i Evropě je postupné stárnutí a samovolný vývoj břehových porostů, které se stávají zdrojem mrtvé dřevní hmoty. Z pohledu ochrany přírody je tento vývoj na mnoha lokalitách žádoucí, ale v obydlených oblastech může splavované dřevo zhoršovat povodňové škody. Pro potřeby managementu přirozených vodních toků však chybí poznatky o dynamice mrtvého dřeva v nivě a korytě vzhledem k dynamice průtoků a morfologické charakteristice koryta. V této tematické části subprojektu je pomocí individuálního značení jednotlivých kusů dřevní hmoty sledována její dynamika. V uplynulých letech řešení byl sledován přísun, ukládání a pohyb dřevní hmoty uložené v nivě a korytě řeky Blanice na Šumavě a vývoj technické stabilizace dřevní hmoty v korytě řeky Moravy v Litovelském Pomoraví.

4.2.2 Postup řešení a výsledky Podle schválené metodiky byly pro rok 2009 naplánovány následující cíle: •

Na lokalitách v Beskydech a Javorníkách pokračovat v menší míře ve sběru dat o chemických parametrech vody odtékající z povodí a doplnit informace o lesnické charakterizaci porostů ve sledovaných lesních povodích.

•

Dokončit determinaci a provést analýzu vzorků makrozoobentosu a fytobentosu ze srovnávacích povodí malých lesních toků Beskyd a Javorníků.

•

Na lokalitách Blanice-Spálenec a Morava-Vrapač pokračovat ve sledování dynamiky mrtvé dřevní hmoty v korytě a nivě vodního toku.

•

Provést průzkum horního toku Zlatého potoka na Šumavě s ohledem na charakter břehových porostů a množství mrtvé dřevní hmoty.

76


Kvalita vody v lesních ekosystémech Pro rok 2009 byl v metodice naplánován menší rozsah terénních prací než v letech předchozích. Důraz byl kladen na laboratorní zpracování vzorků získaných v předchozích letech, jejich vyhodnocení a konečně sepsání publikací. V průběhu roku 2009 bylo provedeno celkem šest sérií odběrů vzorků vody pro chemickou a mikrobiologickou analýzu na všech pěti párech lokalit v Moravskoslezských Beskydech. V laboratoři pokračovaly práce na determinaci vzorků makrozoobentosu odebraných na lokalitách v letech 2006–2008. Vzorky zástupců méně četných taxonomických skupin jsou již nyní určeny a rovněž se podařilo determinovat zástupce druhově početných řádů Ephemeroptera, Plecoptera a Trichoptera. Výskyt některých problematických taxonů byl potvrzen pomocí odchytů dospělců do Malaiseho pastí, které byly na lokalitách instalovány během letní sezóny. Výsledky analýzy vybraných skupin bentosu (měkkýši a ploštěnky) byly prezentovány na konferenci České a Slovenské limnologické společnosti v referátu s názvem: „Vliv lesního hospodářství na vodní prostředí v prostoru Vnějších Západních Karpat“. Výskyt kriticky ohroženého druhu pošvatky Arcynopteryx compacta, který byl během výzkumu v Moravskoslezských Beskydech zjištěn, byl prezentován formou posteru na mezinárodní konferenci 2 nd European Congress of Conservation Biology. Do recenzovaného časopisu byl odeslán rovněž faunistický článek o pošvatce Leuctra digitata, jejíž výskyt v oblasti Moravskoslezských Beskyd dosud nebyl hlášen. Část pracovních cest byla věnována studiu lesnických charakteristik povodí s hospodářským lesem. Ve spolupráci s příslušnými lesními správami byly doplňovány údaje o stáří a skladbě porostů, historii těžebních a výchovných zásahů, obmýtí atd.

Dynamika dřevní hmoty ve vodních tocích Po jarní povodni (cca Q1) bylo provedeno dohledání označených kmenů v korytě a nivě řeky Blanice na lokalitě Spálenec (CHKO Šumava). Podle stejné metodiky použité v minulých třech letech (podrobný popis uložení a polohy označeného kusu na transektu) byl zaznamenán posun a fragmentace dřeva vlivem povodňových průtoků. Bylo označeno nově naplavené dřevo a spočtena bilance přísunu a odplavení dřeva na lokalitě. Na transektu se nachází přibližně 500 kusů označeného dřeva, jehož sledování probíhá již druhý rok ve standardním režimu. Dílčí výsledky ze výzkumu v roce 2006, kdy byla na lokalitě zaznamenána desetiletá povodeň, byly zpracovány do rukopisu odeslaného do impaktovaného časopisu. Z důvodu rozšíření počtu lokalit, kde je studována dynamika dřevní hmoty byl proveden průzkum koryta Zlatého potoka (Šumava) v úseku Skříněřov-Chroboly. V květnu zde bylo označeno štítky podle používané metodiky přibližně 250 kusů mrtvé dřevní hmoty a souší stojících na břehu. Zlatý potok je neupravený tok 3. řádu dle Strahlera a svojí charakteristikou (sklon, průtokový režim, šířka a sinusoita koryta) dobře doplňuje dosud sledované lokality. Navíc jeho přítok (Luční potok) má mimořádně rychlou dynamiku tvorby koryta a přináší velké množství plaveného dřeva. Zaměření dřevní hmoty na lokalitě Vrapač v Litovelském Pomoraví proběhlo v období vhodných průtokových podmínek na přelomu října a listopadu. Byl zdokumentován stav kotvených kmenů instalovaných zde v roce 2003 a evidováno bylo rovněž spláví, které se na těchto kmenech akumuluje. Vývoj koryta byl hodnocen obvyklým zaměřením posunu břehové hrany a příčných profilů dna. Vývoj tohoto ojedinělého projektu stabilizace kmenů v korytě byl prezentován na mezinárodní konferenci 2 nd European Congress of Conservation Biology 2009 a zároveň byl připraven článek do časopisu Vodní hospodářství. Problematika dřevní hmoty v korytech vodních toků byla prezentována na konferenci České a Slovenské limnologické společnosti v referátu s názvem „Mrtvé dřevo – jaké má místo v našich vodních tocích?“. Stav a zhodnocení technického ukotvení kmenů v korytě řeky

77


Moravy bylo prezentováno v září na mezinárodní konferenci 2nd European Congress of Conservation Biology 2009 formou posteru.

4.2.3 Výstupy •

K publikaci v recenzovaném časopise bude odeslána práce „Vývoj technické stabilizace dřevní hmoty v korytě Moravy v CHKO Litovelské Pomoraví“. Rukopis článku: Kožený P., Vajner P., Žerníčková O., Šindler M. „Vývoj technické stabilizace dřevní hmoty v korytě Moravy v CHKO Litovelské Pomoraví“ byl odeslán do redakce recenzovaného časopisu Vodní hospodářství.

•

Do recenzovaného časopisu bude odeslána publikace „Kroča, J., Kuras, T. Skácelová, O. : Phytobenthos of small streams in the Beskydy and Javorníky mountains.“ Rukopis publikace: Skácelová, O., Uher, B., Kroča, J. „Phytobenthos of small streams in the Beskydy and Javorníky mountains“ byl odeslán do redakce recenzovaného časopisu Časopis Slezského muzea Opava.

•

Pokračování práce na publikaci Kroča, J., Kuras, T. Skácelová, O., Kožený, P. Phytobenthos indicated impact of production- and virgine forest on small streams in the Beskydy and Javorníky mountains. (bude odesláno do impaktovaného časopisu) Z důvodu širšího autorského kolektivu se práce na přípravě článku zpozdily. Článek bohužel nebude v roce 2009 odeslán do redakce impaktovaného časopisu, jak bylo původně zamýšleno. Jeho příprava se přesouvá na rok 2010.

•

Do impaktovaného časopisu bude odeslán článek Kožený, P. Large woody debris movement and deposition in a natural fourth order stream. Rukopis byl odeslán do impaktovaného časopisu Forest Ecology and Management.

•

Výsledek promítnutý do právních předpisů – Vyhláška MŽP o vyhlášení NPP Zlatý potok (v roce 2009 bude materiál dokončen, uznatelným se výstup stane po skončení legislativního procesu v roce 2011) – ve spolupráci se subprojektem 3615. Výstup byl zpracován ve spolupráci se subprojektem 3615 a byl v roce 2009 dokončen. Probíhá vyhlašování NPP Zlatý potok s předpokládanou dobou trvání legislativního procesu 3 roky. (neuplatněný výstup)

•

Účast na mezinárodní konferenci 2nd European Congress of Conservation Biology, 1.5.9.2009. Formou posteru zde byly prezentovány dva příspěvky: Kroča, J. Arcynopteryx compacta (McLachlan, 1872) - research of critically endangered species in Moravskoslezské Beskydy Mts. (Czech Republic). In Book of Abstracts, 2nd European Congress of Conservation Biology, Prague, Czech Republic, 1.9. 2009, Czech University of Life Sciences. p.187. ISBN 978-80-213-1961-5. (nebodovaný výstup) (3616_final1_2009) Kožený, P., Vajner, P. Šindlar, M. Large wood stabilization in the Morava river, Czech Republic - how to conserve wood in a natural river. In Book of Abstracts, 2nd European Congress of Conservation Biology, Prague, Czech Republic, 1.9. 2009, Czech University of Life Sciences. p.186-187. ISBN 978-80-213-1961-5. (nebodovaný výstup) (3616_final2_2009)

78



Kroča, J. Leuctra digitata Kempny, 1899 (Plecoptera: Leuctridae) in the Moravskoslezské Beskydy Mts. and Podbeskydská pahorkatina Upland (Czech Republic). Článek byl v roce 2009 odeslán do recenzovaného časopisu Časopis Slezského muzea Opava. V recenzním řízení.

•

Kožený, P., Simon, O. Mrtvé dřevo ve vodních tocích - čas změnit zákony? Článek byl přijat do redakce a bude otištěn. Kožený, P., Simon, O. Mrtvé dřevo ve vodních tocích – čas změnit zákony?. Příroda. Sborník prací z ochrany přírody, 2009, č. , s. 0—0. ISSN. 1211-3603. (3616_2296)

•

Chvojka, P., Komzák, P. Špaček, J. (2009) New faunistic records of Trichoptera (Insecta) from the Czech Republic, III. Faunistický článek zpracovaný s využitím dat z Moravskoslezských Beskyd je v recenzním řízení časopisu Acta Musei Moraviae, Scientiae biologicae. V recenzním řízení.

Články ve sbornících z konferencí: •

Kroča, J, Kožený, P. Vliv lesního hospodářství na vodní prostředí v prostoru Vnějších Západních Karpat. In Lenka Kröpfelová, Jana Šulcová Sborník příspěvků 15. konference České limnologické společnosti a Slovenskej limnologickej spoločnosti. Třeboň, 22.6.2009. Třeboň : ENKI o.p.s. Třeboň, 2009, s. 155-158. ISBN 978-80-254-4698-0. (nebodovaný výstup) (3616_2698)

•

Kožený, P. Mrtvé dřevo: jaké má místo v našich vodách? In Lenka Kröpfelová, Jana Šulcová Sborník příspěvků 15. konference České limnologické společnosti a Slovenskej limnologickej spoločnosti. Třeboň, 22.6.2009. Třeboň : ENKI o.p.s. Třeboň, 2009, s. 137141. ISBN 978-80-254-4698-0. (nebodovaný výstup) (3616_2634)

•

Mlejnková, H., Horáková, K., Kroča, J. Distribuce planktonních bakterií v pramenných oblastech CHKO Beskydy. In Prokšová, M. Mikrobiologia vody a životného prostredia. Poprad, Slovensko, 30.9.2009. Bratislava: 2009. (v tisku). (Ve spolupráci se subprojektem 3609, nebodovaný výstup) (3616_2619)

79


4.3 PODMÍNKY ZACHOVÁNÍ VÝSKYTU ZVLÁŠTĚ CHRÁNĚNÝCH DRUHŮ VODNÍCH A MOKŘADNÍCH ORGANISMŮ 4.3.1 Předmět řešení Obsahem subprojektu je základní výzkum zaměřený na získávání nových poznatků týkajících se biologie zvláště chráněných druhů na vodu vázaných organismů, jejich společenstev, biotopů výskytu a interakcí mezi populacemi dotyčných druhů a prostředím.

Velcí mlži Hlavním letos zpracovávaným tématem jsou reprodukční biologie a ekotoxikologie velkých mlžů, konkrétně druhů Unio crassus a Anodonta anatina. Ontogenetický vývoj u této skupiny organismů probíhá přes mikroskopické larvální stádium (glochidium), které parazituje na rybích hostitelích (Watters, 2006). Mlži jsou v tomto stádiu vývoje a také v období bezprostředně po odpadnutí z hostitelské ryby extrémně citliví k vnějším vlivům (Cope et al., 2008). Poznání faktorů, které je v tomto období nejvíce ovlivňují, přispívá k odhalování příčin jejich ohrožení a vymizení z volných vod (Van Hassel a Farris, 2007a). V návaznosti na loňský rok řešení jsme pokračovali v experimentech testujících vhodnost různých rybích hostitelů. Loni provedené laboratorní testy toxicity s uměle odchovanými juvenilními jedinci mlžů byly vyhodnoceny a zpracovány do publikace. V oblasti ekotoxikologické problematiky jsme letos pokračovali ve sběru materiálu a laboratorních stanovení na obsah těžkých kovů ve svalovině Anodonta anatina.

Původní a introdukované druhy raků Prvním tématem je statistické zpracovávání dvou velkých datových sad, a to výsledků celorepublikového mapování výskytu raků a soubor dat o chemismu vody v síti profilů toků, kde by se raci mohli potenciálně vyskytovat. Cílem je zhodnocení vztahu výskytu našich původních druhů raků a chemismu vody. Výzkum probíhá ve spolupráci s AOPK ČR. Druhým tématem je autekologie, především migrační aktivita našich původních druhů Austropotamobius torrentium a Astacus astacus a introdukovaného druhu Orconectes limosus, který svou přítomnopstí předsavuje pro původní druhy raků vážné nebezpečí. (Mlíkovský et al. 2006). Hlavními studijními lokalitami jsou povodí Stroupinského potoka (CHKO Křivoklátsko) a Pšovka (CHKO Kokořínsko). První z lokalit je unikátní svým současným výskytem A. torrentium a Astacus astacus a skýtá ojedinělou možnost studia interakcí mezi oběma druhy našich původních raků. Na Pšovce je v současné době mezi populacemi druhu O. limosus a domácího A. astacus asi 15 km toku. Otázka migrace O. limosus je tedy na této lokalitě velmi důležitá. V letošním roce byly na obou lokalitách dokončeny dvouleté terénní práce započaté v roce 2008.

Společenstva zimujících vodních ptáků Vodní ptáci jsou nedílnou součástí akvatických ekosystémů (Andrikovics, 2008). Jejich ochrana v ČR je dosud zaměřena především na hnízdní populace (se stavem hnízdící populace určitého druhu ptáka je svázán např. statut stupně ohrožení dotyčného druhu na území ČR). Přitom pro řadu druhů zejména vodních a mokřadních ptáků je území ČR klíčové především z hlediska shromaždišť jejich zimujících populací. Střední Čechy, díky přítomnosti dvou velkých nezamrzajících řek, jsou pro některé zimující druhy oblastí významnou nejen v rámci ČR, ale i střední Evropy. Jednou z nejdůležitějších zimovacích lokalit je Vltava v pražském intravilánu – nejstarší souhrnné údaje o zimujících vodních ptácích na tomto

80


úseku Vltavy uvádí publikace Wahla (Wahl 1944) a Bauma (Baum 1955). Podrobné údaje o vývoji pražského zimoviště vodních ptáků v letech 1975 až 2000 byly publikovány v roce 2002 (Bergmann 2002). Nezbytným předpokladem pro dlouhodobé hodnocení trendů kvality i kvantity zimujících společenstev vodních ptáků je udržení kontinuity pravidelného sčítání populací na zimovacích lokalitách. V rámci tohoto subprojektu VZ zajišťujeme pravidelné kontroly nejen na pražském zimovišti, ale i na většině významných středočeských lokalit, o něž bylo v uplynulých 5 letech sčítání rozšířeno. Druhou částí výzkumu je průběžné zpracovávání a publikování výsledků jak z aktuálních, tak historických dat (Bílý et al., 2008)

Společenstva olšin Mezi cenné semiakvatické biotopy, hostící množství ohrožených druhů organismů, patří mj. i olšiny. Jde o lokality s trvale vysokou hladinou podzemní vody (Ellenberg, 1996) a jsou proto výrazně ovlivňované vodním koloběhem. I díky tomu jde o společenstva, která jsou velmi silně dotčena změnami krajiny v důsledku lidské činnosti. Velké množství těchto biotopů v minulosti zaniklo nebo bylo silně degradováno (Döring-Mederake, 1990; Ellenberg, 1996). Na druhou stranu, olšiny mohou být i produktem sekundární sukcese při zarůstání neobhospodařovaných mokrých luk. Předmětem našeho výzkumu byla analýza vývoje a aktuálního stavu vybrané série lokalit olšin na území ČR a hodnocení příčin jejich degradace.

4.3.2 Postup řešení a výsledky Velcí mlži Byla realizována druhá etapa vybavení laboratoře pro experimentální odchovy velkých mlžů, spočívající v kompletaci zařízení umožňujícího současné separátní držení až 80 jedinců hostitelských ryb. Na tomto zařízení byly letos provedeny 2 experimenty. První testoval vliv původu velevruba Unio crassus a hostitelské ryby na úspěšnost vývoje parazitické fáze mlže (mlži a ryby pocházející ze stejné vesrus různé lokality), druhý navázal na loňský experiment testující vhodné rybí hostitele s tím, že jsme otestovali ve větším počtu některé další druhy ryb (parma, perlín, jeseter). Výsledky budou příštím rokem připravovány k publikaci. Byla sepsána a vydána publikace hodnotící loňský experiment testující akutní toxicitu dusičnanového dusíku (N-NO3-) pro juvenilní jedince Unio crassus a Anodonta anatina. Výsledky studia toxicity dusičnanového dusíku pro juvenilní stádia dokumentují značnou toleranci studovaných druhů vůči tomuto polutantu. Práce tak dokladuje spíše indikační význam N-NO3-, nežli přímý negativní vliv na studované druhy. Pro rozbory těžkých kovů byla odebrána série 40 jedinců Anodonta anatina ze 4 lokalit na podélném profilu řeky Sázavy. Na těchto vzorcích bude hodnocen vliv biotických i abiotických faktorů na akumulaci těžkých kovů v těle mlže a hodnocen jejich bioindikační význam. První výsledky byly prezentovány na mezinárodní vědecké konferenci.

Původní a introdukované druhy raků Statistické hodnocení výskytu raků a chemismu vody provedené v loňském roce přineslo více významných výsledků. Lokality s výskytem našich původních raků vyžadují jakost vody ve vyšší kvalitě, než stanoví nařízení vlády č. 71/2003 Sb. Dále v tocích s výskytem raka říčního byla zaznamenána lepší jakost vody než v tocích, ve kterých se naši původní raci nevyskytují. Dále se ukazuje, že oba naše původní druhy raků jsou stejně náročné na kvalitu vody. Na základě získaných poznatků letos probíhaly práce na 3 publikacích. Byla sepsána a vydána publikace na téma obecných souvislostí mezi výskytem raků a jakostí vody. Ve

81


spolupráci s AOPK ČR probíhaly práce na publikaci, shrnující dosavadní poznatky o rozšíření a biologii raků v ČR (Raci v ČR). Její vydání se předpokládá na přelomu let 2009/10. Dále byla sepsána a k odeslání do redakce časopisu připravena publikace na téma vlivu kvality vody na původní a introdukované druhy raků v ČR. Migrace raků na Pšovce byla letos sledována jednak radiotelemetricky, jednak pomocí vrše. Cílem je zjištění migračních schopností a preference úkrytů označených jedinců Orconectes limosus v různých ročních obdobích. Po loňském letním experimentu, kdy raci po dobu 1 měsíce vykazovali značně omezený pohyb, jsme letos provedli další dva jednoměsíční experimenty: Jarní, kdy byla migrační aktivita velmi vysoká, a podzimní, kdy naopak raci již nemigrovali téměř vůbec. Spolu s loňskými výsledky tak vznikla série dat pokrývající migrační aktivitu O. limosus v klíčových obdobích sezóny. V příštím roce budou tato data statisticky vyhodnocena. Studie na Pšovce probíhá ve spolupráci s PřF UK Praha. Vyhodnocení loňského experimentu provedeného na Stroupinském a Brovském potoce, při kterém bylo v období srpna a září označeno pomocí elastomerů cca 800 jedinců Astacus astacus a Austropotamobius torrentium, a poté pomocí zpětných odchytů zjišťovány jejich přesuny, ukázalo výrazně odlišné migrační chování obou druhů. Aby bylo možno tento výsledek potvrdit a zobecnit, byl experiment letos metodicky shodně zopakován. Denzita jedinců (včetně zpětně odchytávaných) byla velmi obdobná loňsku, navíc se podařilo odchytit několik jedinců značených před jedním i dvěma roky. Celkové vyhodnocení experimentu, včetně určení populační hustoty obou druhů, plánujeme na příští rok. Pokračovala specializovaná inventarizace lokalit výskytu Austopotamobius torrentium, (chemismus, početnost a stav populace raků na lokalitě, morfologie toku). Navštíveno bylo 20 lokalit.

Společenstva zimujících vodních ptáků V běžné sezóně bylo zajištěno pravidelné sčítání zimujících populací na středočeských vodách, se zřetelem na zvláště chráněné druhy, ve spolupráci s Českou společností ornitologickou. Byly průběžně hodnoceny výsledky z uplynulých sezón. Po loňské publikaci, zabývající se prostorovou distribucí a preferencí habitatů hodnocených pro celé společenstvo, celou sledovanou oblast středních Čech a dvě sezóny (Bílý et al. 2008) byla letos sepsána a vydána publikace zaměřená na dlouhodobější vývoj stavu zimujících populací dvou vybraných druhů (Fulica atra, Gallinula chloropus). Dále probíhají práce na publikaci zaměřené na pražské zimoviště, a to na sezónní změny společenstva na základě hodnocení 15-leté řady pozorování, v souvislosti s limnologickými a klimatickými charakteristikami.

Společenstva olšin Byl hodnocen historický vývoj na pěti lokalitách olšin v ČR, a to jednak s využitím analýzy historických leteckých snímků, jednak s využitím dendrochronologie. Cílem bylo popsat historické změny v charakteru dotyčných olšinných společenstev (především ve vegetačním pokryvu) a určit příčiny těchto změn. Výzkum probíhal ve spolupráci s FŽP ČZU Praha. Naše pracoviště řešilo zejména aplikaci metod GIS na prostorové analýzy zpracovávané v rámci studie. Výsledky prokázaly především vliv změn hladiny podzemní vody, k níž v minulosti docházelo v důsledku melioračních zásahů.

82


4.3.3 Výstupy •

článek o průběhu larválního vývoje velevruba tupého Unio crassus na různých hostitelských druzích ryb a vitalitě juvenilních jedinců bude odeslán do impaktovaného časopisu: Douda, K. (2009, in press) Effects of nitrate nitrogen pollution on Central European unionid bivalves revealed by distributional data and acute toxicity testing, Aquatic conservation: marine and freshwater ecosystems (Impact factor za rok 2008: 1.619). (3608_2233).

•

článek o nárocích raka říčního a dalších druhů raků žijících v ČR na jakost vody bude odeslán do impaktovaného časopisu: Publikace Svobodová, J., Douda, K. Štamberková, M. Picek, J., Vlach, P. and Fischer, D. Water quality requiremens of native and invasive crayfish in streams in the Czech Republic byla odeslána k recenznímu řízení.

•

článek zabývající se historickým vývojem pražského v recenzovaném časopise:

zimoviště vodních ptáků

Mourková,J., Bergmann,. Bílý, M. (2009) Zimování slípky zelenonohé (Gallinula chloropus) a lysky černé (Fulica atra) ve středních Čechách v letech 1995/96 - 2006/07 a v Praze v letech 1970/71 - 2006/0), Sylvia, 45: 121- 136. (3608_2653) •

odborný článek do časopisu Vodní hospodářství zabývající se využitím software pro hodnocení vlivu chemismu na výskyt raků - vzhledem k naplněnosti letošních čísel VH byl sepsán a odeslán článek do jiného časopisu. Svobodová, J., Douda, K. & Vlach, P. Souvislost mezi výskytem raků a jakostí vody v České republice. - Bulletin VÚRH Vodňany, 45, 2-3: 100-109. (3608_2650)

Další bodované výstupy: •

Douda J., Čejková A., Douda K., Kochánková J. (2009) Development of alder carr after abandonment of wetland grasslands during the last 70 years. Annals of Forest Science 66, 712, p.1-13. (Impact factor za rok 2008: 1.554). (3608_2628)

Další výstupy (popularizační články): •

Douda, K., Beran, L. (2009) Ochrana velevruba tupého v České republice. Ochrana přírody 2009/2. s. 16-19. (3608_2646)

•

Beran, L., Douda, K. (2009) Bečva - nejvýznamnější moravská lokalita velevruba tupého. Ochrana přírody 2009/2. s. 19-21. (3608_2648)

Účast na konferencích: •

Matasová, K., Lualyová, Z., Juračka, P.J., Smejtek,L., Bílý,M., Petrusek, A. Activity patterns of the invasive crayfish Orconectes limosus in a stream flowing through a fishpond. Regional European Crayfish Workshop: Future of native crayfish in Europe, Písek, Czech Republic, 7.-10.9.2009. (3608_final1_2009)

•

Svobodová, J., Douda, K., Vlach, P. Souvislost mezi výskytem raků a jakostí vody v České republice. Ochrana raků v kontextu s rybářským hospodařením, Písek ,10.-11. 9. 2009. (3608_final5_2009)

83


•

Douda, K. Water quality criteria for protection of endangered unionid bivalves from nitrate nitrogen pollution. Book of abstracts - 2nd European Congress of Conservation Biology, Czech University of Life Sciences. p. 165. (3608_final3_2009)

•

Bílý, M., Simon, O., Vítek, L. Possibilities of heavy metals influence on Margaritifera margaritifera population in Bohemian- German border streams. -2nd European Congress of Conservation Biology, Czech University of Life Sciences. p. 156. (3608_final4_2009)

84


5 ODDÍL E – PLOŠNÉ A DIFÚZNÍ ZDROJE ZNEČIŠTĚNÍ 5.1 VLIVY ZEMĚDĚLSKY OBHOSPODAŘOVANÝCH POVODÍ NA KVALITU ODTÉKAJÍCÍ VODY 5.1.1 Předmět řešení Zemědělské hospodaření na půdách, jako jeden z klíčových antropogenních vlivů v krajině, významným způsobem ovlivňuje stav povrchových a podzemních vod. Vnáší do půdy a zprostředkovaně i do vod široké spektrum běžných i specifických znečišťujících látek, které mohou negativně ovlivňovat jakost vod, celkový stav vodních ekosystémů a v některých případech i na vody vázané terestrické ekosystémy. Z tohoto důvodu je řešení problematiky zemědělského znečištění vod orientováno na popis a podrobné studium způsobu transportu a transformace znečišťujících látek a hodnocení indikátorů zemědělského znečištění různého typu v systému půda – horninové prostředí – voda (vodní ekosystém). Jedním z hlavních cílů řešení je posoudit skutečný vliv zemědělského hospodaření na stav vod ve srovnání s ostatními významnými antropogenními vlivy jako je komunální a průmyslové znečištění nebo zatížení vod atmosférickou depozicí. Dalším cílem řešení je zobecnit výsledky získané výzkumem v pilotních povodích a vybraných oblastech pro různé typy zemědělského hospodaření a pro různé půdně klimatické podmínky na celém území České republiky. Neméně významným cílem řešení subprojektu je získat údaje o pozaďovém znečištění vod v zemědělské krajině v závislosti na půdních a hydrologických podmínkách, klimatických poměrech, převažujícím způsobu hospodaření a dalších charakteristikách studovaných oblastí. Řešení subprojektu je mimo jiné orientováno tak, aby získané výsledky bylo možné využít pro potřeby analýzy významných antropogenních vlivů v Plánech oblastí povodí nebo pro potřeby implementace Nitrátové směrnice, která se jako jedna z mála směrnic Evropské unie zabývá zemědělským znečištěním vod. V roce 2009 byly v subprojektu naplánovány práce, které ve všech čtyřech řešených okruzích směřovaly zejména k přípravě publikací a uplatnění výsledků shromážděných v předchozích letech řešení. Kromě publikačních aktivit byly některé výsledky výzkumů prezentovány na národních i mezinárodních konferencích a workshopech. Dále také v okruzích věnovaných fosforu a mikrobiálnímu znečištění pokračovaly terénní práce zaměřené na doplnění dalších údajů se speciálním zřetelem na vybraná pilotní povodí.

5.1.2 Postup řešení a výsledky Problematika zemědělského znečištění vod byla v subprojektu v roce 2009 řešena jako v předchozích letech ve čtyřech tématických okruzích, které se zabývají znečištěním vod dusíkatými látkami, fosforem a pesticidy a sledují mikrobiální znečištění vod ze zemědělství. Podrobnější představu o postupu řešení a výsledcích tématických okruhů v roce 2009 přinášejí následující čtyři podkapitoly.

Zemědělské znečištění vod dusíkem V prvním okruhu řešení, který je věnován problematice dusíku a Nitrátové směrnici proběhlo během jarních měsíců zpracování dat z monitoringu ZVHS pro následné statistické hodnocení obsahu anorganických forem dusíku a celkového fosforu s cílem testovat metodiku vymezování zranitelných oblastí podle eutrofizace povrchových vod. Byly zpracovány výsledky z období 2006–2009 z necelých 1000 profilů. Z výsledků hodnocení

85


vyplývá, že na menších tocích, kde byly zjišťovány pravidelně vysoké koncentrace fosforu, obvykle nedominuje plošné znečištění indikované převahou dusičnanové formy dusíku. Pravidlem také bylo, že toky, ve kterých byly zjištěny velmi nízké koncentrace fosforu, jsou naopak dominantní podílem dusičnanové formy dusíku a je zřejmé, že jsou zatěžovány převážně odtokem z ploch. Tato zjištění dobře korespondují i s výsledky z experimentálních povodí sledovaných v tématickém okruhu pro fosfor, ve kterých nejsou prokazatelně žádné komunální zdroje znečištění ani znečištění ze samot a rozptýlené zástavby. V těchto povodích byly v rámci tříletého vzorkování zjištěny nízké koncentrace fosforu odtékajícího za bezdeštných situací, zatímco koncentrace dusičnanů a jejich poměr k ostatním sledovaným anorganickým formám dusíku byl vysoký. Z výsledků také nepřímo vyplývá, že hlavním důvodem vysokých koncentrací fosforu a tedy i eutrofizace v hodnocených tocích bude především vypouštění nečištěných nebo nedokonale čištěných odpadních vod ze středních a malých sídel a přísun fosforu z plošného znečištění bude až na výjimky nevýznamný. Pokud srovnáme výsledky testování velmi podrobných dat z malých toků (ZVHS) a analýzy provedené dříve na velkých tocích sledovaných monitoringem ČHMÚ a státních podniků Povodí, zjistíme, že v místech, kde bylo indikováno vysoké zastoupení plošného znečištění, potvrzují totéž i vyhodnocení provedená na drobných tocích. Výhodou podrobného hodnocení v detailu povodí je skutečnost, že uvedený postup umožňuje odlišit i v rámci povodí oblasti s převahou plošného či bodového znečištění. Pro definitivní doladění metody pro vymezení zranitelných oblastí z důvodu eutrofizace bude do konce letošního roku provedeno testování různých limitů poměru dusičnanového dusíku ku celkovému anorganickému dusíku v několika pilotních povodích s rozdílnými typy znečištění. V příštím roce bude připraven z výsledků hodnocení článek do recenzovaného, případně impaktovaného časopisu a bude dokončena finální verze metodiky pro vymezení zranitelných oblastí z důvodu eutrofizace.

Zemědělské znečištění vod fosforem V druhém okruhu řešení, který se věnuje problematice odtoku fosforu ze zemědělských půd, byly i v letošním roce prováděny odběry vzorků a měření vybraných charakteristik v pilotních povodích pro určení meziroční variability odtoku fosforu v mimoerozním a erozním odtoku. Současně probíhalo průběžné vyhodnocování výsledků a paralelní příprava několika publikací a příspěvků na národní i mezinárodní konference. Ve srovnání s rokem 2008 byl navýšen počet sledovaných profilů v povodí Vintířovského potoka (z 5 na 11) k podchycení rozmanitých kombinací vegetačního krytu a jeho vlivu na odtok fosforu. Ve všech případech jde opět o vrcholová povodí splňující podmínku nepřítomnosti lidských sídel, či jiných bodových zdrojů. Navíc čtyři nové profily byly již od ledna osazeny měrnými přelivy, což umožní i jejich látkovou bilanci. Jedno povodí je přitom ze 100% lesní a bude sloužit jako referenční pro celý datový soubor. Tímto rozšířením v rámci jednoho povodí sledujeme variabilitu v mikroměřítku. Její hlavní zdroj, tj. různé osevní postupy vč. hnojení, nebylo možné zatím posoudit jednoznačněji (zejména kvůli klimatickým rozdílům). V povodí Kašnice byl navíc proveden podrobný průzkum podélného profilu pro zjištění vlivu anoxických sedimentů nad uzávěrovým profilem. Oproti roku 2008 se tedy celkový počet sledovaných povodí/profilů změnil z 14/21 na 14/30. Měsíční frekvence odběrů zůstala jinak zachována, vč. spoluúčasti tří externích spolupracovníků zajišťujících některé odběry na nejvzdálenějších moravských povodích. Sada měřených a analyzovaných parametrů byla rozšířena o stanovení síranů (tj. 15+1). K 31.10. 2009 bylo odebráno celkem 357 vzorků vody. Počet instalovaných lapačů plavenin (34) zůstal zachován. V období I-X bylo zachyceno 78 vzorků vody z vysokých průtoků, což je maximum za tříleté období. Vysoký počet je dán především častými a intenzivními bouřkami v letošním létě, ale i kvalitou konstrukce lapačů, které dobře odebrali vzorky i při tání sněhu – odolaly cca 1m hluboké vrstvě sněhu (!). Nový typ lapače je již zaregistrován Úřadem průmyslového vlastnictví jako Užitný vzor č. 19465.

86


Článek „Pasivní bodový vzorkovač vody a plavenin“ o jeho konstrukci a zkušenostech byl odeslán k uveřejnění v příloze VTEI ve Vodním hospodářství (tisk se očekává v č. 2/2010). Vzhledem k personálním redukcím v odd. 282 nebylo možné uskutečnit odběr přívalové vlny plánovaný jako separátní úkol. Rozhodující je logistické hledisko. Např. během červencového odběru se nám náhodou podařilo během několika hodin dorazit na profil Lhotského p. (okr. Benešov), kde v noci prošla erozní vlna. Bohužel jsme neměli ani dostatečný objem vzorku ani čas k transportu vzorků přímo do laboratoře. Navíc bez změřeného průtoku jsou takové výsledky snáze zpochybnitelé. Z této zkušenosti plyne, že není jiná možnost, než na vlnu „počkat“ přímo na lokalitě (automatický vzorkovač s kontinuálním měřením výšky hladiny nebylo zatím možné z finančních důvodů pořídit). Přísun fosforu emitovaného s erozí, jeho chemická a fyzikální charakterizace a jeho případný vliv na společenstvo fytoplanktonu v zasažených vodních útvarech se zdají být velmi podstatné. Získaná data umožní mnohem autoritativnější interpretaci všech dosud shromážděných výsledků bezdeštných i erozních odtoků fosforu. Z důvodu zpřesnění ploch, které jsou odvodňovány melioračními soustavami v jednotlivých povodích a mohou v řadě míst odvodňovat i části povodí mimo hydrologickou rozvodnici, byly v archivech na okresních pobočkách ZVHS (Náchod, Pelhřimov, Strakonice, Tábor a Znojmo) vyhledány originály projektů meliorací vybraných povodí. Jejich pořízení se ukázalo nezbytné pro upřesnění mapových podkladů k chystané publikaci: Impact of tile-drainage on phosphorus load from exclusively agricultural watersheds (jde o přesné vymezení rozvodnic na mezipovodí, což je rozhodující pro výpočet specifického odnosu P). Vzhledem k obtížím při zpracování map se bohužel nepodařilo připravit publikaci k odevzdání redakci, tj. splnit předpokládaný termín. Ve spolupráci s Tufts University v USA (Mgr. Tereza Urbanová) proběhlo zpracování regresní analýzy odtoku fosforu v pilotních povodích a zpřesňování bilance odtoku fosforu na základě analýzy denních průtoků z analogických stanic sítě ČHMÚ. Na základě výsledků byl zpracován článek do časopisu Hydrological Science Journal, který byl odeslán do redakce časopisu na konci října. Vzhledem k ohlasu, který na konferenci ČLS vyvolal prezentovaný příspěvek o plošných zdrojích fosforu v ČR, byl D. Fiala osobně vyzván předsedou ČLS ke zpracování problematiky plošných zdrojů pro účely připravované revitalizace nádrže Orlík, resp. nadcházející konferenci. Precizní charakterizace a bilancování plošných zdrojů v povodí VN Orlík na základě dat získaných v průběhu řešení subprojektu (mj. díky dodatečnému pořízení dat z ČHMÚ, Povodí Vltavy, státní podnik a ZVHS), se ihned projevilo ve strategických plánech a rozhodnutích organizačního vedení konference při směrování budoucích opatření v připravovaném projektu revitalizace VN Orlík. Přizváním D. Fialy do vědeckého výboru konference byla oceněna vysoká kvalita a hlavně předvídavost při řešení subprojektu 3617.

Zemědělské znečištění vod pesticidy Ve třetím okruhu řešení, který je věnován znečištění vod pesticidy, nebyly v roce 2009 prováděny žádné terénní práce a činnost se soustředila na zpracování výsledků z předchozích období, jejich vyhodnocení a přípravu pro publikaci v odborném periodiku s impakt faktorem.

Mikrobiální znečištění vod ze zemědělství Čtvrtý okruh řešení je věnován mikrobiálnímu zemědělskému znečištění vod. V něm pokračovaly práce na detekci mikrobiálního znečištění ve vybraných zemědělských oblastech (ve spolupráci s okruhem zabývajícím se fosforem). Výsledky jednoznačně

87


prokázaly sezónní výkyvy v počtech mikroorganismů (více v letním než v zimním období) a vliv srážek. Ve většině lokalit se pravidelně vyskytuje více enterokoků než fekálních koliformních bakterií. Ze šesti vybraných lokalit o různém půdním typu byly izolovány intestinální enterokoky (v letošní roce byl dosud identifikováno více než 600 kmenů) k bližší identifikaci. Většina identifikovaných kmenů patřila ke druhům spojeným s teplokrevnými živočichy (S. equinus nebo S. bovis) nebo s rostlinnými zbytky (E. mundtii, E. casseliflavus atd). Druhy E. faecalis a E. faecium spojené s fekálním znečištěním humánního původu byly detekovány v menší míře. Dále byla studována rychlost eliminace různých druhů izolovaných intestinálních enterokoků z vodního prostředí (modelové experimenty) a testování možnosti odlišení enterokoků rodu Enterococcus od rodu Streptococcus genovými sondami (metoda FISH). Pro modelové experimenty bylo provedeno 5 sad pokusů, celkem bylo zpracováno více než 300 vzorků. Výsledky ukázaly, že rychlost eliminace enterokoků z vodního prostředí nezávisí příliš na příslušnosti k druhu nebo na fyziologickém stavu konkrétního kmene, ale závisí jednoznačně na typu vodního prostředí (obsah organických látek, biologické oživení a autochtonní mikroflóra). Byla testována metoda stanovení enterokoků pomocí fluorescenční mikroskopie (FISH) a přestože jsme metodu optimalizovali (enterokoky jsou grampozitivní bakterie ze třídy Firmicutes, proto byla nutná hydrolýza buněčné stěny), dosažené výsledky nebyly dostatečně citlivé pro praktické využití. V oblasti hygienických rizik spojených s intenzívním hospodařením na rybnících bylo významné rozšíření poznatků získaných na kejdovaných rybnících na Českomoravské vysočině. Bylo zjištěno, že tento typ hnojení není v jiných rybářských oblastech ČR používán (Jižní Čechy, Jižní Morava). Terénní práce v roce 2009 byly prováděny v oblasti s jiným typem hnojení (tuhá statková hnojiva – chlévská mrva) a jinými klimatickými podmínkami (Jižní Morava – Pohořelicko, Mikulovsko). Odběry byly prováděny z rybníků, komunálně znečištěných přítoků a odtoků. Po dokončení analýz bude provedeno zhodnocení různých způsobů hnojení rybochovných rybníků a vlivu aplikace hnojiva na mikrobiální kvalitu vody. Z důvodu určení potenciálních hygienických rizik vyplývajících z aplikace organických hnojiv do rybníků byla sledována schopnost přežívání fekálních indikátorů v kejdě (skladování ve tmě při 5±3 °C). Přítomnost enterokoků v počtu 273 KTJ.ml -1 byla zjištěna ještě po 17 měsících skladování, tj. o jeden řád méně než na počátku sledování, fekální koliformní bakterie byly detekovány pouze po dobu 6 měsíců. Ve vzorcích sedimentu odebraných z rybníků nebyla zjištěna přítomnost fekálních indikátorů mikrobiálního znečištění, proto nebyla testována jejich schopnost přežívat v rybničním sedimentu. Byla aktualizována rešerše o chovu vodní drůbeže a jeho vlivu na produktivitu rybníků a kvalitu vody, ze které vyplynulo, že chov kachen na volných plochách je v současné době téměř potlačen z důvodu možné nákazy ptačí chřipkou. Byla popsána vyšší produktivita rybníků s chovem kachen a pozitivní vliv na přírůstek ryb. Z pohledu mikrobiologické kvality vody je chov kachen rizikový – produkce velkého množství fekálních bakterií a možné nosičství patogenních bakterií. Nicméně někteří autoři uvádějí možnost výrazné eliminace fekálního znečištění pocházejícího od kachen společenstvem fyto- a zooplanktonu v rybníku.

5.1.3 Výstupy •

Výsledky testování metodiky hodnocení eutrofizace vod pro potřeby nitrátové směrnice na datech monitoringu ZVHS z let 2006-2008 jako podklad pro validaci a následné uplatnění metodiky. Testování metodiky bylo provedeno. Proběhlo na datech sledování drobných toků ZVHS z let 2006–2009. Výsledky potvrdily zjištění, která byla získána při použití metodiky pro hodnocení v profilech na velkých vodních tocích ze sledování ČHMÚ a státních podniků Povodí (hodnocení pro tyto toky bylo provedeno ještě před koncem roku 2008). V současné době je připravována podrobná analýza ve vybraných pilotních povodích s různými typy znečištění, aby mohly být doladěny standardy pro hodnocený poměr dusičnanového ku anorganickému dusíku. Na základě výsledků testování bude v průběhu roku 2010 zpracován článek do recenzovaného, případně impaktovaného

88


časopisu a bude finalizována metodika pro vymezení zranitelných oblastí z důvodu eutrofizace. •

Postoupení článku Fiala, D., Rosendorf, P. and Urbanová T. Impact of tile-drainage on phosphorus load from exclusivelly agricultural watersheds do recenzovaného časopisu Soil and Water Research: Článek je připraven pro jazykovou korekturu. Odeslání článku do redakce časopisu Soil and Water Research se očekává do konce roku 2009.

•

Užitný vzor na pasivní vzorkovač vody a plavenin. Užitný vzor byl zapsán dne 30.03.2009 do databáze patentů a užitných vzorů Úřadu průmyslového vlastnictví pod č. 19465 (3617_2487)

•

Postoupení publikace o konstrukci a možnostech využití pasivního vzorkovače vody a plavenin do redakčního řízení národního recenzovaného časopisu. Článek Fiala, D., Rosendorf, P. Pasivní bodový vzorkovač vody a plavenin“ je zpracován. Do 15.11.2009 bude odeslán do redakce recenzovaného časopisu VTEI. Článek bude publikován pravděpodobně v únoru 2010. (3617_final1_2009)

•

Publikace výsledků sledování vývoje vybraných pesticidů v letech 2005–2008 v recenzovaném zahraničním časopise. Do impaktovaného časopisu Chemosphere (IF 3,054) byl odeslán článek "Performance of low-cost semipermeable membrane devices for monitoring organic contaminants in surface water" (3617_final6_2009)

•

Baudišová D. Microbial pollution of water from agriculture sources – publikace v recenzovaném časopise Plant, Soil, Environment Baudišová D. Microbial pollution of water from agriculture sources. Pland Soil and Environment 55 (10): 429-435, 2009 – recenzovaný časopis. (3617_2621)

•

Mlejnková H, Horáková, K. The impact of fish farming on microbial water quality of fishponds – příprava publikace v recenzovaném anglickém časopise. Sovová, K., Mlejnková H. The impact of fish farming on microbial water quality of fishponds. Článek je připraven k odeslání do časopisu Agriculture water management (IF 1,646).

Prezentace výsledků na konferencích a workshopech: •

Rosendorf, P., Klír, J., Hrabánková, A., Prchalová H. & Wollnerová, J. (2009) Developments in monitoring effectiveness of the EU Nitrates Directive Action Programmes: Czech Republic. 2nd MonNO3 workshop, Amsterdam, Holandsko, 10.– 11.6.2009. Příspěvek na workshop byl ve verzi draftu předán na začátku května. Konečná verze článku je v současné době dokončována a bude odeslána do konce listopadu 2009.

•

Fiala, D., Rosendorf, P. and Urbanová T. (2009) Leaving fields and reaching streams phosphorus emitted from exclusively agricultural headwaters. International konference on land and water degradation, Processes and management, 6.–9.9.2009 v Magdeburgu. Příspěvek na konferenci byl prezentován ve formě přednášky. Abstrakt byl publikován ve sborníku z konference. (3617_final2_2009)

89


•

Fiala, D., Rosendorf, P., Urbanová T. (2009) Zemědělská půda v ČR – plošný zdroj znečištění vod fosforem. 15. Konference České a Slovenské limnologické společnosti. Třeboň, 22.–26.6.2009. ISBN 978-80-254-4698-0 Příspěvek byl prezentován na konferenci. Abstrakt byl publikován ve sborníku z konference (3617_final3_2009).

•

Fiala, D., Rosendorf, P. (2009) Plošné zdroje fosforu v povodí VN Orlík. Odborná konference „Revitalizace Orlické nádrže“, 6. – 7. října 2009 Písek, Svazek obcí regionu Písecko, Povodí Vltavy, VÚMOP,v.v.i. a VŠTE České Budějovice. Příspěvek byl prezentován na konferenci a publikován ve sborníku z konference. (3617_final4_2009)

•

Horáková, K., Mlejnková H. (2009) The impact of fish farming on microbial water quality of fishponds. Mezinárodní konference 3rd FEMS Congress of European Microbiologists v Goteborgu, Švédsko, červen 2009. Příspěvek na konferenci byl prezentován ve formě posteru, abstrakt byl publikován ve sborníku konference. (3617_2564)

•

Baudišová, D. (2009) Microbial pollution of water coming from agriculture. Konference IWA 15th Health Related Water Microbiology. Naxos, Řecko 31.5.-6.6.2009. Příspěvek na konferenci byl prezentován ve formě posteru. Rozšířený abstrakt byl publikován ve Sborníku z konference. (3617_2599)

•

Baudišová, D., Benáková, A. (2009) Charakteristika kmenů intestinálních enterokoků izolovaných ze zemědělsky znečištěných toků. Konference Mikrobiológia vody a prostredia 2009 v Popradu, Slovensko, 30.9.-2.10. Příspěvek na konferenci byl prezentován ve formě přednášky. Příspěvek byl publikován ve sborníku z konference. (3617_final5_2009)

Výstupy z metodiky 2008 a uplatněné v roce 2009: •

Urbanova, T., Vogel, R., Fiala, D. and Rosendorf, P. Estimation of phosphorus loads with sparse data for agricultural watersheds in the Czech Republic. Hydrological Sciences Journal (IF 1.604, bodové hodnocení: 61,098), manuscript ID: HSJ-2009-0054 – článek odeslán do redakce časopisu 20. října 2009.

•

Fiala D., Rosendorf P. Plošné zdroje fosforu v povodí VN Orlík, článek připraven pro odeslání do recenzovaného časopisu Vodní hospodářství. Odeslání je plánováno do konce listopadu 2009.

•

Mlejnková, H., Horáková, K. (2009) Vliv aplikace statkových hnojiv na fekální znečištění rybníků. VTEI 3/2009, 51, str. 11-14. (3617_2562)

•

Badurová, J, Mojžíšová, H. Vliv pastvin na povodí. Vodní hospodářství, 2009, roč. 59, č. 10, s. 14—16. ISSN 1211-0760. (3617_2687)

90


5.2 VÝVOJ KOMPLEXNÍHO KONCEPTUÁLNÍHO MODELU PRO ŘEŠENÍ VLIVŮ A DOPADŮ ANTROPOGENNÍ ČINNOSTI NA PODZEMNÍ VODY V INTERAKCI S POVRCHOVÝMI EKOSYSTÉMY 5.2.1 Předmět řešení Práce subprojektu byly v roce 2009 zaměřeny na studium vlivu horninového prostředí na formování výsledného chemismu podzemních vod v území postižených atmosférickou depozicí. Paralelně s touto aktivitou pokračoval monitoring časoprostorových změn hladin podzemní vody na experimentálním povodí Na Lizu. Od poloviny roku 2009 měl být tento monitoring nově rozšířen i o povodí Uhlířská v Jizerských horách. V oblasti Jizerských hor proběhlo regionální revizní vzorkování chemismu pramenů za účelem posouzení vlivu změn vegetace na jakost podzemních vod. Ve spolupráci s partnerskými pracovišti byly vyvinuté konceptuální modely aplikovány na zahraniční lokality, s klimaticky a geologicky odlišnými podmínkami. Další práce byly zaměřeny na problematiku interakce povrchových a podzemních vod a to hlavně na identifikaci útvarů povrchových vod, které mohou být významně ovlivněny kvantitativním a chemickým stavem podzemních vod. Prvním krokem byla kvantifikace tohoto ovlivnění v ČR. Dále pokračovaly práce na metodických postupech pro implementaci Rámcové směrnice v oblasti podzemních vod.

5.2.2 Postup řešení a výsledky V souladu se schválenou metodikou byly aktivity subprojektu 3618 členěny do několika skupin:

Srovnávací studie Pluhův Bor – Uhlířská Základem této studie je soustava třech monitorovacích vrtů na povodí Uhlířská, která poskytne unikátní data o prostorových změnách chemismu a hladin podzemních vod. Realizace vrtů se však zdržela z důvodu administrativních překážek ze strany Lesů ČR. Vrty tak byly dokončeny až na počátku listopadu 2009. Absence nezbytných dat proto neumožnila realizovat plánované práce v požadovaném rozsahu a přesouvají se až do dalšího roku. V roce 2009 byl dokončen pouze srážkoodtokový model BILAN na povodí Pluhů Bor a data ze Slavkovského lesa jsou tak připravena pro následnou další analýzu.

Vzájemný vztah jakosti podzemních vod a zdravotního stavu lesa v Jizerských horách Z výše uvedených důvodů se klíčovou stala regionální studie Jizerských hor s cílem posoudit vliv jakosti lesního pokryvu na kvalitu podzemní vody v prostředí s atmosférickou depozicí. Všechny práce probíhaly s vizích realizace podobné publikace, jaká vyšla tiskem v letošním roce z oblasti Krušných hor. Studie vycházela z informací z 37 experimentálních povodí, na kterých byla k dispozici data, dokumentující vývoj chemického složení podzemních vod za období od roku 1971 až po současnost. Data pocházela z pramenů, které byly analyzovány v rámci mapovacích pracích v letech 1971–1975 a 1983–987 a dále byly jednorázově vzorkovány roku 1997, 2008 a 2009. Vzorkované prameny víceméně rovnoměrně pokrývají celé území Jizerských hor a představují reprezentativní soubor charakterizující všechny jevy, které mohou ovlivňovat výsledný chemismus podzemních vod. S ohledem na zcela monotónní geologické složení

91


zájmového území, které tvoří granit, bude o výsledné jakosti podzemních vod rozhodovat chemismus srážek, resp. atmosférická depozice, doba interakce voda-hornina a využití krajiny. První dva faktory jsou v sledovaném souboru pramenů zohledněny morfologií – nadmořské výšky monitorovaných bodů se pohybují od 340 m.n.m. až po 1 040 m.n.m. Zcela rozhodujícím typem využití krajiny je lesnictví, jen malou část Jizerských hor představují louky, bez zemědělské činnosti. Tomu odpovídá i charakter experimentálních povodí, všechna povodí jsou zalesněná, u řady z nich tvořil les až 100 % celkové plochy. Z výsledků, které jsou sumarizovány v tabulce 5.2.1 vyplývá, že v Jizerských horách převládají nízko mineralizované vody chemického typu Ca – SO4, HCO3. Z dlouhodobého hlediska je chemické složení podzemních vod vcelku stabilní. Přesto ale u některých složek, především těch, které jsou indikátory acidifikace, je vidět vývojový trend. Prameny odvodňují mělkou přípovrchovou zónu krystalinika, kde doba kontaktu vody s horninovým prostředím je krátká a výsledný chemismus je značně ovlivňován jakostí srážkových vod. S ohledem na pokles atmosférické depozice v důsledku ekologické politiky státu není proto překvapivý pokles koncentrací síranů z 33 mg.l -1 v sedmdesátých letech na 21 mg.l -1 v současnosti. Stejný trend zaznamenávají i dusičnany, které klesly z 14 mg.l -1 v sedmdesátých letech na dnešní úroveň 4 mg.l-1. Tyto hodnoty se již blíží úrovni přirozeného pozadí.

období

1971-1975 1983-1987 1997 2008-2009 1971-2009

Vývoj chemického složení podzemních vod Jizerských hor v letech 1971–2009 (průměr z 37 pramenů za sledované období)

Na K

NH4 Mg

5,2 6,3 5,6 4,4 5,3

0,04 0,12 0,05 0,04 0,06

2,0 1,7 1,5 1,3 1,5

4,8 3,4 2,4 2,1 2,9

Ca

Mn

Fe

17,6 17,3 13,8 8,9 13,6

1,5 0,07 0,05 0,11 0,23

0,47 0,9 0,61 0,78 0,74

Al

Be

Cl

NO 3 NO2 HCO3 SO4

? ? 9,4 13,9 ? 25,5 0,19 ? 8,8 13,4 ? 27,7 0,21 0,00053 4,2 5,1 ? 22,1 0,27 0,00082 3,7 4,4 0,01 18,4 0,24 0,00067 6,0 8,3 0,01 24,0

33,0 28,9 27,2 20,7 26,2

F

mineralizace

Tab. 5.2.1

pH

0,12 0,17 0,19 0,20 0,18

119,3 122,0 87,3 61,9 97,1

6,23 6,18 6,15 6,07 6,13

I přes uvedené pozitivní signály je však zřejmé, že v regionálním pohledu v některých oblastech zřejmě dál probíhají acifikační procesy, částečně vlivem přetrvávající dusíkové depozice, částečně vlivem dlouhodobě akumulované síry v půdním profilu. Tyto anomální oblasti způsobují poklesový trend HCO3 a stoupající průměrné koncentrace Al a Be. Jedná se zhruba o 20 až 30 procent pramenů, které dlouhodobě vykazují pH nižší než 5,5 (tab. 2). Stupeň acidifikace je na těchto vzorcích výrazně vyšší, projevující se extrémně nízkou alkalinitou – obsahy HCO3 byly pufračními reakcemi z valné části spotřebovány. Ve srovnání s průměrnými hodnotami z celého území Jizerských hor, mají prameny s nízkým pH trojnásobně zvýšený obsah Al a dvakrát vyšší koncentrace Be. Zdravotní stav lesa je obecně významným indikátorem stavu životního prostředí. Tato skutečnost platí dvojnásobně v případě Jizerských hor, kde les prodělal za poslední desetiletí dramatické změny. Základem analýzy zdravotního stavu lesního pokryvu byla interpretace satelitních snímků Landsat-TM/ETM s gridem 30x30 metrů z let 1984, 1988, 1997 a 2007, které poskytl Ústav pro hospodářskou úpravu lesů. Zdravotní stav lesa byl interpretován ve stupnici poškození a mortality a to zvlášť pro jehličnany a zvlášť pro listnaté stromy. Z výsledků jasně vyplývá dynamika vývoje zdravotního stavu listnatého a jehličnatého lesa. Data dokládají původní výraznou, více než čtyřnásobnou převahu jehličnanů nad listnatým porostem. Toto číslo platilo pro výchozí rok sledování 1984, kdy zdravotní stav lesa byl na nejhorší úrovni. Tehdy 20 % jehličnanů a 11 % listnatého porostu spadalo do kategorie silně

92


až velmi silně poškozené a více než 50 % jehličnatého lesa v horším stavu než středně postižený. Od roku 1984 je zřejmý stálý zlepšující se trend, který je doprovázen až do roku 1997 masivním kácením nemocných dřevin. V období 1984 až 1997 klesla plocha jehličnanů o 31 % a naopak stoupal podíl listnatých stromů. Teprve následující desetiletí je ve znamení osazování nových jehličnatých stromů, jejich plocha v současné době mírně převyšuje původní rozlohu. Současně se vrátil i původní poměr jehličnatých a listnatých dřevin. Procentuální podíl poškozeného lesa však v roce 2007 znovu stoupl. Z vývoje zdravotního stavu lesa vyplývá podobný trend, jaký je v případě jakosti podzemní vody, především pak koresponduje s nárůstem průměrných koncentrací hliníku a berylia.

Aplikace konceptuálního modelu časoprostorových změn transmisivity v zahraničí Aplikace konceptuálního modelu časoprostorových změn transmisivity na třech zahraničních lokalitách – v Indickém Hyderabadu (partner BRGM), v Uzbeckém povodí Kashkadarya (partner Tashkent Institute of Irrigation and Melioration) a konečně v Aquitánské pánvi (partner Université Bordeau I). Ze dvou těchto lokalit v letošním roce vyšla impaktová publikace: Rakhmatullaev, S., Huneau, F. Kazbekov, J., LeCoustumer, P. Jumanov, J., El Oifi, B. Motelica-Heino, M. Hrkal, Z. (2009) Groundwater Resources and Management in the Amu Darya River Basin (Central Asia).

Kvantifikace potenciálního podzemních vod

ovlivnění

útvarů

povrchových

vod

stavem

Pro realizaci byly použity jako základní materiál hydrogeologické mapy v měřítku 1 : 200 000 – bilanční přílohy Směrného vodohospodářského plánu ČSR vypracovaného v letech 1968 až 1975. V hydrogeologických mapách jsou udány poměry základního odtoku k celkovému odtoku (Base Flow Index, BFI) v závěrných profilech bývalých bilančních celků. Průměrné hodnoty byly stanovené z víceletých časových řad, obvykle 10 až 12 letých, výjimečně i 35 letých. Období se vztahují nejčastěji k letům 1956 až 1968, ale některé časové řady začínají již v roce 1923 a jiné končí až 1971. To znamená, že se jedná prakticky o neovlivněné nebo minimálně ovlivněné časové řady. Hodnoty Base Flow Indexu (BFI) jsou uváděny v procentech a pohybují se v rozmezí od 11 do 73 %. Hodnoty byly stanoveny celkem pro 97 profilů pokrývajících s různou hustotou celé území ČR. Veškerá data bylo nutné převést do geografických vrstev a přiřadit je k současným geografickým podkladům – tj. síti toků, povodí a útvarů podzemních vod. Pro identifikaci oblastí s významným podílem podzemních vod v tocích byly BFI hodnoty analyzovány z hlediska prostorového rozmístění. Za významně ovlivněné byly považovány profily s hodnotou BFI rovnou nebo větší než 50 %. Z tohoto hlediska lze konstatovat, že pouze malá část území ČR vykazuje významný podíl základního odtoku. Jedná se v povodí Labe zejména o Loučnou s hodnotami 51 až 57 % u tří ze čtyř profilů, Jizera překračuje 50 % hodnotu Base Flow Indexu pouze na jednom profilu, nicméně všechny její přítoky s profily vykazují vysoké hodnoty mezi 59 až 73 % (na Žehrovce, Mohelce, Zábrdce, Bělé a Kněžmostce). Vysoká hodnota BFI (57 %) byla stanovena i pro Třebůvku, přítok Tiché Orlice, a pro Javorku (70 %) vlévající se do Cidliny. V povodí Labe jsou tedy potenciálně významné křídové útvary, krystalinikum a ostatní pánevní struktury jsou z tohoto hlediska nezajímavé. V povodí Odry se nevyskytuje žádný profil s hodnotami nad 50 %. V povodí Moravy převyšuje danou hodnotu jediný profil ve střední části toku, kam se vlévá Blata (53 %) a Třebůvka (58 a 60 %). Z přítoků Dyje jsou významné Svitava (100 a 61 %) a Litava (51 %). Přiřazení vysokých hodnot BFI příslušným hydrogeologickým strukturám je v povodí Moravy a Dyje problematické, budou k tomu nutné další podrobné výsledky. Pro celkovou verifikaci

93


bude nutné zpracovat současné hodnoty BFI v cca 200 profilech, tato data ČHMÚ však nebyla v letošním roce k dispozici.

Vývoj metodických postupů pro identifikaci významných stoupajících trendů znečišťujících látek v podzemních vodách a zjišťování zvratu trendu V současné době byla analýza trvale vzestupných trendů postavena v souladu se směrným dokumentem na metodě lineární regrese, pro zjišťování zvratu trendu však není k dispozici žádný doporučený postup. Zároveň metoda lineární regrese neumožňuje identifikovat zvrat trendu, neboť je zaměřena na indikaci dlouhodobých trendů, které nejsou zásadněji ovlivněny významnějšími zvraty v měřených koncentracích ke konci sledovaného období. Pro hodnocení zvratu trendu je ovšem naopak sledovat aktuální vývoj koncentrací. Zároveň je nezbytné si uvědomit, že k dispozici bývají měření s četností pro většinu parametrů pouze dvakrát ročně, a rozsah sledovaných časových řad zejména v případě specifických syntetických látek může být i poměrně malý. Z výše uváděných důvodů je doporučeno použít metodu, která by umožňovala indikovat zvrat trendu i pro data z kratší časové řady, na něž nepůjde použít erudované statistické hodnocení. V současné době je testován přístup postavený na stanovení referenčního období z posledních několika let, kdy je popsán průměrný přírůstek za určité dílčí mezidobí (pro koncentrace měřené dvakrát ročně má význam časový krok 0,5 nebo 1 rok). Takto stanovený trend změny koncentrací je možné následně porovnat s jejich průměrným vývojem pro vhodně zvolené aktuální období a na základě stanoveného kriteria dle změny trendů bude rozhodnuto o možném nastalém zvratu vývoje koncentrací. Zároveň jsou jako specifický případ uvažovány prioritní a nebezpečné látky, u kterých se běžně vyskytují data pod mezí stanovitelnosti. Kromě toho bude nutné individuálně posoudit možnost aplikace těchto metod pro různé polutanty z důvodu odlišných mechanismů chování znečišťujících látek v prostředí.

5.2.3 Výstupy Aplikace a testování konceptuálního modelu suprojektu 3618 je postupně testována na zahraničních lokalitách a výsledkem jsou 3 články v recenzovaných zahraničních časopisech s impakt faktorem. V letošním roce rovněž vyšly tiskem výsledky zpracování monitoringu z malého povodí Na Lizu a oblasti Jizerských hor: Články v impaktovaných časopisech, které vyšly tiskem nebo budou bodově uplatněné v roce 2009: •

B. Dewandel, J. Perrin S. Ahmed, S. Aulong, Z. Hrkal, P. Lachassagne, M. Samad, S. Massuel, A. Mukherji (in press) Management of the groundwater resources in semi-arid hard rock regions under variable water demand and climatic conditions: development of a Decision Support Tool.- Hydrological Processes Publikace je v recenzním řízení.

•

Jiráková, H. Huneau, F. Celle-Jeanton, H. Hrkal, Z. LeCoustumer, P. (2009) Paleoalaeohydrogeology of the deep aquifers of the Northern Aquitaine Region (France), emphasis on the palaeorecharge conditions, Journal of Hydrology. Vol. 368 (2009) pp. 1– 16, ISSN: 0022-1694 IF 2,161 (3618_2485)

•

Rakhmatullaev, S., Huneau, F. Kazbekov, J., LeCoustumer, P. Jumanov, J., El Oifi, B. Motelica-Heino, M. Hrkal, Z. (2009) Groundwater Resources and Management in the Amu Darya River Basin (Central Asia), Environmental Earth Sciences, Springer Berlin / Heidelberg, ISSN: 0943-0105 IF 0,557 (3618_2514)

94


•

Hrkal, Z. Milický, M. Tesař, M. (2009) Climate change in Central Europe and the sensitivity of the hard rock aquifer in the Bohemian Massif to decline of recharge, case study from the Bohemian Massif, Environ Earth Sci 59:703–713, Springer Berlin / Heidelberg, ISSN: 0943-0105 IF 0,557 (3618_2513)

•

Hrkal, Z., Fottová, D. Rosendorf, P. (2009) The relationship between the quality of ground waters and the forest cover in regions affected by high levels of acid atmospheric deposition – a case study of the Krušné hory Mts., Czech Republic, Polish J. of Environ. Stud. Vol. 18, No. 6 (2009), 1001-1010 IF 0,627 (3618_2666)

•

Připravovaný článek Krám, P. Hrkal, Z. Novotná, E. Burden impact on ground water quality. Case study of Pluhův Bor acidified catchment Nebyl v roce 2009 dokončen z důvodu absence dat (viz problém s monitorovacími vrty v Jizerských horách).

•

Začlenění metodických postupů pro hodnocení rizikovosti a kvantitativního a chemického stavu útvarů podzemních vod pro první plány oblastí povodí v ČR do legislativy (na základě dohody s OOV MŽP ze dne 30.1. 2009). V roce 2009 byl po dohodě s OOV domluveno začlenění metodických postupů pro hodnocení rizikovosti a kvantitativního a chemického stavu útvarů podzemních vod pro první plány oblastí povodí v ČR do legislativy. Tyto metodické postupy byly použity a akceptovány, k jejich začlenění do legislativy však zatím nedošlo.

95


5.3 KOMBINOVANÉ SYSTÉMY ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD V OBLASTECH S NADSTANDARDNÍMI NÁROKY NA OCHRANU VOD 5.3.1 Předmět řešení Cílem subprojektu je zhodnocení možností dosažení nízkých odtokových koncentrací znečištění ve vyčištěných odpadních vodách se zaměřením na menší zdroje znečištění v místech s extrémními požadavky na jakost vod. Navržené zaměření využívá technologických přístupů k čištění odpadních vod pro řešení problémů ochrany jakosti vod a ochrany přírody v oblastech se zvláštními požadavky. Pro tyto případy se nabízí k použití nejmodernější, dosud běžně nepoužívané technologie nebo vhodné kombinace stávajících technologií. Možným příkladem jsou vhodně navržené mechanicko-biologické čistírny s třetím stupněm čištění nebo dalším způsobem dočištění. V oblastech, kde ať už z ekonomických či technických důvodů není možné svádět odpadní vody na centrální čistírnu odpadních vod se jeví jako jedna z možností čistit odpadní vody domovními ČOV. V této oblasti byl v posledních letech zaznamenán značný technologický pokrok a na trhu se již objevují domovní ČOV s membránovou technologií.

5.3.2 Postup řešení a výsledky Rešerše Literární rešerše shrnující poznatky o nejmodernějších technologiích čištění odpadních vod pro menší zdroje znečištění byla v tomto roce aktualizována a doplněna. Ke zpracování byla využita odborná literatura, především časopisy Water Science and Technology, Water Research, Vodní hospodářství a sborníky z různých odborných konferencí. Výsledky rešerše již byly publikovány v časopise Vodní Hospodářství (viz předložené výstupy).

Lokalita ČOV Zbytiny Jako vhodná lokalita pro ověření účinnosti dočišťování již vyčištěných odpadních vod v stabilizačních nádržích (SN) byla vybrána obec Zbytiny se zhruba 200 obyvateli, která se nachází v CHKO Šumava. Pro čištění splaškových vod zde byla postavena zcela nová čistírna odpadních vod (ČOV) pro 450 ekvivalentních obyvatel s návrhovým průtokem Q24 = 67,5 m3.d-1. Čistírna byla uvedena do provozu v listopadu 2008 a v současné době byl ukončen jednoletý zkušební provoz. Čistírna je vybavena mechanickým předčištěním skládající se z válcového síta (jemné česle) pro sběr shrabků a lapáku písku. Biologická část ČOV se skládá ze dvou paralelních linek, přičemž lze nastavit nátok jen do jedné z nich. Každá biologická linka se skládá z anoxické části, která je promíchávána 2 hrubobublinnými aeračními elementy. Oxická část je od anoxické zóny oddělena přepážkou a dodávku vzduchu zajišťuje 15 jemnobublinných aeračních elementů. Separaci kalu zajišťují dvě vestavěné dosazovací nádrže (DN) v oxické zóně. Za odtokem z dosazovacích nádrží je umístěn bubnový mikrosítový filtr (MF), který má zabránit případným únikům kalu a eventuelně vylepšit odtokové parametry ČOV. Vyčištěná odpadní voda je vedena pro dočištění na dvě sériově řazené stabilizační nádrže umístěné za ČOV. Tyto nádrže jsou určeny nejenom k dočištění, ale v případě nečekané odstávky ČOV mohou posloužit k samotnému čištění odpadních vod z obce. Maximální objem obou nádrží je přes 15 000 m3 a doba zdržení vypouštěné odpadní vody v nádržích dosahuje několika měsíců. Před uvedením ČOV do provozu byly obě stabilizační nádrže napuštěny čistou vodou z recipientu Zbytinského potoka kanalizací speciálně k tomuto účelu

96


zbudovanou, v současné době je jejich jediným přítokem (kromě dešťových srážek a případných průsaků podzemních vod) vypouštěná odpadní voda z ČOV. Lokalita Zbytiny byla navštěvována v pravidelných měsíčních intervalech a byl prováděn odběr 2 hodinových směsných vzorků ve všech sledovaných profilech. Průměrné hodnoty odebraných vzorků jsou zobrazeny v tabulce 5.3.1. ČOV Zbytiny v prvních měsících mírně překračovala velice přísný limit „p“ 60 mg.l -1 pro ukazatel CHSK. Po zapracování čistírny a nárůstu koncentrace aktivovaného kalu v aktivaci na hodnotu zhruba 4 g.l -1 se odtokové parametry v ukazateli CHSK v posledních měsících stabilizovaly na hodnotě 35 mg.l-1, což lze považovat za velmi dobrý výsledek. Ačkoliv čistírna není primárně vybavena denitrifikačních nádrží pro odstraňování dusičnanového dusíku, byla dosažena téměř 60% účinnost odstraňování celkového dusíku. ČOV není vybavena dávkováním síranu železitého pro odstraňování fosforu, přesto byla dosažena cca. 55% účinnost odstraňovaní fosforu biologickou cestou. Tab. 5.3.1

Průměrné hodnoty koncentrace znečištění v jednotlivých profilech za období 11/2008–10/2009 CHSK

(mg.l-1)

(mg.l-1)

(mg.l-1)

NL105

N-NH4

508

261

182

Odtok z DN ČOV

52

5,9

Odtok z MF Odtok z 2 SN do recipientu

48 32

Profil Přítok na ČOV

BSK5

+

N-NO3

-

(mg.l-1)

(mg.l-1)

(mg.l-1)

(mg.l-1)

Pc

P- PO4

41,88

0,44

19,22

61,88

7,10

4,52

12

0,38

24,78

1,22

26,53

3,15

2,85

5,1

9

0,31

24,96

1,13

26,54

3,10

2,86

4,5

12,7

0,2

16,7

0,9

18,0

0,3

0,2

(mg.l-1)

Norg.

Nc

V tabulce 5.3.2 je uvedena průměrná účinnost jednotlivých stupňů čištění. Z výsledků je patrný pozitivní vliv mikrosítové filtrace na kvalitu vypouštěné odpadní vody z ČOV v parametru NL, která příznivě ovlivňuje i parametry CHSK a BSK 5. Překvapivá je téměř 20% účinnost v parametru N-NH4+, neboť tato forma dusíku se vyskytuje výhradně v rozpuštěné formě a mikrosítová filtrace by tudíž neměla mít vliv na jeho koncentraci. I přes pozitivní výsledky lze konstatovat, že hlavní úlohou mikrosítového filtru je především zabránit masivním únikům aktivovaného kalu z dosazovacích nádrží. Tab. 5.3.2 Profil Přítok na ČOV – Odtok z DN Odtok z DN – Odtok z MF Přítok na ČOV – Odtok z MF Odtok z MF – Odtok z 2 SN do recipientu

Průměrná účinnost čištění v jednotlivých profilech za období 11/2008–10/2009 +

CHSK (%)

BSK5 (%)

NL105 (%)

N-NH4 (%)

89,73

97,76

93,53

99,10

8,01

13,33

18,21

90,55

98,05

33,97

10,91

N-NO3 (%)

-

Norg. (%)

Ncelk. (%)

Pcelk. (%)

P- PO4 (%)

-5596

93,64

57,13

55,60

36,96

18,58

-0,73

7,39

-0,03

1,53

-0,29

94,71

99,27

-5638

94,11

57,12

56,27

36,77

-27,19

22,62

29,94

17,41

29,05

89,38

92,39

3-

Stabilizační nádrže dokázaly významně zlepšit odtokové parametry ve všech sledovaných ukazatelích kromě parametru NL. Tato skutečnost je dána především mírným rozvojem řas v období května až června, které ovšem neovlivnilo odtokové parametry CHSK a BSK 5. Stabilizační nádrže výrazným způsobem snížili odtokové koncentrace celkového dusíku a fosforu, kdy účinnost čištění Nc v stabilizačních nádržích dosáhla téměř 30 %, v případě celkového fosforu pak dokonce téměř 90 %. Především v případě celkového fosforu byla

97

3-

(mg.l-1)


dosažena průměrná hodnota 0,3 mg.l-1, která by jinak byla dosažena pouze provozně nákladným dávkováním síranu železitého do aktivační nádrže ČOV. Z výsledků je jednoznačné patrný pozitivní vliv stabilizačních nádrží na celkovou účinnost čištění odpadních vod. Jak se bude vyvíjet účinnost dočištění odpadních vod v následujícím období, kdy lze očekávat vlivem vypouštěné odpadní vody z ČOV postupný nárůst koncentrace především celkového dusíku a fosforu v obou stabilizačních nádržích, bude předmětem dalšího řešení tohoto úkolu.

Domovní ČOV s membránovou technologií V posledních několika letech nachází technologie separace aktivovaného kalu od vyčištěné odpadní vody pomocí membrán stále širšího uplatnění. Tato technologie se uplatňuje na ČOV všech velikostních kategoriích, včetně domovních ČOV. Pro ověření vhodnosti membránové technologie i pro domovní ČOV byla navázána spolupráce se společností Envipur. Tato společnost dodala k odzkoušení celkem 3 domovní ČOV vybavené různými typy membrán od společností Hans Huber AG a A3 Water Solutions GmbH. Všechny 3 DČOV jsou konstrukčně řešeny jako kruhové nádrže rozdělené přepážkami na 3 komory. První dvě komory slouží k mechanickému předčištění odpadní vody, třetí komora slouží jako aktivační nádrž a je osazena membránovým modulem pro separaci aktivovaného kalu od vyčištěné odpadní vody. Do aktivačních nádrží je rovněž zaveden výtlak vzduchu ze dvou dmychadel. Jedno dmychadlo je určeno pro dodávku vzduchu do aktivace pro samotné biologické čištění odpadní vody, druhé pak slouží k mechanickému čištění membránového modulu vzduchem. Odtok vyčištěné odpadní vody je zajištěn čerpadlem permeátu z membránového modulu. Bohužel u všech 3 DČOV se v průběhu náběhu chodu DČOV ukázalo, že tato čerpadla pracují velmi nespolehlivě. Díky této skutečnosti není zajištěn pravidelný a spolehlivý odtok vyčištěné vody z membránového modulu. Z tohoto důvodu musel být zastaven i přítok odpadní vody do všech DČOV a průběh zkoušek musel být přerušen. V současné době zástupci společnosti Envi-pur řeší tuto kritickou závadu, která fakticky brání zahájení samotného zkoušení DČOV. Po odstranění této závady budeme moci přistoupit k obnovení náběhu samotných zkoušek. Již teď je ale jisté, že budeme muset přistoupit k opětovnému zaočkování DČOV aktivovaným kalem, neboť během odstávky došlo k snížení koncentrace aktivovaného kalu v aktivačních nádržích pod požadovanou mez.

5.3.3 Výstupy •

Možnosti použití špičkových technologií čištění odpadních vod v územích se zvláštními požadavky na ochranu jakosti vod – článek ve Vodním hospodářství. Wanner, F. Možnosti použití špičkových technologií čištění odpadních vod v územích se zvláštními požadavky na ochranu jakosti vod. Vodní Hospodářství, 2009, roč. 59, č. 5, příloha Čistírenské Listy, s. I-III. ISSN 1211-0760. (3619_2521)

•

Předání článku do recenzovaného časopisu – Možnosti použití kombinovaných způsobů čištění odpadních vod, který bude obsahovat předběžné vyhodnocení výzkumu na vybrané lokalitě – Zbytiny + ČOV VAKJČ. Předání článku do recenzovaného časopisu je plánováno v průběhu listopadu 2009 (3619_final1_2009)

•

Příprava článku o použití membránových technologií v domovních ČOV a jeho předání redakci recenzovaného časopisu. Vzhledem k výše pospaným objektivním problémům při zkoušení DČOV bude moci být tento výstup splněn až v příštím roce.

98


5.4 EXTENZÍVNÍ METODY ČIŠTĚNÍ VOD A JEJICH ÚČINNOST 5.4.1 Předmět řešení Cílem řešení je posouzení různých extenzivních technologií použitých pro čištění odpadních vod z malých zdrojů znečištění. Dále sledování dopadu takto vyčištěných odpadních vod na recipient. A v neposlední řadě nalezení možností zlepšení těchto technologií. Způsob řešení spočívá zejména v terénních měřeních, vyhodnocení stavu, laboratorních a poloprovozních pokusech, návrzích řešení v konkrétních lokalitách a jejich zobecnění. Cílem řešení v roce 2009 bylo zpracovat vybrané specifické problematiky extenzivních technologií (vlastnosti filtračních materiálů, výpar z mokřadních porostů, vliv sběru biomasy, kolmatace kořenových polí a zemních filtrů). Dále provést a podrobně vyhodnotit další sledování vlivu odtoku z biologické nádrže Soběnov na recipient, včetně stanovení doby dotoku vyčištěné odpadní vody. A také příprava a využití modelů pro sledování specifických problematik (anaerobní podmínky).

5.4.2 Postup řešení a výsledky Práce provedené v roce 2009 plynule navazují na řešení subprojektu v předchozích letech a probíhaly v souladu s metodikou pro letošní rok.

Sledování dopadu vypouštěné odpadní vody – KČOV Mořina Proběhla terénní měření a odběr vzorků (III, IV, V, VII, VII, VIII, IX a X měsíc), na letošní rok jsou plánovány ještě dva odběry (XI a XII měsíc). Při každém výjezdu jsou na místě měřeny následující parametry: teplota vzduchu a vody, pH, konduktivita, koncentrace rozpuštěného kyslíku a ORP v profilech: nad KČOV, odtok KČOV, 5 m, 10 m, 25 m, 50 m, 75 m, 100 m, 125 m, 150 m, 200 m, 225 m a 300 m. V laboratoři jsou stanovovány následující parametry: koncentrace nerozpuštěných látek, CHSKCr, BSK5, koncentrace amoniakálního, dusitanového, dusičnanového a celkového dusíku, ortofosforečnanů a celkového fosforu v profilech: nad KČOV, odtok KČOV, 5 m, 50 m, 100 m, 200 m a 300 m. Takto získané výsledky jsou zpracovávány do tabulek a grafů. Také proběhlo prozatím jedno stanovení doby dotoku vyčištěné odpadní vody. Plánuje se pokračovat v měření i v roce 2010.

Laboratorní pokusy – anaerobie Proběhly dvě série laboratorních pokusů, ke kterým byla využita vyčištěná odpadní voda z KČOV Mořina (hodnoty ORP kolem -250 mV). První pokusná nádoba byla ponechána v klidu (přestup kyslíku hladinou). Koncentrace rozpuštěného kyslíku a ORP byly měřeny po 15 minutách. V druhé pokusné nádobě bylo použito magnetické míchadlo rozměrů 37 mm krát 8 mm, stupeň 7. Koncentrace rozpuštěného kyslíku a ORP byly měřeny po 10 minutách. Třetí pokusná nádoba byla provzdušňována vzduchovacím čerpadlem pro akvária dodávajícím 50 l vzduchu za hodinu. Koncentrace rozpuštěného kyslíku a ORP byly měřeny po 5 minutách. Naměřené výsledky shrnuje graf 5.4.1.

99


prostup hladinou

Kolísání ORP

míchání

provzdušňování

300

285

270

255

240

225

210

195

180

165

150

135

120

105

90

75

60

45

30

15

-50

0

ORP [mV]

50

-150 -250 -350 čas [min]

Graf 5.4.1

Kolísání ORP při pokusech s přestupem kyslíku

Výzkum dopadu vypouštěné odpadní vody – BN Soběnov Proběhla terénní měření a odběr vzorků (II, V, VI, VIII, X), na letošní rok je plánován ještě odběr v prosinci. Při každém výjezdu jsou na místě měřeny následující parametry: teplota vzduchu a vody, pH, konduktivita, koncentrace rozpuštěného kyslíku a ORP v profilech: odtok BN (0 m), 5 m, 10 m, 15 m, 25 m, 50 m, 75 m, 100 m, 125 m, 150 m, 200 m, 250 m, 300 m, 350 m, 400 m, 450 m, 500 m, 550 m, 600 m, 650 m, 700 m a 750 m. V laboratoři jsou stanovovány následující parametry: koncentrace nerozpuštěných látek, CHSKCr, BSK5, koncentrace amoniakálního, dusitanového, dusičnanového a celkového dusíku, ortofosforečnanů a celkového fosforu v profilech: přítok BN, odtok BN, 50 m, 100 m, 250 m, 500 m a 750 m. Takto získané výsledky jsou zpracovávány do tabulek a grafů. Proběhla dvě stanovení doby dotoku vyčištěné odpadní vody. Metodika: po změření průtoku byl nadávkován nasycený roztok chloridu sodného do profilu nula (0 m). V profilu 500 m byla zřízena malá terénní laboratoř. Byla měřena konduktivita protékající vody v intervalu 5 minut. Dále byla stanovována koncentrace chloridů argentometricky v intervalu 10 minut při prvním pokusu a 15 minut při druhém pokusu.

Model – anaerobie V rámci řešení problematiky negativních dopadů odtékající vody z kořenových čistíren, především hluboké anaerobie, byla v roce 2009 soustavně sledována a monitorována dynamika chování odtoku z kořenové čistírny Mořina. Cílem tohoto sledování bylo získat poznatky z reálné, hluboce anaerobní čistírny pro návrh modelového řešení eliminace tohoto negativního jevu, který výrazně ovlivňuje život v recipientu pod odtokem. Současně byla provedena i rešerše odborné literatury, která se zabývá řešením problematiky modelového provozování kořenové čistírny, včetně konzultací s odborníky. Získané poznatky jsou použity pro přípravu kořenové čistírny v modelovém měřítku, na které bude možné na jaře roku 2010 začít provádět výzkum technologických zásahů.

Průzkum kořenových čistíren Zmapováno tak bylo v letošním roce dalších patnáct kořenových čistíren. Do seznamu lokalit byly také zapracovány další došlé dotazníky. Na příští rok se plánuje využití těchto dat k přípravě mapové vrstvy.

100


Biologické čištění zakolmatovaného filtračního lože Na lokalitě zemní filtr Ládví došlo vlivem nesprávné funkce mechanické předčištění k zakolmatování filtračního lože a tím k výraznému zhoršení účinnosti čištění. Dlouhodobé průměrné výsledky a výsledky po zakolmatování shrnuje tab. 5.4.1. V důsledku nedostatečné účinnosti čištění i hydraulické kapacity zemního filtru byl provoz před časem přerušen. Veškerá přitékající odpadní voda je odvážena k čištění na jinou ČOV. Zároveň provozovatel souhlasil s experimentem biologického vyčištění zemního filtru. Tato alternativní metoda spočívá v aplikaci biologického preparátu na bázi bakterií a enzymů, které by podle referencí měli rozkládat organické znečištění a uvolnit tak zakolmatované filtrační lože. Pro ověření vhodnosti tohoto typu čištění zakolmatovaného filtračního lože jsme vybrali přípravek společnosti BioEnviro. Výsledky pokusu budou publikovány v příštím roce. Tab. 5.4.1 Průměrné znečištění 2006 až 2007 a výsledky stanovení vzorku odebraného v profilu odtok dne 7.10.2009

Průměr P Průměr O 7.10.2009

CHSK BSK5 -1 -1 (mg.l ) (mg.l ) 279 125 55,5 167

NL105 -1 (mg.l ) 137

11 24

10,5 34

+

-

-

N-NH4 N-NO2 N-NO3 -1 -1 -1 (mg.l ) (mg.l ) (mg.l ) 24,4 0,365 2,94 12,9 40,8

0,513 3,28

10,7 2,47

Norg. -1 (mg.l ) 12,1

Ncelk. -1 (mg.l ) 39,8

Pcelk. -1 (mg.l ) 4,69

1,86 6,49

25,9 53,0

3,25 7,10

Vlastnosti filtračních materiálů kořenových polí Po skončení zimního období byla odebrána a zpracována další sada vzorků z filtračních kořenových polí KČOV Dražovice. Stanovení zahrnovala vybrané vlastnosti materiálu (pórovitost, koeficient hydraulické vodivosti, zrnitost) a zjištění obsahu kalu. Ke konci vegetační sezóny byly na KČOV odebrány velkoobjemové vzorky (po 25 l) štěrku s kalem. Tento materiál bude využit při simulaci působení nízkých teplot během zimního období na změnu pórovitosti a hydraulické vodivosti. K simulaci bude využita klimatizační skříň VUT FAST ÚVHK. Dosavadní zjištěné poznatky byly využity při zpracování odborné monografie v letošním roce a při zpracování publikací k problematice KČOV.

Vodní bilance KČOV a výpar z kořenových polí V průběhu celého roku byla zaznamenávána data z kontinuálního měření průtoků na KČOV Dražovice pro 1. kořenové pole (přítok, odtok) a data z přítoku na KČOV. Data jsou průběžně převáděna do databáze (měření probíhá od roku 2006) a vyhodnocována. Výsledky byly využity při zpracování několika odborných článků a zpracování odborné monografie. Na pokusných modelech filtračních kořenových polí v areálu VUT FAST ÚVHK Brno probíhá sledování vodní bilance (měření srážek a výparu) také v průběhu celého roku. Na jednom modelu byl během vegetační sezóny kosen porost chrastice rákosovité. Výsledky jsou také průběžně ukládány do databáze a využívány jako podklad pro odborné články a výstupy. Předpokládá se, že měření bude na všech lokalitách pokračovat ještě v roce 2010.

Vliv sběru plovoucích rostlin Stejně jako v předchozích letech byl od začátku vegetační sezóny (od března) sledován vývoj vegetace plovoucích makrofyt (obvykle tvořený dominantním porostem Lemna sp.) v dočišťovací nádrži KČOV Dražovice. V letošním roce prakticky nedošlo k rozvoji této

101


vegetace, a to v celém průběhu vegetační sezóny. Nebyly tak odebrány vzorky k analýze množství biomasy, sušiny a obsahu dusíku a fosforu. Důvodem byl pravděpodobně provozní zásah na nádrži, kdy byla na začátku roku odstraněna norná stěna a zachycování plovoucích látek a nečistot bylo vyřešeno jejich zachycováním v regulační šachtici. Tento zásah vedl k tomu, že hladina vody v nádrži je ovlivňována větrem a přímým odtokem. V nádrži docházelo během vegetační sezóny k intenzivnímu rozvoji fytoplanktonu, zřejmě proto, že hladina nebyla postupně zcela pokryta biomasou plovoucích makrofyt. Z tohoto důvodu bylo do sledování KČOV Dražovice zahrnuto vzorkování bioty, zejména fytoplanktonu. Vzorkování probíhalo během období duben – říjen. Snahou bylo získat přehled o všech organismech, a to pokud možno na všech trofických úrovních (producenti, konzumenti, destruenti). Odebírány byly prostorově slévané vzorky. Následně byly vzorky vody zpracovány do 48 hod po odběru. Determinace a kvantifikace byla provedena dle ČSN 75 7712. Vzorky byly za pomocí centrifugace zahuštěny na 10 ml a nejdříve prohlédnuty při nativním stavu a poté za pomocí počítací komůrky Cyrus II. Byla provedena kvantifikace a determinace. Kvantifikace byla provedena po usmrcení, přidáním kapky formalínu pro imobilizaci organismů. Při nativním stavu byla zhotovena fotografická dokumentace (viz níže). Biologický rozbor ukázal v období duben až srpen jasnou dominanci bičíkatých zelených řas řádu Volvocales – Chlamydomonas cf.obovata, v průběhu září nastává ústup bičíkatých zelených řas ve prospěch fototrofních bakterii Chromatium okenii. Mezi organismy s výskytem po celou dobu zkoumání patřili zástupci řádu Euglenales, sinic Phormidium sp., ojediněle se vyskytovali zástupci rozsivek. Popsaná situace se také projevila v čistícím procesu probíhajícícm v dočišťovací nádrži. Prakticky během celé vegetační sezóny byly zajištěny příznivější kyslíkové poměry a poměry pH než v předchozích letech, kdy se postupně vytvořila souvislá vrstva plovoucích makrofyt.

5.4.3 Výstupy •

Příprava a vydání odborné publikace – teze disertační práce (nakladatelství VUT v Brně, VUTIUM). Publikace byla předána do tisku. Rozkošný, M. Hodnocení účinnosti vegetačních kořenových čistíren a návrhy zlepšení jejich funkce. (3620_final1_2009)

•

Příprava článku Průběh samočištění anaerobních odpadních vod po vypuštění do recipientu (Vodní hospodářství). Váňa, M., Hamza, M., Kučera, J., Mlejnská, E. Průběh samočištění anaerobních odpadních vod po vypuštění do recipientu. VTEI, příloha Vodního hospodářství 4/2009, 2009, roč. 51, č. 8, s. 4-7. ISSN 1211-0760. (3620_2602)

•

Příprava článku do recenzovaného časopisu (pracovní název Hodnocení účinnosti čištění vegetačních kořenových čistíren odpadních vod) Článek byl dokončen na začátku června. Poté byl zaslán vydavateli a předložen recenzentům: Rozkošný, M., Kriška, M., Šálek, J. Možnosti využití přírodních způsobů čištění odpadních vod a posouzení vlivu předčištění (3620_final2_2009)

•

Komplexní přehled kořenových čistíren v ČR . Je uveden v přiloženém souboru (3620_final4_2009)

•

Dokončení a vydání monografie „Extenzivní způsoby čištění odpadních vod“. Monografie byla předána do tisku. Mlejnská, E., Rozkošný, M., Baudišová, D., Váňa, M., Wanner, F., Kučera, J. Extenzivní způsoby čištění odpadních vod. ISBN 978-80-85900-

102


92-7. Tato přiložená verze je bez obrázků, celkový rozsah je cca 115 stran. (3620_final3_2009) Další nebodované výstupy prezentující výsledky výzkumných prací: •

Prezentace výsledků formou příspěvku na konferenci Řešení extrémních požadavků na čištění odpadních vod, Blansko, únor 2009. Šálek, J., Kriška, M., Pištěková, M., Rozkošný, M. Poutání fosforu a tenzidů v půdním (zemním) filtračním prostředí. In Řešení extrémních požadavků na čištění odpadních vod. Blansko, 26.2.2009. AČE ČR, 2009, s. 115-123. ISBN 978-80-7399-687-1. (3620_2441)

•

Prezentace výsledků formou přednášky na mezinárodním workshopu Nutrient Cycling and Retention in Natural and Constructed Wetlands, Třeboň, duben 2009. Rozkošný, M. Treatment efficiency of the natural and constructed wetlands used for water quality enhancement in the South Moravia region (Czech Rep.). In: Kröpfelová, L., Vymazal, J. (eds) 7th International Workshop on Nutrient Cycling and Retention in Natural and Constructed Wetlands. Proceedings. Třeboň: ENKI, o.p.s., 2009. p. 76-78. ISBN 978-80-254-4401-6. (3620_2635)

•

Prezentace výsledků formou dvou příspěvků na konferenci Odpadní vody, Plzeň, květen 2009. Mlejnská, E., Kučera, J. Funkce mechanického předčištění u extenzivních čistíren. In neuveden 8. mezinárodní konference a výstava Odpadní vody - Wastewater 2009. Plzeň, 5.5.2009. Praha: ICARIS Conference Management, 2009, s. 177-183. ISBN 97880-254-4068-1. (3620_2538) Kučera, J., Mlejnská, E. Anaerobní podmínky v kořenových ČOV. In neuveden 8. mezinárodní konference a výstava Odpadní vody - Wastewater 2009. Plzeň, 5.5.2009. Praha: ICARIS Conference Management, 2009, s. 295-300. ISBN 978-80-254-4068-1. (3620_2539)

•

Prezentace výsledků formou dvou příspěvků na konferenci IWA „1st Eastern European Regional Young Water Professionals Conference“: Rozkošný, M. The Study of the Wastewater Treatment Constructed Wetlands Efficiency during a Non-Vegetation Period in the Czech Republic. In: Gurinovich, A.D. (ed) 1st Eastern European Regional Young Water Professionals Conference. The conference proceedings. Minsk: BNTU. 2009. s. 381-388. ISBN 987-985-525-145-4. (3620_2639)

•

Rozkošný, M., Hyánková, E., Kriška, M., Šálek, J. Impact of the Clogging Process on the Treatment Efficiency of Constructed Wetlands Used for Wastewater Treatment. In: Gurinovich, A.D. (ed) 1st Eastern European Regional Young Water Professionals Conference. The conference proceedings. Minsk: BNTU. 2009. s. 120-125. ISBN 987985-525-145-4. (3620_2638)

•

Prezentace výsledků formou přednášky na semináři KČOV, Brno, říjen 2009 Rozkošný, M. Účinnost přírodních způsobů čištění (kořenových čistíren odpadních vod) v nevegetačním období. In Kriška, M., Šálek, J., Plotěný, K Přírodní způsoby čištění vod VI. Brno: CeERM, s.r.o., Brno 2009, s. 48-57. ISBN 978-80-7204-655-3. (3620_2636)

•

Prezentace výsledků formou přednášky na konferenci ENVIRO, Nitra, září 2009 Sborník ještě nebyl vydán. Rozkošný, M., Šálek, J., Kriška, M. Poznatky z průzkumu kořenových čistíren odpadních vod. (3620_final6_2009)

•

Prezentace výsledků formou přednášky na konferenci Rekonštrukcie stokových sietí a ČOV, Podbánské, říjen 2009.

103


Mlejnská, E., Šťastný, V., Petránová, A. Kolísání množství a znečištění odpadních vod v malých obcích. In Zborník prednášok a posterov 6. bienálnej konferencie s medzinárodnou účasťou "Rekonštrukcie stokových sietí a čistiarní odpadových vod". Podbanské, 21.10.2009. Bratislava: REPRO PRINT Light & Color, 2009, s. 295-302. ISBN 978-80-89062-64-5. (3620_2605) •

Příprava článku pro nerecenzovaný časopis – Veronica. Článek je předán k vydání. Rozkošný, M. Domovní kořenové čistírny odpadních vod – návrh, provoz a účinnost čištění. Tato přiložená verze je bez obrázků a seznamu literatury. (3620_final5_2009)

104


5.5 VSAKOVÁNÍ PŘEČIŠTĚNÝCH ODPADNÍCH VOD A DEŠŤOVÝCH VOD V MALÝCH SÍDLECH 5.5.1 Předmět řešení Vsakování odpadních vod do horninového prostředí může mít opodstatnění u rozptýlené zástavby, kde není ekonomické centrální čištění odpadních vod, či tam, kde není v dosahu vhodný recipient nebo není vhodné odpadní vody přímo vypouštět do vod povrchových. V rámci výzkumu v této oblasti byla vyhotovena rešerše odborných podkladů a provedeno sledování na třech lokalitách. Výsledky prací ukazují, že vsakování může být ke kvalitě povrchových vod významně šetrnější, než obvyklé přímé vypouštění odpadních vod do vod povrchových. Potenciál této metody, vedoucí k zlepšení kvality povrchových vod, je značný. Cílem řešení je posouzení dopadů vsakování přečištěných odpadních vod do horninového prostředí, a to jak z obecného hlediska, tak na konkrétních vhodných lokalitách. Do úkolu byla zahrnuta též problematika výzkumu v oblasti vsakování dešťových vod ze zpevněných povrchů, důležitá mj. z hlediska zadržování vod v krajině.

5.5.2 Postup řešení a výsledky Způsob řešení spočíval zejména v rešerši odborných podkladů, terénních měřeních, vyhodnocení stavu v konkrétních lokalitách a jejich zobecnění. Na rok 2009 byly konkrétně plánovány následující práce: •

pokračování ve sledování vsakování odpadních vod do horninového prostředí v horské obci Měděnec; v případě realizace plánovaného ukončení vsakování v této lokalitě budou sledovány a vyhodnoceny změny tímto opatřením způsobené,

•

pokračování ve sledování vsakování odpadních vod do horninového prostředí v obci Horní Beřkovice pod Řípem,

•

pokračování ve sledování vsakování odpadních vod do horninového prostředí v obci Řevničov,

•

vytipování případných dalších vhodných lokalit se vsakováním přečištěných odpadních, s odlišnými přírodními poměry,

•

vytipování vhodných lokalit se vsakováním dešťových vod,

•

aktualizace a doplnění rešerše odborných podkladů k problematice vsakování odpadních vod do horninového prostředí a k literární rešerši shrnující poznatky o problematice vsakování dešťových vod ze zpevněných povrchů,

•

zobecnění získaných výsledků.

Provedené práce a jejich výsledky Bylo provedeno sledování vsakování předčištěných odpadních vod do horninového prostředí na třech lokalitách, a to v horské obci Měděnec; nížinné obci Horní Beřkovice pod Řípem a v části obce Řevničov. Jedná se o lokality pravidelného dlouhodobého vsakování větších množství komunálních odpadních vod (z celé obce či její části), jejich dopad na okolí je tak zřetelnější, než u běžného vsakování malých množství odpadních vod z individuálních objektů. Sledovány byly zejména hlavní kontaminanty komunálních odpadních vod, jako formy dusíku a fosforu, CHSK, obsah chloridů a vybraných bakteriií. Sledování bylo rozšířeno o screeningový monitoring dalších skupin znečišťujících látek, jako jsou těkavé uhlovodíky či kovy. Byla potvrzena velmi významná redukce znečištění hlavních

105


kontaminantů odpadních vod vlivem procesů doprovázejících vsakování odpadních vod do horninového prostředí. Vybrané specifické organické látky ani kovy se v sledovaných vodách lokalit ve významném množství nevyskytují. Podrobnější výsledky prací ze zkoumaných tří lokalit vsakování odpadních vod shrnuje příloha 3621_final1. Výsledky terénních měření a laboratorních analýz ze tří studovaných lokalit dokladují vysokou účinnost odbourávání makrosložek kontaminace v rámci průchodu vod horninovým prostředím. Mezi jednotlivými sledovanými lokalitami jsou ale značné rozdíly. Příznivější je situace na horské lokalitě Měděnec (oproti lokalitě Horní Beřkovice), a to zejména vlivem nižších množství vsakovaných vod, vyšších srážkových úhrnů, nižší kontaminace pozaďových podzemních vod a méně intenzivního zemědělského podnikání v oblasti vsakování a pod ní. V případě lokality Nádraží Řevničov jsou vsakovaná množství odpadních vod nižší než v uváděných předchozích dvou lokalitách, vsakování nemá na kvalitu povrchových vod blízkého toku Klíčava významnější vliv. Průběžně jsou vyhledávány a hodnoceny případné další vhodné lokality se vsakováním přečištěných odpadních vod, s různými přírodními poměry. Zdrojem posuzovaných lokalit jsou mj. odborné práce uložené v archivu České geologické služby – Geofondu. V námi vedené databázi míst vsakování je v současnosti okolo 250-ti lokalit, v naprosté většině se jedná o vypouštění předčištěných odpadních vod z jednotlivých domů či objektů individuální rekreace. Byly vytipovávány vhodné lokality pro výzkum vsakování dešťových vod. Pro sledování a hodnocení kvality vod z dešťových kanalizací byly vybrány tři lokality na území menší obce Hostivice u Prahy. Ve všech případech jde o nově vybudovanou zástavbu se striktně oddílnou kanalizací. O výběru lokalit rozhodla mj. dostupnost území, možnost sledovat úseky dešťové kanalizace s různým charakterem zástavby, souhlas a aktivní spolupráce provozovatele kanalizace. Ve vybraných lokalitách jsou dešťové vody svedeny do retenčních nádrží, kde je velmi dobře možné vzorkovat průběh kvality vody během srážkové události. Vybrané lokality představují rozlišné typy zástavby, kterými jsou skladovací a obchodní areál, zástavba bytových domů a zástavba rodinných domků. Byl zahájen výzkum kvality těchto vod, spočívající mj. v terénním měření a analýzách vod. Vsakování dešťových vod je jedním z možných řešení hospodárného nakládání s dešťovými vodami. Hlavními cíli takovéhoto hospodaření jsou zpomalení srážko-odtokových procesů v povodí, snížení odtokového objemu a průtokových špiček v kanalizaci a obnova podzemní vody. Průběžně probíhá aktualizace a doplňování rešerše odborných podkladů k problematice vsakování odpadních vod do horninového prostředí a rešerše shrnující poznatky o problematice vsakování dešťových vod ze zpevněných povrchů.

5.5.3 Výstupy •

Přehled a zpracování konkrétních výsledků procesů vsakování na třech lokalitách. Konkrétní výsledky procesů vsakování na třech lokalitách (Měděnec, Horní Beřkovice, Řevničov) byly průběžně získávány a zpracovávány zejména na základě prováděných měření a na základě výsledků chemických i bakteriologických analýz vzorků. Průběžně probíhalo jejich zpracovávání, výstup byl dokončen na konci října 2009. (3621_final1_2009)

•

Zpracování a uveřejnění recenzovaného článku v odborném časopise, řešícího problematiku vsakování odpadních vod do horninového prostředí. Článek řešící problematiku vsakování odpadních vod do horninového prostředí byl zpracován a pod názvem Influence of pre-treated waste water infiltration on surface water zaslán na adresu redakce recenzovaného časopisu Journal of Hydrology and Hydromechanics. Proběhly recenze příspěvku a jeho porecenzní úpravy. O uveřejnění měla rozhodnout redakční rada, která se v polovině října 2009 rozhodla článek

106


neuveřejnit. Zpracovaný materiál bude využít pro tvorbu jiného recenzovaného článku na toto téma v příštím roce (2010). (3621_final3_2009) Mimo metodikou plánovaných výše citovaných výstupů byly realizovány následující další výstupy: •

Přednáška na odborném semináři. Eckhardt, P. Vsakování odpadních vod do horninového prostředí. – in Martínková, M., Eckhardt, P. Evidence kontaminovaných míst. – odborný seminář VÚV T.G.M., v.v.i., uskutečněný dne 11.6.2009. Prezentace přednášky byla umístěna na Internet, http://heis.vuv.cz/default.asp?typ=00. (3621_final2_2009)

107

konkrétně

na adresu


6 ODDÍL F – NÁSTROJE 6.1 VÝVOJ OBECNĚ BILANČNÍCH A OPERATIVNĚ PREDIKČNÍCH A HODNOTÍCÍCH SYSTÉMŮ ZAMĚŘENÝCH NA VÝSTUPY PODPORUJÍCÍ VÝKON VEŘEJNÉ A STÁTNÍ SPRÁVY 6.1.1 Předmět řešení Podle rámcové směrnice pro vodní politiku EU je nutné připravit plány oblastí povodí, ve kterých mají být mimo jiné definovány a programy opatření eliminovány významné vodohospodářské problémy, které brání dosažení dobrého stavu útvarů povrchových a podzemních vod. K tomu je nutné na celém území ČR pravidelně vyhodnocovat dopady antropogenních vlivů. Cílem řešení je vytvořit vhodné nástroje, umožňující kvantifikaci těchto dopadů a následně tak umožnit posouzení možnosti dosažení stanovených environmentálních cílů. Jako jeden z vhodných nástrojů tohoto posouzení je uvažováno zpracování vodní bilance (zejména vodohospodářská bilance současného a výhledového stavu) jako součást plánování v oblasti vod. Nástroje by měly být využitelné v celostátním rozsahu při predikci stavu vod, pro zpracování návrhů opatření a jejich posouzení a při vydávání vodoprávních rozhodnutí.

6.1.2 Postup řešení a výsledky V roce 2009 se řešení zaměřilo zejména na problematiku jakosti povrchových vod. Zvláštní pozornost byla věnována zpracování programového vybavení pro řešení problematiky „kombinovaného způsobu“ stanovování emisních limitů. Dokončen byl také simulační model jakosti povrchových vod koncipovaný jako nástroj pro zpracování vodohospodářské bilance současného a výhledového stavu.

Simulační model jakosti povrchových vod a nástroje informační podpory aplikace kombinovaného způsobu stanovování emisních limitů Postup při stanovení emisních limitů „kombinovaným způsobem“ je – včetně podrobných výpočetních postupů – popsán příslušným metodickým pokynem („Metodický pokynu odboru ochrany vod MŽP k nařízení vlády č. 229/2007 Sb., kterým se mění 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“). Práce subprojektu byly zaměřeny na zpracování vhodných nástrojů informační podpory pro jeho aplikaci. Kromě zpracování programového vybavení pro aplikaci v metodickém pokynu uvedených výpočetních postupů, byla dále předmětem prací analýza relevantních datových zdrojů a integrace disponibilních (a formálně korektních dat) do účelové databáze programu, zpracování výpočtu za celé území ČR pro výhledové scénáře – tj. posouzení plnění imisních standardů (a) při aplikaci emisních standardů a (b) při aplikaci nejlepších dostupných technik/technologií u bodových zdrojů znečištění – a následná publikace výsledků v prostředí internetu (dostupné od 1.1.2010). Simulační model jakosti povrchových vod pro zpracování vodohospodářské bilance a aplikace pro stanovení emisních limitů „kombinovaným způsobem“ jsou zaměřeny na obdobnou problematiku, liší se ale přístupem k jejímu řešení: Oba modely vyhodnocují (modelují) jakost povrchových vod v kontrolních profilech (závěrné profily vodních útvarů a profily sledování jakosti), a tu poté porovnávají s imisními standardy

108


(přípustnými hodnotami) pro jednotlivé ukazatele. Hodnocen je současný stav a výhledové scénáře (vodohospodářská bilance současného/výhledového stavu, posouzení dopadu stanovení emisních standardů u stávajících zdrojů znečištění, případně posouzení vlivu nových zdrojů). Aplikace pro stanovování emisních limitů „kombinovaným způsobem“ kombinuje vyhodnocení údajů o vypouštěném znečištění z evidovaných bodových zdrojů a vyhodnocení dat z monitoringu jakosti povrchových vod. Pracuje s celoročními průměry a neuvažuje sezónní rozdělení vstupů znečištění a průtoků ve vodních tocích. Údaje o plošném a difúzním znečištění vycházejí ze statistického vyhodnocení dat z monitoringu jakosti v povrchových vod. Koncentrace znečištění v kontrolních profilech je uvažována vzhledem k dlouhodobému průměrnému ročnímu průtoku v profilu. Naproti tomu simulační model pro vodohospodářskou bilanci vychází z údajů o vstupech znečištění z bodových i plošných zdrojů (plošné zdroje projektuje na říční síť), včetně uvažování jejich sezónního rozdělení, a simuluje odbourávání znečištění ve vodních tocích a nádržích (podle doby zdržení). Koncentraci znečištění v kontrolních profilech poté statisticky vyhodnocuje vzhledem k časovým řadám průtoků. Jako adekvátní časový krok je při aplikaci modelu uvažován 1 měsíc. Modely jsou podrobně popsány v příslušných uživatelských příručkách (viz výstupy).

Metodické postupy pro ocenění významnosti jednotlivých typů zdrojů znečištění s ohledem na aplikace imisně – emisního přístupu v oblasti ochrany vod Zahraniční přístupy a metodiky pro snižování znečištění povrchových vod vycházejí ze všeobecně přijímaného modelu DPSIR (Driving forces - Pressures - States - Impacts – Responses). V případě emisí do vody je pak další významnou částí řešení rozdělení zdrojů emisí podle typů, přičemž na úrovni Evropské agentury životního prostředí (EEA) a v evropské legislativě se uvažují pouze dva typy zdrojů znečištění – plošné a bodové, a podle sektorů (které v tomto případě podle míry podrobnosti odpovídají Driving forces nebo Pressures). Pro kvantifikaci plošných zdrojů znečištění jsou také významné „cesty“ znečištění, díky kterým lze také lépe definovat jednotlivé typy zdrojů znečištění. Na evropské úrovni existují různá schémata zdrojů znečištění, která většinou slouží pro různé účely, např. schéma Eurostatu (pro sběr statistických dat na evropské úrovni), schéma MONERIS (pro účely stejnojmenného modelu bodových a plošných zdrojů znečištění) či schéma EEA pro vykazování emisí do vody na evropské úrovni. Pro studii metodických postupů bylo použito jednak schéma EEA pro typy zdrojů a dělení podle sektorů a vybraná schémata MONERIS pro popis cest znečištění. Na základě dostupných podkladů byla použita schémata pro vybrané polutanty podle jednotlivých skupin – nutrienty (celkový dusík a celkový fosfor), kovy (arsen, chrom, kadmium, měď, nikl, olovo, rtuť, zinek) a prioritní a nebezpečné látky (podle směrnice 2008/105/ES s výjimkou kovů). V této fázi řešení lze označit polutanty, u kterých je významný podíl plošných zdrojů znečištění. Týká se to samozřejmě hlavně dusíku (zemědělství, doprava a vytápění - atmosférická depozice), fosforu (zemědělství a přirozené pozadí v půdě a horninovém prostředí, uvolňované hlavně erozí) a kovy (doprava, vytápění a různé průmyslové zdroje ve formě atmosférické depozice). Podíl plošného znečištění pro prioritní a nebezpečné látky s výjimkou kovů lze zatím vzhledem k nedostatku věrohodných podkladů považovat za zanedbatelný. Z hlediska rozdělení bodových zdrojů znečištění lze pro dusík, fosfor a kovy označit vypouštění městských odpadních vod za významnou složku, ovšem stejně tak významné je vypouštění průmyslových vod. Pro prioritní a nebezpečné látky jsou převažující průmyslové

109


odpadní vody, i když se dá předpokládat určitý podíl ve vypouštění městských odpadních vod.

Směr dalšího řešení pro období 2010–2011 Metodické postupy pro zjištění významnosti jednotlivých typů zdrojů znečištění budou dále rozpracovány a na jejich základě bude navržena úprava simulačního modelu kombinovaného postupu znečištění hlavně z hlediska kvantifikace plošných zdrojů znečištění.

6.1.3 Výstupy V roce 2009 byly zpracovány a uplatněny následující výstupy: •

Aplikace pro kombinovaný způsob stanovení emisních limitů (KOMJAK), (362223_2632.zip) *

•

Simulační model jakosti povrchových vod/aplikace (SIJAK) (3622-23_2631.zip) *

Výstupy (aplikace) označené hvězdičkou „*“ byly vytvořeny v přímé spolupráci se subprojektem 3623 a jsou společným výstupem obou subprojektů. V rámci subprojektu 3622 byly prováděny zejména analytické, teoretické a metodické práce, vlastní realizace pak proběhla v subprojektu 3623. Každý z uvedených modelů (aplikací) je v RIV uplatňován pouze jednou. V roce 2009 byly dále rozpracovány následující výstupy: •

Metodické postupy pro ocenění významnosti jednotlivých typů zdrojů znečištění s ohledem na aplikaci imisně-emisního přístupu v oblasti ochrany vod.

•

Pilotní projekt informační podpory při aplikaci „kombinovaného způsobu“ stanovování emisních limitů, včetně aplikace pro publikaci výstupů v prostředí internetu (software). Jejich uplatnění se předpokládá v roce 2010.

110


6.2 VÝVOJ A APLIKACE INFORMAČNÍCH NÁSTROJŮ NUTNÝCH PRO ČINNOSTI SOUVISEJÍCÍ S PLÁNOVÁNÍM V OBLASTI VOD 6.2.1 Předmět řešení Předmět řešení subprojektu je zaměřen na problematiku vývoje a realizace informačních nástrojů zaměřených zejména na plánování v oblasti vod a související činnosti. V rámci prací probíhá vývoj a následná realizace a aplikace programových nástrojů (software) zajišťujících z části také informační zabezpečení řešení odborné vodohospodářské problematiky dalších subprojektů. Jádrem řešení jsou v současné době realizované modely množství a jakosti povrchových vod. Simulační model množství povrchových vod (resp. jeho samostatné dílčí aplikace) byl dotažen do finální podoby v roce 2008. V roce 2009 se návazně pozornost soustředila na simulační modely jakosti povrchových vod. Obecně pak do předmětu náplně subprojektu patří také vývoj a realizace dalších informačních nástrojů, jako jsou databázové nástroje a nástroje pro publikaci dat v prostředí sítě internet. Řešení v roce 2009 probíhalo ve spolupráci zejména se subprojektem 3622, v němž byly prováděny metodické a analytické práce předcházející vlastnímu vývoji dále uvedených aplikací SIJAK a KOMJAK.

6.2.2 Postup řešení a výsledky Jak již bylo zmíněno, v roce 2009 se předmět řešení přesunul od problematiky množství k problematice jakosti povrchových vod. Práce byly soustředěny na dvě dílčí oblasti řešení. Šlo jednak o dokončení vývoje simulačního modelu jakosti povrchových vod (pod označením „SIJAK“), jehož vývoj byl zahájen v roce 2008 a dále o vývoj a realizaci simulačního modelu „KOMJAK“, realizovaného na bázi algoritmů popsaných v metodickém pokynu OOV MŽP pro tzv. kombinovaný způsob (k nařízení vlády č. 229/2007 Sb., kterým se mění nařízení vlády č. 61/2003 Sb.). Všechny dále popsané aplikace/programy jsou lokální aplikace pro PC orientované na co nejnižší nároky na technické vybavení koncového uživatele (v této souvislosti je však vždy třeba brát v potaz objem zpracovávaných dat, zejména při „celorepublikovém“ zpracování/vyhodnocení). Modely jsou vždy tvořeny vlastním výpočetním jádrem (program zajišťující vlastní výpočet, je vždy koncipován jako samostatně použitelná aplikace, zvýrazněna na obr. 6.2.1) a doplňkovými funkcemi, zajišťujícími komfortní správu a průběh výpočtů (správa dat, příprava dat pro výpočet, uživatelský editor, dokumentace).

Simulační model jakosti povrchových vod – SIJAK Aplikace „SIJAK“ je simulačním modelem jakosti povrchových založeným na emisním principu. Model na základě zadaných údajů o vstupech znečištění v profilech vypouštění počítá koncentrace znečišťujících látek/ukazatelů ve specifikovaných (bilančních) profilech. Dalšími vstupními údaji jsou, kromě vlastních vstupů znečištění, popis říční sítě (úsekový model), charakteristiky jednotlivých úseků toků, informace o významných vodních nádržích a průtokové řady. Model je schopen pracovat jak nad statisticky zpracovanými průtoky (např. 12 průměrných měsíčních hodnot apd.), tak nad reálnými průtokovými řadami. Model je koncipován tak, aby bylo možné provádět výpočty jakosti jak samostatně, tak i návazně na výstupy simulačního modelu množství povrchových vod vyvinutého v předchozím roce. Měřítkem podrobnosti modelu je jednak měsíční časový krok simulace, jednak podrobnost charakterizace říční sítě a jejích parametrů na úrovni úsekového modelu (tedy úseků toků od

111


soutoku k soutoku v příslušné podrobnosti modelu říční sítě). K tomuto úsekovému členění říční sítě se pak vztahují výpočty transportu znečišťujících látek, resp. jejich odbourávání. Součástí aplikace je, kromě vlastního výpočetního jádra, také obslužná část, obsahující uživatelské rozhraní pro řízení výpočtů a správy úloh, prohlížeč a editor dat a dokumentace aplikace/modelu.

Kombinovaný způsob – KOMJAK Aplikace „KOMJAK“ byla vyvinuta na bázi algoritmů pro hodnocení jakosti povrchových vod tzv. kombinovaným způsobem, popsaným podrobně v metodickém pokynu OOV MŽP (Metodický pokyn odboru ochrany vod MŽP k nařízení vlády č. 229/2007 Sb. kterým se mění 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). Základním principem modelu/aplikace je, v návaznosti na uvedený metodický pokyn, hodnocení jakosti v tzv. kontrolních profilech, kterými jsou závěrné profily vodních útvarů. Model hodnotí vstupy znečištění v povodí útvaru a porovnává je (za použití průměrných ročních průtoků) s přípustnými imisními limity v kontrolních profilech. Výpočty jsou prováděny pro dva scénáře. Prvním z nich je scénář popisující současný stav, druhým pak tzv. výhledový scénář. Ten může volitelně představovat současný stav doplněný o nové/plánované zdroje znečištění, stav za předpokladu dodržení emisních standardů všemi znečišťovateli nebo stav za předpokladu dodržení požadavků nejlepších dostupných technik. Všechny prováděné simulace jsou počítány metodami izolovaného vodního útvaru a řetězce vodních útvarů podle metodického pokynu. Další část výpočtů pak tvoří regresní analýza založená na zpracování dat z monitoringu jakosti povrchových vod. Tak jako v případě aplikace „SIJAK“ je aplikace vybavena nástroji pro řízení výpočtů, správu zpracovaných dat, editorem dat a uživatelskou dokumentací.

Analýzy jakostních ukazatelů – ANJAK Aplikace ANJAK – analýzy sítí profilů a ukazatelů na vodních tocích (transformační výpočty) byla realizována již v průběhu roku 2008 a byla popsána, včetně ukázky uživatelského rozhraní, v závěrečné zprávě za rok 2008, kde byla prezentována jako dokončený neuplatněný výstup (proto ji zde podrobněji nepopisujeme). V roce 2009 došlo k aktualizaci a rozšíření uživatelského rozhraní aplikace a k instalaci u externího uživatele (viz dále kapitola „Výstupy“), čímž byla splněna podmínky uplatnitelnosti výstupu.

Směr dalšího řešení pro odbobí 2010–2011 V roce 2010 se předpokládá pokračování prací na realizovaném systému aplikací/modelů vývojem univerzální aplikace pro komunikaci s různými datovými zdroji – současnou ideou je nástroj umožňující snadné připojení již realizovaných aplikací (ale i jiných programů) na různé datové zdroje (vývoj této alikace byl původně plánován na rok 2009, ale byl z kapacitních důvodů posunut na rok 2010, místo něj byla realizována aplikace pro kombinovaný způsob jakosti) a dále pak využití již realizovamých aplikací/modelů pro řešení vybrané odborné úlohy (pravděpodobně se zaměřením na otázky vlivu balastních vod na vodohospodářskou bilanci). Dalším zajímavým možným směrem vývoje je také možnost zapojení problematiky podzemních vod do realizovaného systému modelů (v první fázi by se

112


pravděpodobně jednalo o problematiku množství). Konkrétní představa a rozsah prací bude součástí návrhu metodiky na rok 2010.

SIJAK

KOMJAK

VSTOOLS. simulační model jakosti povrchových vod

VSTOOLS. kombinovaný způsob jakosti povrchových vod

PRGAGREG – přípravné operace

PRGAGREG – přípravné operace

PRGSIJAK

PRGKOMJAK

simulační výpočty

PRGREGRE – regresní analýza

simulační výpočty

PRGSTATG – vyhodnocení dat

EDITOR – editace dat

EDITOR – editace dat

DOKUMENTACE

DOKUMENTACE

Obr. 6.2.1

Funkční schema aplikací/modelů SIJAK a KOMJAK. Specializovaný výpočetní program tvořící jádro modelu je doplněn „okolím“ zajišťujícím snadnost použití

6.2.3 Výstupy Výstupy vznikající v rámci subprojektu vycházejí z charakteru řešené problematiky. Z ní vyplývá tematické směřování výstupů zejména na oblast software. Obecně jde o internetové nástroje (aplikace, zejména databázového charakteru zaměřené na publikaci dat a dalších informací) a o nástroje analytického a výpočetního charakteru (software, programové nástroje pro analýzy, zpracování, transformace, vyhodnocení dat, modelování apod.). V roce 2008 byly realizovány a uplatněny následujiící výstupy/aplikace: •

Simulační model jakosti povrchových vod (SIJAK) (3622-23_2631.zip)* Výstup vytvořen v přímé spolupráci se subprojektem 3622 a je společným výstupem s tímto subprojektem, v RIV je uplatňován pouze jednou.

•

Aplikace pro kombinovaný způsob stanovení emisních limitů (KOMJAK) (362223_2632.zip)* Výstup vytvořen v přímé spolupráci se subprojektem 3622 a je společným výstupem s tímto subprojektem, v RIV je uplatňován pouze jednou.

•

Kromě toho došlo instalací u externího uživatele ke splnění podmínky uplatnitelnosti aplikace ANJAK – Analýzy sítí profilů a ukazatelů na vodních tocích (transformační výpočty), realizované v loňském roce. (3623_2181.zip).

V rámci prací na výše uvedených simulačních modelech byly zároveň průběžně aktualizovány a funkčně rozšířovány samostatné aplikace PRGAGREG a PRGSTATG, realizované v rámci předchozího řešení.

113


6.3 VÝVOJ A APLIKACE POSTUPŮ S VYUŽITÍM TECHNOLOGIÍ GEOGRAFICKÝCH INFORMAČNÍCH SYSTÉMŮ VE VAZBĚ NA DIGITÁLNÍ BÁZI VODOHOSPODÁŘSKÝCH DAT 6.3.1 Předmět řešení Letecké laserové skenování (LLS) patří v současnosti k nejmodernějším technologiím pro pořizování prostorových geografických dat. Nachází své uplatnění zejména pro tvorbu digitálního modelu reliéfu (DMR) a digitálního modelu povrchu. V České republice probíhá od podzimu 2009 nové výškopisné mapování celého území právě s využitím metody LLS. V předchozích letech provedl ČÚZK testovací skenování 2 lokalit. V rámci tohoto VZ byly na pracovišti Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka, v.v.i. zkoumány možnosti využití těchto výrazně přesnějších datových zdrojů k aktualizaci vodohospodářských dat, zejména Digitální báze vodohospodářských dat (DIBAVOD). Hlavními cíli výzkumu v tomto roce, jak bylo plánováno v metodice a upřesněno během provádění výzkumu, bylo: 1. Na podrobnějších datech aplikovat technologii „identifikace příčných překážek v korytě vodního toku“. V průběhu řešení se ukázalo, že trasa toků z databáze DIBAVOD (ZABAGED®) se neshoduje s daty získanými leteckým laserovým skenováním, takže hlavním úkolem bylo zpřesnění polohopisu vodních toků a ověření přesnosti dat LLS přímo v terénu. Snahou je vyvinout pokud možno automatický nebo poloautomatický postup k vytyčení přesnější trasy vodního toku. Dalším krokem je vynesení podélného profilu hladiny vody v toku, včetně zaznamenání několika příčných stupňů, které se v lokalitě nachází. 2. Posoudit možnost využití dat pro vytvoření digitálního modelu reliéfu příbřežních zón, který by byl použitelný pro 1D nebo 2D hydraulické modelování zátopových oblastí. 3. Zaměřit se na měření povrchu vodní hladiny a současně reliéfu dna pod hladinou. Prokázat, zda je či není možné upravit parametry laserového snímání zabezpečovaného státní zeměměřickou službou pro tyto účely, případně upravit následné vyhodnocovací technologické linky pro účely vodohospodářských potřeb. Využití by bylo přínosné například pro aplikace povodňového mapování. 4. Zpracovat studii, která by se týkala možnosti zpřesnění digitálního modelu reliéfu pomocí laserového snímání. Zaměřit se na kartometrické vyhodnocování výstupů z laserového snímání a porovnáním těchto výstupů z topografickými výstupy státní mapovací služby. Zjistit vliv využití území.

6.3.2 Postup řešení a výsledky Na základě konzultací s odborníky a prostudování dat byla definitivně vybrána z vodohospodářského pohledu zajímavější testovací oblast Dobruška (cca 47 km 2). Experimentální sběr dat LLS v této lokalitě proběhl v dubnu a červnu v roce 2008. Data byla pořízena z výšky 1200–1500 m a hustota mračna je cca 1,2 bod.m-2. V této oblasti byla v roce 2002 stanovena záplavová území toku Dědina. Na Zlatém potoce leží malá vodní nádrž Broumar. V upraveném úseku toku Dědina se také nachází několik stabilizačních stupňů. Od ČUZK byla získána nová data (5GB), na kterých byla uplatněna nová klasifikace. Na pracovišti VÚV T.G.M., v.v.i. byl proveden poměrně technicky i časově náročný převod potřebných vrstev do souřadného systému S-JTSK a výškového systému Balt po vyrovnání.

114


Pro řešení byly poskytnuty následující sady dat: •

Klasifikované mračno bodů (1,2 bod.m-2) – např. vrstva terén, budovy, vegetace atd., střední souřadnicová chyba – 0,18 m.

•

Digitální model reliéfu v podobě DMR 4G (5 x 5 m), střední souřadnicová chyba – 0,30 m.

Vzhledem k objemnosti dat bylo nutné data oříznout vhodně zvolenými oblastmi, např. při zpřesňování polohopisu toků byla použita nepravidelná trojúhelníková síť (TIN) z vrstvy terén pouze z okolí toků (buffer 30 m). Postupy a výsledky z dílčích částí řešení jsou v následujících částech popsány obecněji. Detailnější popisné i grafické informace lze nalézt v přiložených výstupech.

Analýza možností zpřesnění geometrie vodního toku Hustota dat LLS je taková, že jsou v nich velmi dobře rozpoznatelná koryta toků a to i v případě hojné doprovodné vegetace. V případě toku, který je širší než 4 m, je díky pohlcení infračerveného záření ve vodě koryto dobře zřetelné z mezer mezi body vrstvy „terén“ v datech LLS. Pokud je tok menší, je jeho poloha dobře rozeznatelná v DMT ve formě TIN. Vzhledem k tomu, že automatické generování os vodních toků je náročný proces, který znesnadňují některá specifika dat LLS (viz dále), musely být toky ve zkoumaném území po automatickém vyhodnocení upraveny manuálně na základě TIN. Mapové výstupy obsahují původní i získanou síť vodních toků. Kromě toho jsou toky LLS rozlišeny podle toho, jak dobře bylo možno polohu z dat vyčíst, což úzce souvisí s mírou přesnosti. Rozlišeno bylo: 1. Koryto dobře zřetelné (šířka od cca 4 m) – lichoběžník. 2. Koryto dobře zřetelné (menší) – trojúhelník. 3. Koryto nezřetelné – odhad. 4. Zatrubněné koryto (není uvedeno v mapě). Polohová přesnost současných dat vodních toků je v porovnání s daty LLS podstatně nižší. To bylo ověřeno také měřením v terénu pomocí GPS. Ke statisticko-prostorové analýze rozdílů byla použita data, kde je tok z dat LLS jednoznačně identifikovatelný (typ 1 a 2), tzn. polohová chyba závisí pouze na použité technologii. Jejich průměrný rozdíl je 3,3 m, směrodatná odchylka 4,1 m. Maximální rozdíly se pohybují kolem 30-ti metrů. Odlišnosti mohou mít několik příčin: •

datasety ZABAGED® a DIBAVOD odpovídají generalizací zákresu měřítku 1:10 000,

•

nepřesnosti digitalizace v důsledku neprůzornosti hustým vegetačním doprovodem toku na ortofotosnímku,

•

jiné chyby…

Nejlepším využitím dat s tak velkou rozlišovací schopností, které budou k dispozici pro celou ČR, by bylo automatické generování os toků z digitálního modelu terénu dat LLS. Vyvinutí takového postupu je poměrně náročný úkol, který bude vyžadovat detailnější výzkum. Situaci komplikují menší mosty, které nejsou filtrací odstraněny a v odtokovém modelu se chovají jako valy napříč korytem. Dalším problémem jsou úseky zatrubnění a jiné zejména antropogenní úpravy koryt včetně převodu vody z povodí do povodí. Kromě toho úkol znesnadňuje obrovský objem dat. Nicméně vhodnou kombinací postupů by měl být tento úkol řešitelný. Závěrem lze konstatovat, že data LLS jsou vhodným zdrojem pro zpřesnění průběhů os malých vodních toků, včetně aktualizace kilometráže a zjištění břehových čar plošných vodních toků.

115


Identifikace příčných stupňů ve vodního toku Dalším úkolem bylo ověřit možnost nalezení příčných stupňů ve vodním toku. K tomu je nezbytnou podmínkou přesná osa toku a co nejpřesnější model terénu, to znamená TIN z mračna bodů vrstvy terén. Ve zkoumaném území se nacházejí 2 příčné stupně (výška od spodní hladiny 0,5 a 0,7 m) a skluz o výšce 0,3 m, což bylo změřeno v rámci terénního průzkumu. Bodům, které tvoří osu toku a mají rozestup cca 5 m, byly přiřazeny nadmořské výšky hladiny toky (nejnižší odrazy od břehů). Ve vykresleném podélném profilu jsou tyto prvky jednoznačně identifikovatelné neboť stupně tvoří znatelné skoky. Dalším záměrem bude metodu zautomatizovat a uplatnit ji na tocích různého charakteru.

Podklad pro stanovení záplavových území LLS patří k základním metodám pořizování geodetických podkladů pro hydraulické modely. Stále rostoucí přesnost a hustota dat LLS si klade otázku, zda by mohla tato data alespoň částečně nahradit finančně a technicky náročné geodetické zaměření. V zájmovém území bylo možno přistoupit k vzájemnému porovnání různých výškopisných dat, neboť v roce 2002 byla na toku Dědina stanovena záplavová území a mezi geodetické podklady patřilo fotogrammetrické mapování (pouze dolní část toku) a geodetické zaměření podrobných profilů koryta toku i údolních profilů (rok 1999). V oblasti, kde je k dispozici nejvíce výškopisných dat, byly provedeny analýzy různých DMR vzniklých na základě leteckého laserového skenování (označeno LLS), fotogrammetrie (FOT) a ZABAGED® zdokonaleného výškopisu (ZAB). Rozlišení rozdílových rastrů bylo stanoveno na 5 m. Z výsledků vyplývá, že LLS je průměrně 0,36 m pod úrovní FOT (směrodatná odchylka 0,33 m). Rozdíly LLS a ZABAGED® jsou výraznější a nahodilejší. Větší rozdíly jsou patrné především v místech koryta toku, a to zejména v porovnání se ZABAGED®. Výškopis ZABAGED® nezahrnuje geometrii koryt menších toků. Další srovnání se týkalo přímo příčných profilů toku a inundací. V celém úseku bylo k dispozici asi 40 geodeticky zaměřených profilů (průměrná vzdálenost mezi profily byla cca 200 m). Příčné profily byly sestrojeny tak, že nadmořské výšky všech dostupných zdrojů byly vztaženy k polohovému umístění jednotlivých geodeticky zaměřených bodů. Porovnány byly nadmořské výšky z geodetického zaměření (GEO), laserového leteckého snímání (LLS), fotogrammetrického mapování (FOT) a z gridu ZABAGED® 10 x 10 m zdokonalený výškopis (ZAB). Kromě toho byl přidán další profil z dat LLS (krok 0,5 m), aby se zjistilo, jak LLS vystihuje lomové terénní linie koryta a inundačního území. Jak vyplývá z porovnání, dochází k uspokojivé shodě LLS a GEO. Ve většině případů leží výška změřená fotogrammetricky nad a výška změřená laserovým skenováním pod geodetickým zaměřením. Průměrné rozdíly výšek se pohybují kolem 0,30 m GEO - LLS a 0,45 m FOT - GEO. Data LLS vystihují lomové terénní linie koryta a inundačního území a budou použitelná i pro mapování koryt s malou hloubkou vody. Výsledky porovnání digitálních modelů terénu i profilů mohou ukazovat na systematickou chybu LLS. Tato možnost se ověřuje.

Mapování vodních ploch a dna Jak vyplynulo z konzultací s pracovníky ČUZK, laserové zařízení, které plánují použít pro projekt nového výškopisu, není schopné snímat reliéf dna pod hladinou vody. Skenery vhodné k celoplošnému mapování totiž používají laser v blízkém infračerveném spektru a toto záření je vodou téměř zcela pohlceno. V datech se vodní plocha jeví jako oblast s velmi nízkou hustotou bodů. Přibližnou výšku hladiny je možno zjistit z výšek bodů odražených přímo od břehů. Pro mapování pod vodní hladinu je v případě laseru nutné použít zelenou nebo modrozelenou část spektra, která vodou není pohlcována a může tak projít až ke dnu a od něj se odrazit zpět. Ve světě existují systémy pro mapování pobřežních vod využívají principu duálního použití jak infračerveného záření (mapuje hladinu), tak i současně záření

116


zelenomodrého (mapuje dno). Pro tyto systémy je nutná výrazně nižší výška letu (200– 400 m). Z toho vyplývá, že takové systémy mají úzký záběr a nelze je nasadit pro mapování státního rozměru. Otázkou je, zda by tento systém fungoval v našich podmínkách. Pro mapování dna vodních toků a ploch ve větších hloubkách se v ČR používají zejména sonary umístěné na plavidlech.

Ostatní výškopisné analýzy Na celém testovacím území byly porovnávány DMR z LLS a ZABAGED ® zdokonaleného výškopisu (grid 10x10 m). Z dat LLS byl využit pro tyto účely vhodnější grid 5x5 m vrstvy DMR 4g. Z obou sad dat byly vytvořeny rastrové DMR s rozlišením 5 m. Rozdíl obou rastrů je obsahem mapového výstupu. Ze statistické analýzy rozdílů vyplývá, že průměrný rozdíl LLS a ZABAGED® je -0,54 m a směrodatná odchylka činí 1,73 m. Největší rozdíly kolem 20 m se nacházejí zejména na svazích lesních porostů. Odchylky jsou také v okolí vodních toků a silničních komunikací. Jak již bylo naznačeno, nová výškopisná data tyto terénní nerovnosti velmi dobře rozlišují. K dalšímu výškopisnému porovnání byly použity vrstevnice vytvořené na základě dat LLS (DMR 4g) a současné vrstevnice ZABAGED® výškopis (equidistanta 2 m). Tato odvozená data jsou také součástí mapového výstupu. Vzhledem k tomu, že k největším rozdílům došlo v oblastech lesů, jsou v mapách zobrazeny plochy lesních porostů a pro orientaci budovy. Z tohoto porovnání vyplývá, že ke křížení vrstevnic dochází především na území lesů. V ostatních případech (orná půda, louky atd.) nepřekračují rozdíly mezní chybu, která činí polovinu vzdálenosti mezi vrstevnicemi. Z výsledků obou analýz vyplývá, že k výraznému zpřesnění výškopisu by došlo především na území lesů.

6.3.3 Výstupy •

Článek v odborném periodiku Vodní hospodářství – název příspěvku: Uhlířová, K., Zbořil, A. Možnosti využití leteckého laserového skenování pro vodohospodářské účely. Článek prošel recenzním řízením, byl doporučen k publikaci a vyjde v prosincovém čísle časopisu Vodní hospodářství v roce 2009, recenzované příloze Vodohospodářské technicko-ekonomické informace. (3624_final1_2009)

•

Mapové výstupy s praktickým uplatněním výsledků výzkumu. Náplní je 7 listů tematických map v měřítku 1 : 5 000 a kladu SMO5. Obsahem každé mapy jsou výsledky výzkumu ve formě: −

porovnání výškopisu – rozdíly digitálních modelů terénu

−

porovnání výškopisu – vrstevnice ZABAGED a vrstevnic z dat LLS

−

porovnání polohopisu – toky ZABAGED (DIBAVOD) a LLS, včetně zobrazení odchylek toků v barevné škále.

Kromě toho jsou součástí mapy nádrže, stupně ve vodním toku, lesní plochy a budovy. (3624_2678, 3624_2679, 3624_2680, 3624_2681, 3624_2682, 3624_2683, 3624_2685) Prezentace výsledků výzkumu na konferencích: •

18. konference GIS ESRI v ČR, 21.–22.10.2009 – poster „Možnosti využití leteckého laserového skenování pro vodohospodářské účely“

117


Poster byl ohodnocen 1. místem u odborné poroty a bude otištěn v časopisech ArcRevue 4/2009 a v nejbližším čísle časopisu IT CAD nebo Infix. (3624_final2_2009) •

Sympozium GIS Ostrava 2010 - GIS společně s DPZ a fotogrammetrií na cestě k digitálnímu světu, 24. – 27. 1. 2010 Zaslána přihláška a abstrakt. Příspěvek by měl být na konferenci prezentován ve formě referátu a měl by být publikován ve sborníku.

Poděkování Data z testovacího laserového snímání pro výzkumné účely poskytl Zeměměřický úřad, pracoviště Pardubice. Data ke stanovení záplavových území zapůjčil podnik Povodí Labe s.p. se sídlem v Hradci Králové.

118


6.4 VÝVOJ A APLIKACE VHODNÝCH TECHNICKÝCH NÁSTROJŮ NUTNÝCH PRO ZHODNOCENÍ VLIVU EMISÍ NA CHEMICKÝ STAV POVRCHOVÝCH VOD A VÝVOJ SYSTÉMŮ JEHO HODNOCENÍ 6.4.1 Předmět řešení Předmětem řešení subprojektu je zdokonalování systémů hodnocení (nástrojů) vzájemného vztahu vlivu emisí ze zdrojů znečištění a chemického stavu povrchových vod. Návrh řešení v roce 2009 navazuje na vývoj technických nástrojů v oblastech: modelování jakosti povrchových vod, vývoje pasivních vzorkovačů odpadních a povrchových vod, vyvíjení metodik vzorkování a monitorování jakosti odpadních vod z různých typů zdrojů bodového znečištění, problematiky stanovení mísicí zóny. Součástí řešení je vývoj nástrojů v evropském a národním měřítku v oblasti opatření ke snižování emisí nebezpečnými látkami, interakce emisí a imisí včetně podpory kombinovaného způsobu stanovování emisních standardů a bilancování znečištění.

6.4.2 Postup řešení a výsledky Předmětem řešení dle metodiky na rok 2009 je naplnění následujících cílů: •

aktualizace a dopracování pasportů prioritních nebezpečných látek z hlediska programů opatření na snižování emisí do povrchových vod,

•

ověření metodiky stanovení mísicí zóny včetně modelovacích nástrojů,

•

interpretace dat o jakosti vod s vyšším počtem hodnot pod mezí stanovitelnosti pro hodnocení chemického stavu vod,

•

modelování jakosti povrchových vod dolního úseku toku Odry včetně přítoků pomocí programu DESERT a dokončení modelu řeky Lučiny,

•

vývoj a kalibrace zařízení pro pasivní vzorkování vod se zaměřením na kovy a organické nebezpečné látky,

•

výzkum reprezentativnosti kontinuálního monitorování jakosti odpadních vod,

•

vyhodnocení dat monitoringu prioritních a některých dalších znečišťujících látek v povrchových vodách podle směrnice 2008/105/ES. V případě nedosahování chemického stavu (neplnění NEK) realizovat zpřesnění antropogenních vlivů, a to především se zaměřením na polyaromatické uhlovodíky v zájmových oblastech povodí.

Pasporty prioritních nebezpečných látek Na základě rešerše obdobných dokumentů v zahraničí a po zpracování pasportu pro rtuť a její sloučeniny v roce 2008 byly v roce 2009 zpracovány pasporty pro ostatní prioritní látky a další vybrané znečišťující látky dle směrnice 2008/105/ES (33 + 8 látek), pro které jsou na úrovni Společenství stanoveny normy environmentální kvality. Účelem je podat stručné a souhrnné informace o základních vlastnostech látky, jejím chování v hydrosféře, ekotoxicitě, zdrojích znečištění, s důrazem na legislativní a podzákonná opatření vedoucí ke snižování znečištění povrchových vod. Pasporty mohou být vhodným nástrojem pro informování odborné i laické veřejnosti a pracovníky orgánů státní správy. Opatření vedoucí ke snižování znečištění povrchových vod jsou aktualizována k 30.9.2009. Data o zastoupení prioritních látek v plaveninách, biotě a sedimentech byla do pasportů zpracována ČHMÚ Praha.

119


Problematika stanovení mísicí zóny Pozornost byla soustředěna vývoj a testování modelovacího nástroje pro určení mísicí zóny, tzv. Českého imisního testu (CIT). Ten vychází z obdobného Holandského imisního testu (Hepldesk Water, 2009), který byl nejprve převeden do českého uživatelského prostředí. Výpočtová makra a obslužná okna pro zadávání parametrů byly v CIT modifikovány v závislosti na experimentálně získaných datech o průběhu mísicí zóně na vybraných typech toků pod zdroji znečištění prioritními látkami a modelování pomocí demoverze programu Cormix. Modelování šíření vlečky znečištění z bodového zdroje v řece v imisním testu je založeno na metodě, kterou uvádí Fischer a kol. (1979). Poslední sedmá verze Českého imisního testu má oproti imisnímu testu používanému v Holandsku rozšířenější možnosti voleb vstupních údajů a umožňuje hodnocení podle navrhované české metodiky pro vymezování mísících zón. Jako vstupy do modelu je možno volit různé koeficienty drsnosti. Pro výpočet Chézyho součinitele možno zvolit buďto vzorec používaný v Holandském imisním testu nebo podle Manninga, případně i podle Pavlovského. V Českém imisním testu je možno jako vstupy volit různé konzervativní ukazatele znečištění s uvedením norem environmentální kvality. V průběhu samotného modelování je pak možno měnit rozsah výstupního grafického zobrazení a zobrazit detail odpovídající kritériu podle navržené metodiky pro vymezování mísící zóny s krokem 1 metr. V oblasti dvourozměrného mísení je možno zobrazit jako výstup situaci v případě, že bodový zdroj znečištění je umístěn na levém nebo na pravém břehu. Byly testovány vybrané parametry výpočtových rovnic (experimentální určení třecí rychlosti u* , určení variability toku pomocí parametru αy a koeficientu zohledňujícím počáteční fázi mísení) a vyhodnocován konečný vliv na délku mísící zóny v návaznosti na experimentálně zjištěná data. Experimentální ověřování mísící zóny bylo prováděno na několika typech toků a za různých hydrologických podmínek. Na základě parametrů z terénu (hloubka, šířka, průtok, teplota, tvar a průměr výusti, rychlost proudění) bylo provedeno určení mísící zóny pomocí vztahu Jirka et al., 2004 a srovnání délky mísící zóny pomocí vyvíjeného Českého imisního testu. Bylo použito stupně drsnosti, který přináší práce J. Říhy (1996), který prověřoval stupně drsnosti na řadě našich menších a středních toků. Ověření bylo provedeno na několika modelových příkladech. Nejvíce se osvědčil výpočet Chézyho součinitele podle Maningova vztahu, jelikož se nejvíce přiblížil délce mísící zóny, která byla experimentálně změřena v terénu. Zbývá dořešit testování parametru m, který závisí na způsobu vypouštění, a který má podle experimentálních měření významný vliv na délku mísicí zóny, a vliv rozdílu teplot odpadní a povrchové vody.

Vyhodnocování dat s hodnotami pod mezí stanovitelnosti V roce 2009 byl dopracována a následně vydána odborná publikace (Nesměrák) „Vliv náhrady hodnot pod mezí stanovitelnosti polovinou meze stanovitelnosti na statistické charakteristiky souborů hodnot“, která analyzuje vliv nahrazení hodnot pod mezí stanovitelnosti polovinou této meze na statistické charakteristiky (průměr, směrodatnou odchylku, koeficient variace a koeficient asymetrie) koncentrací a látkových odnosů. Možnost vypočítávat průměr podle směrnice 2009/90/ES, „kterou se podle směrnice Evropského parlamentu a Rady 2000/60/ES stanoví technické specifikace chemické analýzy a monitorování stavu vod“, byla prověřena na souborech s normálním rozdělením, s Pearsonovým rozdělením III.typu a s log-normálním rozdělením s různými koeficienty variace. Analýza ukázala, že systém náhrady hodnot pod mezí stanovitelnosti je složitý a že náhrada hodnotou rovnou polovině meze stanovitelnosti je přijatelná zhruba do 50 % hodnot pod touto mezí.

120


Modelování jakosti povrchových vod programem DESERT Pro modelování jakosti povrchových vod softwarem DESERT byly vybrány tyto ukazatele: konduktivita, CHSKCr, BSK5, dusík dusičnanový, dusitanový a amoniakální. Model je stacionární a simuluje změny koncentrací v hydrologických uzlech, objemové změny látek vlivem chemických či biochemických procesů a nárůst koncentrace vlivem difúzního znečištění. Stav prací je popsán zvlášť pro model toku Lučiny (od hráze ÚN Žermanice po ústí do řeky Ostravice) a zvlášť pro model toku Odry skrze Ostravskou aglomeraci (od profilu Odra-Polanka po státní hranici s Polskem). V roce 2009 bylo dokončeno vzorkování pro model řeky Lučiny. Data z let 2008 a 2009 byla použita ke kalibraci modelu, starší data z roku 2007 k jeho validaci. Kalibrace modelu se potýkala s problémy souvisejícími se skutečností, že podobně malé toky nebývají modelovány, a vymykají se tudíž běžným charakteristikám. Tyto toky jsou variabilní, nezachytitelné difúzní vlivy v nich hrají významnou roli atd. Hodnota amoniakálního dusíku například v některých případech velmi rychle klesala, což bylo nutné v modelu zohlednit. Dále bylo nutno speciálně pro tento model vyřešit situaci, kdy odpadní voda z průmyslové ČOV vykazovala zdánlivě nižší hodnotu BSK5, než se později projevila v recipientu. Zvláštní charakteristikou řešení tohoto úkolu bylo použití plynule se měnících rychlostních koeficientů pro modelované jevy. Výsledky řešení byly připraveny k publikování formou odborného článku. Článek byl zpracován češtině a angličtině a byl zaslán dne 27.10.2009 redakci impaktovaného časopisu Environmental Modelling & Software pod názvem „Water quality modelling of a small, polluted river“. V případě modelování jakosti vod na řece Odře jsou nyní k dispozici data z 9 sad vzorkování, minimálně 6 sérií bude přitom použito ke kalibraci modelu. V současnosti jsou naplňovány databáze modelu. V listopadu 2009 by mělo proběhnout ještě jedno vzorkování, do konce roku 2009 by měl být model kalibrován. Očekává se, že proběhnou ještě 2 sady vzorkování na jaře 2010, jedná se o doplnění dat k validaci modelu. Po následujícím dokončení modelu bude zpracován závěrečný výstup v podobě odborného článku.

Vývoj metod pasivního vzorkování vod Cílem řešení je ověření možnosti sloučení pasivního vzorkování kovů a organických polutantů do jednoho vzorkovače, případně jednoho vzorkovacího média. Jako vzorkovací médium byl zvolen: • • •

triolein (v současnosti používaný k pasivnímu vzorkování organických polutantů), Lukosiol (metylsilikonový olej M500), rozemletý iontoměnič (frakce 63 μm) – směs anexu a katexu používaná pro úpravu vody v zařízení Aqua Osmotic.

Tato náplň v množství 1 ml, resp. 1 g byla zatavena v polyethylénové trubici používané pro výrobu nízkonákladových semipermeabilních membrán (vyvinutých VÚV T.G.M.,v.v.i.). Tyto vzorkovače byly exponovány po dobu 7 dní, vždy po dvou kusech od každého druhu, v aparatuře protékané vodovodní vodou, do které byl nadávkován standardní roztok těžkých kovů tak, aby výsledná koncentrace kovů ve vodě činila 10 µg.l-1. Ve stejné paralelní aparatuře byly exponovány vzorkovače (taktéž dva kusy od každého druhu) ve vodovodní vodě bez přídavku standardu jako tzv. slepý pokus. Po ukončení expozice byly vzorkovače extrahovány v ultrazvukové lázni po dobu 15 minut do 2krát 25 ml 20% kyseliny dusičné. Extrakt byl poté analyzován na obsah kovů metodou atomové absorpční spektrometrie. Testovací aparatura: funguje jako průtoková, to znamená, že vzorkovače jsou umístěny v nádobě, kterou protéká pokud možno konstantní rychlostí voda kontaminovaná konstantní koncentrací polutantů. Jako zásobník sloužila skleněná nádoba o objemu 20 litrů, obsahující vodu o koncentraci kovů 10 µg.l -1. Ta byla připravena pomocí standardního roztoku iontů kovů ANALYTIKA CRM CZ 9090 MIX 010 obsahujícího 26 prvků o koncentraci 100 mg.l-1

121


v 5% kyselině dusičné. Z této nádoby byla kontaminovaná voda čerpána silikonovou hadičkou pomocí peristaltického čerpadla rychlostí 3,5 ml.min-1 do skleněné, promíchávané nádoby se vzorkovači. Druhá aparatura pro získání hodnot slepého pokusu byla totožná, pouze voda v zásobníku nebyla kontaminovaná ionty kovů, jednalo se o vodovodní vodu zbavenou rozpuštěného vzduchu pomocí helia přiváděného přes fritu a sterilizovanou pomocí UV záření. Z výsledků analýz obsahu kovů je patrné, že v některých případech byly koncentrace v blanku vyšší než ve vzorkovači. Dále bylo zjištěno, že koncentrace některých kovů v pasivním vzorkovači jsou nižší než koncentrace ve vzorkované vodě (10 µg.l-1) což může být způsobeno konkurencí jednotlivých membrán, které byly pohromadě v jedné testovací nádobě, a nebo membrána, resp. vzorkovací médium v ní nemá schopnost tento kov akumulovat. Jelikož dávkovaný standard kovů obsahoval kyselinu dusičnou, nebylo možno provést ověření možnosti sloučení pasivního vzorkování kovů i organických polutantů současně (z důvodu možnosti degradace těchto látek kyselinou). Závěrem lze říci, že navržené vzorkovače mají potenciál pro pasivní vzorkování kovů, je však třeba provést důkladnější testy s eliminací všech možných výše uvedených rušivých vlivů. V oblasti řešení problematiky vývoje pasivních vzorkovačů byla Úřadu průmyslového vlastnictví předána přihláška užitného vzoru držáků nízkonákladových membrán (PUV 200921503).

Kontinuální monitorování jakosti odpadních vod V problematice kontinuálního monitorování jakosti odpadních vod (organického znečištění) byly práce zaměřeny na souběžné analýzy parametrů CHSKCr, TOC, filtrované CHSKCr a DOC a jejich porovnání s výsledkem měření TOC (SAC) pomocí sondy na optickém principu. Terénnímu měření předcházelo zpracování rešerše problematiky monitorování organického znečištění a poměrům mezi jeho jednotlivými formami. Pro měření byly vybrány takové lokality, které zahrnovaly různé typy splaškových, městských i průmyslových odpadních vod a různé velikostní kategorie ČOV. Zohledněno bylo rovněž znečištění vod: vzorky byly odebírány jak na přítocích, tak na odtocích ČOV. Konkrétně se jednalo o lokality ÚČOV Praha odtok, ČOV Kralupy nad Vltavou – přítok, odtok, ČOV Hostivice odtok, ČOV Kladno-Vrapíce odtok, přítok. Měření na výše uvedených lokalitách bylo prováděno v dubnu a květnu 2009. Po vyhodnocení byly výsledky konzultovány s firmou Hach-Lange. Při tomto jednání byly zjištěny závažné skutečnosti, které měly vliv na výsledky měření. Konkrétně se jednalo o to, že firma Hach-Lange nedodala část zařízení, která měla korigovat vliv nerozpuštěných látek, i když při jednání bylo inzerováno, že korekce probíhá v měřícím zařízení přímo. V srpnu 2009 bylo dohodnuto doměření dat se zařízením s korekcí na nerozpuštěné látky, ale při přebírání sondy bylo zjištěny takové skutečnosti, které bylo nutno předem vyjasnit. Od té doby firma Hach zapůjčení zařízení stále odkládá. Vybrané výsledky z měření (jednalo se především o měření závislosti SAC na DOC resp. filtrovanou CHSK Cr) byly publikovány na konferenci Hydroanalytika 2009.

Vývoj nástrojů pro hodnocení imisí ve vztahu k NEK Pro statistické zpracování dat o jakosti vody v tocích z dat situačního a provozního monitoringu (za období 2005–2008) podle požadavků směrnice 2008/105/ES byl využit statistický program, který pro cca 900 profilů a 300 ukazatelů znečištění vypočítává jednotlivé parametry hodnocení (průměr, C90, maximum, medián, apod.). Dále se jedná o statistické vyhodnocení včetně korelací a regresí mezi ukazateli a průtoky ve vzájemných a násobných relacích a případně jejich sum (PAU, TCB). To je podklad pro mapové formy výstupů (GIS). Data získaná výše uvedeným postupem jsou hodnocena v rámci vrstev GIS

122


nad vybranými vodohospodářskými vrstvami celé ČR. Byl připraven mapový výstup zobrazující vybrané ukazatele: dvojice PAU (IcdP + BghiP, BbF + BkF), Hg, Cd ve vazbě na tvrdost vody vyjádřenou CaCO3, překračující normy environmentální kvality podle směrnice 2008/105/ES na území ČR. Pro rozsáhlejší hodnocení jsou předzpracována data z období 2007–2008 z různých monitorovacích programů celkem 400 ukazatelů v 2 770 profilech. V experimentální části řešení jsme se zaměřili na vybranou antropogenně ovlivněnou oblast polyaromatickými uhlovodíky (řeka Bečva-Valašské Meziřičí). Opakovaně byly provedeny odběry průmyslových (DEZA, a.s.) a komunálních odpadních vod (ČOV Valašské Meziřičí), příslušné přítoky Bečvy (Vsetínská, Rožnovská, Jasenický potok). Jako koncový profil byl vybrán Bečva-Choryně, který je monitorován ve státní síti. Odběry byly prováděny při průměrných a nízkých průtocích v recipientu. Koncentrace většiny PAU nad antropogenně ovlivněnou oblastí (před soutokem Rožnovské a Vsetínské Bečvy) byly pod mezí stanovitelnosti. Ve vypouštěných odpadní vodách byla prokázána významná přítomnost PAU. Na nevyhovující jakost v profilu Bečva-Choryně z hlediska PAU nemusí mít odpadní vody z podniku DEZA, a.s. z hlediska celkového naředění dominantní vliv, přestože vykazují až o 1,5 řádu vyšší koncentrace PAU než v recipientu. Domněnka vlivu nerozpuštěných látek (NL) na nedosahování norem environmentální kvality (NEK) byla vyvrácena pomocí modelových vzorků. Běžné koncentrace NL (průměrné až C90) nemají na analyticky stanovený obsah PAU ve vzorku povrchové vody prokazatelný vliv. Vyšší koncentrace NL (ověřeno 50 až 500 mg.l -1 modelovými pokusy) již prokazatelný vliv mají. K těmto situacím vysokého obsahu NL v toku dochází jen při intenzivních srážkách s velkým povrchovým odtokem jílovitých nebo humusovitých podílů. Na základě provedené rešerše výskytu a chování polyaromatických uhlovodíků a dalších zájmových ukazatelů znečištění vyplývá, že jsou tyto látky ve vodním prostředí přednostně vázány na tuhou fázi (plavenina, sediment). Z rešerší plyne, že koncentrace mezi kapalnou a tuhou fází v rovnováze se u sledovaných polutantů běžně pohybuje v rozsahu 1 000x až 100 000x ve prospěch tuhé fáze. Proto bylo přistoupeno k modelovým laboratorním zkouškám simulujícím snížení koncentrací vybraných polutantů ve vodní fázi ve prospěch tuhé fáze. Byly připraveny 4 druhy matric (rašelina, mastek, kaolinit a keramická hlína s rašelinou), které byly spikovány definovaným množstvím PAU, rtuti a kadmia. Použité matrice před experimentem nevykazovaly kontaminaci testovanými látkami. Po 120 hodinách expozice za občasného protřepání v laboratorních podmínkách došlo v kapalné fázi k úbytku PAU až o 95 %, v případě Cd a Hg o 30 až 80 % v závislosti na druhu tuhé matrice. Koncentrace PAU v tuhé fázi byla 40 000x vyšší než ve fázi kapalné, což potvrzuje výše uvedené literární údaje. Experiment byl proveden pro 4 různé koncentrace nerozpuštěných látek v rozmezí od 500 mg.l -1 do 50 mg.l-1. Vyšší koncentrace NL téměř úměrně snižují u vyšších PAU jejich obsah ve vodní fázi i celkový obsah zjistitelný běžnými analytickými postupy. Polyaromatické uhlovodíky se tedy v toku při vysokém obsahu nerozpuštěných látek vhodné velikosti přednostně naváží na pevnou fázi, čímž dojde k „vyčištění“ vodné fáze od PAU jejich postupným přechodem do sedimentů. Při vzorkování povrchových vod za zvýšených průtoků v recipientu může být kontaminovaný sediment transportován, ve vznosu, a přispívat tak k celkové koncentraci polutantu (v tomto případě PAU) ve vzorku. Výsledkem může být nedosahování norem environmentální kvality. Proto doporučujeme v dalším řešení ověření zastoupení PAU v reálných vzorcích s vysokým podílem nerozpuštěných látek samostatně ve vodné i pevné fázi. Díky získaným poznatkům se nabízejí další tři možná témata pro přípravu publikace: vliv koncentrace nerozpuštěných látek na výslednou koncentraci PAU zavedenými analytickými metodami, snižování koncentrací přechodem z vodné fáze do sedimentů a kalů, vliv povrchových odtoků při srážkové epizodě na snížení analyticky zjistitelné celkové koncentrace PAU ve vodní fázi.

123


6.4.3 Výstupy •

pasporty prioritních nebezpečných látek Pasporty 33 prioritních látek a 8 dalších znečišťujících látek byly zpracovány a předány k závěrečnému kontrolnímu dni 3/09. Aktualizován byl i pasport rtuti, který byl uplatněn jako výstup v roce 2008. (3625_final2_2009)

•

model pro stanovení mísicí zóny s obslužností v českém jazyce Byl vytvořen tzv. Český imisní test (CIT), nyní ve verzi 7, který je testován. Jeho dopracování bude provedeno v roce 2010.

•

publikace (monografie) s pracovním názvem „Vliv náhrady hodnot pod mezí stanovitelnosti polovinou meze stanovitelnosti na statistické charakteristiky souborů hodnot“ Byla zpracována, zrecenzována a vydána na podzim 2009 monografie: Nesměrák, I. K problematice náhrad hodnot pod mezí stanovitelnosti při chemických analýzách a monitorování stavu vod - Vliv náhrady hodnot pod mezí stanovitelnosti polovinou meze stanovitelnosti na statistické charakteristiky souborů hodnot. Výzkum pro praxi, sešit 57, Výzkumný ústav vodohospodářský T.G. Masaryka, v.v.i. Praha 2009, 108 s., ISBN 97880-85900-90-3. (3625_2658)

•

model v programu DESERT pro dolní tok Odry, konkrétní simulace a výsledky modelování Model je naplňován daty, na základě stávajících dat bude kalibrován do konce roku 2009. Do konce roku 2009 a začátkem roku 2010 budou doplněna případná další data k validaci modelu. Během roku 2010 bude vypracován závěrečný výstup.

•

odborný článek k modelování jakosti toku Lučiny (předpokládaný název „Modelování jakosti vody v malém toku – Water quality modeling in a small river“) Rukopis článku v anglickém jazyce je hotov, byl předán redakci impaktovaného časopisu Environmental Modelling & Software.

•

podání rychloupínacího držáku pro nízkonákladové semipermeabilní membrány jako užitného vzoru Dne 28.7.2009 byla podána na Úřad průmyslového vlastnictví přihláška užitného vzoru na držák nízkonákladových semipermeabilních membrán. Přidělené číslo užitného vzoru je PUV 2009-21503. Užitný vzor nebyl zatím udělen.

•

předání článku „Problematika vzorkování těkavých organických látek v odpadních vodách“ redakci recenzovaného časopisu Prezentace a článek ve sborníku na konferenci Odpadní vody 2009 Váňa M., Kučera J., Handová V., Jokešová M., Bindzar J. Ověření vzorkování těkavých organických látek - In: 8. mezinárodní konference a výstava Odpadní vody - Wastewater 2009. Plzeň, 5.5.2009. Praha: 2009, s. 280—287. ISBN 978-80-254-4068-1, a stejný příspěvek rovněž na konferenci Hydroanalytika 2009, Hradec Králové 15. – 16.9.2009. (3625_final1_2009) Dále byl zpracován článek pro publikování v recenzovaném časopise, který je do konce listopadu oponován a je zařazen do edičního plánu (příloha VTEI časopisu Vodní hospodářství) na rok 2010.

•

předání článku „Ukazatel TOC a jeho vztah k dalším formám monitorování organického znečištění v odpadních vodách“ redakci recenzovaného časopisu Článek Váňa, M., Kučera, J. Ukazatel TOC a jeho vztah k dalším formám monitorování organického znečištění v odpadních vodách, byl zpracován, nyní je oponován (do konce

124


listopadu) a je zařazen do edičního plánu (příloha VTEI časopisu Vodní hospodářství) na rok 2010. •

příprava článku o možnosti použití sondy na optickém principu pro sledování koncentrace vypouštěného organického znečištění a předání k publikaci v českém recenzovaném časopise Původně zpracovaný článek v 6/09 se ukázal jako nepoužitelný z důvodu zjištěné absence použití přídavného zařízení k sondě UVAS. Experimentální část řešení prodloužena. Zpracování článku závisí na tom, zda bude možno dokončit měření zařízením fy Hach-Lange správným metodickým postupem. Zatím mohla být prezentována jen část výsledků (měření DOC a CHSK z filtrovaných vzorků): Prezentace a článek ve sborníku Váňa M., Wanner, F., Mrázek, V. Měření hodnot DOC a CHSKCr v odpadní vodě optickou sondou na konferenci Hydroanalytika 2009, Hradec Králové, 15. – 16.9.2009, ISBN 978-80-254-4823-6. (3625_final3_2009)

•

vyhodnocení dat jakosti vody v tocích z hlediska prioritních látek a NEK na území ČR a publikování výsledků v recenzovaném periodiku Vyhodnocení je zpracováno pro roky 2005–2008 v ucelené databázi. Vhledem k tomu, že nad rámec metodiky byla zpracována data z několika různých monitorovacích programů za delší období, příprava publikace bude zahájena na počátku roku 2010.

•

zpracování mapového výstupu (včetně GIS vrstvy) pro vybrané ukazatele s významným antropogenním vlivem Byl proveden výběr ukazatelů (Hg),a pro tyto byly zpracovány do GIS vrstev za období 2007–2008. Tyto ukázkové vrstvy, instalační program volně dostupného prohlížeče a návody jsou přiloženy v elektronické podobě. Z předzpracovaných dat je možno tímto způsobem zobrazit ostatní ukazatele. (3625_final4)

125


6.5 VÝVOJ A APLIKACE LEGISLATIVNÍCH NÁSTROJŮ V OBLASTI OCHRANY A JAKOSTI VOD 6.5.1 Předmět řešení V roce 2008 byla jako samostatný subprojekt do VZ 0002071101 „Výzkum a ochrana hydrosféry“ zařazena problematika legislativních nástrojů v návaznosti na dřívější výstupy subprojektů 3622 a 3623 (dle členění VZ v roce 2007). •

Vývoj a aplikace legislativních nástrojů v oblasti ochrany vod – obecná část.

•

Zhodnocení platné právní úpravy v oblasti vodního práva a IPPC (též IRZ) (jejich soulad/nesoulad).

•

Výrobkový princip s ohledem na problematiku domovních ČOV.

6.5.2 Postup řešení a výsledky Aplikace legislativních nástrojů v oblasti ochrany vod – obecná část Na počátku roku byly dokončeny práce na odborné publikaci (knize) s názvem „Porovnání současného slovenského vodního práva s odpovídající českou právní úpravou – Díl první – Slovenský zákon č. 364/2004 Z. z. a český zákon č. 254/2001 Sb.“ Původně se předpokládalo vydání počátkem roku 2009 v počtu 200 výtisků. Publikace měla vyjít v edici „Výzkum pro praxi“ (vydává VÚV T.G.M., v. v. i.). Na základě stanoviska obou odborných lektorů byly práce pozastaveny s ohledem na v současnosti probíhající novelizaci českého zákona č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů. Kniha má celkem 128 s. – je po (autorské) jazykové korektuře. Po ukončení legislativních prací bude možné ji aktualizovat a v krátké době provést nové lektorské řízení. Její vydání lze předpokládat až po legislativních schválení novely vodního zákona (předpoklad II. pololetí roku 2010). Na počátku roku byl dokompletován článek „Vznik pojmu povrchové vody v českém vodním právu“. Článek odeslán do redakce Vodního hospodářství – přijat k publikování na počátku roku 2010 (již asi 9 měsíců „čeká“ na své vydání), lektor JUDr. Jaroslava Nietscheová. Článek se zaměřuje na odborné užívání pojmu „povrchové vody“ v českému vodnímu právu. Předtím bylo provedeno (již v roce 2008) podrobné porovnání německého znění jak obecného občanského zákoníku z roku 1811, tak říšského vodního zákona č. 93/1869 ř. z. s příslušnými českými překlady. Český vodní zákon č. 71/1870 čes. z. z. byl vydán jak v německé, tak české verzi. To umožnilo provést obdobné porovnání. Zákon č. 11/1955 Sb., ve znění zákona č. 12/1959 Sb., a následně i zákon č. 138/1973 Sb., do určité míry, z výše uvedených zákonů pojmově vycházel – tak byl dán rovněž základ pro definici „povrchových vod“ obsaženou v § 2 zákona č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodního zákona), ve znění pozdějších předpisů. Součástí článku je i lingvistická analýza pojmu „voda“ („vody“). První použití v právním textu je možné doložit u Šemberova překladu § 407 ABGB „Wenn in der Mitte eines Gewässers eine Insel entsteht…“ – „Vznikne-li uprostřed vody ostrov…“. Byla tím míněna samozřejmě řeka – pojem vodní tok byl následně používán až po roce 1948 (o tom by bylo možné zpracovat zcela samostatné pojednání). V Jungmannově slovníku lze na str. 144–146 v pátém dílu nalézt: „Wody, pl. Gewässer“. Ve staré češtině totiž nevadilo používání metonymie u slova voda. Šířka záběru byla značná – od vody ve džbánu až k řece (jako „vodním útvaru“). Místo předpokládaného článku o názvu „Vodní toky, vodní nádrže nebo rybníky a s nimi spojené majetkoprávní otázky – historické souvislosti a v současnosti platná ustanovení českého, německého a slovenského vodního práva“ byly zahájeny práce na článku o názvu „Vymezení pojmu „tekoucí voda“ v římském, rakouském a českém vodním právu“. Autor

126


článku se pokusil provést podrobnou právní a lingvistickou analýzu pojmu „tekoucí voda“ a zhodnotit některé aspekty jejího pojetí v římském, rakouském a českém vodnímu právu. S ohledem na zpracování předkládaného článku byly přeloženy relevantní části původních latinských textů římské kodifikace zahrnutých do sbírky „Digesta seu Pandectae“ a právní učebnice „Institutiones seu Elementa”. Dále bylo prostudováno znění rakouského obecného občanského zákoníku z roku 1811 (ABGB), říšského vodního zákona č. 93/1869 ř. z. a českého vodního zákona č. 71/1870 čes. z. z. (především v původních německých verzích). Kromě těchto právních dokumentů byla využita dostupná právní literatura (převážně z 19. a počátku 20. století), která s pojednávanou problematikou věcně souvisí. Článek je ve velmi vysokém stupni rozpracování. Již nyní lze konstatovat, že se podařilo provést velmi podrobnou historickou analýzu používání pojmu „res nullius“ (věc nikoho) v rakouském a českém vodním právu v průběhu cca 140 let. Autor má rovněž v záměru předestřít dva právní názory, které jsou od sebe časově vzdáleny přibližně 110 let. Kupodivu mezi nimi existuje historická souvislost. Ta je postupně objasňována v jednotlivých dílčích částech tohoto článku. Hlavní myšlenka spočívá v tom, jak chápat „res nullius“. Nejde o jednoduchou záležitost – bez podrobné lingvistické analýzy není možné pochopit hlubší kořeny pouze regionálně a úzce chápaného českého vodního práva. V článku je dokladován právní názor obsažený ve vládním návrhu novely zákona o vodách (vodního zákona) [34], parlamentního tisku 688/0 – II. (zvláštní část) [36] – ten je porovnáván s právním názorem publikovaným JUDr. Randou v roce 1891 v knize „Randa, A. Das österreichische Wasserrecht mit Bezug auf die ungarische und ausländische Wassergesetzgebungen“ (Verlag von Fr. Řivnáč in Prag, 1891 – třetí přepracované a rozšířené vydání). Místo článku „Definice obsažené v platném vodním zákonu – historické souvislosti, právní úprava v sousedních státech a příslušná ustanovení komunitárního práva“ byly zahájeny práce na článku: „Pokus o nové právně-teoretické věcné vymezení ochrany vodního prostředí“ (text je zpracován cca z 30 %, předpokládá se dokončení do konce roku 2009 – článek vyjde až v roce 2010). Důvodem změny tématu byla stejná okolnost jako u publikace „Porovnání současného slovenského vodního práva s odpovídající českou právní úpravou – Díl první – Slovenský zákon č. 364/2004 Z. z. a český zákon č. 254/2001 Sb.“ – tj. v současnosti probíhající novelizace českého zákona č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů.

Zhodnocení aktuální právní úpravy v oblasti vodního práva, vodohospodářské výkaznictví Pro článek o názvu „Zhodnocení doby platnosti vodoprávních rozhodnutí ve vazbě na vypouštěné znečištění v České republice za období 2003–2008“ byly využity pouze údaje specifikované v příloze č. 3 tiskopisu – „vypouštěné vody“. Kromě identifikačních informací o příslušném zdroji vypouštění včetně údajů o množství a jakosti odpadních vod charakterizovaných vybranými ukazateli znečištění jsou správci povodí shromažďovány rovněž údaje týkající se individuálních rozhodnutí o povolení k vypouštění odpadních vod, vydaných na základě § 38 zákona č. 254/2001 Sb., jak administrativní, tak o vypouštěném znečištění. Článek hodnotí možnost praktického aplikování § 12 vodního zákona, tj. možnost změny a zrušení povolení k nakládání s vodami, pokud je to nezbytné ke splnění akčního programu, programů snížení znečištění povrchových vod, programu snížení znečištění povrchových vod nebezpečnými závadnými látkami a zvlášť nebezpečnými závadnými látkami, plánu pro zlepšování jakosti surové vody podle zvláštního právního předpisu a plánu oblasti povodí s ohledem na zákon č. 500/2004 Sb., správní řád (účinnost od 1. 1. 2006). Byla rovněž provedena analýza údajů o vodoprávních povoleních, a to na základě dat, která jsou poskytována VÚV T.G.M., v.v.i. správci povodí za účelem zpracování souhrnné vodní bilance. Z výsledků analýzy rovněž vyplynula potřeba legislativních změn, a to především pro splnění příslušných požadavků Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2000/60/ES ze dne 23. října 2000 ustavující rámec pro činnost Společenství v oblasti vodní politiky. Vydání

127


článku se předpokládá v prosincovém čísle recenzované přílohy VTEI časopisu Vodní hospodářství. Článek má celkem 10 stran (nikoliv normostran). V polovině roku byly zahájeny práce na článku „Systém stávajícího výkaznictví v České republice v oblasti vypouštěného množství a jakosti odpadních vod“. Text má rozsah cca 30 stran (nikoliv normostran). Z toho vyplývá, že bude muset vyjít ve zvláštním (rozšířeném) čísle VTEI. Autoři se věnovali problematice sběru informací souvisejících s vypouštěnými odpadními vodami. Především šlo o údaje o množství vypouštěných odpadních vod a jejich znečištění. V současnosti jsou v České republice informace zajišťovány několika způsoby – ty nejsou plně kompatibilní. Tato skutečnost působí mnohé problémy, které jsou v článku popsány. Dalším závažným momentem je to, že u řady hodnot respondenti údaje nevyplní. Díky tomu lze dovodit, že souhrnné údaje vypočítané za celou Českou republiku jsou mnohem nižší, než je skutečný stav. Této problematice je v článku rovněž věnována pozornost. Text je doplněn tabelárními sestavami a odhadem skutečně vypouštěného znečištění z bodových zdrojů znečištění v celé České republice. Zjištěné rozdíly jsou více než značné. Na základě provedených zjištění došli autoři článku k přesvědčení, že záležitost je kritická, a že bez určitých legislativních změn se Česká republika v dohledné době neobejde. Jde i o tu okolnost, že je nezbytné zajistit zasílání řady požadovaných souhrnných údajů rovněž příslušným evropským institucím. Problematika pojednávaná v článku je poměrně komplikovaná. Shromažďovaná data jsou využívána jak pro účely výpočtu celkových souhrnů za celou ČR (v podstatě jde o statistické hodnocení celé republiky), tak individuálně pro výpočet ovlivnění jednotlivých vodních toků či vodních útvarů (viz úvodní část tohoto článku). Jde například o zpracování plánů oblastí povodí nebo tzv. vodohospodářskou bilanci prováděnou na základě vyhlášky č. 431/2001 Sb. V druhém případě bude nezbytné zajistit nejen bezchybnost údajů o množství vypouštěných odpadních vod a jakosti vody, ale též správnou lokalizaci jednotlivých výpustí odpadních vod do vod povrchových (v každém případě by mělo být povinné uvádět souřadnice x a y). V tomto článku se autoři soustředili především na první jmenovaný případ, druhý problémový okruh by si zasloužil zcela samostatnou odbornou pozornost. Rovněž bude nezbytné provést určité legislativní změny. Půjde především o to, aby se podařilo (při maximální vzájemné provázanosti) navrhnout novelizovaná ustanovení ve třech prováděcích předpisech: 1)

vyhlášce č. 431/2001 Sb., o obsahu vodní bilance, způsobu jejího sestavení a o údajích pro vodní bilanci,

2)

vyhlášce č. 428/2001 Sb., kterou se provádí zákon č. 274/2001 Sb., o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu a o změně některých zákonů (zákon o vodovodech a kanalizacích), ve znění vyhlášky č. 146/2004 Sb. a vyhlášky č. 515/2006 Sb.,

3)

vyhlášce č. 391/2004 Sb., o rozsahu údajů v evidencích stavu povrchových a podzemních vod a o způsobu zpracování, ukládání a předávání těchto údajů do informačních systémů veřejné správy.

Doporučuje se předpisy novelizovat současně a příslušné pracovní skupiny pověřené návrhem legislativních změn sloučit v pracovní skupinu jedinou. Pokud by se uvedený návrh jevil jako neschůdný, měla by být vyvinuta co největší snaha o vzájemnou koordinaci při tvorbě všech tří novelizovaných předpisů. Bude vhodné rovněž změnit stávající přístup tak, aby byly v maximální míře akcentovány v současné době široce používané technologie GIS. S ohledem na územní lokalizaci všech sledovaných parametrů by měla být legislativně zakotvena jednoznačná kompetence správců povodí. Jakýkoliv centralizovaný (s ohledem na poskytování celostátních statistických výkazů nezbytný) systém nemůže plnit svou funkci bez regionálně zajištěné (podniky Povodí s.p. již dlouhodobě provozované) odborné podpory. Další aktuální problematikou je jakost povrchových vod, které jsou nebo se mají stát trvale vhodnými pro život a reprodukci původních druhů ryb. Na uvedené téma byl zpracován

128


článek o stejném názvu, jeho rozsah je 14. stran. Je po lektorském posudku – plně připraven k vydání. Předpokládá se termín na počátku roku 2010. Článek se věnuje legislativní i praktické problematice spojené s posuzováním lososových a kaprových vod v České republice. Po úvodu jsou v druhé části článku popisovány požadavky směrnice Rady 78/659/EHS ze dne 18. července 1978 o jakosti sladkých vod vyžadujících ochranu nebo zlepšení pro podporu života ryb. Ve třetí části je stručně popsána transpozice uvedené směrnice do českého zákona č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů. Ve čtvrté části jsou popsány požadavky českého 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, v páté části pak 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, ve znění nařízení vlády č. 229/2007 Sb. V předposlední části jsou požadavky obou právních předpisů porovnány na základě podrobného statistického šetření provedeného za období 2007–2008 ve všech příslušných a sledovaných profilech v České republice. V poslední části článku jsou navrhovány možné legislativní změny.

Výrobkový princip s ohledem na problematiku domovních ČOV Řešení problematiky zjednodušeného povolování domovních ČOV s ohledem na jejich posuzování jako vybraných stavebních výrobků bylo zaměřeno na identifikaci a popis problematických aspektů, zejména vztahů mezi povolováním k vypouštění odpadních vod a posuzováním shody výrobků. Za domovní čistírny byly považovány výrobky, které podléhají posuzování shody podle normy ČSN EN 12566-3. Práce na rozpracovaném článku „Výrobkový princip při povolování domovních ČOV“ byly dočasně pozastaveny (řešitel uvolněn VÚV T.G.M., v.v.i. s ohledem na zastávání funkce ve veřejné správě). Článek přinese shrnutí všech poznatků v dané oblasti – je zaměřen na popis vztahů mezi zjednodušeným povolováním vypouštění odpadních vod a výstupy z posuzování shody výrobků.

6.5.3 Výstupy •

Článek: „Vznik pojmu povrchové vody v českém vodním právu“ (Arnošt Kult) Celkem cca 17 stran (nikoliv normostran, husté řádkování – všechny články budou níže kvantifikovány obdobně). (Vodní hospodářství – vydání se předpokládá v lednu 2010) (3626_final1)

•

Článek: „Problematika jakosti povrchových vod, které jsou nebo se mají stát trvale vhodnými pro život a reprodukci původních druhů ryb“(Věra Kladivová, Arnošt Kult, Jitka Svobodová). Rozsah cca 14 stran. Článek vyjde v recenzované příloze VTEI časopisu Vodní hospodářství v lednu 2010.

•

Článek: „Vodní toky, vodní nádrže nebo rybníky a s nimi spojené majetkoprávní otázky – historické souvislosti a v současnosti platná ustanovení českého, německého a slovenského vodního práva“ (Věra Kladivová, Arnošt Kult). Místo předpokládaného článku o názvu „Vodní toky, vodní nádrže nebo rybníky a s nimi spojené majetkoprávní otázky – historické souvislosti a v současnosti platná ustanovení českého, německého a slovenského vodního práva“ byly zahájeny práce na článku o názvu „Vymezení pojmu „tekoucí voda“ v římském, rakouském a českém vodním právu“.

129


Text je zpracován cca z 60 %, předpokládá se dokončení do konce roku 2009 – článek vyjde až v roce 2010). •

Článek: „Systém stávajícího výkaznictví v České republice v oblasti vypouštěného množství a jakosti odpadních vod“ (Jiří Dlabal, Arnošt Kult, Halka Slavíková) Rozsah cca 30 stran. Z toho vyplývá to, že bude muset vyjít ve zvláštním (rozšířeném) čísle VTEI. Článek je dokompletován – v současnosti probíhá lektorské řízení.

•

Článek: „Výrobkový princip při povolování domovních ČOV“ (Jiří Kučera) Článek je rozpracován, bude dokončen podle možností autora.

•

Článek „Ekonomické nástroje a příprava novely vodního zákona v roce 2008“ (dokončení a korektury – věcné zpracování článku proběhlo dle metodiky v roce 2008) (Lubomír Petružela). Článek nebude realizován. Autor článku zpracovává dané téma v rámci nově získané samostatné zakázky VaV.

•

Článek: „Definice obsažené v platném českém vodním zákonu a příslušná ustanovení komunitárního práva“ (Arnošt Kult). Výstup bude nahrazen jiným. Byly již zahájeny práce na článku: „Pokus o nové právněteoretické věcné vymezení ochrany vodního prostředí“ (text je zpracován cca z 30 %, předpokládá se dokončení do konce roku 2009 – článek vyjde až v roce 2010). Důvodem změny tématu byla stejná okolnost jako u publikace „Porovnání současného slovenského vodního práva s odpovídající českou právní úpravou – Díl první – Slovenský zákon č. 364/2004 Z. z. a český zákon č. 254/2001 Sb.“ – tj. v současnosti probíhající novelizace českého zákona č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů.

•

Článek: „Souhrnné zhodnocení doby platnosti vodoprávních rozhodnutí podle údajů získaných na základě vyhlášky č. 431/2001 Sb. ve vazbě na vypouštěné znečištění z jednotlivých zdrojů za Českou republiku v období 2003–2008“ (Arnošt Kult). Článek „Zhodnocení doby platnosti vodoprávních rozhodnutí ve vazbě na vypouštěné znečištění v České republice za období 2003–2008“ –vyjde v recenzované příloze VTEI časopisu Vodní hospodářství ještě v prosinci 2009. (3626_final2)

•

Publikace (kniha): „Porovnání současného slovenského vodního práva s odpovídající českou právní úpravou – díl první – Slovenský zákon č. 364/2004 Z. z. a český zákon č. 254/2001 Sb.“ (Arnošt Kult) Vyjde v edici „Výzkum pro praxi“ VÚV T.G.M., v. v. i., rozsah cca 120 s. (nikoliv normostran. Dojde k jejímu vydání až s ohledem na nové znění zákona č. 254/2001 Sb. (předpoklad 2010, případně 2011). Publikace je plně dokompletovaná, bude však nutné ji přepracovat (viz výše).


Jáglová, V., Kliment, V., Reidinger, J, Nistler, J., Kult, A. (2009) Voda České republiky v kostce. MŽP ČR. ISBN 978-80-7212-491-6. (3626_Voda_CR_v_kostce)

130


7 ODDÍL G – KOORDINACE Oddíl G z hlediska své funkce a činnosti zahrnuje koordinaci: •

Zpracování návrhů řešení (aktualizace) v daném roce řešení a jejich projednávání s odborným garantem, zpracování podkladů pro aktualizované Rozhodnutí o poskytnutí dotace, zpracování podkladů pro kontrolní dny a zpracování výstupů - etapových zpráv atd.

•

Zpracování návrhu metodiky na daný rok řešen a finální verze na základě připomínek garanta a oponentů VZ.

•

Průběžné řízení, koordinaci a kontrolu postupu prací v jednotlivých subprojektech a tematických oddílech, využívající standardní i specifické vnitroústavní mechanismy. Kontrola finančního zajištění řešení a harmonizace výzkumných požadavků s technickými možnostmi odborných sekcí ústavu.

•

Zpracování plánu nákladů jednotlivých subprojektů a periodická kontrola čerpání finančních prostředků.

•

Informační a věcné propojení řešení úloh jednotlivých subprojektů a tematických oddílů prostřednictvím sekretariátu výzkumného záměru.

•

Spolupráci s ostatními složkami ústavu jako infrastrukturou pro řešení výzkumných záměrů, vedle dalších projektů ústavu a orientaci těchto složek na efektivní podporu výzkumných činností.

•

Evidenci publikační činnosti a výsledků dosažených v rámci řešení výzkumného záměru včetně uplatněných výsledků v elektronické podobě.

•

Podpora využívání elektronických databází a informačních systémů.

•

Prezentaci výzkumného záměru jako celku.

Počátkem ledna 2009 byl zahájen pátý rok řešení VZ, který navazuje na výsledky dosažené v předchozím období 2005–2009. S ohledem na úkol pokračující byly práce zahájeny bez zbytečné prodlevy. Nejprve bylo provedeno vypořádání roku 2008, které bylo oddělení výzkumu a vývoje MŽP předáno 15. ledna 2009. Poté bylo přikročeno k přípravě Rozhodnutí o změně Rozhodnutí o poskytnutí dotace na podporu vybraného řešení výzkumného záměru MŽP0002071101 „Výzkum a ochrana hydrosféry – výzkum vztahů a procesů ve vodní složce životního prostředí, orientovaný na vliv antropogenních tlaků, její trvalé užívání a ochrana, včetně legislativních nástrojů“ a podmínkách poskytnutí institucionálních finančních prostředků ze státního rozpočtu České republiky dle zákona č. 130/2002 Sb., o podpoře výzkumu a vývoje z veřejných prostředků včetně navazujících příloh k tomuto Rozhodnutí. Bližší specifikace a podmínky řešení výzkumného záměru jsou stanoveny Přílohou 1 Rozhodnutí: „Podmínky realizace projektu k dosažení cílů a parametrů řešení projektu, výsledků a způsobu ověření jejich dosažení“. Rozhodnutí bylo ředitelem Výzkumného ústavu vodohospodářského T.G. Masaryka, v.v.i. podepsáno 29. ledna 2009 a předáno Ministerstvu životního prostředí. Ke stvrzení došlo následným podpisem náměstkyně ministra Ing. Rút Bízkové dne 3. března 2009. Rozhodnutí reflektuje podněty a závěry z Kontrolního dne č. 2/2008 včetně aktualizované struktury subprojektů. V průběhu ledna až února 2009 byl zpracován návrh metodiky řešení výzkumného záměru na rok 2009. Při přípravě metodik byl zohledněn požadavek garanta uvádět u každého

131


subprojektu plánované výstupů výzkumné činnosti, především těch, které jsou bodově hodnoceny podle platné Metodiky hodnocení výsledků výzkumu RVVV (viz www.vyzkum.cz). Návrh metodiky (verze 2) byl garantovi výzkumného záměru, RNDr. V. Klimentovi z odboru ochrany vod Ministerstva životního prostředí předán 2. dubna 2009. Jeho prostřednictvím byl tento návrh metodiky podstoupen oponentům. Seznam oponentů pro rok 2009 je uveden v následující tabulce: Oponent

Tématický oddíl

Subprojekty

Ing. Miroslav Tesař, CSc.

A

3601, 3602, 3603, 3629, 3605

Doc. RNDr. Josef Matěna, CSc.

B

3606, 3628, 3607, 3609

Doc. Ing. Vladimír Sýkora

C

3611, 3612

Ing. Zdeněk Lacný

C

3613, 3630

Mgr. Jindřiška Bojková

D

3615, 3608

Ing. Libor Hort

D

3616

Ing. Milan Lánský

E

3617, 3618, 3619, 3620, 3621

Ing. Marek Maťa

F

3622, 3623, 3624, 3625, 3626

Výzkumné práce dle návrhu metodiky probíhaly samozřejmě i v době jejich oponování bez přerušení. Oponentské posudky byly zpracovány a zaslány garantovia hlavnímu řešiteli výzkumného zámeru v průběhu měsíce dubna. Oponenti neměli k metodice významných připomínek. Ve dvou případech byly odpovědnými řešiteli zpracovány odpovědi na podněty, otázky a připomínky oponentů. Oponentské posudky jsou součástí Přílohy 4 této zprávy. Přidělená dotace dle Rozhodnutí ve výši 54,147 mil. Kč byla mezi jednotlivé subprojekty rozdělena hlavním řešitelem a zpravodaji tematických oddílů se zohledněním publikační úspěšnosti roce 2008. Počátkem dubna byla hlavnímu řešiteli poskytnuta informace o projednaném předpokládaném navýšení dotace na řešení výzkumného záměru v roce 2009 o cca 5 mil. Kč. Posílení bylo z větší části využito k výzkumu nově navržených problematik se současným zapojením volných řešitelských a laboratorních kapacit po zastavení provádění situačního monitoringu a monitoringu referenčních podmínek na popud MŽP v tomto období. Za tím účelem byla zpracována nová verze metodiky (na předpokládanou dotaci ve výši 59,147 mil. Kč): rozšířená především o nový subprojekt 3630 (Studie výskytu látek v současné době nepodléhajících pravidelnému sledování v hydrosféře ČR). Finální verze metodiky byla garantem výzkumného záměru schválená počátkem června 2009. Během měsíce června byla zpracována Zpráva pro Kontrolní den č. 1/2009, který proběhl dne 29. června ve VÚV T.G.M., v.v.i. v Praze. V průběhu července 2009 garant výzkumného záměru ve spolupráci s hlavním řešitelem zpracovali zápis z tohoto kontrolního dne. Zpráva z KD č. 1/2009 byla poté hlavním řešitelem doplněna o potřebné dokumenty (pozvánka, prezenční listina, zápis) a zaslána OOV MŽP. V polovině září byla zpracována Zpráva pro Kontrolní den č. 2/2009, který se následně konal dne 25. září ve VÚV T.G.M., v.v.i. v Praze. Na základě zápisu z KD č. 1/2009 se tohoto kontrolního dne měli za povinnost zúčastnit odpovědní řešitelé následujících subprojektů: oddíl A: 3602, 3603, 3629; oddíl B: 3606; oddíl C: 3612, 3613, 3630; oddíl E: 3619, 3621, oddíl F: 3622, 3623, 3624, 3626. Závěrečný kontrolní den č. 3/2009 byl stanoven na 9. prosince 2009. Dne 20. listopadu byly v elektronické podobě předány garantovi a oponentům potřebné podklady:

132


•

Závěrečná zpráva o řešení subprojektů tematických oddílů A až G výzkumného záměru v roce 2009.

•

Dosažené výstupy v roce 2009 v elektronické podobě.

Plánované výstupy v roce 2009 •

Závěrečné vypořádání roku 2008 dle pokynů odd. VaV MŽP Provedeno v lednu 2009.

•

Zpracování aktualizovaného Rozhodnutí o změně Rozhodnutí o poskytnutí dotace na podporu vybraného řešení výzkumného záměru v roce 2009 Provedeno v lednu 2009. V září 2009 byl zpracován návrh změny Rozhodnutí.

•

Zpracování Metodiky řešení VZ v roce 2009 První verze metodiky byla zpracována v únoru 2009, druhá verze byla rozeslána oponentům, během dubna a května byly doplněny metodiky zohledňující plánované navýšení dotace na řešení VZ01, pátá finální verze byla schválena garantem VZ.

•

Příprava zpráv pro průběžné kontrolní dny (červen, září 2009). V červnu a v září byly zpracovány zprávy pro KD č. 1 a KD č. 2.

•

Zpracování Závěrečné zprávy o řešení subprojektů tematických oddílů A až G výzkumného záměru v roce 2009. V listopadu zpracována závěrečná zpráva pro KD č. 3 a 20. listopadu předána garantovi a oponentům VZ. Součástí zprávy jsou i výstupy v elektronické podobě dosažené řešením v roce 2009.

Další aktivity a výstupy, které byly zaměřeny na prezentaci výzkumného záměru a jeho řízení: •

VÚV T.G.M., v.v.i. byly organizovány semináře zaměřené na prezentaci vybraných problematik řešených ve VZ: Dne 15.1. proběhl seminář na téma „Mikrobiologie vody“ (RNDr. Hana Mlejnková, Ph.D., Mgr. Kateřina Horáková, Ph.D., RNDr. Dana Baudišová, Ph.D.). Dne 16.4. proběhl oborový seminář na téma „Kvalita ekosystémů a společenstev organismů tekoucích vod pod vlivem ci-vilizačních faktorů“ (Mgr. Ondřej Slavík, Ph.D.). Dne 21.5. proběhl seminář na téma „Metody ochrany vybraných vodních organizmů chráněných celoevropskou soustavou NATURA 2000“ (Mgr. O. Simon, RNDr. J. Svobodová). Dne 15. 10. proběhl seminář na téma „Patogenní mikroorganismy ve vodách“ (RNDr. D. Baudišová, Ph.D.). Dne 22.10. proběhl seminář na téma „Metody odběru makrozoobentosu v nebroditelných tocích – air-lift, drapák, ruční síť“ (Mgr. L. Opatřilová, Mgr. H. Janovská, Mgr. P. Řezníčková).

•

Ve spolupráci s odpovědnými řešiteli subprojektů byl zpracován poster a PowerPointová prezentace za celý výzkumný záměr na mezinárodní veletrh WatEnvi (Brno, květen 2009). (3627_ENVI), (3627_Poster)

•

V průbehu roku byla zpracována a vydána ve spolupráci s odpovědnými řešiteli subprojektů souhrnná prezentační publikace zahrnující čtyřleté období řešení výzkumného záměru. Publikace je koncipována jako obálka (složka) s volně vloženými tématy. To umožňí prezentovat VZ jako celek i po jednotlivých tématech a dotiskem vkládat další témata v následujících letech. V roce 2009 prezentováno 20 témat. (3627_Publikace)

133


•

Na žádost garanta VZ byl zpracován přehled publikačních výstupů dle Metodiky RVVV za období 2005 – 2008. Návazně byla zpracována vnitřní pravidla VÚV T.G.M., v.v.i. pro financování VZ (jednotlivých tématických oddílů a subprojektů) v roce 2010 na základě uplatněných výsledků výzkumu a vývoje jednotlivými subprojekty za celé dosavadní období řešení VZ. Přehled publikačních výstupů je uveden v příloze č. 3 této zprávy, pravidla elektronicky (3627_Pravidla)

•

S ohledem na vytvoření nové koncepce a podoby webových stránek VÚV T.G.M., v.v.i. byla vytvořena část nových internetových stránek prezentujících výzkumný záměr. Texty byly přepracovány a doplněny s možností stažení souhrnných zpráv o řešení VZ v jednotlivých letech a seznamu publikační činnosti. Postupně budou prezentovány vybrané výsledky řešení. Nové webové stránky byly spuštěny v listopadu 2009. (http://www.vuv.cz/vyzkum-a-ochrana-hydrosfery).

134


8 VYHODNOCENÍ ČERPÁNÍ FINANČNÍCH PROSTŘEDKŮ V souladu s Rozhodnutím o změně rozhodnutí o poskytnutí dotace na rok 2009 je činnost výzkumného záměru financována z dotace a ze spoluúčasti ústavu, pro kterou VÚV T.G.M., v.v.i. jako veřejná výzkumná instituce získává prostředky z „dalších“ a „jiných“ činností podle zákona č. 341/2005 Sb., v platném znění. Jako standardní vnitroústavní nástroj jsou využívány subprojekty s čísly 3601 až 3630, pro které jsou zpracovávány a operativně průběžně aktualizovány kalkulační listy dle směrnice ředitele VÚV T.G.M., v.v.i. Z důvodu optimalizace nákladů nezbytných na řešení výzkumného záměru zpracovávají vedoucí řešitelé subprojektů pro hlavního řešitele výzkumného záměru zdůvodnění potřebnosti jednotlivých nákladových položek (materiál, služby, cestovné apod.). Vzhledem k tomu, že do 31. srpna 2009 nedošlo k předpokládanému navýšení dotace na řešení VZ v roce 2009 (o cca 5 mil. Kč), bylo přikročeno k přepracování kalkulace plánovaných nákladů na částku dle platného Rozhodnutí (z 59,147 mil. Kč na 54,147 mil. Kč). 29. září 2009 bylo ředitelem VÚV T.G.M., v.v.i. požádáno o změnu platného Rozhodnutí. Důvodem byla žádost o snížení finanční částky na kofinancování řešení VZ z 10 mil. Kč na 8 mil. Kč a dále změna struktury kofinancování, která byla do té doby realizována jen formou nákladů na pořízení majetku. Náměstkyně ministra ŽP tomuto požadavku dne 9. října 2009 podpisem nového Rozhodnutí vyhověla. Kofinancování tím bylo nyní relizováno i přímou podporou řešení VZ (za současného snížení částky kofinancování formou investic) tak, aby bylo možno naplnit metodiku řešení, která stále reflektovala předpokládanou částku dotace ve výši 59,147 mil. Kč. Tím mohlo být zachováno řešení subprojektů 3625 a 3630 (vyjma subprojektu 3628) v původní výši dle metodiky. Rozpočet VZ na rok 2009 dle původního a platného Rozhodnutí a stav čerpání za leden až říjen 2009 jsou uvedeny v následující tabulce (v tis. Kč):

Nákladová položka dle Rozhodnutí

Č.

1

Mzdy a platy

2

Dohody o pracích konaných mimo prac. poměr

3

Povinné zákonné odvody

4

Příděl do FKSP

5

Náklady na pořízení majetku

6

Náklady na odpisy, údržbu a opravy majetku

7

Nákup materiálu, drobného majetku a zásob

3 000

3 255

8

Nákup služeb

9 10

16 500

16 732

111

129

5 793

5 706

335

86

330

335

20

86

3 364

100

560

60

3 170

3 665 1 338

66

2 700

2 832

60

10 000

Cestovní náhrady Náklady na mezinárodní spolupráci

135

985

% čerpání dotace za 1-10/2008

Hrazeno z prostředků poskytnutých ministerstvem Hrazeno z prostředků příjemce Hrazeno z prostředků poskytnutých ministerstvem Hrazeno z prostředků příjemce

Dle Rozhodnutí Dle platného Rozhodnutí z 3.3.2009 z 9.10.2009

86 52

188


% čerpání dotace za 1-10/2008

Nákladová položka dle Rozhodnutí

Č.

Hrazeno z prostředků poskytnutých ministerstvem Hrazeno z prostředků příjemce Hrazeno z prostředků poskytnutých ministerstvem Hrazeno z prostředků příjemce

Dle Rozhodnutí Dle platného Rozhodnutí z 3.3.2009 z 9.10.2009

12

Náklady na zveřejnění výsledků a práv k výsledkům Doplňkové (režijní) náklady

22 170

20 612 1 210

100

13

Celkem

54 147 10 000

54 147 8 000

87

11

373

881

66

Osobní náklady jsou čerpány rovnoměrně podle ročního plánu na 86 %, což je ve shodě s běžným ročním cyklem. Náklady na pořízení majetku a režijní náklady byly k 31.10.2009 vyčerpány. Čerpání ostatních nákladových položek (materiál, služby, náklady na zveřejnění výsledků) je mírně nižší. Čerpání těchto položek je totiž významnější v závěrečných měsících kalendářního roku. Nižší čerpání cestovních nákladů je dáno postupným zaúčtováváním nákladů na zahraniční služební cesty uskutečněné v druhé polovině roku 2009. Celkové čerpání činí 87 % (bez započtení nákladů na pořízení investice z prostředků příjemce). Kofinancování výzkumného záměru VÚV T.G.M., v.v.i. bylo realizováno formou investic, podporou přímého řešení výzkumných problematik a podporou vybraných služeb. Z pořízených investic se jedná např. o elektroforetický analyzátor EA 202A, stereomikroskop SZX 7, mycí automat Miele, datové pole, chlazení pro paralelní výpočetní systém a vozový park. Z neinvestičních služeb byly částečně financovány podpory systémů Lotus Notes, Firewall, Oracle, Esri apod. Stav čerpání částky určené na kofinancování VZ k 31.10. odpovídá 85 %. Na čerpání finančních prostředků pro podporu řešení výzkumného záměru za rok 2008 byl proveden nezávislý externí audit a dále kontrola čerpání ze strany MŽP. V obou případech nebyly shledány nesrovnalosti.

136


ZÁVĚR K předávacímu řízení – kontrolnímu dni č. 3/2009 s oponentním řízením je ve stanoveném termínu 20. listopadu předkládána následující soubor ročních zpráv o řešení a dosažených výstupech výzkumu: •

závěrečná zpráva o řešení výzkumného záměru a dosažených výsledcích v roce 2009 a

•

výstupy dosažené řešením výzkumného záměru v roce 2009 v elektronické podobě

Výsledky řešení výzkumného záměru jako celku a jednotlivých tematických oddílů a subprojektů jsou ve shodě splatným Rozhodnutím o poskytnutí dotace na rok 2009 a oponovanou metodikou řešení na rok 2009. Na základě uvedených charakteristik řešení v předkládaných zprávách a výstupech, které dokumentují stav řešení k počátku listopadu 2009, lze konstatovat, že cíle stanovené Rozhodnutím a metodikou v roce 2009 jsou naplňovány. Součástí této zprávy jsou uplatněné a ukončené výstupy v elektronické podobě. Většina ostatních plánovaných výstupů, které pro potřeby garanta a oponentů VZ nebyly v elektronické podobě přiloženy, jsou rovněž dokončeny a mohou být na vyžádání k dispozici. Na jejich uplatnění se pracuje. Je pochopitelné, že u řady výstupů se jejich uplatnění přesune do roku 2010 a dále. U řady subprojektů byly zpracovány výstupy nad rámec metodiky. Poněkud problematické bylo u obsáhlejších subprojetů prezentovat stav řešení na požadovaných třech stanách textu. Úspěchem je i podání jedné žádosti o udělení europatentu a přiznání několika užitných vzorů. Těžiště aktivit výzkumného záměru se přesouvá k uplatnění a prezentaci výsledků řešení. O tom svědčí množství vydaných a připravovaných monografií a vzrůstající podíl výstupů podstoupených redakcím impaktovaných periodik. Významné jsou i další formy prezentace výsledků výzkumu formou účasti na četných zahraničních i národních konferencích, seminářích a workshopech. Byla vydána souhrnná publikace prezentující jednotlivé řešené problematiky i VZ jako celek. Stav čerpání finančních prostředků na řešení za období leden až říjen 2009 činí v případě dotace 87 % je ve shodě s běžným ročním průběhem prací. Existuje reálný předpoklad, že finanční prostředky budou ve shodě s Rozhodnutím do konce roku 2009 vyčerpány.

137


SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK ADI AOPK ČR BghiP BkF BN BPA BSK CAS-No. ČHMÚ ČR ČÚZK DČOV DIBAVOD DMR DN DOC EEA EU GC-MS GIS CHKO CHSK IcdP ITP-CZE KČOV LC-MS LLS MF MŽP NEK NL NP NPP ORP PAU PbF SAC SN SPE TCB TOC ÚČOV ÚPV VaV VN VZ ZCHÚ ZVHS

přijatelná denní dávka (acceptable daily intake) Agentura ochrany přírody a krajiny ČR benzo(h,h,i)perylen benzo(k)fluoranthen biologická nádrž bisfenol A biochemická spotřeba kyslíku Chemical abstracts service number Český hydrometeorologický ústav Česká republika český úřad zeměměřičský a katastrální domovní čistírna odpadních vod Digitální báze vodohospodářských dat digitální model reliéfu dosazovací nádrž rozpuštěný organický uhlík European Environmental Agency (Evropská agentura pro životní prostředí) Evropská unie plynová chromatografie s hmotnostně selektivní detekcí geografický informační systém chráněná krajinná oblast chemická spotřeba kyslíku indeno(1,2,3-cd)pyren izotachoforéza-kapilární zónová elektroforéza kořenová čistírna odpadních vod kapalinová chromatografie s hmotnostní detekcí letecké laserové skenování mikrosítový filtr Ministerstvo životního prostředí normy environmentální kvality nerozpuštěné látky národní park národní přírodní památka oxidačně-redukční potenciál polyciklické aromatické uhlovodíky benzo(b)fluoranthen celkový (rozuštěný) organický uhlík stabilizační nádž extrakce na pevné fázi trichlorbenzen celkový organický uhlík ústřední čistírna odpadních vod Ústav průmyslového vlastnictví věda a výzkum vodní nádrž výzkumný záměr zvláště chráněná území Zemědělská vodohospodářská správa

138


LITERATURA Andrikovics., S., Forró, L., Kerekes, J.: Preface. Acta Zoologica Academiae Scientarium Hungaricae 54 (Suppl. 1), p. 6. Baum J. 1955: Ptactvo Velké Prahy. Orbis, Praha. Bergmann P. 2002: Změny v zimování vodních ptáků na Vltavě v Praze v poslední čtvrtině 20. století. Sylvia 38: 61–74. Bílý, M., Hruška, J., Simon, O., Hřebík, Š., Jöger, Ď., Horký, P., Rulík, M., Křivánek, J. (2008) Effects of Environmental Factors on the Freshwater Pearl Mussel Population in the National Nature Monument “Lužní Potok”. VUV T.G.M., ISBN 978-80-85900-86-6. Praha. p. 78 Bílý, M., Mourková, J., Bergmann, P (2008): Spatial distribution and habitat preferences of wintering waterfowl in Central Bohemia. Acta Zoologica Academiae Scientarium Hungaricae 54 (Suppl. 1), p. 95 -109. Cope, W.G., Bringolf R.B., Buchwalter D.B. (2008): Differential exposure, duration, and sensitivity of unionoidean bivalve life stages to environmental contaminants. Journal of the North American Benthological Society 27: 451-462. ČHMÚ – pasportizace pesticidů [on line].[cit. 10. 9. 2009]. Doneker, R.L., Jirka, G.H., Hinton, S.W. (2007): A Hydrodynamic Mixing Zone Model and Decision Support System for Pollutant Discharges into Surface Waters, Cormix User Manual, Office of Science and Technology, U.S.Enrironmental Protection Agency, Washington DC 20460, 213 pp., Döring-Mederake U., 1990. Alnion forests in Lower Saxony (FRG), their ecological requirements, classification and position within Carici elongatae-Alnetum of Northern Central Europe. Vegetatio 89:107–119. Douda,K. (2007) The Occurrence and Growth of Unio crassus (Mollusca: Bivalvia: Unionidae) in Lužnice River Basin in Respect to Water Quality. Acta Universitatis Carolinae - Environmentalica, 21, p. 57-63. Ellenberg H., 1996. Vegetation Mitteleuropas mit den Alpen in ökologischer, dynamischer und historischer Sicht, Ulmer, Stuttgart, 1096 p. Fischer, H.B., List, E.J., Koh, R.C.Y., Imberger, J., Drooks, N.H. (1979): Mixing in Inland and Coastal Waters, Academic Press, Inc., New York.xiv+483 p. Gomi,T., Sidle,R.C., Richardson,J.S. (2002) Understanding processes and downstream linkages of headwater systems. BioScience, 52, p. 905-916. Helpdesk Water (2009): Immissie Toets, Online, cit. 9.2.2009 [http://www.helpdeskwater.nl/emissiebeheer/industrieel/afvalwater/beoordelen_emissies/ emissie-immissie/ ciw_immissie_toets_versie_1.2.xls] Kašpárek, L. a kol. (2005): Vliv velkých údolních nádrží v povodí Labe na snížení povodňových průtoků. Výzkumný ústav vodohospodářský T.G.Masaryka, 44 s., ISBN 8085900-56-4. Laycock,H., Moran,D., Smart,J., Raffaelli,D., White,P. (2009) Evaluating the costeffectiveness of conservation: The UK Biodiversity Action Plan. Biological Conservation, 142, p. 3120-3127. Lecce,S.A. (2009) A depth-proportional intake device for automatic water samplers. Journal of the American Water Resources Association, 45, p. 272-277. Matoušek, V.: Vznik a vývoj ledových nápěchů, Výzkumný ústav vodoshospodářský, VÚV Praha, 2000.

139


Mičaník,T. a kol. (2008) Výzkum a ochrana hydrosféry – závěrečná zpráva oddílů A-F v roce 2008 . Praha : Výzkumný ústav vodohospodářský T.G. Masaryka, s. 288 Miller,J.R., Hobbs,R.J. (2007) Habitat Restoration-Do We Know What Were Doing? Restoration Ecology, 15, p. 382-390. Mlíkovský, J., Stýblo, P. (eds.) (2006): Nepůvodní druhy fauny a flóry České republiky. Praha, ČSOP, 496 s. Novický, O. a kol. (1992): Hydrologická data pro návrhové účely. Světový klimatický program – voda, HMÚ. Praha, 143 s. Park, SS.: Mathematical modeling of mixing zone characteristics in natural streams (Ph.D. dissertation). New Brunswick, NJ : Rutgers University, 1985, 180 p. Phillips,J.M., Russell,M.A., Walling,D.E. (2000) Time-integrated sampling of fluvial suspended sediment: A simple methodology for small catchments. Hydrological processes, 14, p. 2589-2602. Povodí Odry (2007):Stanovení vlivu účinku údolních nádrží na transformaci povodní v oblasti povodí Odry, Ostrava, 22s. Replogle,J.A. (2009) Tests of concepts for stream flow sampler design. Journal of Hydrologic Engineering, 14, p. 65-74. Řiha, J.: Příspěvek ke stanovení stupně drsnosti přirozených koryt. Ústav vodních staveb, VUT FAST Brno, 1996. Scrudato,R.J., Yogis,G., Hocutt,G. (1988) An in-situ integrated suspended sediment stream sampler (IS3). Environmental Geology and Water Sciences, 12, p. 177-179. Seznam registrovaný přípravků a dalších prostředků na ochranu rostlin 2009, Věstník Státní rostlinolékařské správy, ročník 6, 01/2009 Simon, O. a kol. (2005) Výzkum a ochrana hydrosféry. Oddíl D: Krajina a voda. Praha: Výzkumný ústav vodohospodářský T.G. Masaryka, s. 498 Simon, O. a kol. (2006) Výzkum a ochrana hydrosféry. Oddíl D: Krajina a voda. Praha: Výzkumný ústav vodohospodářský T.G. Masaryka, s. 591 Simon, O. a kol. (2007) Výzkum a ochrana hydrosféry. Oddíl D: Krajina a voda. Praha: Výzkumný ústav vodohospodářský T.G. Masaryka, s. 947 Simon, O., Kladivová, V., Svobodová, J., Hruška, J., Vejmelková, J. a Bílý, M. (2008): Ochrana oligotrofních povodí s perspektivními lokalitami výskytu perlorodky říční (Margaritifera margaritifera) v ČR . Příroda 25: s. 11-27 Sovina, J. (2009): Optimalizace operativního řízení vodohospodářských soustav v souvislosti s hydrologickými extrémy. Doktorská disertační práce, ČZU Praha, Fakulta životního prostředí. Starý, M. a Březková, L. (2002): Stanovení účinku nových retenčních nádrží na průběh povodní v povodí Tiché Orlice, Brno, 256 s. Starý, M. a Březková, L. (2003): Stanovení účinku nových retenčních nádrží na průběh povodní v povodí Tiché Orlice, Brno. In.: Sborník referátů z konf. Protipovodňová prevence a krajinné plánování, Pardubice, str. 273-279. Starý, M. a Březková, L. (2006): Stanovení účinnosti vodních děl v povodí Třebovky. Brno, 85 s. Van Hassel, J.H., Farris, J.L. (2007): Linking bioacumulation and biological effects to chemicals in water and sediment: a conceptual framework for freshwater bivalve ecotoxicology. In Freshwater bivalve ecotoxicology. eds. Farris, J. and Van Hassel, J., p. 215 - 255.

140


Wahl V. 1944: Pražské Ptactvo. Česká grafická unie a.s., Praha. Watters, G.T. (2006): A brief look at freshwater mussel (Unionacea) biology. In Freshwater bivalve ecotoxicology. eds. Farris, J. and Van Hassel, J., p. 51-64. Wiens,J.A. (2002) Riverine landscapes: taking landscape ecology into the water. Freshwater Biology, 47, p. 501-515.

141


SEZNAM PŘÍLOH Příloha 1

Výpis z publikační databáze VÚV T.G.M., v.v.i., leden–listopad 2009

Příloha 2

Výpis z publikační databáze VÚV T.G.M., v.v.i., 2005–2008

Příloha 3

Přehled uplatněných výstupů a alokovaných finančních prostředků pro j ednotlivé subprojekty VZ za období řešení 2005–2008

Příloha 4

Oponentské posudky metodiky výzkumného zámeru pro rok 2009

Příloha 5

Prezenční listina z kontrolního dne č. 3/2009

Příloha 6

Zápis z kontrolního dne č. 3/2009

Příloha 7

Oponentské posudky Závěrečné zprávy o řešení výzkumného záměru v roce 2009

142

Závěrečná zpráva o řešení výzkumného záměru v roce 2009

Recommend Documents