Výskyt a možnosti snížení vnosu znečišťujících látek - pesticidů a léčiv ve vodárenské nádrži Vrchlice
01. 01. 2021 Management Zobrazeno 2288x
Vodárenská nádrž Vrchlice uvedená do provozu v roce 1973 má kromě akumulační a protipovodňové funkce především funkci vodárenskou. Slouží jako významný zdroj surové pitné vody pro Vodohospodářskou společnost Vrchlice - Maleč, a. s. Kutná Hora, která skupinovým vodovodem Čáslav-Kutná Hora-Kolín zásobuje cca 60 000 obyvatel.
Nádrž Vrchlice
Mezi základní technická data nádrže Vrchlice patří: železobetonová klenbová hráz vysoká 40,8 m nad základem, šířka 5 m, délka 168 m. Velikost zásobního objemu je 8,3 milionu m3 při dosažení kóty 323,8 metrů nad mořem (m n. m.), (maximální zatopená plocha nádrže je 103 ha, délka 4,8 km, průměrná šíře zatopené plochy 200 m, maximální hloubka nádrže 31,6 m u hráze, průměrná hloubka cca 13 m. Průměrný roční přítok v letech 2010–2019 (Qa) byl 0,330 m3/s, teoretická doba zdržení je 210 dní. Typický vodárenský odběr je 90-130 l/s, maximální 250 l/s. V roce 2019 vyrobila Úpravna vody u Svaté Trojice více než 2 miliony m3 fakturované pitné vody ze surové vody z Vrchlice.
Pro ilustraci významu akumulační funkce jsou v grafu 1 znázorněny pro období 2004 až 2020 hodnoty koeficientu obměny vody v nádrži (hodnota 100 % udává, že celý objem nádrže byl v uplynulých dvaceti dnech obměněn) a v grafu 2 hodnoty hladiny vody v nádrži v m n. m. V suchých letech 2015, 2016, 2018 a 2019 docházelo k dlouhodobému poklesu hladiny vody v nádrži způsobené nízkým nebo i nulovým přítokem vody do nádrže. V letech 2019 a 2020 z důvodu nedostatku vody nebyl vůbec naplněn zásobní objem v nádrži.
Graf 1: Koeficient obměny - VD Vrchlice
Graf 2: Průběh hladiny VD Vrchlice v letech 2004–2020
Povodí
Kvalita přitékající vody je ovlivněna intenzivním zemědělským hospodařením v povodí a lidským osídlením. Řeka Vrchlice pramení v nadmořské výšce 500 m n. m. a délka celého toku po soutok s Klejnárkou je 29,3 km. Hráz je umístěna 18,3 km od pramene v nadmořské výšce 292 m n. m. Z levé strany se do říčky Vrchlice vlévá Zdeslavický, Chlístovický a Košický potok, z pravé strany Opatovický potok. Řeka Vrchlice tvoří 80 % přítoku. Přímo do vzdutí nádrže ústí potoky Švadlenka, Vidický a Mezholeský a další bezejmenné potoky a tvoří zbývajících 20 % přítoku. Z celkové plochy povodí (97,6 km2) tvoří 57 % (5 926 ha) zemědělská půda, orná půda je na 5 258 ha, trvalé travní porosty 399 ha, 17,3 % tvoří lesní porosty (85 % jehličnany, 15 % listnaté). 3 720 ha zemědělské půdy (66 %) je odvodněno melioračními stavbami. Mapa povodí nádrže je na obrázku 1 a přibližuje rozložení jednotlivých způsobů hospodaření v povodí. V povodí VN Vrchlice hospodaří sedm větších a deset menších zemědělských subjektů. Zemědělská činnost je zaměřena jak na rostlinnou výrobu, tak i na živočišnou (chov prasat (cca 950 ks), drůbeže (cca 80 000 brojlerů) a skotu (cca 1 700 ks)), ale i na výrobu elektrické energie v bioplynové stanici. V povodí v roce 2016 žilo 3 644 trvalých obyvatel a 1 528 rekreačních obyvatel. Od roku 2019 se realizuje investice zaměřená na odvedení vyčištěných komunálních vod mimo povodí VN Vrchlice, což by mělo snížit přísun živin, především fosforu do vlastní nádrže. Současně s živinami by se snížily i koncentrace přítomných xenobiotik (léčiv, retardátorů hoření, plastifikátorů, atp.).
Mapa povodí nádrže Vrchlice
Vlivy na jakost vody
Mezi hlavní faktory negativně ovlivňující jakost vody v nádrži patří výskyt bezkyslíkatého hypolimnia, přítomnost amoniaku, manganu, vodní květ sinic, vyšší hodnoty chemické spotřeby kyslíku (CHSK), což při dezinfekci vody chlorem způsobuje vznik škodlivých trihalogenmethanů (chloroform, bromdichlormethan, dibromchlormethan, tribrommethan).
Dalším významným rizikem jsou pesticidy. Hlavní podíl na jejich vnosu má zemědělská činnost (vedle minoritního použití na sportovištích-golfová hřiště, trávníky, na dopravních komunikacích a též vedle komunálního a individuálního použití). Díky dlouhé průměrné době zdržení dochází k degradaci méně stabilních pesticidů. Trvale vysoké nálezy jsou u nerelevantních metabolitů pesticidů (mají vyšší hygienické limity, 1 000 až 6 000 ng/l a nezapočítávají se do ukazatele suma pesticidů celkem). Jsou to především ESA metabolity chloracetanilidů (nepoužívané herbicidy alachlor, acetochlor, dále metolachlor, metazachlor), metabolity chloridazonu. Více stabilní pesticidy, jako jsou chlorotoluron, bentazon, terbuthylazin se od roku 2019 vyskytují v menší míře, což může být způsobeno sníženým používáním, menším vyplavováním vlivem nižších srážek nebo jejich náhradou jinými pesticidy.
Legislativní požadavky na kvalitu surové a pitné vody
Vyhláška MZ ČR č.83/2014 ze dne 30. 4. 2013, kterou se mění č. 252/2004 Sb. ve znění pozdějších předpisů (č. 187/2005 Sb., 293/2006 Sb.) - hygienické požadavky na pitnou a teplou vodu a četnost a rozsah kontroly pitné vody, každý jednotlivý pesticid má nejvyšší mezní hodnotu (NMH) rovnu 100 ng/l, NMH 500 ng/l je pro sumu pesticidů, jejich rozkladných a reakčních produktů a relevantních metabolitů. Seznam nerelevantních metabolitů, které mají vyšší mezní hodnoty (1000–6000 ng/l) a nezapočítávají se do sumy pesticidů, je pravidelně aktualizován na stránkách Ministerstva zdravotnictví (MZ).
Léčiva a jiné specifické organické ukazatele nejsou v této vyhlášce řešeny. V západních zemích se již započalo s rutinním sledováním vybraných léčiv v pitných vodách. Hygienický limit nebyl stanoven, ale za bezpečnou koncentraci se považuje hladina 100 ng/l jako u pesticidů.
Vyhláška MZe ČR č.448/2017 ze dne 12. 12. 2017, měnící vyhlášku 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 pozdějších předpisů. Vyhláška mimo jiné upravuje ukazatele jakosti surové vody odebírané z povrchových vodních zdrojů nebo z podzemních vodních zdrojů pro účely úpravy na vodu pitnou (jmenovitě četnost a rozsah kontroly surové vody, každý jednotlivý pesticid a relevantní metabolit má mezní hodnotu 100 ng/l (pro typ úpravy A3 500 ng/l), MH je 500 ng/l pro sumu pesticidů, jejich rozkladných a reakčních produktů a relevantních metabolitů.
Vyhláška č. 264/2015 Sb. ze dne 6. 10. 2015, kterou se mění vyhláška č. 5/2011 Sb. o vymezení hydrogeologických rajónů a útvarů podzemních vod, způsobu hodnocení stavu podzemních vod a náležitostech programů zjišťování a hodnocení stavu podzemních vod. Norma jakosti pro vybrané pesticidy a jejich metabolity je 100 ng/l, případně prahová hodnota 30 ng/l pro některé chlorované insekticidy, suma pesticidů je 500 ng/l.
Nálezy pesticidů ve vodárenské nádrži Vrchlice
Pesticidy a především jejich metabolity patří k nejvýznamnějším organickým mikropolutantům přítomných v nádrži. Je to dáno charakterem využívání povodí nádrže. Zemědělská půda tvoří 57 % plochy povodí a z toho 67 % je zmeliorováno, což zvyšuje infiltraci a odnos živin a pesticidů do recipientu.
Mezi nejčastěji nalézané pesticidy patří chloracetanilidy a jejich metabolity (oxaláty OA a ethansulfunáty ESA). Jsou to metazachlor a dimetachlor aplikovaný na řepku, metolachlor a nově dimethenamid aplikovaný na kukuřici, dále terbuthylazin a jeho metabolity aplikované na kukuřici, chlortoluron nebo isoproturon aplikovaný na obilniny. Dále to jsou metabolity chloridazonu, které se používají při pěstování řepy. Neselektivní herbicid glyfosát a jeho metabolit AMPA se vyskytují na přítoku, AMPA i v surové vodě.
Koncentrace pesticidů a jejich metabolitů ovlivňuje především doba od aplikace a přítomnost srážek po aplikaci. Pokud nedojde ke srážkám po aplikaci pesticidů, většina pesticidů se rozloží. U více stabilních pesticidů (chlortoluron, bentazon, stabilní polární metabolity chloracetanilidů a chloridazonu) dochází k jejich vyplavování dlouhodobě po aplikaci, často při tání sněhu, pokud je ornice rozmrzlá. K významnému odnosu pesticidů dochází při intenzivních dešťových srážkách způsobujících vodní erozi, kdy dochází k povrchovému odtoku a smyvu částic půdy s nasorbovanými rezidui pesticidů.
Grafy 3–6 ukazují nálezy pesticidů (terbuthylazin, chlortoluron, bentazon) a léčiva gabapentinu na přítoku do nádrže v ng/l. Koncentrace pesticidů a jejich metabolitů (terbuthylazin, chlorotoluron, AMPA) a gabapentin nalézané v surové vodě odebrané u hráze v ng/l dokumentují grafy 7–10. Kvalitnějšímu monitoringu pesticidů brání nedostupnost informací o aplikovaných pesticidech v daném vodárenském povodí v reálném čase.
Graf 3: Terbutylazin na přítoku do nádrže
Graf 4: Gabapentin (léčivo) na přítoku do nádrže
Graf 5: Chlorotoluron a isoproturon na přítoku do nádrže
Graf 6: Bentazon na přítoku do nádrže
Nápravná opatření
Zhoršené kvalitě surové vody pro pitné účely bychom mohli předcházet změnou v používání pesticidů. Tento přístup je popsán mimo jiné v Národním akčním plánu pro bezpečné používání pesticidů v České republice pro období 2018–2022. Jedním z přístupů je změna skladby pěstovaných plodin, s důrazem na pěstování víceletých pícnin (leguminózy) v povodích s vodárenskými zdroji. Další možností je náhrada perzistentních pesticidů (chloracetanilidy, chloridazon, triazinové a močovinové pesticidy) méně stabilními látkami (fenoxyalkánové herbicidy), látkami aplikovanými v nižších koncentracích (sulfonylmočoviny).
Důležité je aplikovat protierozní opatření a minimalizovat povrchové smyvy pesticidů. Jedná se o organizační opatření (snížení velikosti půdních bloků, vhodný výběr druhu a složení plodin - nepěstovat širokořádkové plodiny v erozně ohrožených lokalitách, využívat pásové pěstování plodin), agrotechnická opatření (setí/sázení po vrstevnici, ochranné obdělávání, hrázkování, důlkování) až po technická protierozní opatření (protierozní meze, průlehy a příkopy, zatravněné dráhy soustředěného odtoku, ochranné hrázky, protierozní nádrže) atp. Zvyšování obsahu organického uhlíku v půdě a snížení zhutnění půdy zvýší retenci vody v krajině a sníží odtok, a tím i vodní erozi.
Snížení přítomnosti léčiv a jiných organických mikropolutantů ve vodách můžeme dosáhnout sběrem a náležitou likvidací nepoužitých léčiv, obalů a odpadů. Odpadní vody by měly být účinně čištěny za použití pokročilých technologií nebo odvedeny mimo povodí vodních zdrojů. Tento přístup (přečerpávání výtoků z ČOV mimo povodí vodního zdroje) se začal v roce 2019 realizovat společností Vodohospodářská společnost Vrchlice - Maleč a. s. s využitím dotace. Tím se zejména dosáhne snížení vnosu živin (především fosforu) podporující rozvoj sinicového vodního květu, který má negativní dopad na upravitelnost vody a její organoleptické vlastnosti a chemické složení, ale také významné snížení léčiv a dalších xenobiotik.
Závěr
V současnosti probíhající klimatické změny mají negativní dopad na množství a kvalitu vodních zdrojů (vyšší výpar vody vlivem zvýšené průměrné teploty, větší prostorová nerovnoměrnost a extremita srážek, střídání suchých období a následných extrémních srážek) a kladou zvýšené nároky na zemědělce.
Tento stav by nás měl přimět se zamyslet nad lepší ochranou nenahraditelných vodárenských zdrojů a aplikovat přístupy na snížení vnosu živin a škodlivých organických látek do nich. Současně je nutné zvýšit retenci vody v krajině a podpořit přirozené odbourávání škodlivin.
Některé z těchto přístupů se již začínají provádět (zmenšování půdních bloků, protierozní opatření), jiné, jako například povinnost elektronické evidence spotřeb aplikovaných pesticidů se doposud nerealizovaly, přestože ve Slovenské republice již byla povinná elektronická evidence přípravků na ochranu rostlin v roce 2018 zavedena.
Graf 7: Terbuthylazin a jeho metabolity v surové vodě
Graf 8: Chlorotoluron a isoproturon v surové vodě
Graf 9: AMPA v surové vodě
Graf 10: Gabapentin (léčivo) v surové vodě
Další články v kategorii Management
RSS
RSS