V příspěvku je řešeno ovlivnění vodního toku Botič prostřednictvím bodových a nebodových zdrojů znečištění. Botič je drobný vodní tok, jehož horní část protéká zemědělsky obdělávanou krajinou s četnými menšími obcemi. Dolní část se nachází v Praze a je výrazně ovlivněna Hostivařskou přehradou a zaústěním přepadů z odlehčovacích komor jednotné stokové sítě. Pro určení kvality vodního prostředí jsou sledovány základní fyzikální a chemické ukazatele kvality vody, koncentrace těžkých kovů ve vodě i v sedimentu a hodnocen hydromorfologický stav. Výsledky ukazují, že největším problémem na toku jsou zvýšené koncentrace živin, které se pojí se splachy ze zemědělsky obdělávaných polí. Nejvyšší koncentrace těžkých kovů byly naměřeny v místech spojených s dopravou. Hydroekologický monitoring prokázal, že zejména v části protékající Prahou je nemožné dosáhnout dobrého ekologického stavu.

  Kristýna Soukupová, Jana Nábělková, Jaroslav Pollert ml.

Úvod

Znečištění vodních toků je jedním z největších problémů současnosti. Vodní toky v urbanizovaných územích jsou zatěžovány polutanty, pocházejícími z různých zdrojů. Zdroje znečištění vod lze rozdělit podle několika kritérií, přičemž nejpoužívanějším rozdělením je dělení dle mechanismu transportu znečištění do vodního zdroje, na bodové a nebodové zdroje.

Bodové zdroje znečištění představují místa soustředěného odtoku surových nebo čištěných odpadních vod ze sídel, průmyslových závodů a dalších provozů do recipientu. Typicky se tak jedná o výpusti obecních kanalizací nebo výpusti odpadních vod průmyslových podniků. Každému takovému zdroji je přiřazen konkrétní znečišťovatel, tyto zdroje jsou evidovány, a tak na ně mohou být aplikovány další vodoprávní nástroje jako zpoplatnění vypouštěného znečištění či sankce za vypouštění odchylné od vydaného povolení bodové zdroje. Tyto zdroje znečištění vykazují výrazné sezónní výkyvy (Fiala a Rosendorf, 2010; Langhammer, 2012; Wanner, 2015).

Nebodové zdroje znečištění pak v podstatě zahrnují jak difúzní zdroje znečištění (pochází z mnohačetných malých bodových zdrojů, které nejsou řádně evidovány), tak plošné zdroje (spojené s transportem znečišťujících látek z velkých území), tj. znečištění dostávající se do povrchových vod atmosférickou depozicí, z podzemních vod, ze zpevněných ploch a jejich drenážních systémů, půdní erozí, povrchovým odtokem z krajiny, povrchovým odtokem ze zavlažovaných pozemků, ze stavenišť a z jiných aktivit produkujících znečištění, které může odvádět voda (Fiala a Rosendorf, 2010; Langhammer, 2012Wannner, 2015).

Pro sledování vlivu těchto zdrojů znečištění bylo zvoleno povodí Botiče. Jedná se o drobný vodní tok (drobný vodní tok: plocha do 150 m2, Q90d<0,6m3/s, Q330d<0,2 m3/s (Gordon a kol., 1996)). Drobné toky jsou velmi citlivé a snadno zranitelné systémy, často ovlivňované náhlými změnami podmínek (hydraulických, fyzikálních i chemických).

Lokalita

Botič pramení nedaleko obce Křížkový Újezdec, jihovýchodně od Prahy. Nadmořská výška prameniště je 475 m n. m. Oficiální pramen se nachází východně od Samkova rybníka. Po cca 34,5 km se Botič vlévá do Vltavy, přibližně polovina toku (21 km) protéká územím Prahy. Jeho povodí se rozkládá na ploše 134,85 km2.

Stav koryta a kvalita vody se směrem po toku výrazně mění. V horní části toku je koryto v přírodním stavu, pouze v obcích jsou některé úseky opevněné. Tok protéká zemědělsky obdělávanou oblastí s četnými menšími obcemi. Obce jsou buď bez kanalizace anebo mají kanalizaci oddílnou. Na dešťových kanalizacích jsou dešťové usazovací nádrže, které slouží pro zachycení pevných nečistot nesených dešťovým splachem. Před Prahou je tok ovlivněn řadou zaústění dešťových kanalizací v obcích, silničním okruhem a dálnicí. Ve střední části pod Hostivařskou přehradou Botič meandruje a vytváří tůně a mokřady. Tento úsek byl vyhlášen přírodní památkou. Dolní část toku pokračuje ve zpevněném korytě a je významně ovlivněna zástavbou. Část povodí pod Hostivařskou přehradou až po ústí je odvodňována jednotnou kanalizací. V Praze jsou tak hlavními zdroji znečištění, kromě zaústění dešťových kanalizací, také odlehčovací komory, kterých je na 17,4 km dlouhém úseku celkem 31.

Metodika měření

V srpnu 2014 byl na Botiči proveden terénní monitoring, při kterém byla vytipována odběrová místa. Vybráno bylo 20 odběrových profilů, volených tak, aby z analýz vzorků bylo možné identifikovat vliv bodových a nebodových zdrojů znečištění na kvalitu vodního prostředí Botiče. Rozmístění profilů je patrné z obr 1.

Obr. 1 Odběrové profily na vodním toku Botič

Na terénní monitoring navázal Hydroekologický monitoring provedený podle metodiky HEM akceptované Ministerstvem životního prostředí, založená na principu skórování jednotlivých parametrů (Langhammer, 2007). Při hodnocení se sleduje několik ukazatelů: koryto a trasa toku, dno, břeh a inundační území, proudění a hydrologický režim. Na základě vypočtené hodnoty je pak úsekům přiřazen jeden z pěti hydromorfologických stavů (velmi dobrý, dobrý, průměrný, špatný, zničený).

Pro fyzikálně chemický monitoring jsou ve zvolených profilech odebírány vzorky vody a sedimentu. Současně s odběrem vzorků je měřeno pH, konduktivita, obsah rozpuštěného kyslíku a teplota vody.

Rozbory vody jsou zaměřeny na koncentraci amoniového dusíku, chemickou spotřebu kyslíku, dusičnanový dusík, dusitanový dusík, fosforečnanový fosfor a chloridy. U vody jsou dále stanovovány koncentrace některých těžkých kovů (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn) a mikrobiologické ukazatele (koliformní bakterie, E. coli, enterokoky).

Sediment je před analýzou vysušen lyofilizací, mikrovlnně rozkládán kyselinou dusičnou a ve výluhu jsou následně analyzovány těžké kovy ve stejném rozsahu jako u vody. Způsoby stanovení jednotlivých ukazatelů jsou uvedeny v tab. 1.

Tab. 1 Metody stanovení jednotlivých sledovaných ukazatelů

Získané výsledky jsou vyhodnocovány dle norem environmentální kvality (NEK) stanovených v Nařízení vlády č. 23/2011 Sb. Pro hodnocení koncentraci kovů v sedimentu jsou použita kritéria EPA: TEC- Treshold Effect Concentration a PEC- Probable Effect Concentration (ES/ER/TM-95/R4, 1997).

Ve vytipovaných profilech proběhly prozatím 4 odběry vzorků, a to v termínech: 11. února 2015, 31. března 2015, 23. června 2015 a 8. října 2015. Odběry jsou rozloženy během roku tak, aby bylo možné zachytit sezónní kolísání v průběhu koncentrací sledovaných ukazatelů znečištění.

Výsledky měření

Z hydromorfologického monitoringu je patrné zhoršování stavu toku směrem od pramene. V horní a střední části toku jsou úseky v dobrém a velmi dobrém stavu, pouze 4 úseky byly hodnoceny jako průměrné a u 2 byl zjištěn špatný stav. Pod Hostivařskou nádrží dochází k výraznému narušení toku. Většina úseků je v průměrném a špatném stavu a vyskytují se zde i úseky zničené.

V tab. 2 jsou zaznamenány minimální, průměrné a maximální hodnoty ukazatelů fyzikálně chemické kvality naměřené v odběrových profilech. Výsledky, které překračují NEK, jsou podbarveny světle modrou barvou.

Tab. 2 Minimální, průměrné a maximální hodnoty základních chemických ukazatelů naměřených na Botiči

Nejčastěji jsou limity překračovány u koncentrací N-NO3- , N-NH4+ a P-PO43-. Nedaleko pramene se nachází silně eutrofní rybník s kachní obsádkou, díky kterému výše uvedené ukazatele překračují limity NEK v podstatě již od pramene. Zatímco sloučeniny dusíku jsou problematické během celého roku, sloučeniny fosforu byly v nadlimitních koncentracích zaznamenány pouze v létě a na podzim. Sezónní a také lokální zvýšení koncentrací lze pozorovat i u chloridů, které nevyšších koncentrací dosahují v zimě a zejména v místech ovlivněných silničním provozem. Sezónní fluktuace koncentrací Cl- iontů v prostředí naznačují, že zdrojem chloridů mohou být posypové soli, používané k zimní údržbě silnic a dálnic. U chloridů, a také u konduktivity, lze pozorovat také postupné zvyšování hodnot směrem po toku (viz obr. 2). Konstantní průběh po celé délce toku pak vykazují např. N-NO3-.

Obr. 2 Průběh koncentrací chloridů a konduktivity při odběru 11.2.2015

U koncentrací těžkých kovů nově naměřená data potvrdila výsledky předchozích studií (Qu a Kelderman, 2001), že těžké kovy preferují vazbu do pevné matrice a ve vodě se vyskytují pouze v nízkých koncentracích.

Kritéria pro koncentrace těžkých kovů ve vodě jsou překračovány pouze u rtuti. Hodnota NEK pro rtuť je však v ČR poměrně přísná (0,05 µg/l). Při porovnání s mezinárodními kritérii, např. s kritériem Criterion Continuous Concentration dle EPA-822-R-02-047 (0,77 µg/l) vyhoví téměř všechny odebrané vzorky. Nejvyšší hodnoty Hg byly naměřeny v profilu, který je v těsné blízkosti Jižní spojky, a tak lze jako nejvýraznější bodový zdroj Hg považovat povrchový splach z dopravy.

Obr. 3 Koncentrace těžkých kovů v sedimentu (průměrné hodnoty)

Na obr. 3 je zachycen průběh průměrných hodnot koncentrací těžkých kovů po celé délce toku. Průměrné odchylky v koncentracích se ve většině případů pohybují do 20%, vyšší odchylky se vyskytují pouze u zinku v profilech 18-20. Výrazný nárůst koncentrací všech kovů lze pozorovat v profilech 11 a 18. Před odběrovým místem 11 je zaústěna dešťová nádrž, do které je sveden povrchový splach z dálnice D1. Zvýšené koncentrace v tomto místě, tak mohou souviset s automobilovou dopravou. V blízkosti odběrného místa 18 se nachází autoopravna, takže i v tomto místě mohou být zdrojem těžkých kovů v sedimentu automobily. V bodě 20 lze pak pozorovat nejvyšší koncentrace zinku a rtuti. Toto odběrové místo je ovlivňováno jak povrchovým splachem ze zpevněných ploch v okolí toku, tak také řadou zaústění přepadů z odlehčovacích komor. Zinek je často využíván ve stavebnictví (střechy, okapy), a tak se prostřednictvím povrchového splachu dostává do povrchových vod. Rtuť se do vodního prostředí se dostává především průmyslovými odpadními vodami a atmosférickými srážkami.

Závěr

Z dosavadních výsledků je zřejmé, že Botič je ovlivňován antropogenními zdroji znečištění již od svého pramene. V oblasti před Prahou je působení bodových a nebodových zdrojů znečištění vyrovnané, v Praze pak převažují bodové zdroje v podobě zaústění odlehčovacích komor jednotné kanalizační soustavy. Z výsledků je patrné, že nejvíce problematické jsou koncentrace dusíkatých sloučenin a fosforečnanů, které se zde pojí zejména se splachy ze zemědělsky obdělávaných polí. Jako hlavní zdroj těžkých kovů byl identifikován povrchový splach z komunikací. Hydroekologický monitoring potvrdil nemožnost dosáhnout alespoň dobrého ekologického stavu (požaduje RSV 2000/60/ES) Botiče v dolním úseku protékajícím Prahou.

Literatura

[1] EPA-822-R-02-047 (2002) National Recommended Water Quality Criteria: 2002. US EPA, Office of Water, Office of Science and Technology (4304T)

[2] ES/ER/TM-95/R4 (1997). Toxicological Benchmarks for Screening Contaminants of Potential Concern for Effects on Sediment-Associated Biota

[3] Fiala, D., Rosendorf, P. (2010). Plošné zdroje fosforu v povodí VN Orlík a její eutrofizace. Vodní hospodářství, 60(7), 199-202

[4] Gordon, N.D., McMahon, T.A., Finlayson, B.L. (1996): Stream Hydrology- An Introduction for Ecologist. John Wiley, Sussex, England, 526 pp. ISBN 0-471-93084-9

[5] Langhammer J. (2002). Kvalita povrchových vod a jejich ochrana. Katedra fyzické geografie a geoekologie, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova, Praha.

[6] Langhammer, J. (2007): Hydroekologický monitoring. Metodika pro monitoring hydromorfologických ukazatelů ekologické kvality toků. Univerzita Karlova v Praze, Přírodovědecká fakulta

[7] Qu, W. a Kelderman, P. (2001) Heavy metal contents in the Delft canal sediments and suspended solids of the River Rhine: multivariate analysis for source tracing. Chemosphere 45, 919-925

[8] Wanner, J. (2015). Problematika bodových a plošných zdrojů znečištění a legislativa ochrany vod. In Voda 2015. Brno: Tribun EU, 2015, díl 1, s. 17-24. ISBN 978-80-263-0971-0.

Poděkování

Publikované výsledky byly dosaženy s podporou projektu TAČR č. TE02000077 Smart Regions- Buildings and Settlements Information Modelling, Technology and Infrastructure for sustainable Development.

Autoři

Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

doc. Mgr. Jana Nábělková, Ph.D.

doc. Ing. Jaroslav Pollert, Ph.D.

ČVUT v Praze, Stavební fakulta, Katedra zdravotního a ekologického inženýrství, Thákurova 7, 166 29 Praha 6

Recenze

Článek byl recenzován. Recenze jsou uloženy v redakci.

Bibliografická citace

Soukupová, K., Nábělková, J., Pollert, J. Monitoring vlivu bodových a nebodových zdrojů znečištění na vodní tok Botič. Vodovod.info - vodárenský informační portál[online]. 13.11.2015, 11/2015, [cit. 2015-11-13]. Dostupný z WWW: http://vodovod.info. ISSN 1804-7157.

English Summary

The paper presents a study of the impact assessment of point and non-point pollution sources on a small urban stream, the Botic creek. Botic creek is small stream, at upper part Botic flows through agricultural landscape with small villages. Lower part is in Prague and there is a big impact of Hostivar reservoir and sewer overflows. To determine the quality of the aquatic environment are monitored basic physical and chemical indicators of water quality, concentrations of heavy metals in water and sediment and evaluated hydromorphological status. The results show that the biggest problem on stream are elevated concentrations of nutrients that are associated with agricultural runoff from cultivated fields. The highest concentrations of heavy metals were measured in areas associated with transportation. Hydroecological monitoring showed that, especially in the section flowing through Prague is impossible to achieve good ecological status.