Ovlivnění jakosti vod (povrchových a podpovrchových) mechanismy RaA TEZE: Ovlivnění jakosti vod uplatněním RaA (negativní a pozitivní hlediska; povrchové a podzemní vody) Využití samočistící schopnosti půdního profilu ve VH nakládání s odpadními vodami (zasakování, hnojivé závlahy) 10.lekce

Obsah Nakládání s vodami v povrchových a podpovrchových zdržích z hlediska změn jakosti vody Jakost vod a existující vztahy v rámci VH Využití samočistící schopnosti půd při nakládání s odpadními vodami (zasakování, hnojivé závlahy) 10.lekce

Vyjádření vnějších vazeb na množství a jakost vod

Vztah odtoku, koncentrace a odnosu živin rozpuštěné a nerozpuštěné látky dusičnany (vyplavování, ředění) fosforečnany (fixace na půdní částice) cesty transportu látek (povrch, půdní profil) funkce ochranných bufferů (vegetační pásy)

Porovnání ukazatelů kvality vody: les, orná půda a travní porosty

Vývoj koncentrací dusičnanových a fosforečnanových aniontů v průběhu srážko-odtokové události Zdroj: J.Moravcová (2010) Povodí Jenínského potoka (J2) ze dne 13. 5. – 15. 5. 2010

Negativní ovlivnění jakosti vod ve vodních nádržích Akumulace: nutrientů (živin: N, P, K, C) -> eutrofizace sedimentů (pevných částic) -> zazemňování těžkých kovů a ostatních cizorodých látek (pesticidy, herbicidy atd.) -> toxikace Další změny: ovlivnění teploty vody (vliv na vodárenství, ...) snížení obsahu kyslíku (vliv na chov ryb, ...) riziko negativního ovlivnění biotopu příbřežní zóny (nádrží, vod.toků) ukládáním vytěženého sedimentu

Pozitivní ovlivnění jakosti vod ve vodních nádržích zvýšení biodiverzity vodního toku, nádrže (litorál) a příbřežní zóny (fauna i flóra) vyrovnání/regulace teplotního režimu toku zlepšení splaveninového režimu toku

Využití malých vodních nádrží k čištění vod: výhody a nevýhody Typ Výhoda Nevýhoda MVN (rybník, retenční n.) snižují NRL, zvyšují jakost nutná kvalifikovaná obsluha mokřady přírodní samočistící procesy náročnost na zábor plochy biologické nádrže dominantně čistící funkce půdní filtry čištění a dočištění vod nízká kapacita, rizika kolmatace infiltrační nádrže nízká kapacita, zábor plochy revitalizace kanálů poutání NO3 břehovou veg. investičně nákladné

Vliv RaA vody v krajině na jakost podzemních vod Využití a "odstranění" zátěže (RL a NRL) vod o: nutrienty sedimenty cizorodé látky vázané na pevnou fázi (sorpce) vliv vlhkosti a rozdělení velikosti půdních pórů (K-SK-G) Uplatňují se mechanismy: akumulace na povrchu (převod složky povrchového odtoku na podpovrchový -> posílení infiltrace) zadržení (filtrace) látek ve svrchních půdních vrstvách samočistící (biologické a chemické) procesy probíhající ve vodě a v půdě podmínky (rychlost) mineralizace organických látek lokální kumulace nežádoucích látek pro efektivní sanaci

Ovlivnění režimu půdního N regulací vodní komponenty Amonný dusík v nehnojené půdě je převážně produktem mineralizačního procesu, zatímco dusičnanový dusík vzniká přeměnou dusíku amonného v procesu nitrifikace. Amonné kationty se dobře váží na půdní sorbční komplex a jsou tudíž ve vodě méně rozpustné a pohyblivé. Dusičnanové anionty se na sorbční komplex neváží prakticky vůbec a snadno se pohybují spolu s půdní vodou, ve které se rozpouštějí. -> regulace odtoku půdní vody snižuje koncentrace dusičnanů ve vodách

Zohlednění zranitelných oblastí při uplatnění nástrojů k RaA vod vymezení citlivých a zranitelných oblastí v povodí (diferencovaná ochrana vodních zdrojů) přizpůsobení výběru lokalit pro RaA diference podle využití území a kultur ochranná funkce plošného odvodnění splachy z polních hnojišť, silážišť bodové a plošné zdroje znečištění (obce, živočišná výroba, průmysl, doprava, skládky a zpracování odpadů apod.)

Eliminace negativního vlivu zemědělství Zemědělství je největší znečišťovatel vod dusičnany. Směrnice Rady 91/676/EHS o ochraně vod před znečištěním dusičnany ze zemědělských zdrojů (nitrátová směrnice) Vymezení zranitelných oblastí na KÚ Zranitelné oblasti podléhají přezkoumání a úpravám každé čtyři roky

Nitrátová směrnice: Vymezení zranitelných oblastí

Samočistící schopnost (voda, půda) biologické a chemické procesy změna podmínek aerobní -> anaerobní intenzivní nitrifikace na zeměděl. půdách se mění pod HPV na proces denitrifikace. Přebytek amonných iontů v půdě uniká v podobě čpavku (NH3) do ovzduší = volatizace zamokřené půdy vykazují zvýšenou setrvačnost procesů ovlivněných teplotou (zima -> jaro; podzim -> zima) Realizace opatření na podporu zdržení vod pro zvýšení účinnosti samočištění procesů oxidace (provzdušňování) nebo naopak redukčních procesů (stagnací zvýšené HPV)

Režim jakosti vod v malých povodích Typický průběh koncentrací nitrátů ve vodním toku zemědělsky využívaného povodí

Transport chemických látek z pozemku Drenáž se jako hydrologicky účinný prvek uplatňuje také při transportu chemických látek z pozemku (živiny, znečištění atd.) Biologický denitrifikační filtr

Měřené efekty denitrifikačního filtru Snižuje koncentraci celkového dusíku Snižuje zejména koncentraci dusičnanů Poněkud zvyšuje koncentraci organického dusíku Dočasně snižuje pH a zvyšuje aciditu (později návrat na původní hodnoty - za 8-20 týdnů) Zvyšuje chemickou spotřebu kyslíku Dočasně zvyšuje koncentraci celkového fosforu i fosforečnanů (cca po dobu 5-ti měsíců) Hydraulická vodivost sláma je poměrně nízká (řádu 10 m.d-1) Potřebná průtočná plocha by byla řádu 10 m2 (do odtoku se proto často zapojuje "obtok" - při vyšších Q)

Zjednodušené schéma čistících procesů v malé vodní nádrži Podle J.Šálka (2004)

Využití samočistící schopnosti půd při nakládání s odpadními vodami Infiltrace odpadních vod půdní (zemní) filtr vsakovací příkop či nádrž hnojivé závlahy Kořenová čistírna s horizontálním prouděním 1- přívod odpadní vody; 2 – vyrovnávací jímka; 3 – těsnění PE, PVC; 4 – filtr; 5,11 – šachtice; 6 – rozdělovací potrubí a sběrný drén; 7 – štěrkový pás; 8 – jímka; 9 – filtrační prostředí; 10 – makrofyta; 12 – odpadní potrubí; 13 – regulační šachtice; 14 – uzávěr; 15 - odpad

Samočistící schopnost půdy v závislosti na jejím zrnitostním složení Legenda: 1 - váhová procenta ( % ) 2 - velikost zrn v logaritmické stupnici ( mm ) --------------------------------------------------------------------------------------------- 3 - půda velmi vhodná pro filtrační pole 4 - půda středně vhodná pro závlahu odpadními vodami 5,6 - půda vhodná pro závlahu odpadními vodami 7 - půda podmíněně vhodná pro závlahu odpadními vodami 8 - půda nevhodná pro závlahu odpadními vodami

Hnojivá závlaha minimalizuje nároky na potřebu čisté vody plní úlohu: doplňkové závlahy i dodávku živin jedná se o komplexní VH stavbu (nároky na stavební a technologickou část i na provoz) je třeba stanovit obsah živin v závlahovém médiu a závlahovou dávku korigovat podle všech hlavních živin správně navržená a provozovaná hnojivá závlaha nezatěžuje životní prostředí ani okolí a zvyšuje efektivitu zemědělství (soulad živočišné a rostlinné produkce)