ZHODNOCENÍ ZÁTĚŽE POVODÍ VODÁRENSKÉ NÁDRŽE ŠVIHOV NUTRIENTY

Transkript

1 ZHODNOCENÍ ZÁTĚŽE POVODÍ VODÁRENSKÉ NÁDRŽE ŠVIHOV NUTRIENTY PRŮBĚŽNÁ ZPRÁVA 2007 Ing. Martin Pečenka (VŠCHT Praha) Ing. Jiří Holas, CSc. (A.R.C. spol. s r.o.) Prof. Ing. Jiří Wanner, DrSc. (VŠCHT Praha) Radek Vojtěchovský Tel.: , fax: , Martin.Pecenka@vscht.cz, Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, veřejná vysoká škola zřízená zákonem č. 111/1998 Sb., ve znění pozdějších předpisů, se sídlem Technická 5, Praha 6 - Dejvice, IČ: , DIČ: CZ Bankovní spojení: ČSOB, číslo účtu: /0300.

2 OBSAH 1 EUTROFIZACE VE VODÁCH ÚVOD PŘÍČINY A PODPŮRNÉ FAKTORY EUTROFIZACE SLOUČENINY FOSFORU SLOUČENINY DUSÍKU DŮSLEDKY EUTROFIZACE ÚČINKY EUTROFIZACE Eutrofizace vod v České Republice Možnosti boje s eutrofizací a vodním květem Ochrana VN Švihov LEGISLATIVA UPRAVUJÍCÍ ODSTRAŇOVÁNÍ NUTRIENTŮ V ČISTÍRNÁCH ODPADNÍCH VOD A JEJICH VYPOUŠTĚNÍ11 2 ÚPRAVA POVRCHOVÉ VODY NA VODU PITNOU VODÁRNA ŽELIVKA Technologie výroby pitné vody VYHODNOCOVÁNÍ DAT MONITORINGU NA HLAVNÍCH PŘÍTOCÍCH DO VN ŠVIHOV PŘESNĚJŠÍ MÍSTNÍ A KVALITATIVNÍ VYHODNOCENÍ DIFÚZNÍCH ZDROJŮ Plošný monitoring v povodí vodárenské nádrže Švihov v období Cyklus dusíku a fosforu MONITORING ZEMĚDĚLSKÉ VODOHOSPODÁŘSKÉ ZPRÁVY POVODÍ VODÁRENSKÉ NÁDRŽE ŠVIHOV TERÉNNÍ ŠETŘENÍ A SBĚR ÚDAJŮ V OBLASTI VODÁRENSKÉ NÁDRŽE ŠVIHOV CHARAKTERISTIKA TOKŮ V POVODÍ TRNAVY ZE SLEDOVÁNÍ V ROCE TECHNOLOGIE ODSTRAŇOVÁNÍ NUTRIENTŮ NA ČISTÍRNÁCH ODPADNÍCH VOD BIOLOGICKÉ ČIŠTĚNÍ OV A AKTIVAČNÍ PROCES PRINCIPY BIOLOGICKÉHO ODSTRAŇOVÁNÍ SLOUČENIN DUSÍKU Začlenění denitrifikace do aktivačního procesu Principy biologického odstraňování sloučenin fosforu Uspořádání aktivace pro zvýšené biologické odstranění fosforu Chemické srážení fosforu Společné odstraňování dusíku a fosforu a jeho problémy ČOV PELHŘIMOV A ČOV PACOV NAVRHOVANÁ OPATŘENÍ A ZÁVĚR...52

3 1 EUTROFIZACE VE VODÁCH 1.1 Úvod Základ slova eutrofizace tvoří řecké slovo trophi, což je výraz pro potravu nebo živnou látku. Nejčastěji je spojován s předponami oligo, mezo, eu a hyper, jejichž významy jsou: nečetný, mírný, hojný a nadměrný. Termíny oligotrofní, mezotrofní, eutrofní a hypertrofní jsou používány při popisu množství živin ve slaných i sladkých vodách. Eutrofizace je komplexní proces, při kterém dochází k nadměrnému rozvoji některých typů řas v mořích a v povrchových vodách ve vnitrozemí. Narušuje rovnováhu vodních ekosystémů a ohrožuje zdraví lidí i zvířat. Pojem eutrofizace je ve směrnicích Evropské Unie a různých mezinárodních smlouvách nyní používán ve vztahu k zachování ekologické kvality vod. Eutrofizace je definována jako nadměrný růst řas na vyšších formách rostlin, jehož příčinou je nadměrná přítomnost živných látek ve vodě, hlavně sloučenin dusíku a fosforu. 1.2 Příčiny a podpůrné faktory eutrofizace Hlavní příčinou eutrofizace je vysoký přísun živin do vodního tělesa, který vede k porušení rovnováhy potravního řetězce a vysoké koncentraci biomasy tvořené fytoplanktonem v postižených vrstvách vodního tělesa. Kromě uhlíku, kyslíku a vodíku, které rostliny získávají přímo z vody a atmosférického oxidu uhličitého, jsou pro jejich vývoj potřebné dvě základní živiny: dusík a fosfor. Mluvíme-li v technologii vody o nutrientech, mluvíme právě o dusíku a fosforu, obecně je nutrientem všechno, co mikroorganismy potřebují ke svému životu. Třetí důležitou makrokomponentou je křemík (výrazněji v pobřežních vodách), který je nutný pro vývoj rozsivek mikroskopických řas s křemičitými schránkami. Proces eutrofizace je schematicky znázorněn na obrázku 1. Podpůrné faktory Vysoký obsah živin Horní vrstva vody Přímý účinek Velké množství biomasy fytoplanktonu Podpůrné faktory Vrstva vody u dna Nepřímý účinek Vyčerpání kyslíku, mění se flora a fauna Obrázek 1: Schema procesu eutrofizace V průběhu procesu eutrofizace se koncentrace živin ve vodě mění. Může nastat situace, kdy bude jedna ze tří základních živin vázána ve vodních organismech, nebo z jiného důvodu nedostupná pro další růst řas. V takovém případě mluvíme o limitujícím faktoru. Poměr sloučenin dusíku a fosforu ve vodě určuje, který z nich bude limitujícím faktorem, a tudíž který z nich je třeba kontrolovat, aby se zamezilo nadměrnému růstu řas (viz tabulka I).

4 Tabulka I: Rozdílné podmínky limitující růst řas v závislosti na poměru N/P (vyjádřeno jako hmotnostní poměr) N-limitující Střední hodnoty P-limitující Sladké vody 4,5 4,5 6 6 Mořské pobřeží Nejčastějším limitujícím faktorem pro fytoplankton ve sladkých vodách bývá fosfor. Některé povrchové vody, například slepá ramena řek, jsou na jaře limitována fosforem, ale v letních měsících se limitujícím faktorem může stát dusík nebo křemík. Rozlišuje se přirozená eutrofizace, kterou nelze ovlivnit a která je způsobena přítomností sloučenin dusíku a fosforu pocházejících z půdy, dnových sedimentů a z rozkladu odumřelých vodních organismů a antropogenní (indukovaná) eutrofizace, která je výsledkem civilizačního procesu. Je způsobena splachem hnojiv ze zemědělsky obdělávané půdy, používáním polyfosforečnanů v pracích a čistících prostředcích a zvětšujícím se množstvím splaškových odpadních vod. Velkou roli může hrát i atmosférická depozice dusíku (chov skotu a zplodiny spalování). Podle Evropské agentury pro životní prostředí jsou hlavním zdrojem sloučenin dusíku splachy ze zemědělské půdy, zatímco na přísunu sloučenin fosforu se podílí převážně průmysl a domácnosti. Prvním faktorem podporujícím eutrofizaci je doba zdržení vody čistě fyzikální záležitost, která může být způsobena různou hustotou vodních vrstev, které se nepromíchávají, nebo může být zdržení vody dynamické. Pojem dynamického zdržení se hodí především pro popis situace v pobřežních oblastech moří. Pohyb vodních mas a možné zpomalení jejich výměny je do značné míry ovlivňováno utvářením mořského dna, konfigurací pobřeží, přítomností turbulencí a bystřin, charakterem přílivu a odlivu. Další fyzikální faktory, které mohou eutrofizaci ovlivňovat, jsou termální stratifikace ve stojatých vodách jezer a nádrží, teplota a světlo. Zvýšení teploty vody a zvětšení množství světla dopadajícího na vodní těleso během jarních a letních měsíců by mohlo vysvětlovat, proč se s fenoménem eutrofizace setkáváme hlavně v jarním a letním období. Samotný proces eutrofizace však také ovlivňuje propustnost vody pro světlo, protože rostoucí řasy pohlcují světlo a negativně ovlivňují fotosyntézu ve větších hloubkách, a tím i růst makrofyt na dně. 1.3 Sloučeniny fosforu Přírodním zdrojem sloučenin fosforu ve vodách je rozpouštění a vyluhování některých minerálů a zvětralých hornin vyvřelých i metamorfovaných. Minerály obsahující fosfor jsou apatit, variscit, strengit a vivianit. Antropogenním zdrojem anorganického fosforu jsou především hnojiva aplikovaná na zemědělskou půdu a vypouštěné odpadní vody s obsahem fosforečnanů z pracích prostředků. Fosforečnanové prací prostředky mohou obsahovat více než 5 % fosforu. Dále jsou fosforečnany používány v čistících a odmašťovacích prostředcích, popřípadě jako antikorozní nebo antiinkrustační přísady. Organický fosfor se do vod dostává z živočišných odpadů. Člověk vyloučí denně přibližně 1,5 g fosforu, který přechází do splaškových vod. Ve splaškových vodách obsahujících i sloučeniny fosforu z jiných zdrojů roste specifická produkce fosforu na 2 3 g fosforu na obyvatele a den. Dalším zdrojem organického fosforu je rozklad biomasy, která se usazuje na dně jezer, nádrží a toků.

5 Celkový fosfor (P celk ) se ve vodách dělí na rozpuštěný a nerozpuštěný (P rozp respektive P nerozp ). P = P + P celk rozp nerozp Rozpuštěný i nerozpuštěný fosfor jsou sumou organicky (P org ) a anorganicky (P anorg ) vázaného. Rozpuštěný anorganický fosfor se skládá z orthofosforečnanového (P ortho ) a polyfosforečnanového (P poly ). P P P rozp nerozp rozp anorg Vzhledem k eutrofizaci je celkový fosfor uveden jako ukazatel přípustného znečištění povrchových vod. Celkový fosfor slouží jako jeden z ukazatelů znečištění městských odpadních vod vypouštěných do vod povrchových. Za oligotrofní považujeme takové povrchové vody, jejichž koncentrace rozpuštěného reaktivního fosforu je menší než 10 µg/l. 1.4 Sloučeniny dusíku Sloučeniny dusíku ve vodách mohou být buď anorganického nebo organického původu. V biosféře neovlivněné činností člověka je převážná většina sloučenin dusíku původu biogenního vznikají rozkladem organických látek živočišného a rostlinného původu. Významným zdrojem organického i anorganického dusíku jsou splaškové vody. Specifická produkce dusíku připadajícího na jednoho obyvatele a jeden den je různá v závislosti na vybavenosti bytů, počtu obyvatel připojených na kanalizaci a podílu průmyslových odpadních vod. Nejčastěji se počítá s hodnotou 12 gramů celkového dusíku na jednoho obyvatele a den. Dalším významným zdrojem sloučenin dusíku je zemědělská činnost odpady ze živočišné výroby a splachy z ploch hnojených dusíkatými hnojivy potravinářský průmysl a některé průmyslové odpadní vody například tepelné zpracování uhlí. Dusík se ve vodách může vyskytovat v několika oxidačních stupních a to v iontové i neiontové formě. Možné oxidační stupně dusíku jsou: -III (amoniakální dusík, kyanatany, kyanidy), 0 (elementární dusík), +I (hydroxylamin, oxid dusný), +III (dusitanový dusík), +V (dusičnanový dusík). Ve vodách se stanovuje celkový dusík (N celk ), který je sumou anorganicky a organicky vázaného dusíku (N anorg, respektive N org ). N = N + N celk Anorganicky vázaní dusík je sumou především amoniakálního (N amon ), dusičnanového (N NO3) a dusitanového dusíku (N NO2). N = N + N + N anorg = P rozp org = P nerozp org = P anorg amon + P poly rozp anorg + P + P org nerozp anorg ortho NO 3 NO 2 Dalšími možnými anorganickými formami jsou kyanidy, kyanatany, kyanokomplexy a aminokomplexy. Organicky vázaný dusík se ve vodách vyskytuje ve formě bílkovin a produktů jejich rozkladu, močoviny, aminů, dusíkatých heterocyklických sloučenin, včetně dusíkatých produktů rozkladu biomasy. 1.5 Důsledky eutrofizace Eutrofizace ovlivňuje především dostupnost kyslíku. Za denního světla produkují rostliny jako produkt fotosyntézy kyslík a naopak v noci všechny rostliny a živočichové, ale také aerobní mikroorganismy a rozkládající se organické látky kyslík spotřebovávají. Tyto dva navzájem si konkurující procesy závisí na vývoji biomasy. Jestliže dojde k velkému nahromadění biomasy, je veškerý dostupný kyslík spotřebován na oxidaci organické hmoty, která se vytvořila v sedimentu na dně vodního tělesa odumíráním organismů. Některé bakterie jsou dokonce schopné využít i kyslík obsažený v síranech, čímž se uvolňují sulfidy, které okamžitě reagují s volným kyslíkem z horních

6 vrstev vody. Voda je tak postupně zbavena kyslíku a mizí z ní veškerý aerobní život. Voda začne zahnívat a uvolňují se z ní sirné plyny s typickým zápachem zkažených vajec. Současně v souvislosti s těmito změnami v koncentraci kyslíku se ve vodním prostředí odehrávají i další změny. Mění se populace řas. V průběhu procesu eutrofizace počnou bujet makroskopické řasy, fytoplankton a sinice. Některé z těchto organismů mohou do vody uvolňovat toxiny, popřípadě toxiny obsahovat přímo ve svých buňkách a ohrožovat tak zdraví, v extrémních případech i životy lidí. Dochází také ke změnám v biocenóze zooplanktonu populaci ryb měkkýšů a korýšů. Pokud dojde k eutrofizaci, pozorujeme to na této části ekosystému jako první, protože tyto organismy jsou velmi citlivé na dostupnost kyslíku a při jeho nedostatku hynou, popřípadě odumírají v důsledku změn chemického složení vody. V důsledku intenzivní fotosyntézy stoupá alkalita vody a tím i například toxicita amoniaku pro ryby. Při rostoucím ph se posouvá rovnováha disociované a nedisociované formy amoniaku ve prospěch nedisociované, jejíž toxicita pro ryby je vyšší. Zvýšený obsah živin má také negativní vliv na biodiverzitu. Za normálních podmínek rostou na dně vodního tělesa rozmanitá společenstva makrofyt. S vyšším přísunem živin začnou mnohem rychleji růst krátkověká makrofyta, která jsou větší, agresivnější a potlačují původní druhy rostlin. Dochází k typickému scénáři eutrofizace růst makrofyt a fytoplanktonu brání pronikání světla ke dnu a objevují se známky nedostatku kyslíku. V extrémním případě klesne koncentrace rozpuštěného kyslíku na mez, kdy přežívá pouze malé množství druhů s extrémně nízkou spotřebou kyslíku. Zvyšuje se množství organického sedimentu na dně vodního tělesa, který dále odčerpává kyslík a v konečné důsledku zaniká aerobní život. 1.6 Účinky eutrofizace Hlediska, kde se střetává eutrofizace, či její důsledky, a lidé, mohou být zdravotní, estetická nebo ekonomická. Závažnějším problémem je samozřejmě ohrožení zdraví, v extrémních případech i životů lidí, ale ani estetická hlediska nelze zanedbat. V případě vodních ploch sloužících k rekreačním účelům jsou konečné důsledky eutrofizace i ekonomické. Dopady zdravotní, estetické a ekonomické nelze rozdělit jednoznačně do přihrádek. Problémy jsou navzájem provázané a úzce spolu souvisí. Mechanismy, kterými eutrofizace může působit škodlivě na zdraví exponovaných živočichů a lidí, jsou různé. Voda odebíraná z eutrofizovaných nádrží k úpravě na pitnou představuje specifické zdravotní riziko. V našich podmínkách jsou mediálně nejznámějšími hříšníky sinice, které jsou schopny tvořit masivní povrchové povlaky pěny, ale také jsou příčinou otrav lidí a zvířat. Sinice (cyanobakterie) jsou organismy schopné využívat fotosyntézu jako rostliny a jsou stejně blízké bakteriím i řasám. Některé druhy sladkovodních řas mají také schopnost vytvářet toxiny, ale případů, kdy byly příčinou onemocnění lidí či zvířat, bylo zatím zaznamenáno jen velmi málo. V pobřežních vodách a při ústí řek, kde jsou podmínky pro proliferaci sinic méně příznivé, protože ty potřebují ke svému růstu i prvky jako železo, byl pozorován růst toxických řas (např. obrněnek), které způsobily i zdravotní poruchy. Sinice Dnes je identifikováno více než 50 druhů sinic, které produkují toxiny. Byla provedena řada experimentů s cílem studovat účinek toxinů produkovaných sinicemi ( tzv. cyanotoxiny ). Lidé mohou být vystaveni účinku toxinů po požití kontaminované vody, po přímém kontaktu s vodou nebo inhalací aerosolů. Poškození organismu lidí a zvířat toxiny se odehrává na molekulární úrovni s následným poškozením buněk, tkání a celých orgánů. Postiženy mohou být nervový, zažívací a dýchací systém a kůže. Věk a celkový zdravotní stav postiženého jedince ovlivňují rozsah a závažnost poškození. Toxiny mohou vyvolat řadu příznaků počínaje malátností, bolestmi hlavy, dále průjem, zvracení, bolesti v hrdle, horečky a podráždění kůže. Cyanotoxiny se dělí do tří skupin hepatotoxiny, neurotoxiny a dermatotoxiny. Hepatotoxiny jsou nejčastější. V experimentech na myších poškozovaly játra a vedly při akutní expozici až k úhynu pokusných zvířat pro krvácení do jater nebo oběhová selhání. Chronická expozice poškozuje játra a podporuje růst nádorů. Neurotoxiny působí hlavně na nervový systém. U myší a vodních ptáků mohou být příčinou náhlého úhynu pro akutní zástavu dechu, ke které může dojít během několika minut po expozici. Dermatotoxiny vyvolávají po kontaktu podráždění kůže nebo alergické reakce. Kontaminace

7 zdrojů pitné vody cyanotoxiny byla příčinou několika hromadných otrav. Nejtragičtější následky měly případy v Brazílii v letech 1988 a 1996, kdy zemřelo 88 z 2000, respektive 66 ze 166 postižených. Ve druhém případě se jednalo o akutní záněty jater. Mořské řasy Toxiny mořských řas jsou přítomné v ekosystémech moří, kde se hlavně akumulují v měkkýších, korýších a obecněji v mořských produktech, v nichž mohou jejich koncentrace dosáhnout hladin nebezpečných pro lidi a zvířata. Celkem bylo v evropských pobřežních vodách identifikováno asi 40 druhů řas schopných produkovat toxiny škodlivé pro lidské zdraví a mořské živočichy. Různé rody řas s různými toxiny způsobují rozličné zdravotní problémy s poměrně širokým spektrem příznaků. Průjmová onemocnění intoxikace vyvolá průjmové onemocnění, někdy se zvracením a bolestmi břicha. K intoxikaci dojde po požití mořských mlžů, kteří se kontaminují při filtraci vody. Dosud nebyla ve spojení s touto intoxikací hlášena úmrtí. Paralytická otrava intoxikace vede k paralýze svalů, dýchacím potížím, šoku a v extrémních případech k úmrtí na akutní zástavu dechu. Kontaminované mohou být ústřice, slávky, korýši a ryby. Úmrtnost při intoxikaci může dosáhnout až 10 %. Intoxikace spojená s amnézií při této intoxikaci je pacient zmaten a trpí ztrátou paměti, je dezorientován a někdy dokonce v kómatu. Nosiči toxinu jsou měkkýši filtrující kontaminovanou vodu, nejčastěji jsou to slávky. K úmrtím dochází zejména u starších osob. Neurotoxická intoxikace tento typ intoxikace vyvolává paralýzu svalů, šokový stav a někdy vede k úmrtí. Toxin je možné detekovat v ústřicích, srdcovkách a korýších. Byly zaznamenány i smrtelné případy otrav lidí, většinou se vyskytly při ekologických katastrofách, které byly doprovázeny masivním úhynem ryb a ostatních vodních živočichů. Venerupiová intoxikace symptomy této otravy jsou nejčastěji žaludeční a střevní potíže, dále jsou přítomny příznaky poškození nervů, krvácivé projevy, poškození jater a v extrémních případech může otrava vrcholit deliriem a jaterním kómatem. Toxin se akumuluje v ústřicích a srdcovkách. Intoxikace je provázena vysokou úmrtností exponovaných jedinců. Vodní květ a estetické hledisko Kalamitou při eutrofizaci je vytvoření tzv. vodního květu, monokultury sinic, kdy ve spodních vrstvách postižených lokalit dochází k deficitu kyslíku, ke zvýšení koncentrace železa a manganu a v horších případech k tvorbě sirovodíku a methanu. K vytvoření vodního sinicového květu stačí množství 10 µg fosforu v jednom litru vody. V odborné literatuře se v souvislosti s nadměrným rozvojem fytoplanktonu používají následující termíny: vegetační zbarvení vody a vodní květ. Pojem vodní květ představuje masový rozvoj a produkci sinic se schopností tvořit povlaky na vodní hladině. Naproti tomu vegetační zbarvení vody představuje produkci fytoplanktonu rovnoměrně rozšířeného v celém vodním sloupci. Při vodním květu celkový objem biomasy dosahuje 10 cm 3 biomasy na 1 m 3 vody, zatímco vegetační zbarvení je patrné již při 5 cm 3 biomasy na 1 m 3 vody. V některých případech může vodní květ sinic, rozsivek a prymensiofyt na povrchu mořské hladiny vytvořit hlenovitou pokrývku. Ta na rozvířené hladině vypění vzniká takzvaný mořský sníh, který byl pozorován například v roce 1999 v Eubiokoském zálivu v Řecku a podobný jev se vyskytuje téměř každý rok na pobřeží Belgie, Holandska a čas od času i severního Německa. Tato pěna pokryje rozsáhlé oblasti pláží a pobřeží, což má za následek estetické znehodnocení, nemožnost turistického využití pláží a pravděpodobně i nepříznivě ovlivňuje vývoj některých mořských ryb. Masivní rozvoj makrofyt Proliferace makrofyt, která je také známá jako zelený příliv, je opakovaně pozorována v pobřežních vodách. Tyto proliferace jsou přímo podmíněny přísunem sloučenin dusíku a často k nim dochází v zálivech a ústích řek. Proliferace krátce žijících makroskopických řas může negativně ovlivňovat autochtonní dlouho žijící druhy (např. chaluhy), jejichž přítomnost je důležitá z hlediska biodiverzity. Akumulace řas na plážích může dosahovat řádově tisíce tun a být zdrojem estetických závad včetně zápachu a znemožnit rekreační využití pláží, a které je nutné s velkými náklady mechanicky odstraňovat. Účinek nadměrného rozvoje makrofyt na lidské zdraví je hlavně spojen s využíváním vodních ploch k rekreačním účelům koupání v zasažených vodách může způsobit lehké alergické reakce. Koupání je navíc spojeno s nepříjemným pocitem a zápachem. Masy řas také mohou zanést nebo mechanicky poškodit rybářské sítě.

8 Příklad ekonomického dopadu Z ekonomických důsledků eutrofizace jeden příklad, možná nejvýraznější nebo největší Černé moře. Kvalita vody Černého moře se po závažném narušení ekosystému v 70. a 80. letech minulého století až do 90. let silně zhoršovala. V období došlo podle odhadů k úhynu 5 milionů tun ryb v ceně 2 miliardy amerických dolarů. Další ztráty v řádech stovek milionů dolarů jdou ruku v ruce s odlivem turistů. Kolaps ekonomik středo a východoevropských států po pádu komunistických režimů paradoxně prospívá černomořské vodě, stejně tak jako program ochrany vod Dunaje a proces eutrofizace se pomalu omezuje Eutrofizace vod v České Republice Eutrofizace je doslova celosvětovým problémem, který přímo či nepřímo ovlivňuje život miliard lidí a samozřejmě ani Česká Republika není tohoto jevu ušetřena. Většina z výše uvedených účinků eutrofizace se týká mořských vod, proto nejsou z našeho pohledu tak zásadní. Nejdůležitějším negativním projevem eutrofizace ve sladkých vodách je masový rozvoj sinic na vodárenských a rekreačních nádržích. Co se počátku indukované eutrofizace týče, naše země se nevymykala evropskému průměru. I když první vážné lokální problémy se datují do 19. století, skutečně nadměrná a plošná eutrofizace povrchových vod začala až v polovině 20. století, kdy se započalo s intenzivním a velkoplošným hnojením zemědělských ploch, nastala rychlá urbanizace a rostoucí životní úroveň vedla jak k vyšší spotřebě vody, tak i vyšší produkci odpadních vod, která nebyla doprovázena současnou výstavbou ČOV. Ve srovnání s vyspělými evropskými zeměmi jsme však měli prodlení ve snaze řešit tento problém. Ještě v roce 1989 neměla část krajských a okresních měst vyřešeno ani základní čištění odpadních vod. Teprve od druhé poloviny 90. let dochází k nápravě tohoto stavu působením jasně stanovených vlastnických vztahů k vodohospodářské infrastruktuře a s tím spojených povinností, dále cenových nástrojů, finanční podpory z prostředků rozpočtu a Státního fondu životního prostředí. Svědčí o tom trvalý pokles vypouštěného znečištění, rostoucí množství čistíren odpadních vod, klesající produkce odpadních vod a rostoucí procento čištěných odpadních vod (viz tabulka II). Tabulka II: Odvádění a čištění odpadních vod z kanalizací v letech (zdroj: Výroční zpráva Vodovody a kanalizace ČR 2005, MZe ČR ) Ukazatel Jednotka Počet obyvatel tis. obyv Připojeno ke kanalizaci % 72,4 74,6 79,1 Vypouštěné OV do kanalizace mil. m 3 877,8 592,2 543,4 Čištěné OV (bez vod srážkových) mil. m 3 627,0 562,9 513,9 Podíl čištěných OV % 71,5 95,1 94,6 Jednou z příčin malého poklesu podílu čištěných a nečištěných odpadních vod mezi lety 1999 a 2005 byla ničivá povodeň, která zasáhla Českou republiku v roce 2002 a kromě dalších škod vyřadila na několik měsíců z provozu řadu čistíren odpadních vod. Jakost povrchových vod pozitivně ovlivnil i útlum průmyslové výroby, z čehož zvláště útlum provozu cukrovarů měl na přísun nutrientů zásadní vliv (v obecném pohledu útlum průmyslu až tak skvělý není). Pozitivní vliv má i omezení použití umělých hnojiv v zemědělství. Po omezení bodového znečištění zůstává hlavním problémem difúzní znečištění ze zemědělské výroby. K eutrofizaci jihočeských toků přispívá významně i intenzivní rybniční hospodaření. Z výše uvedených skutečností vyplývá, že na území České republiky (resp. všech vnitrozemských států) se pod pojmem eutrofizace rozumí především masivní rozvoj řas a sinic (tzv. vodního květu ). Vlastní problémy pak způsobuje nejen velké množství zelené biomasy (estetické problémy, snížení koncentrace kyslíku v nádrži, omezení fotosyntézy bentosových makrofyt), ale především

9 toxicita produktů metabolismu těchto organismů, které mohou u člověka způsobovat otravy a alergické reakce Možnosti boje s eutrofizací a vodním květem Ochrana vodárenských nádrží před zatížením sloučeninami dusíku a fosforu V globálním měřítku zdrojů vody, zvláště využitelných pro úpravu na vodu pitnou, ubývá. Proto je snaha tyto zdroje co nejúčinněji chránit a minimalizovat riziko jejich znehodnocení. Jednou z forem ochrany vodárenských nádrží jsou Vodním zákonem (254/2001 Sb.) vymezená ochranná pásma se zpřísněným režimem při využívání zemědělské půdy (ochranné pásmo II. stupně) i s omezeným vstupem do pásma (ochranné pásmo I. stupně). Tato opatření však ke komplexní ochraně nádrží nepostačují. Výsledná kvalita vody v nádrži je ovlivněna situací v celém povodí, tedy i mimo vymezená ochranná pásma. Zde se opět vracíme k problematice eutrofizace vlivem zvýšeného vnosu nutrientů do těchto nádrží. Významným zdrojem dusíku i fosforu jsou především sídla v povodí vodárenské nádrže, která nejsou vybavena čistírnami odpadních vod nebo sice ČOV mají, ale s nevyhovující technologií. Eutrofizaci lze potlačit tak, že se omezí přísun živin do nádrže, což lze provést několika způsoby. Např. pokud dojde k rozsáhlým změnám v hospodaření v povodí nádrže, zamezí se vtoku odpadních a melioračních vod, přejde se na extenzivní způsob chovu ryb (bez krmení a hnojení), odstraní se sedimenty dna či se použijí biologické prostředky případně i v kombinaci s chemickými. Procesu eutrofizace lze preventivně předcházet používáním detergentů, ve kterých je fosfor nahrazován křemíkem. Odpadním vodám s vyšším obsahem fosforu a dusíku je věnována zvýšená pozornost, vody se upravují terciárním čištěním, založeném na srážení solemi hliníku, železa a vápníku. Sloučeniny dusíku se odstraňují nitrifikací a denitrifikací. Lze využít i nasazení chlorokokální řasy s krátkým vývojovým cyklem Chlorella, která zainkorporuje dusík do své biomasy, a tu lze odstranit jednoduchým mechanickým způsobem. Součástí ochrany vod je i systematické sledování její jakosti. Od roku 1963 probíhá toto sledování v profilech státní sítě povrchových vod, rozšířené postupně i na podzemní vody (státní síť sledování jakosti vody v tocích a státní síť sledování jakosti podzemních vod). V současné době tento systém tvoří asi 260 profilů kontroly jakosti povrchových vod, ve kterých Český hydrometeorologický ústav odebírá 12x ročně vzorky vody, provádí obsáhlý chemicko-fyzikální rozbor a každý rok publikuje zprávu o kvalitě vody. Od roku 1993 je zavedeno i sledování jakosti vod v drobných vodních tocích, které provádí Státní meliorační správa (dnes Zemědělská vodohospodářská správa). Tradiční je sledování kvality vody ve vodárenských nádržích, za které jsou odpovědné příslušné podniky Povodí. Odstranění vodního květu Při masovém rozvoji vodního květu se k odstranění biomasy sinic a řas používají mechanické, biologické, fyzikální a chemické metody. V místech, kde se shromažďuje biomasa vodního květu je možný způsob mechanického odstranění. U mělkých nádrží se používá násoskový odběrák, kterým se vyplavuje část biomasy vodního květu z nádrže. U silně eutrofizovaných zdrojů se uplatnil způsob těžby sedimentů ze dna nádrží, popř. oxidace sedimentů. Oxidací se fosfor váže jako trojmocný ion a neuvolňuje se do vody, odbourávají se organické látky a není způsobena případná anaerobióza. Biologickou cestou je biomanipulace do trofické pyramidy na nádrži, představovanou umělým vysazením rybí osádky býložravých ryb, nejčastěji tolstolobikem bílým. Spásáním přebytečné biomasy rybami nedochází k zatěžování biotopu organickými látkami a jejich rozkladnými produkty. Z toho vyplývá, že nasazením dalšího trofického řetězce se pozitivně ovlivní oxidační poměry u dna. Fyzikální cestou boje proti vývoji vodního květu je zastínění hladiny a snížení tak světelné intenzity. Po chemické stránce se používají algicidní preparáty, koagulanty a flokulanty. Mezi algicidní preparáty patří např. síran měďnatý, síran hlinitý, hydroxid vápenatý, manganistan draselný, chlornan sodný, síran železitý a chlorid železitý. Nejosvědčenějšími preparáty jsou sloučeniny železa a hliníku, které srážejí fosfor přítomný v nádrži. Chemický zásah by se měl provádět v období před nástupem

10 rozvoje sinic, kdy mladé buňky přijímají co nejvíce látek ze svého prostředí a jsou zranitelné. Perspektivní je i aplikace cyanofágů, tj. virů ničících sinice. Lake restoration, chemické srážení Lake restoration je obecný pojem, který v dnešní době zahrnuje celou řadu rekultivačních metod, které se ve světě běžně používají pro obnovu eutrofizovaných vodních ploch. Mezi tyto metody patří například: umělá cirkulace (destratifikace) mechanickými míchadly; aerace, případně oxygenace hypolimnia; vytěžení a deponování sedimentu; zřeďování slabě trofickými vodami, případně velkým objemem vody; čerpání silně trofických vod bez obsahu kyslíku z oblasti u dna; biomanipulace řízený rozvoj vybraných druhů ryb a vegetace; použití algicidů; srážecí metody za použití hlinitých, železitých nebo vápenatých solí. Každá z uvedených metod má své výhody i nevýhody. Z výsledků průzkumů a dlouhodobých praktických zkušeností vyplývá, že metoda srážení hlinitými (případně železitými) solemi je jednou z nejpřijatelnějších metod jak z ekonomického a ekologického hlediska, tak také z pohledu jednoduchosti provedení a doby účinku. Srážení fosforu hlinitými solemi má oproti použití železitých solí výhodu ve vyloučení rizika zpětného uvolňování fosforu v případě anaerobních podmínek. Při aplikaci hlinitého koagulantu do vodního tělesa nebo přímo do dnových sedimentů dojde nejen k vysrážení významného množství fosforu z vody, ale také k jeho trvalé fixaci v dnových sedimentech. Pro praktickou aplikaci metody chemického srážení fosforu hlinitými solemi přicházejí v úvahu síran hlinitý, chlorid hlinitý nebo polyaluminiumchlorid (PAX, PAC). Vzhledem k zpravidla dostatečné tlumivé kapacitě vody v eutrofizovaných nádržích je z ekonomického hlediska nejvýhodnější síran hlinitý. V případě nutnosti aplikovat vyšší dávky na překrytí sedimentu je vhodnější aplikace polyaluminiumchloridů, které mají výrazně menší vliv na pokles ph než síran hlinitý. Oba uvedené koagulanty jsou netoxické látky, používané ve velkém rozsahu pro úpravu pitné vody. Při nadávkování do vody hliník hydrolyzuje za tvorby vloček hydroxidu hlinitého a zároveň tvoří nerozpustné komplexy s fosforem, které už nejsou zdrojem živin. Vločky hydroxidu hlinitého sedimentují, přitom odstraňují z vodního sloupce dispergované nečistoty, řasy a sinice. Vody se tak stává výrazně čistší. Vločky odsedimentované na dně vytvářejí bariéru proti uvolňování fosforu ze sedimentů do vody. V průběhu aplikací srážecích metod nebyl pozorován negativní vliv na ryby. Naopak nízká průhlednost typická pro eutrofní vody vyhovuje plevelným rybám (kaprovitým) a po aplikaci koagulantu dochází ke zvýšení průhlednosti vody a rozvoji ušlechtilejších druhů ryb, například štika a okoun. Byl pozorován dočasný vliv na plankton, který byl zachycen do vloček během jejich sedimentace. Dnová fauna se s tímto novým prostředím vyrovná. Měně živin ve vodě vede ke změně produkce a složení druhů v planktonu. Snížení produkce fytoplanktonu vede ke zmenšení množství sedimentu organické hmoty na dně a tím i ke snížení spotřeby kyslíku. Může trvat několik let, než bude obsah kyslíku ve vodě u dna dostatečný během celého letního období, avšak anoxická období se zkrátí a anoxické oblasti zmenší. V důsledku zvýšení čistoty vody, omezení rozvoje toxických sinic a oživení ušlechtilými rybami se výrazně zvýší rekreační hodnota jak pro koupání tak pro rybaření. Jezero v ekologické rovnováze má také velký význam jako krajinotvorný prvek. Prvním použitím srážení pomocí PAX v ČR byl zásah na Máchově jezeře (284 ha, cca 5 mil m 3 ) v červnu Koncentrace sinic zde často překračovala hygienický limit, což vedlo k uzavírání přírodních koupališť na Máchově jezeře především v době hlavní rekreační sezóny, což mělo socioekonomický dopad na celý region, jehož závislost na turistice a rekreaci v okolí Máchova jezera je značná. Komplexní přístup k očistě jezera by byl spojen s nákladnými a v současné době nereálnými opatřeními (např. rozsáhlá generální rekonstrukce kanalizační sítě v Doksech a rekreačních oblastech aj.). Vzhledem k velkým zásobám živin v písčitém podloží by nemuselo ani poměrně důkladné odbahnění přinést přesvědčivé výsledky. Po konzultacích byla vybrána metoda chemického srážení přípravkem PAX-18, který minimálně ovlivňuje ph vody. Vzhledem k původně předpokládaným dvěma aplikacím bylo rozhodnuto, že zamýšlená první květnová aplikace bude přesunuta na červen s tím, že bude využita přímo ke srážení vytvořených sinic. Zásah tímto přípravkem cílený na akutní srážení buněk sinic nebyl dle dostupných informací zatím nikde ve světě

11 použit/popsán. Samotná aplikace byla provedena z přestavěné výletní lodi navigované pomocí GPS. Den po aplikaci bylo množství celkového chlorofylu-a v průměru o více než polovinu nižší a množství sinic pokleslo ještě výrazněji. 6 týdnů po aplikaci mírně vzrostlo celkové množství chlorofylu-a, ale poměr toxických sinic a řas se obrátil ve prospěch z hygienického hlediska neškodných hnědých a zelených řas. Tato situace se prakticky nezmění až do posledního kontrolního odběru v říjnu Do konce rekreační sezony nenastaly problémy s přemnožením sinic a i z estetického hlediska nebylo proti vodě bez zápachu a vodního květu námitek. Zásah lze tedy hodnotit jako úspěšný Ochrana VN Švihov Vodárenská nádrž Švihov slouží především jako zdroj pitné vody pro Hlavní město Prahu. Je třeba zdůraznit, že tato voda se vyznačuje vysokou kvalitou, to znamená, že ji lze s vynaložením minimálních nákladů upravit na vodu pitnou. Tuto kvalitu by proto bylo vhodné udržet i do budoucna. Zajištění kvality vody v nádrži představuje především zamezení vnosu znečišťujících polutantů z povodí jednotlivými toky, které nádrž zásobují vodou. Potenciální znečištění těchto toků může být způsobeno zdroji bodovými nebo plošnými. Bodovými zdroji rozumíme především odtoky z čistíren odpadních vod, resp. přímo obce, které čistírnou odpadních vod nejsou vybaveny a znečištěné vody vypouštějí přímo do recipientu. Jako plošné zdroje znečištění označujeme splachy z území v okolí recipientu, která jsou většinou využívána pro zemědělskou činnost. V roce 2005 byly započaty práce na monitoringu povodí vodárenské nádrže Švihov z hlediska posouzení vlivu bodových i plošných zdrojů znečištění na kvalitu vody v nádrži. Sledování bylo zaměřeno především na vnos zvýšených koncentrací sloučenin dusíku (především dusičnanů) a fosforu (fosforečnanů) - nutrientů. Cílem těchto sledování je zjistit aktuální stav kvality vody v povodí, potažmo ve vodárenské nádrži, vyhodnotit lokality, které jsou z hlediska koncentrace zmiňovaných nutrientů problematické a navrhnout možnosti řešení pro zlepšení této situace. Hlavním cílem terénního šetření je připravit podklady pro přednostní směrování nápravných opatření do rizikových oblastí, tj. krajinných území s vysokým znečištěním povrchových vod polutanty. Zařazení této části povodí do úvodního terénního šetření bylo dáno aktivitou místních akčních skupin a úsilím zemědělských subjektů připravit se na nové podmínky financování od roku 2007 prostřednictvím Evropského fondu pro zemědělství a rozvoj venkova. Účelový monitoring zemědělského a komunálního znečištění probíhá v součinnosti se ZVHS, která zajišťuje v povodí vodárenské nádrže Švihov monitoring na 20 měrných profilech v rámci nitrátové směrnice. 1.7 Legislativa upravující odstraňování nutrientů v čistírnách odpadních vod a jejich vypouštění Zákon číslo 254/2001 Sb. Základní legislativní normou upravující nakládání s vodami je zákon číslo 254/2001 Sbírky o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), jehož účelem je chránit povrchové a podzemní vody, stanovit podmínky pro hospodárné využívání vodních zdrojů a pro zachování i zlepšení jakosti podzemních vod, vytvořit podmínky pro snižování nepříznivých účinků povodní a sucha a zajistit bezpečnost vodních děl v souladu s právem Evropského společenství. Účelem tohoto zákona je též přispívat k ochraně vodních ekosystémů a na nich přímo závisejících suchozemských ekosystémů (Hlava 1, 1, písmeno 1). Konkrétně odpadních vod a jejich vypouštění se týká 38, který definuje odpadní vody a povinnosti při jejich vypouštění, stejně tak práva a povinnosti vodoprávních úřadů při povolování vypouštění. 89 a 90 stanovují poplatky za vypouštění odpadních vod do vod povrchových a jejich výši, 91 sledování, měření a evidence znečištění odpadních vod, 92 rozbory a kontrolu znečištění odpadních vod. 116, odstavec 1, písmeno b) říká, že Česká inspekce životního prostředí nebo obecní úřad obce s rozšířenou působností uloží pokutu podnikající fyzické nebo právnické osobě, která vypustí odpadní nebo důlní vody do vod povrchových nebo podzemních, popřípadě do kanalizace v rozporu s vodním zákonem (nejedná-li se o trestný čin). Podle 118

12 odstavce 1 je výše této pokuty až Kč. Příloha číslo 2, část B k vodnímu zákonu uvádí sazby pro výpočet poplatku za vypouštění do povrchových vod a hmotnostní a koncentrační Tabulka III: Sazby pro výpočet poplatku a hmotnostní a koncentrační limity zpoplatnění Sazba Limit zpoplatnění [Kč/kg] hmotnostní [kg/rok] koncentrační [mg/l] Fosfor celkový Dusík anorganický limity zpoplatnění. Sazby pro dusík a fosfor jsou uvedeny v tabulce III Nařízení vlády číslo 229/2007 Sb. V nařízení jsou stanoveny imisní standardy cílové a přípustné hodnoty znečištění povrchových vod, které jsou využívány nebo u kterých se předpokládá jejich využití jako zdroje pitné vody pro celkem 129 ukazatelů, mezi nimi samozřejmě pro dusičnanový dusík (7 mg/l) a celkový fosfor (0,1 mg/l). Imisní standardy uvedené jako cílové pro povrchové vody využívané příslušnou kategorií úpravy surové vody na vodu pitnou musí být dosaženy do Imisní standardy vyjadřují přípustné znečištění povrchových vod při průtoku Q 355, popřípadě při minimálním zaručeném průtoku vody v toku nebo hodnotu, která je dodržena, nebude-li roční počet vzorků nevyhovujících tomuto standardu větší než 5 %. Pro hodnocení splnění hodnot jednotlivých ukazatelů je roční pravděpodobnost nepřekročení 90 %. Kategorie vodárenských nádrží Kategorie A1 Jednoduchá fyzikální úprava a dezinfekce, například rychlá filtrace a desinfekce. Kategorie A2 Běžná fyzikální úprava, chemická úprava a desinfekce, například chlorování nefiltrované vody, srážení, vločkování, usazování, filtrace, desinfekce (závěrečné chlorování). Kategorie A3 Intenzivní fyzikální a chemická úprava, rozšířená úprava a desinfekce, například chlorování do bodu zlomu, srážení, vločkování, usazování, filtrace, adsorbce (aktivní uhlí), desinfekce (ozonizace, závěrečné chlorování). Voda z vodárenské nádrže Švihov patří do kategorie A2. Nitrátová směrnice Směrnice Rady 91/676/EHS neboli nitrátová směrnice byla přijata Evropskou unií v roce 1991 s cílem snížit znečištění vod způsobené nebo vyvolané dusičnany ze zemědělských zdrojů a zajistit tak dostatek pitné vody. Přistoupení České republiky do Evropské unie předpokládá, mimo jiné, také implementaci nitrátové směrnice do české legislativy. Pro uplatnění nitrátové směrnice v podmínkách ČR bylo požadavkem na základě monitoringu znečištěných nebo znečištěním ohrožených povrchových a podzemních vod vymezit zranitelné oblasti, což bylo provedeno nařízením vlády č. 103/2003 Sb. Pro hospodaření ve zranitelných oblastech je tímto nařízením také stanoven tzv. akční program zahrnující povinná opatření pro používání a skladování hnojiv, střídání plodin, provádění protierozních opatření apod. Dalším požadavkem začlenění nitrátové směrnice v podmínkách ČR jsou Zásady správné zemědělské praxe, které jsou uplatňovány na dobrovolné bázi a jejich dodržování je doporučováno i mimo zranitelné oblasti. Vyhláška číslo 78/2006 Sb. Touto vyhláškou se mění vyhláška 221/2004 Sbírky, kterou se stanoví seznamy nebezpečných chemických látek a nebezpečných chemických přípravků, jejichž uvádění na trh je zakázáno nebo

13 jejichž uvádění na trh, do oběhu nebo používání je omezeno, ve znění vyhlášky 109/2005 Sbírky. V příloze číslo 2 vyhlášky 221/2004 Sbírky se v části II doplňuje bod, který zní: Prací prostředky pro praní textilu s koncentrací fosforu vyšší než 0,5 % hmot. se od 1. července 2006 nesmí uvádět na trh a od 1. října 2006 se nesmí uvádět do oběhu. Toto omezení se nevztahuje na a) na prací prostředky pro praní v průmyslu a institucích, které je prováděno školenými pracovníky, b) na prací prostředky určené pro vývoz nebo pro distribuci do jiných členských zemí Evropských společenství. Tato vyhláška měla zajímavou historii, respektive zajímavého předchůdce. V roce 2001 díky tlaku nevládních organizací i Ministerstva životního prostředí (MŽP) podepsalo České sdružení výrobců mýdla, čistících a pracích prostředků (dále jen Sdružení) dodatek k Dohodě o postupném snižování dopadu pracích prostředků na životní prostředí" mezi MŽP a tímto Sdružením. Členy sdružení byli výrobci Henkel, Procter & Gamble, Reckitt Benckiser, Setuza a Unilever. Podle tohoto dodatku se výrobci zavázali, že od prvního ledna 2005 budou na český trh uvádět pouze bezfosfátové prací prostředky. Čtyři roky jsme se mohli těšit na to, jak už si v obchodě koupíme pouze bezfosfátové prací prostředky. Během těchto let se však exponenciálně zvýšil počet nadnárodních řetězců hypermarketů a supermarketů, které prodávají ve svých obchodech své vlastní značky, vyráběné výrobci stojícími mimo dohodu. Tito výrobci či dovozci se k zmíněné Dohodě nikdy nepřipojili, navíc od Dohody odstoupil velký český výrobce Setuza. Podíl členů Dohody na našem trhu pracích prostředků můžeme odhadnut na přibližně 50 %. Od prvního ledna letošního roku sice Dohoda platí, čtyři výrobci, kteří v ní zůstali, ji dodržují, přesto však nezajišťuje to, k čemu byla původně určena. Jak je v českých luzích a hájích zvykem i tato Dohoda byla od počátku obcházena. Někteří výrobci vyrábějí bezfosfátové prací prostředky nejen pro české, ale i další trhy již několik let. Jiní, konkrétně Reckitt Benckiser a Procter & Gamble, nabízejí své prostředky až od prvního ledna roku Jelikož výrobky mají záruku dva roky, ještě dva roky budeme na trhu nacházet stejné" značky těchto výrobců v fosfátové i bezfosfátové podobě. Produkty jsou označeny datem výroby maximálně rok 2004, případně maximálním datem spotřeby Sama Dohoda omezuje pouze uvádění výrobků na český trh a bohužel se netýká tzv. uvádění do oběhu, což je přímo maloobchodní prodej zákazníkům. Proto se můžeme setkat s obcházením dohody prostřednictvím zpětného dovozu či redistribuci fosfátových výrobků u různých obchodních řetězců. Proto si v samoobsluze můžeme zakoupit letošní" prací prášek Bonux firmy Procter & Gamble. Jak nám potvrdil jednatel firmy, tento prostředek je určený pro pobaltské trhy, včetně Polska, kde ještě žádnou obdobnou Dohodu nemají a kam, kvůli zisku několika haléřů navíc, dodávají prací prostředky s fosfáty. Zpětný dovoz prý zakázat nejde, neboť by to bylo obcházení pravidel volného obchodu. 2 ÚPRAVA POVRCHOVÉ VODY NA VODU PITNOU 2.1 Vodárna Želivka Vodárna Želivka je nejmodernější a největší úpravnou vody pro hl. m. Prahu. Doprava pitné vody je zajištěna štolovým přivaděčem o průměru 2,64 m a délce 51,97 km. Podíl Želivky na zásobování Prahy pitnou vodou je 62 %. Úpravna vody Želivka zásobuje pitnou vodou i oblasti Středočeského a Jihlavského kraje (viz oblasti zásobované vodou z úpravny vody Želivka).

14 Maximálním špičkovým výkonem l/s pitné vody a současným výkonem l / s, tj. cca 101 mil. m 3 za rok pitné vody se řadí vodárna Želivka k největším vodárnám v Evropě a je největší vodárnou v České republice. Zdrojem vody pro tuto vodárnu je surová voda z řeky Želivky, akumulovaná ve vodárenské nádrži Švihov. Vodárna Želivka byla uvedena do provozu v roce 1972 s výkonem l/s pitné vody, v roce 1987 byla rozšířena o max. výkon pitné vody l/s. Voda je dodávána do úpravny přes čerpací stanici surové vody řadou čerpadel (je zde instalováno 11 čerpadel pro různé výtlačné výšky) z vodárenské nádrže Švihov, která má při maximální hladině 377 m.n.m. objem 266,57 mil. m 3 vody (délka vzdutí 38 km, maximální hloubka 53,6 m, průměrná hloubka 18 m). Hráz vodárenské nádrže je zemní s návodním hlinitým těsněním. Odběr vody z nádrže se provádí etážově ze dvou odběrných věží. Každá z nich má pět odběrových oken rozměru 1,8 x 1,8 m. Etážový odběr vody umožňuje odebírat surovou vodu nejlepší kvality z hlediska účinnosti technologie úpravy vody Technologie výroby pitné vody Voda čerpaná z různých hloubek prochází rychlofiltry a pískovými filtry. Pro zachycení mikroskopických nečistot se zde používá síran hlinitý. Kyselost vody se upravuje kyselinou sírovou a hydrátem vápenným. Dále se z vody odstraňuje případný pach pomocí aktivního uhlí a provádí se další chemické úpravy, jako je např. ozonizace (zlepšující kvalitu vody) či chlorování. Doprava surové vody do úpravny vody je vyřešena dvěma výtlačnými řady DN a DN Výtlačné řady jsou vedeny do rozdělovacího objektu a odtud ke třem samostatným linkám. Každá linka má měření množství surové vody a regulaci průtoku kuželovým uzávěrem. Jako koagulant je pro všechny tři linky použit 40 % roztok síranu hlinitého Al 2 (SO 4 )3 x 18H 2 O. První linka je vybavena hydraulickým rychlým a pomalým mícháním ve flokulační nádrži s dobou zdržení až 17 minut. Separaci vzniklé suspenze zajišťuje 32 jednotek rychlofiltrů s filtrační rychlostí do 4,4 m/hod. Druhá a třetí linka je vybavena pouze hydraulickým rychlým mícháním a filtrace probíhá na 2 x 12 filtrech s filtrační rychlostí do 5 m/hod. Všechny rychlofiltry mají plochu 97 m2, filtrační materiál je křemičitý písek o zrnitosti 1,1 1,6 mm. Filtrační cyklus se pohybuje v rozmezí hodin. Pro mimořádné stavy v kvalitě surové vody je možno použít dávkování aktivního uhlí, na odstranění manganu manganistan draselný a pro úpravu ph dávkování kyseliny sírové.

15 Po filtraci je voda z každé linky odváděna na ozonizaci, kterou se zlepšují senzorické vlastnosti vody. Dále se u vody upravuje ph doalkalizací vápenným hydrátem a zdravotní zabezpečení vody je zajištěno dávkováním chloru. Proces úpravy vody a její distribuce štolovým přivaděčem jsou řízeny z dispečinku úpravny vody a řada technologických procesů je řízena a kontrolována počítačem. Úpravna je vybavena moderní laboratoří, která navrhuje dávky chemikálií a kontroluje technologický proces. Technologie úpravy vody na Želivce je naprojektovaná a realizovaná jako jednostupňová a proto vyžaduje surovou vodu velmi dobré úrovně. V případě např. použití dvoustupňové úpravy vody je předpoklad investice kolem 600 až 900 mil. Kč (respektive 1,5 mld. Kč.) s tím, že uvedená technologie by byla v provozu 15 až 30 dnů v roce. Z tohoto příkladu vyplývá, že kvalita surové vody pro úpravnu je velmi důležitá a je třeba jí věnovat stálou pozornost a péči. Každoročním problémem v technologickém procesu je biologické oživení surové vody v jarním období zapříčiněné značným vnosem biogenních prvků přítoky do vodárenské nádrže. Ve srovnání s úpravnami vody v Káraném a Podolí se voda z Vodárny Želivka vyznačuje nejvyšším organickým znečištěním i koncentrací dusičnanů Zvýšený obsah dusičnanů je trvalým problémem povodí Želivky, neboť koncentrace dusičnanů se dlouhodobě pohybuje kolem průměrné hodnoty mg.l -1. Závažným problémem posledního období jsou vysoké koncentrace triazinových herbicidů v přítocích do vodárenské nádrže, a to v koncentracích přesahujících až dvacetinásobně hygienické limity pro pitnou vodu. V případě překročení hygienického limitu v přítoku na úpravnu vody je nutno dávkovat práškové aktivní uhlí, což by mělo za následek zvýšení provozních nákladů na 1 m 3 pitné vody o 0,60 Kč až 3,00 Kč (zvýšení ceny za chemikálie o 400 až %). Na jaře 2003 došlo ke zhoršení kvality surové vody v úpravně vody Želivka, jako následek povodně 2002, kdy byla voda z nádrže odpuštěna horním přepadem. Následně došlo ke zkratovému proudění v nádrži a to se projevilo zhoršením kvality vody zejména v parametrech postihujících nutrienty, v parametru mikroskopický obraz a bylo zaznamenáno i zvýšení obsahu pesticidů. Důsledně řízenou technologií úpravy vody se dařilo vodu upravit na vodu pitnou. Kvalita vyráběné vody byla po celý rok v souladu s platnou legislativou.

16 Kvalita vody ve vodárenské nádrži je ovlivňována z dlouhodobého hlediska především přítoky do vodárenské nádrže tzn. celkovou bilancí součinu chemicko fyzikálních, biologických a bakteriologických ukazatelů a proteklého množství vody jednotlivými přítoky do vodárenské nádrže. Je třeba zdůraznit, že kvalita vody se tvoří v celém povodí Želivky, a z toho vyplývá požadavek komplexní biotechnické ochrany jakosti vody v povodí Želivky. Objem vodárenské nádrže (266,5 mil. m 3 při max. hladině) a objem předzdrží, rybníků je důležitým faktorem, který pozitivně a dlouhodobě ovlivňuje kvalitu vody pro úpravnu vody. Tento akumulační faktor má však určité limity a proto je důležité co nejdříve podstatně zamezit dalším smyvům a splachům z pozemků a snížit přísun biogenních prvků z odpadních vod. Je faktem, že od roku 1998 a zejména od roku 2000 dochází v letních měsících k postupnému nárůstu vodního květu v rybnících, v předzdržích a ve vodárenské nádrži. Např. předzdrž Trnávka a Sedlická nádrž v letních měsících již několik let nemůže sloužit k rekreačnímu koupání. Je třeba zjistit příčinu tohoto nevyhovujícího stavu. Hlavní faktory ovlivňující kvalitu vody ve vodárenské nádrži jsou podrobně popisovány od roku 1972 v řadě výzkumných zpráv a v posledním období ve výsledcích zpráv monitoringu vodárenské nádrže Švihov. Nadměrný přísun fosforu a dusíku představuje v současnosti hlavní hrozbu pro jakost vody v nádrži Želivka. Dusík v dusičnanové formě zhoršuje jakost vody přímo, fosfor způsobuje nárůst produkce fytoplanktonu a tím kontaminaci vody organickými látkami a organismy. Kvantifikace zdrojů živin a znalost funkčních závislostí popisujících odnos živin z povodí do nádrže jsou potřebné pro řadu aspektů řízení jakosti vody v nádrži, např. pro předpovídání jakosti přítoku, hodnocení trofických poměrů v nádrži, vlivu poklesu hladiny na jakost vody a rozhodování o prioritách (výstavba a technologické vybavení čistíren odpadních vod, návrhy opatření v zemědělské výrobě). Zdroje živin v povodích se obvykle dělí na dva hlavní typy bodové a plošné. Zatímco emise do toků z bodových zdrojů lze relativně snadno měřit nebo s přijatelnou spolehlivostí odhadovat, kvantifikace plošných zdrojů je mnohem obtížnější z řady důvodů, např. protože i) odnosy látek jsou časově silně nerovnoměrné, ii) zdroje jsou rozmístěny po celém povodí a transportované složky musí urazit různě dlouhé dráhy než dospějí do toku, iii) během transportu do toku dochází ke změnám kvantitativním i kvalitativním.

17 2.2 Vyhodnocování dat monitoringu na hlavních přítocích do VN Švihov Povodí vodárenské nádrže Švihov lze podle hlavních toků rozdělit na tato dílčí subpovodí. Tabulka IV Parametry jednotlivých dílčích povodí Tok Hydrologické číslo povodí Plocha povodí Průměrný úhrn srážek (92-94) Průměrný průtok (31-80) km 2 % mm m 3 /s Sedlický potok ,146 8, ,51 Blažejovický potok ,896 2, ,18 Martinický potok ,997 9, ,67 Trnava ,592 28, ,06 Hejlovka , ,4 Bělá , , ,82 Jankovský potok , , ,81 Želivka , ,22 Ostatní přímé přítoky do nádrže 146,331 12,4 Celková plocha povodí VN Švihov ,0 Zdroj: ZVM základní vodohospodářská mapa M 1: : 178, Ledeč nad Sázavou Pelhřimov Tábor Kamenice nad Lipou Zruč nad Sázavou Vysvětlivky: Želivka vlastní tok (po soutoku Hejlovky a Bělé; bez Jankovského potoka) Mapa 1 - Schematická mapa nádrže a dílčích povodí Blažejovický potok uzávěrový profil 2100 Sedlický potok uzávěrový profil 0700 Martinický potok uzávěrový profil 3000 Sedlický p. Martinický p. Blažejovický p. Želivka uzávěrový profil 4200 Jankovský potok uzávěrový profil 5600 Trnava Želivka Trnava Trnava uzávěrový profil 4600 Vodický p. Pacov Kejtovský p. Jankovský p. Hejrovka Čerekvický p. Pelhřimov Hejlovka uzávěrový profil 7400 Bělá uzávěrový profil 6900

18 Průměrné hodnoty koncentrací dusíku dusičnanového /N-NO3-/ ze sledování na všech hlavních přítocích do vodárenské nádrže Švihov jsou uvedeny v tabulce č. V a grafu č. 1 Tabulka V: Hodnoty koncentrací dusičnanového dusíku Rok Sedlický 0700 Martinický 3000 Trnava 4600 Hejlovka 7400 Blažejovický 2100 Želivka 4200 Jankovský ,3 6,9 5,7 5,6 5,4 6,0 6,3 6, ,8 9,0 9,4 6,8 6,3 7,9 7,7 7, ,0 5,6 4,9 4,3 3,5 5,0 4,3 4, ,3 7,2 6,5 5,3 -* 5,8 -* 5, ,6 8,1 7,3 6,4 5,4 7,1 -* 6,9 Průměr 9,0 7,4 6,8 5,7 5,2 6,4 6,1 6,1 MIN 2,1 1,5 1,8 1,8 0,6 2,5 0,8 1,2 MAX 18,5 14,8 13,6 10,9 16,0 11,8 14,8 11,9 Zdroj: Povodí Vltavy, s.p. Poznámka: * hodnoty nejsou k dispozici Bělá 6900 Graf č. 1 průměrné koncetrace N-NO 3 v mg/lt Uzávěrové měrné profily VN Švihov - průměrné koncentrace N-NO 3 za období r ,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 9,01 5,17 7,37 6,37 6, N-NO3 průměrné koncentrace za období 6,11 6,12 5, uzávěrový měrný profil V dlouhodobém průměru let zvýšené riziko narušení aquatického ekosystému s nadměrnými odtoky dusičnanů vykazuje povodí Sedlického potoka s měrným uzávěrovým profilem 0700 a povodí Martinického potoka s uzávěrovým profilem 3000, ve kterých by přednostně měla být realizována ochranná agroenvironmentální a biotechnická opatření. Dle normy ČSN Klasifikace jakosti povrchových vod, obsah N-NO 3 - v koncentraci nad 7 mg / lt již znamená IV. třídu jakosti tj. vodu silně znečištěnou, obvykle vhodnou jen pro omezené účely. Průměrné hodnoty koncentrací fosforu /P PO 4 3- / ze sledování na všech hlavních přítocích do vodárenské nádrže Švihov jsou uvedeny v tabulce č. VI a grafu č. 2.

19 Tabulka VI: Hodnoty koncentrací orthofosforečnanového fosforu Rok Sedlický 0700 Martinický 3000 Trnava 4600 Hejlovka 7400 Blažejovický 2100 Želivka 4200 Jankovský ,074 0,069 0,028 0,039 0,037 0,059 0,072 0, ,048 0,040 0,024 0,029 0,026 0,037 0,036 0, ,049 0,055 0,027 0,032 0,052 0,053 0,087 0, ,065 0,058 0,027 0,030 -* 0,086 -* 0, ,046 0,038 0,035 0,026 0,020 0,038 -* 0,091 Průměr 0,056 0,052 0,028 0,031 0,034 0,055 0,065 0,174 MIN 0,003 0,007 0,005 0,005 0,003 0,003 0,007 0,022 MAX 0,212 0,170 0,105 0,110 0,131 0,196 0,208 1,213 Zdroj: Povodí Vltavy, s.p. Poznámka: * hodnoty nejsou k dispozici Bělá 6900 Graf č. 2 průměrné koncentrace P- PO4 v mg/lt Uzávěrové měrné profily VN Švihov - průměrné koncentrace P-PO 4 za období r ,200 0,180 0,160 0,140 0,120 0,100 0,080 0,060 0,040 0,020 0,000 0,056 0,034 0,052 0,055 0, P-PO4 průměrné koncentrace za období 0,065 0,174 0, uzávěrový měrný profil Nejvyšší hodnoty znečištění vodorozpustnými formami fosforu v množství 0,174 mg P na litr vykazuje uzávěrový měrný profil č umístěný na vodním toku říčky Bělá, která protéká městem Pelhřimov a odvádí vody z městské čistírny odpadních vod. V tomto krajinném území je též měrný profil dlouhodobého monitoringu ZVHS č , na kterém v období byla zjištěna nejvyšší průměrná koncentrace anorganického dusíku a to ve výši 11,3 mg N-NO 3 na litr. Umístění měrných profilů monitoringu Povodí Vltavy, s.p. č s nejvyšší koncentrací celkového P a měrného profilu Zemědělské vodohospodářské správy č s nejvyšší koncentrací N-NO 3 je na následujícím mapovém výřezu.

20 Mapa 2 - Umístění měrných profilů s nejvyšším znečištěním dusíkem a fosforu