Ing. Vladimír Šlouf, Ing. Jiří Šajer IDENTIFIKACE ANTROPOGENNÍCH TLAKŮ V ČESKÉ ČÁSTI MEZINÁRODNÍHO POVODÍ ŘEKY ODRY DÚ I.1 Analýza podílu plošných a difúzních zdrojů na celkovém znečištění vod Ing. Vladimír Šlouf, Ing. Jiří Šajer Verze 19.2.2009 Praha

Úvod Plošné a difúzní zdroje v české části povodí Odry tvoří u řady ukazatelů významný podíl na jakosti povrchových vod. Pod těmito zdroji jsou zahrnuty všechny zdroje mimo čistě bodových (komunálních a průmyslových), tj. i drobné neevidované vyústi, emise z legálních a nelegálních skládek, důsledky havárií ohrožujících vodu až druhotně a podobné. Další součástí nebodových zdrojů je pozadí jak přirozené, tak způsobené starými i novými zátěžemi a vnosy, které postupně přecházejí do vodních toků, mnohdy v závislosti na vnějších podmínkách. Vliv na plošné zdroje mají i mokré a suché depozice, vodní (povrchový odtok s přímým přenosem depozic a pozadí do toku) a částečně větrné erose). Dále u některých ukazatelů dochází k jejich vzájemné deaktivaci, s následujícím snížením negativního vlivu na životní prostředí. V souladu s článkem 10 Rámcové směrnice je nutno stanovovat příčinky jak bodových, tak difúzních zdrojů kombinovaným přístupem. Druhým důvodem stanovování jednotlivých příčinků je požadavek EU na proporcionální snižování všech druhů znečištění.

Postupy Pro bilanci vlivu znečišťování z nebodových ku všem zdrojům je použito dvou odlišných přístupů. Stanovené výsledky budou použity k hodnocení vlivu daného typu znečištění. Zároveň bude diskutován vliv použité metody na výsledné hodnocení. V prvním postupu se vychází především z výpočtu látkových odtoků kontrolním profilem a podíl difúzních a plošných zdrojů na celkovém znečištění bude řešen více metodami na základě průtoků, jakosti vody v tocích a evidovaného vypouštění. V druhém postupu jsou zahrnuty výpočty a odhady pro určení jednotlivých složek nebodových (plošných a difúzních) zdrojů znečištění a možnosti odbourávání či jejich vzájemné neutralizace. Porovnání obou postupů v jednotlivých dílčích povodích poskytne přehled o nebodových zdrojích znečištění a možnosti jejich redukce pro jednotlivé typy a ukazatele v nich.

Oblast sledování 72% je nejvýznamnější část sledované oblasti kterou tvoří Odra s přítoky (Opava, Morava a Ostravice – hydrologické pořadí 2-01 až 2-03-02) a Olše (2-03-03) kromě drobných odtoků z Hlučínska (cca 2-04-01) 13% dvě oblasti v oblasti Jeseníků. Osoblaha s přítoky a Bělá s Vidnávkou a řadou další toků S (2-04-04). 3% Stěnavě na Broumovsku přísluší i drobné úseky západních svahů Králického Sněžníku a Rychlebských hor. Stěnava (2-04-03) však skutečně reprezentuje jen Broumovsko. Bobr 18 km2 na Trutnovsku (2-04-05) nemá větší vliv. 12% ve Šluknovském výběžku povodí Mandavy a ve Frýdlantském výběžku Smědá, Oleška, Lužická Nisa a Kwisa s řadou dalších drobných toků (2-04-10, 09, 07 a 06). Poznámka: kde nebyl jednoznačně určen odtok z povodí jediným významným tokem, byly převzaty údaje ze systému GIS s řadou dalších údajů.

Souhrn pohledů Na zájmové území lze pohlížet z různých pohledů: Objekty zájmu: tekoucí, stojaté a další vody, průmyslové, zemědělské a komunální zdroje znečištění. Pole, lesy, louky a horské oblasti. Městská a drobná zástavba, urbanizované plochy, železnice a silnice. Difůzní zdroje, meliorace, přirozené pozadí - vliv pedosféry a litosféry. Příčinky jednotlivých vlivů znečištění Sféry zájmů: voda, země, vzduch, oheň a lidé

Příčinky · vypouštění průmyslových (a zemědělských) odpadních vod ·        vypouštění komunálních odpadních vod z ČOV a kanalizací bez ČOV ·        vypouštění komunálních OV bez kanalizací - difúzní zdroje ·         staré ekologické (i nově importované) zátěže ·         legální i nelegální skládky – průsaky ·         vnosy zemědělskou činností (hnojení + kaly, chov, pesticidy) ·         eroze (vodní a větrná) zemědělské půdy ·         meliorace ·         povrchový odtok při deštích ·         suché a mokré (dešťové a sněhové) depozice ·         vliv havárií ·         emise z energetiky, dopravy průmyslu a domácností ·   přirozené pozadí

Příčinky: skládky + havárie

Sféry zájmů Voda – cílovým objektem úkolu je voda tekoucí povrchová. Uvažovány jsou i ostatní vody - stojaté, půdní, atmosférické, podzemní. Významným velmi náhodným faktorem je povrchový odtok ke kterému dochází při vyšších srážkách nebo rychlých tání sněhu. Pak dochází k přímému odtoku hnojiv, přípravků a erozních produktů přímo (nebo vázaných na další složky) do povrchových vod několika řádově rychleji než podpovrchově.   Země – příjem a výdej škodlivin mezi všemi ostatními sférami, značná akumulace a částečná až významná deaktivace a bio degradace některých škodlivin (týká se jak pedosféry tak litosféry).   Vzduch – příjem a výdej škodlivin mezi všemi přírodními sférami deaktivace i tvorba nových škodlivin a cirkulace škodlivin. Oheň – bez antropogenní sféry má malý vliv jen přes vzduch (přirozené požáry, sopečná činnost, sluneční radiace od infra po ultra záření) díky sféře lidé, aktivuje i deaktivuje látky, které by se v přírodních sférách neobjevily, je však tím přímo nebo nepřímo zdrojem znečištění sfér ostatních. Lidé - antropogenní vlivy – mají velký vliv na všechny předchozí. Na vodu - odběry, vypouštění (včetně drobných) občasné havárie. Na zemi zemědělská činnost, degradace půdy, skládky všeho druhu a občasné havárie. Na vzduch – emise a havárie všeho druhu. Na oheň – mnoha řádový příčinek proti přírodním sférám, který je způsobený průmyslem, dopravou, energetikou (centrální i drobnou), emisemi, zemědělskou činností včetně chovu hospodářských zvířat a dalšími činnostmi.  

Sféra zájmů - země Dle dat z ČSÚ pro roky 2002-2007 v ČR nepatrně klesla výměra zemědělské půdy z 42730 na 42490 km2 zornění se pohybuje na konstantní úrovni 71,8 – 71,5 %. Zatravnění kolísá mezi 22,7 – 23 % a plánuje se jeho nárůst. Pěstování hospodářského zvířectva se bilancuje vzhledem k produkci bio odpadů a skleníkových plynů, které cílovou oblast přímo neovlivňují. Bilance pesticidů přes krmiva a rezidua je dána zákony koncentračně, bilančně se nesleduje, přestože má jistý význam (údaje v 1000 ks pro stav v letech 2002/2008) skot 1520/1402, prasata 3440/2433, koně 21/27, ovce 96/184, kozy 14/17 a drůbež 29946/27313. Vynásobením těchto počtů s jejich povolenými přínosy nebezpečných látek vznikají zajímavá čísla. Zemědělská půda zaujímá mírně přes 50 % (z nich 70 % orná), lesy zhruba 34 % ve sledované oblasti. To má (plocha orné půdy) vliv na případné (povolené) vnosy. Významné jsou emise amoniaku do vzduchu viz IRZ.  

Sféry zájmů - oheň Při spalování různých paliv se běžně sledují jen vybrané ukazatele (tuhé látky, SO2, NOx, CO2, VOC (CxHy) a NH3). Pro vody mají však kromě toho význam těžké kovy a skladba uhlovodíků (včetně jejich chlor a nitro verzí). Orientační hodnoty roční spotřeby paliv jsou: černé uhlí 20 Mt, hnědé uhlí 50 Mt (z toho 80 % energetika), zemní plyn 9 mil m3 a ze 7,8 Mt ropných produktů (z toho 5,5 Mt je aromatická ropa z Ruska, která obsahuje 5-10x více aromátů a polyaromátů než například alifatická ropa používaná v USA). Samotný benzin představuje jen 1,8 Mt a srovnatelné množství má i nafta. Vlastní zásoby ropy jsou minimální, světové na 200 let. Ropa však v řadě oblastí, zejména hutě, nemůže nahradit uhlí. Evidují se hlavně expozice skleníkových plynů, produkce skutečných VOC, nitro a chlor aromatických látek a polyaromáty jsou v ústraní. Zásoby černého uhlí skončí v roce 2030, hnědého o 12-15 let později. Vlastní zásoby zemního plynu odpovídají roční spotřebě. Náhrada hnědého uhlí obnovitelným zdrojem dřevem nepřináší v emisích, zejména těžkých kovů, žádný přínos (VŠB TU-HGF, §4 zákona č.357/2002 Sb.). Emise rtuti spalováním hnědého uhlí jsou větší než látkový odtok ve vodách. Podobné to bude při jeho náhradě dřevem (?!!!?).

Sféry zájmů - oheň Hlavní uvažované příčinky: ·         přírodní zdroje obvykle globálního působení ·         chemické změny v atmosféře vlivem různých záření ·         doprava (automobilová, železniční a letecká včetně MNO) a energetika · spalování odpadů (a hlavně ilegální, které se zatím ve sledované oblasti nevyskytuje) ·         hutní, koksárenský průmysl a  ostatní průmysl ·         drobná domácí topeniště  Příklad: Moravskoslezský kraj produkuje ročně ve stacionárních zdrojích 36,5 kt NOx, což odpovídá cca 11,6 kt N. V plánu na snížení automobilových emisí k 2010 se předpokládá dosažení zátěže 26 kt NOx což odpovídá cca 7,9 kt N a u emisí NH3 6,5 kt odpovídajících 5,4 kt. Při obvyklé skladbě plodin (kraj 5445 km2, 51 % zemědělské půdy a 63,2 % zornění) je podle Sb.108/2008 možný maximální vnos hnojením dusíkem 28 kt N což je velmi blízké emisím z pouhých dvou uvedených typů zdrojů (+ emise chov! - IRZ).

Nejistoty Nejistoty stanovení a odhadů: U cílové sféry voda je nejistota parametrů dána nejistotami průtoků, koncentrací a množství. Jedná se jak o nejistoty konkrétních stanovení tak o možné rozptyly stanovovaných parametrů v čase. Totéž se týká evidovaných zdrojů vypouštění. Počty stanovení během roku a rozptyl těchto stanovení mnohdy odpovídá (je srovnatelný) s odhady na základě podobnosti, pokud jsou zohledněny ovlivňující podmínky. V některých případech může modelovaná situace lépe vystihovat skutečnost než náhodné vzorky s nízkou nejistotou a negarantovanými průtokovými parametry (v případě řádových rozdílů během roku).

Rámcové přehledy Plocha sledované oblasti je mírně přes 10% plochy ČR Stojaté vody (nádrže a rybníky) tvoří méně než 20 % ročního povrchového odtoku Podzemní odtok je řádově srovnatelný s povrchovým odtokem Podzemní vody převyšují roční povrchový odtok Atmosférická voda je v měsíčním možném maximu srovnatelná s ročním povrchovým odtokem

Výstupy za rok 2008 Rozdělení parametrů podle metodiky (významné, potencionálně nebezpečné a nevýznamné - celkem statisticky a částečně bilančně zpracováváno cca 400 parametrů z různých období). Orientační bilance jednotlivých příčinků znečištění všech složek srovnatelné (u významných) s nejistotami stanovení a měření průtoků. O významu nebodových zdrojů (bodové průmyslové a ČOV jsou si řádově blízké) svědčí jednoduchý přehled látkového odtoku několika vybraných polutantů z evidovaných průmyslových zdrojů znečištění a jeho přepočet na zastoupení v celkovém látkovém toku v tocích - nebere se v úvahu srovnatelný podzemní odtok (ovšem s jinými koncentracemi). Pro přes 90 % plochy sledované oblasti reprezentované sedmi hraničními profily jsou výsledky následující (řazeno vzestupně a zaokrouhleno): arsen = 16,3 kg/1,1 % nikl a jeho sloučeniny = 95 kg/1,3 % měď = 466 kg/2,8 % chróm veškerý = 87,6 kg/ 3,2 % rtuť a její sloučeniny = 7,7 kg/ 3,9 % kadmium a jeho sloučeniny = 30,3 kg/ 7 % zinek = 5769 kg/ 9,3 % PAU(suma 6) = 15,6 kg/9,7 % - množství je za rok.

Závěry 2008 Byla provedena zpracování internetově i přímo dostupných zdrojů informací v rámci sledovaných dílčích povodí vztahující se k závěrovým profilům. Na základě statistického zpracování provedeno hrubé ohodnocení jednotlivých ukazatelů. V rámci bilančního zpracování (nejedná se o bilanční přístup) byly s určitou nejistotou hodnoceny podíly jednotlivých vybraných příčinků v tocích. Pro skupinu těžkých kovů a PAU se přínos pohyboval mezi 1 % až 10 %. U standardně sledovaných bodových zdrojů znečištění v šesti základních ukazatelích je při zanedbání samočištění (jen suma vnosů) až třínásobný, přičemž průmyslové bodové zdroje jsou relativně blízké zdrojům komunálním a ty jsou velmi blízké difúzním – zde suma drobných komunálních zdrojů. Vliv nebodových a zejména plošných (difúzní jsou průběžně redukovány) je významný. Pro jednotlivé ukazatele, místní podmínky a typu příčinku je velmi variantní. Byly stanoveny případné nutné vlastní analýzy pro upřesnění modelových situací. Rozbory pro jednotlivé vodní útvary, potřebné ukazatele a jednotlivé potencionální příčinky jsou z ekonomického hlediska nereálné. V rámci porovnávání analytického a bilančního přístupu došlo k prvnímu porovnávání větších územních celků.

Plán na 2009 U ukazatelů majících významný podíl na zhoršené jakosti vody budou maximálně využita data z existujících monitoringů, zejména v ohrožených profilech, pro případné vyloučení nebo potvrzení závažnosti podílu nebodových zdrojů, kvantifikace závažnosti a podílu na celkovém znečištění včetně nejistot (jejich určení/odhadu). Podíl nebodových zdrojů s malým významem nebude dále v konkrétních profilech uvažován. Bude provedeno první plné ověření kombinovaného přístupu v rámci sledované oblasti a jeho porovnání s analytickým přístupem. Pro přesnější vyhodnocení dat bude nutno zajistit přístup k státem pořizovaným databázím. V nezbytných případech bude přistoupeno k vlastním měřením (záleží na komunikaci s případnými poskytovateli). Detailní porovnání bilančního a analytického přístupu bude závěrečným produktem při zpřesňování podílu nebodových zdrojů na celkovém znečištění

Omluva Tato omluva se týká těch, kteří měli k dispozici text. V literatuře 15. Chybí mezi „a bilance“ a „ve sférách“ slovo „prvků“ Za použití menších fontů, aby nebylo nutné dělit stranu prezentace Za případné překlepy, kterých si program ani autor nevšiml

A Vám, že jste to vydrželi sledovat do konce. Poděkování Poděkování patří hlavně všem institucím, které poskytly zdarma a mnohdy veřejně (internetově) cenné informace zejména ministerstva, výzkumné ústavy, školy, vládní instituce, regionální instituce, občanská sdružení i řada soukromých stránek. A Vám, že jste to vydrželi sledovat do konce.