Sledování kvality vody v retenčních nádržích sloužících pro zachycení povrchováho splachu

Vodní útvary sloužící k zachycení znečištění z dopravy vyžadují komplexní přístup a dlouhodobé sledování. V příspěvku je řešena kvalita vody v retenčních nádržích v okolí silničního okruhu kolem Prahy, které slouží pro zachycení povrchového splachu z komunikací. Monitorováno je pět nádrží v úseku 512, R1, Jesenice – D1. Z nádrží je odebírána voda i sediment a ve vzorcích jsou určovány základní chemické ukazatele, těžké kovy a fekální bakterie.

Úvod

V souvislosti s požadavky Směrnice evropského parlamentu a Rady č. 2000/60/ES na dosažení dobrého chemického a ekologického stavu vodního prostředí je kladen velký důraz na omezení vnosu znečištění do recipientů. S nárůstem podílu nepropustných ploch se zvyšuje také povrchový odtok a dochází k ovlivnění hydrosférických poměrů v povodí. Voda z komunikací je nejčastěji sváděna přímo do vodoteče, čímž je zásadně ovlivněna kvalita vody v recipientu. Dešťová voda, která odtéká z komunikací a ze zpevněných ploch obsahuje škodlivé látky rozpuštěné ve vodě, a také škodlivé látky vázané na suspendované částice. Za účelem zabránění vnosu znečištění z dopravy do vodního toku, jsou v okolí komunikací budovány nádrže, které tyto nečistoty zadržují.

Vliv dopravy neustále roste. V posledních desetiletích se doprava stala významným faktorem ovlivňujícím životní prostředí člověka a to jak v pozitivním tak i negativním směru. Silniční doprava je díky své rychlosti a operativnosti celosvětově nejrozšířenějším druhem dopravy. Dle centrálního registru vozidel bylo v roce 2012 v České republice evidováno 4 638 372 ks osobních automobilů, na 1000 obyvatel tak připadalo 441,43 automobilů (Krejčí, 2002).

V současné době se v souvislosti s dopravou a zdravím člověka hovoří zejména o dopravních nehodách, kde je dopad na lidské zdraví jasný a zřetelný. Je však třeba sledovat i pozvolné působení na zdraví, a to zejména vlivem znečištění ovzduší, vod a působením hluku. Ač je toto znečištění nenápadné a má pomalý průběh, mohou jeho následky nezvratně poškodit zdraví člověka i dalších organismů.

Stále rostoucí dopravní infrastruktura a hustota provozu je spojena s vysokým rizikem znečištění vodních ekosystémů. Tato rizika souvisí především s nárůstem podílu nepropustných ploch (zvýšení povrchového odtoku) a tím dochází k ovlivnění hydrologických poměrů v povodí a ke smyvu polutantů ulpělých na povrchu komunikace z dopravy (Hlavínek, 2008).

Lokalita

Monitoring povrchového splachu z komunikací probíhá na pěti retenčních nádržích (SN1-SN5) v okolí silničního okruhu kolem Prahy (úsek 512, R1, Jesenice – D1). Umístění jednotlivých nádrží je patrné z obrázku 1.

Nádrže jsou tvořeny kombinací podzemní prefabrikované sedimentační nádrže a zevní otevřené retenční nádrže, z které voda odtéká do recipientu. Výjimkou je nádrž SN2, u které sedimentační nádrž není podzemní, ale otevřená zemní. Odtoky z nádrží jsou zaústěny do drobných vodních toků, viz tab 1.

Drobný vodní tok je útvar o ploše do 150 m², jehož devadesáti denní průtok je menší než 0,6m³/s a zároveň třistatřicetidenní průtok je menší než 0,2 m³/s. Tyto toky jsou obzvlášť citlivé na náhlé změny podmínek, ať už hydraulických, fyzikálních či chemických.

Metodika měření

Z retenční části sledovaných nádrží jsou odebírány vzorky vody a sedimentu. Analýzy vody jsou zaměřeny na stanovení základních chemických ukazatelů: pH, konduktivity, amoniakálního dusíku, dusičnanového dusíku, fosforečnanového fosforu, chemické spotřeby kyslíku (CHSK_Cr), nerozpuštěných látek, chloridů a síranů. Dále jsou ve vodě zjišťovány koncentrace vybraných těžkých kovů (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn) a přítomnost koliformních bakterií a E. Coli. Analýzy sedimentu jsou zaměřeny na těžké kovy, ve stejném rozsahu jako u vody.

Většina sledovaných ukazatelů je stanovena v den odběru, ihned po přivezení vzorků do laboratoře. Konduktivita a pH jsou měřeny multifunkčním přístrojem Hach Lange, Cl-, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43-, CHSK, Cl- a SO₄^- jsou stanovovány pomocí kyvetových testů Hach Lange a nerozpuštěné látky jsou zjišťovány gravimetrickou metodou. Vzorky vody určené pro analýzu těžkých kovů jsou stabilizovány kyselinou dusičnou (100µl HNO₃) a uchovávány v chladu až do analýzy. Sediment je před analýzou zmražen, vysušen lyofilizací a rozložen mikrovlnným rozkladem (ETHOS, Milestone) ve směsi 9 ml HNO₃ a 1 ml H₂O₂. Koncentrace těžkých kovů jsou následně stanoveny metodou atomové absorpční spektrometrie (SolaarS –FAAS,GF AAS; AMA 254)

Získané výsledky jsou vyhodnocovány dle norem environmentální kvality stanovených v Nařízení vlády č. 23/2011, konduktivita dle ČSN 75 72221 III. Třída a obsah TK v sedimentu dle benchmarkerů US EPA (TEC – Koncentrace prahového účinku, PEC – Koncentrace pravděpodobného účinku).

Výsledky měření

V tabulce 2 jsou zachyceny minimální, průměrné a maximální hodnoty základních chemických ukazatelů naměřené ve vodě odebrané z tělesa retenčních nádrží. Nejvýrazněji překračují kritéria NEK koncentrace chloridů, které jsou spojeny se zimní údržbou silnic a nejvyšších hodnot dosahují během zimního období a na jaře při tání sněhu. Limity NEK jsou často překračovány také u konduktivity a chemické spotřeby kyslíku. CHSK představuje komplexní ukazatel veškerého organického znečištění, bez ohledu na to, zda jde o látky biologicky rozložitelné či nikoliv (Langhammer, 2002).

Výsledky analýz těžkých kovů prokázaly tvrzení, že většina těžkých kovů preferuje vazbu do pevné matrice (Nábělková, 2011). Ve vodě odebrané z retenčních nádrží se těžké kovy objevují v nízkých koncentracích, obvykle jsou na úrovni nebo pod mezí detekce a nepřekračují imisní kritéria. U všech stanovených kovů byly hodnoty koncentrací v sedimentu výrazně vyšší než ve vodě.

Jako nejproblémovější se ukázala měď. Potvrdily se tak výsledky dlouhodobých měření na Katedře zdravotního a ekologického inženýrství ČVUT v Praze, podle kterých koncentrace Cu nejčastěji překračují limity v urbanizovaných povodích. Měď se využívá k povrchové úpravě kovů, oplachem takto upravených výrobků (měděná potrubí, okapové svody, střechy) se pak může dostávat do prostředí. Zvýšené koncentrace mědi mohou dále souviset se splachy algicidních preparátů na bázi mědi z polí a zahrad. Na komunikace se Cu dostává také opotřebením brzd u motorových vozidel (Pitter, 1990). Hodnoty TEC (28 mg/kg) byly překročeny téměř u všech odběrů. Ve třech případech došlo i k překročení limitu PEC (77,7 mg/kg).

Druhým nejvýznamnějším kovem je olovo, ačkoli jeho hlavní zdroj, olovnaté pohonné hmoty se již nepoužívají. Předchozí studie prokázaly, že po regulaci olovnatého benzínu, koncentrace olova v prostředí výrazně poklesla, v prostředí však stále zůstává (Kayhanian, 2012).

Na obrázku 2 jsou zachyceny průběhy koncentrací těžkých kovů ve vodě a v sedimentu u nádrže SN5. U všech kovů lze pozorovat nízké koncentrace ve vodě a vyšší koncentrace v sedimentu. Největší výkyvy jsou patrné u průběhu koncentrací zinku. U vody nastal výrazný nárůst koncentrací u 4. odběru, v sedimentu byly naměřeny nejvyšší hodnoty u posledního odebraného vzorku. Zdrojem zinku v prostředí je především atmosférický spad (spalování fosilních paliv, zpracování zinkových rud), ale také hnojiva obsahující zinek jako znečišťující příměs.

Závěr

Z ukazatelů kvality vody nejčastěji překračovaly NEK koncentrace Cl^-, konduktivita a CHSK, tyto ukazatele se pojí zejména se zimní údržbou komunikací. Stanovené hodnoty koncentrací těžkých kovů ve vodě překračovaly předepsané ukazatele NEK (Nařízení vlády 23/2011 Sb.) pouze vzácně. U sedimentu byly v několika případech zaznamenány vyšší koncentrace těžkých kovů, než povoluje Koncentrace prahového účinku TEC. Hodnota Koncentrace pravděpodobného účinku PEC byla překročena pouze výjimečně. Nejčastěji byly přesaženy koncentrace mědi, olova a zinku. Výrazné rozdíly mezi koncentracemi ve vodě a v sedimentu potvrdily výsledky předchozích studií, že těžké kovy preferují vazbu do pevné matrice.

Z výsledků vyplývá, že nádrže sloužící k zachycení povrchového odtoku ze silnic a jiných zpevněných povrchů mohou být potenciální hrozbou pro povrchové a podzemní vody a je nutné provádět jejich pravidelnou kontrolu, údržbu a čištění, aby se v nich zachycené polutanty nedostávaly do povrchových či podzemních vod.

Příspěvek byl zpracován v rámci projektu č. SGS15/146/OHK1/2T/11 - Hodnocení kvality vody a sedimentu drobných vodních toků a nádrží ovlivněných povrchovým splachem z komunikací.