ZPRÁVA PRO KONTROLNÍ DEN Č.

Transkript

1 MZP Výzkum a ochrana hydrosféry výzkum vztahů a procesů ve vodní složce životního prostředí, orientovaný na vliv antropogenních tlaků, její trvalé užívání a ochranu, včetně legislativních nástrojů Ing. Tomáš Mičaník a kol. ZPRÁVA PRO KONTROLNÍ DEN Č. 2/2011 Zadavatel: Ministerstvo životního prostředí Číslo výtisku: Praha, 30. září 2011

2 MZP Výzkum a ochrana hydrosféry výzkum vztahů a procesů ve vodní složce životního prostředí, orientovaný na vliv antropogenních tlaků, její trvalé užívání a ochranu, včetně legislativních nástrojů Ing. Tomáš Mičaník a kol. Zpráva pro kontrolní den č. 2/2011 Praha, 30. září 2011 počet stran 137, příloh 1

3 Název a sídlo organizace: Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, veřejná výzkumná instituce Podbabská 30/2582, Praha 6 Ředitel: Mgr. Mark Rieder Zadavatel: Ministerstvo životního prostředí Vršovická 65, Praha 10 Zástupce zadavatele: RNDr. Viktor Kliment, odbor ochrany vod Zahájení a ukončení úkolu: leden 2011 prosinec 2011 Místo uložení zprávy: SVTI VÚV TGM., v.v.i. Náměstek ředitele pro výzkumnou a odbornou činnost: Ing. Petr Bouška, Ph.D. Vedoucí odboru 260: Ing. Petr Tušil, Ph.D. Vedoucí řešitel řešitel: Ing. Tomáš Mičaník Spoluřešitelé: Ing. Renata Fridrichová, Ing. Zdeněk Bagal, Ing. Adam Vizina, RNDr. Tomáš Hrdinka, Ing. Ladislav Kašpárek, CSc., Ing. Pavel Balvín, Mgr. Pavel Treml, Ing. Šárka Blažková, DrSc., Mgr. Pavla Řezníčková, Ph.D, Mgr. Ondřej Slavík, Ph.D., Mgr. Michal Bílý, Ph.D., Ing. Miloš Rozkošný, Ph.D., RNDr. Dana Baudišová, Ing. Eduard Hanslík, CSc., RNDr. Petr Lochovský, RNDr. Přemysl Soldán, Ph.D., Ing. Miroslav Váňa, Mgr. Ondřej Simon, Mgr. Pavel Kožený, Mgr. Pavel Rosendorf, Doc. RNDr. Zbyněk Hrkal, Ing. Filip Wanner, Ing. Eva Mlejnská, Ing. Kateřina Poláková, Ing. Petr Vyskoč, Ing. Jiří Picek, Ing. Kateřina Uhlířová, Ing. Arnošt Kult, Ing. Věra Očenášková

4 OBSAH ÚVOD ODDÍL A HYDROLOGIE PŘESNOST MĚŘENÍ KVANTITATIVNÍCH PARAMETRŮ HYDROSFÉRY PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VÝVOJ MATEMATICKÝCH MODELŮ HYDROLOGICKÉ BILANCE, IDENTIFIKACE JEJICH PARAMETRŮ A OVĚŘOVÁNÍ EXPERIMENTÁLNÍM VÝZKUMEM PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY DOPADY KLIMATICKÝCH A ANTROPOGENNÍCH ZMĚN NA VODNÍ REŽIM A PŘÍRODNÍ PROSTŘEDÍ PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY HYDROLOGICKÉ A KLIMATICKÉ EXTRÉMNÍ SITUACE A JEJICH VLIV NA PŘÍRODNÍ PROSTŘEDÍ A NA NÁRODNÍ HOSPODÁŘSTVÍ PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VÝVOJ A OVĚŘENÍ METODIKY PRO ZMĚNU N-LETÝCH PRŮTOKŮ VLIVEN PROTIPOVODŇOVÝCH OPATŘENÍ PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY MINIMÁLNÍ ZŮSTATKOVÉ PRŮTOKY PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY STANOVENÍ VHODNÝCH INDIKÁTORŮ PRO IDENTIFIKACI VÝSKYTU, PŘEDPOVĚĎ A VYHODNOCENÍ INTENZITY OBDOBÍ SUCHA PRO PODMÍNKY ČESKÉ REPUBLIKY PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY

5 1.7.3 VÝSTUPY ODDÍL B SPOLEČENSTVA A ORGANISMY STRUKTURA SPOLEČENSTVA MAKROZOOBENTOSU A FYTOBENTOSU VE VZTAHU K HYDROMORFOLOGII TOKU A ANTROPOGENNÍMU OVLIVNĚNÍ PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY MODELOVÁNÍ STRUKTURY SPOLEČENSTVA RYB POD VLIVEM VARIABILITY PRŮTOKU A GEOMORFOLOGIE TOKU PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VÝZKUM V OBLASTI MIKROBIÁLNÍHO ZNEČIŠTĚNÍ POVRCHOVÝCH A ODPADNÍCH VOD PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY ODDÍL C POVRCHOVÉ VODY ANTROPOGENNÍ VLIVY STUDIUM VÝSKYTU A CHOVÁNÍ PŘÍRODNÍCH A UMĚLÝCH RADIONUKLIDŮ V HYDROSFÉŘE VČETNĚ ANTROPOGENNÍHO OVLIVNĚNÍ PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY HODNOCENÍ A SLEDOVÁNÍ VODNÍCH EKOSYSTÉMŮ A JEJICH ANTROPOGENNÍHO OVLIVNĚNÍ: ČASOVÉ A PROSTOROVÉ ZMĚNY V SOUVISLOSTI S ANTROPOGENNÍMI TLAKY PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VÝVOJ A ZAVÁDĚNÍ TOXIKOLOGICKÝCH METOD DO VODOHOSPODÁŘSKÉ PRAXE PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY STUDIUM CHOVÁNÍ A TRANSFORMACE SPECIFICKÝCH POLUTANTŮ VE VODNÍCH EKOSYSTÉMECH PŘEDMĚT ŘEŠENÍ

6 3.4.2 POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY STUDIE VÝSKYTU LÁTEK V SOUČASNÉ DOBĚ NEPODLÉHAJÍCÍCH PRAVIDELNÉMU SLEDOVÁNÍ V HYDROSFÉŘE ČR PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY ODDÍL D VODA A ZVLÁŠTĚ CHRÁNĚNÉ ČÁSTI PŘÍRODY VLIV SUCHOZEMSKÝCH EKOSYSTÉMŮ A DALŠÍCH VLIVŮ NA OCHRANNÉ PODMÍNKY NA VODU VÁZANÝCH ZVLÁŠTĚ CHRÁNĚNÝCH ÚZEMÍ PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VLIVY LESNÍCH EKOSYSTÉMŮ S RŮZNÝM ZPŮSOBEM OBHOSPODAŘOVÁNÍ NA KVALITU ODTÉKAJÍCÍ VODY PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY PODMÍNKY ZACHOVÁNÍ VÝSKYTU ZVLÁŠTĚ CHRÁNĚNÝCH DRUHŮ VODNÍCH A MOKŘADNÍCH ORGANISMŮ PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY ODDÍL E PLOŠNÉ A DIFÚZNÍ ZDROJE ZNEČIŠTĚNÍ VLIVY ZEMĚDĚLSKY OBHOSPODAŘOVANÝCH POVODÍ NA KVALITU ODTÉKAJÍCÍ VODY PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VÝVOJ KOMPLEXNÍHO KONCEPTUÁLNÍHO MODELU PRO ŘEŠENÍ VLIVŮ A DOPADŮ ANTROPOGENNÍ ČINNOSTI NA PODZEMNÍ VODY V INTERAKCI S POVRCHOVÝMI EKOSYSTÉMY PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY KOMBINOVANÉ SYSTÉMY ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD V OBLASTECH S NADSTANDARDNÍMI NÁROKY NA OCHRANU VOD

7 5.3.1 PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY EXTENZÍVNÍ METODY ČIŠTĚNÍ VOD A JEJICH ÚČINNOST PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VYPOUŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD PŘES PŮDNÍ VRSTVY DO VOD PODZEMNÍCH PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY ODDÍL F NÁSTROJE VÝVOJ OBECNĚ BILANČNÍCH A OPERATIVNĚ PREDIKČNÍCH A HODNOTÍCÍCH SYSTÉMŮ ZAMĚŘENÝCH NA VÝSTUPY PODPORUJÍCÍ VÝKON VEŘEJNÉ A STÁTNÍ SPRÁVY PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VÝVOJ A APLIKACE INFORMAČNÍCH NÁSTROJŮ NUTNÝCH PRO ČINNOSTI SOUVISEJÍCÍ S PLÁNOVÁNÍM V OBLASTI VOD PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VÝVOJ A APLIKACE POSTUPŮ S VYUŽITÍM TECHNOLOGIÍ GEOGRAFICKÝCH INFORMAČNÍCH SYSTÉMŮ VE VAZBĚ NA DIGITÁLNÍ BÁZI VODOHOSPODÁŘSKÝCH DAT PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VÝVOJ A APLIKACE VHODNÝCH TECHNICKÝCH NÁSTROJŮ NUTNÝCH PRO ZHODNOCENÍ VLIVU EMISÍ NA CHEMICKÝ STAV POVRCHOVÝCH VOD A VÝVOJ SYSTÉMŮ JEHO HODNOCENÍ PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VÝVOJ A APLIKACE LEGISLATIVNÍCH NÁSTROJŮ V OBLASTI OCHRANY A JAKOSTI VOD PŘEDMĚT ŘEŠENÍ

8 6.5.2 POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY ODDÍL G - KOORDINACE PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY FINANCOVÁNÍ A VYHODNOCENÍ ČERPÁNÍ FINANČNÍCH PROSTŘEDKŮ ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK SEZNAM PŘÍLOH

9 ÚVOD Řešení výzkumného záměru v roce 2011 vychází z aktualizovaného Rozhodnutí o změně Rozhodnutí o poskytnutí dotace na podporu vybraného řešení výzkumného záměru MŽP Výzkum a ochrana hydrosféry výzkum vztahů a procesů ve vodní složce životního prostředí, orientovaný na vliv antropogenních tlaků, její trvalé užívání a ochrana, včetně legislativních nástrojů a podmínkách poskytnutí institucionálních finančních prostředků ze státního rozpočtu České republiky dle zákona č. 130/2002 Sb., o podpoře výzkumu a vývoje z veřejných prostředků, v platném znění, včetně navazujících příloh k tomuto Rozhodnutí. Bližší specifikace a podmínky řešení výzkumného záměru jsou stanoveny Přílohou 1 tohoto Rozhodnutí: Podmínky realizace projektu k dosažení cílů a parametrů řešení projektu, výsledků a způsobu ověření jejich dosažení. Předmětem výzkumného záměru je komplexní dlouhodobý výzkum v oblasti hydrosféry, orientovaný na vztahy a procesy ve vodní složce životního prostředí, na vliv antropogenních tlaků, na trvalé užívání a na její ochranu, včetně tvorby legislativních nástrojů a technických opatření. Rok 2011 je posledním rokem řešení tohoto výzkumného záměru. Těžiště prací spočívalo ve zpracovávání, vyhodnocování získaných poznatků a tvorbě publikačních výstupů a výsledků aplikovaného výzkumu. Jednotlivé cíle jsou po upřesnění v šestém závěrečném roce řešení charakterizovány takto: Výzkum spolehlivosti postupů určování kvantitativních charakteristik v hydrosféře získávaných měřením a matematickým modelováním a jejich doplnění a zpřesnění. Postupy budou realizovány s využitím špičkového softwarového prostředí a poskytnou v uživatelsky příjemné formě objektivní výstupy pro státní správu. Dekomposice nejistot měření a modelování na její jednotlivé složky a redukce těchto nejistot. Odhad nejistot (neurčitosti) jako podklad pro rizikovou analýzu v rozhodovacím procesu. Přímé výstupy do praxe: pro návrhové účely v oblasti povrchových a podzemních vod, ochranu před povodněmi a suchem, pro účely hodnocení kvantitativního stavu podzemních vod, zohlednění možného vlivu změn využívání území a změn klimatu. Rozvoj metod stanovení N-letých maximálních průtoků a jejich změn v říční síti po realizaci protipovodňových opatření. Výzkum a rozvoj metodik a modelovacích technik pro zvýšení spolehlivosti odhadů možných dopadů klimatických změn na hydrologický režim a vodní zdroje povrchových a podzemních vod, teplotu a kvalitu vody. Charakteristika změn a zpřesnění vybraných chemických a ekologických parametrů, které bezprostředně závisejí na množství vody, popř. na parametrech koryta a objektech v toku, a působí na habitaty vodních organismů a jejich společenstev. Konkrétní závislost charakteristik vodních společenstev na průtocích a teplotě, včetně vztahu k trofii toků, eutrofizaci a biodegradační kapacitě. Hodnocení a sledování vodních ekosystémů a jejich antropogenního ovlivnění v dílčích oblastech a silně pozměněných povodích znečišťujícími a pro hydrosféru nebezpečnými látkami včetně přírodních a umělých radionuklidů. Strukturální charakteristiky vodních ekosystémů: kvalita vody, sedimentů, bioty. Hodnocení časových a prostorových změn, souvislosti s antropogenními tlaky odhady trendů, prognózy, návrhy na technická opatření strategie racionálního monitoringu jakostních parametrů vodních ekosystémů a navrhování nových postupů monitoringu jejich stavu a vlastností a vlivu antropogenních tlaků. Studium původu, vlivu a transformace specifických polutantů (xenobiotika, farmaka, endokrinní disruptory apod.) ve vodních ekosystémech a jejich jednotlivých složkách. 8

10 Poznávání procesů probíhající ve vodním prostředí: transportní, degradační a akumulační procesy, toxické působení polutantů na jednotlivé složky ekosystému, včetně vztahu k užívání vody. Výzkum nových látek nebezpečných pro vodní ekosystémy a jeho prostřednictvím pro lidskou populaci včetně vývoje nových analytických postupů a zdokonalování metod stanovení specifických polutantů současné úrovně poznání. Vytvoření odborného metodického zázemí pro záměr MŽP zlepšit udržení vody v krajině a komplexně revitalizovat říční systémy. Ověření dopadu revitalizací na jakost vody, sedimentačně erozní procesy a vodní organismy. Výzkum specifických vodních ekosystémů využitelný pro přípravu podkladů pro rozhodování státních orgánů při ochraně vodního prostředí a na něj vázaných ekosystémů s uplatněním multidisciplinárního přístupu. Výzkum chování a nároků ohrožených druhů organismů vázaných na vodní prostředí z důvodu jejich systematické ochrany. Formulovat takové postupy a metody vynucování, které povedou k měřitelnému zlepšení kvality a vyrovnanosti kvantity vody odtékající z krajiny se všemi příznivými dopady na biodiverzitu, vodní hospodářství a rekreační potenciál státu. Základní výzkum cyklu organického uhlíku v primární říční síti s vazbou na potravní řetězce ve vodním prostředí jako příspěvek k detailnímu poznání koloběhu uhlíku v ekosystémech. Vývoj a ověření postupů nakládání s odpadními vodami v malých sídlech se zaměřením na extenzívní metody čištění a dále na území vyžadujícími zvláštní ochranu. Studium dopadu vypouštění odpadních vod přes půdní vrstvy do vod podzemních. Výzkum dopadů zemědělského hospodaření na transport vybraných látek (dusík, fosfor, pesticidy, mikrobiální znečištění) v rámci povodí. Vývoj metodických nástrojů pro hodnocení a omezování eutrofizace vod. Studium faktorů podílejících se na formování výsledného chemismu podzemních vod v územích postižených atmosférickou depozicí. Hodnocení časoprostorových změn hladin podzemní vody. Vývoj obecně bilančních a operativně predikčních a hodnotících systémů zaměřených na výstupy podporující výkon veřejné a státní správy. Vývoj a aplikace vhodných informačních, technických, právních a ostatních nástrojů nutných pro činnosti související s plánováním v oblasti vod. Vývoj a aplikace systémových nástrojů nutných pro posouzení účinnosti přijatých technických, administrativních, právních a ostatních opatření. Odborná podpora implementace Rámcové směrnice pro vodní politiku ES v oblasti hodnocení dopadu antropogenních vlivů na stav vod. Výzkum komplexních změn faktorů životního prostředí a vývoje antropogenních tlaků s cílem posoudit jejich souvislosti a významnost a připravit projekty k jejich řešení. Finalizace výsledků a prezentace řešení výzkumného záměru dotčeným orgánům státní správy a odborné veřejnosti. Struktura řešení VZ v roce 2011 zůstala zachována, jako v předešlém roce řešení: A Hydrologie 9

11 B Společenstva a organismy C Antropogenní vlivy na povrchové vody D Voda a zvláště chráněné části přírody E Plošné a difúzní zdroje znečištění F Legislativní nástroje, bilanční, predikční, hodnotící a informační systémy G Koordinace a řízení výzkumného záměru Řešení v tématických oddílech A E a G (Koordinace) je v roce 2011 rozpracováno do 29 dílčích subprojektů. Jedinou změnou proti roku 2010 je nepokračování v řešení subprojektu 3606 v roce Ve funkci zpravodaje oddílu A nahradila Ing. Renata Fridrichová Ing. Oldřicha Novického. Odpovědným řešitelem subprojektu 3611 se stal Ing. Eduard Hanslík, CSc. za Ing. Dianu Marešovou. Subprojekty kladou důraz na propojení a sdílení řady činností a výsledků jako základ efektivního řešení výzkumného záměru jako celku. Samostatný oddíl G zahrnující subprojekt 27 spočívá v celkové koordinaci výzkumného záměru jeho vedoucím řešitelem s podporou činnosti sekretariátu VZ. V roce 2011 jsou plánovány celkem tři kontrolní dny. První proběhl 27. června jako průběžný KD1. Pro druhý kontrolní den v říjnu byla připravena zpráva o řešení tohoto VZ v roce 2011 a předpokládá se, že většina plánovaných prací bude v té době již dokončena. Závěrečný kontrolní den, který proběhne počátkem prosince, bude shrnovat řešení VZ za celou dobu jeho řešení (od r. 2005) a bude pro něj připravena závěrečná zpráva o řešení VZ se syntézou dosažených poznatků. Přehled subrojektů a k nim alokovaných finančních prostředků na řešení v roce 2011 je uveden v následující tabulce: Oddíl Zpravodaj oddílu Hl. řešitel subprojektu Název oddílu/subprojektu Tis. Kč A Ing. Renata Fridrichová Hydrologie Ing. Zdeněk Bagal Přesnost měření kvantitativních parametrů hydrosféry Ing. Adam Vizina Vývoj matematických modelů hydrologické bilance, identifikace jejich parametrů a ověřování experimentálním výzkumem RNDr. Tomáš Hrdinka Dopady klimatických a antropogenních změn na vodní režim a přírodní prostředí Ing. Šárka Blažková, DrSc. Hydrologické a klimatické extrémní situace a jejich vliv na přírodní prostředí a na národní hospodářství Ing. Ladislav Kašpárek, CSc. Vývoj a ověření metodiky pro změnu N-letých průtoků vlivem protipovodňových opatření Ing. Pavel Balvín Minimální zůstatkové průtoky Mgr. Pavel Treml Stanovení vhodných indikátorů pro identifikaci výskytu, předpověď a vyhodnocení intenzity období sucha pro podmínky České republiky. 652 B Mgr. Ondřej Slavík, Ph.D. Společenstva a organismy Mgr. Pavla Řezníčková Struktura společenstva makrozoobentosu a fytobentosu ve vztahu k hydromorfologii toku a antropogennímu ovlivnění Mgr. Ondřej Slavík, Ph.D. Modelování struktury společenstva ryb pod vlivem variability průtoku a geomorfologie toku RNDr. Dana Baudišová, Výzkum v oblasti mikrobiálního znečištění povrchových a Ph.D. odpadních vod C RNDr. Petr Lochovský Antropogenní vlivy na povrchové vody Ing. Eduard Hanslík, CSc. Studium výskytu a chování přírodních a umělých radionuklidů v hydrosféře včetně antropogenního ovlivnění

12 Oddíl Zpravodaj oddílu Hl. řešitel subprojektu Název oddílu/subprojektu Tis. Kč Hodnocení a sledování vodních ekosystémů a jejich 3612 RNDr. Petr Lochovský antropogenního ovlivnění: Časové a prostorové změny v souvislosti s antropogenními tlaky RNDr. Přemysl Soldán, Vývoj a zavádění analytických metod včetně metod toxikologických Ph.D. do vodohospodářské praxe Ing. Mirosla Váňa Studium chování a transformace specifických polutantů ve vodních ekosystémech Ing. Věra Očenášková Studie výskytu látek v současné době nepodléhajících pravidelnému sledování v hydrosféře ČR D Mgr. Ondřej Simon Voda a zvláště chráněné části přírody Mgr. Ondřej Simon Vliv suchozemských ekosystémů a dalších vlivů na ochranné podmínky na vodu vázaných zvláště chráněných území Mgr. Pavel Kožený Vlivy lesních ekosystémů s různým způsobem obhospodařování na kvalitu odtékající vody Mgr. Michal Bílý, Ph.D. Podmínky zachování výskytu zvláště chráněných druhů vodních a mokřadních organismů E Ing. Miloš Rozkošný, Ph.D. Plošné a difúzní zdroje znečištění Mgr. Pavel Rosendorf Vlivy zemědělsky obhospodařovaných povodí na kvalitu odtékající vody Doc. RNDr. Zbyněk Hrkal Vývoj komplexního konceptuálního modelu pro řešení vlivů a dopadů antropogenní činnosti na podzemní vody v interakci s povrchovými ekosystémy Ing. Filip Wanner Kombinované systémy čištění odpadních vod v oblastech s nadstandardními nároky na ochranu vod Ing. Eva Mlejnská Extenzívní metody čištění vod a jejich účinnost Ing. Kateřina Poláková Vsakování přečištěných odpadních vod a dešťových vod v malých sídlech. 650 F Ing. Jiří Picek Legislativní nástroje, bilanční, predikční, hodnotící a informační systémy Vývoj obecně bilančních a operativně predikčních a hodnotících 3622 Ing. Petr Vyskoč systémů zaměřených na výstupy podporující výkon veřejné a státní správy Ing. Jiří Picek Vývoj a aplikace informačních nástrojů nutných pro činnosti související s plánováním v oblasti vod Vývoj a aplikace postupů s využitím technologií geografických 3624 Ing. Kateřina Uhlířová informačních systémů ve vazbě na digitální bázi vodohospodářských dat Ing. Tomáš Mičaník Vývoj a aplikace vhodných technických nástrojů nutných pro zhodnocení vlivu emisí na chemický stav povrchových vod a vývoj systémů jeho hodnocení Ing. Arnošt Kult Vývoj a aplikace legislativních nástrojů v oblasti ochrany a jakosti vod G Ing. Tomáš Mičaník Koordinace a řízení výzkumného záměru Ing. Tomáš Mičaník Koordinace a řízení výzkumného záměru CELKEM Finanční prostředky na řešení jednotlivých subprojektů byly rozděleny hlavním řešitelem VZ po dohodě se zpravodaji oddílů podle předem zvoleného klíče zohledňujícího bodový zisk dle platné Metodiky RVV pro hodnocení výsledků výzkumu na 1 mil. Kč vložených prostředků v předchozím období řešení VZ ( ). 11

13 Řešitelské týmy jednotlivých subprojektů v roce 2011 Oddíl A zpravodaj Ing. Renata Fridrichová Subprojekt 3601 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3602 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3603 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3605 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3629 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3632 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3633 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Přesnost měření kvantitativních parametrů hydrosféry Ing. Zdeněk Bagal Prof. Ing Pavel Gabriel, Ing. Pavel Balvín, RNDr. Radvan Hájek, Ing. Miroslava Benešová, Ing. Ondřej Motl, Ing. Jan Šepelák Vývoj matematických modelů hydrologické bilance, identifikace jejich parametrů a ověřování experimentálním výzkumem Ing. Adam Vizina Ing. Libuše Ramešová, Jan Kašpárek, Ing. Radek Vlnas, Bc. Adéla Poláková Dopady klimatických a antropogenních změn na vodní režim a přírodní prostředí RNDr. Tomáš Hrdinka RNDr. Ladislav Havel, CSc., Ing. Oldřich Novický, Ing. Eva Mlejsnká Hydrologické a klimatické extrémní situace a jejich vliv na přírodní prostředí a na národní hospodářství Ing. Šárka Blažková, DrSc. Ing. Alena Kulasová, Doc. RNDr. Zbyněk Hrkal, CSc., Mgr. Marta Martínková, Ing. Václav Matoušek, DrSc., Ing. Karel Drbal, Ph.D., Mgr. Pavla Štěpánková, Ph.D., Ing. Miriam Dzuráková, Mgr. Jana Ošlejšková, Ing. Jan Kupec, Ing. Pavel Balvín, Ing. Lubomír Petružela, CSc. Vývoj a ověření metodiky pro změnu N-letých průtoků vlivem protipovodňových opatření Ing. Ladislav Kašpárek, CSc. Ing. Martin Hanel, Ing. Adam Beran, Bc. Adéla Poláková, Ing. Radek Vlnas Minimální zůstatkové průtoky Ing. Pavel Balvín Stanovení vhodných indikátorů pro identifikaci výskytu, předpověď a vyhodnocení intenzity období sucha pro podmínky České republiky Mgr. Pavel Treml Ing. Magdalena Mrkvičková, Bc. Ondřej Motl Oddíl B zpravodaj Mgr. Ondřej Slavík, Ph.D. Subprojekt 3628 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Struktura společenstva makrozoobentosu a fytobentosu ve vztahu k hydromorfologii toku a antropogennímu ovlivnění Mgr. Pavla Řezníčková Mgr. Libuše Opatřilová, Ph.D., Mgr. Vít Syrovátka, Ph.D., RNDr. Denisa Němejcová, RNDr. Jiří Kokeš, Ing. Milena Forejtníková, RNDr. 12

14 Petr Marvan, CSc., Doc. RNDr. Světlana Zahrádková, Ph.D., Mgr. Petr Pařil, Ph.D. Subprojekt 3607 Modelování struktury společenstva ryb pod vlivem variability průtoku a geomorfologie toku Vedoucí řešitel: Mgr. Ondřej Slavík, Ph.D. Spoluřešitelé: Mgr. Libuše Opatřilová, Ph.D., Mgr. Vít Syrovátka, Ph.D., RNDr. Denisa Němejcová, RNDr. Jiří Kokeš, Ing. Milena Forejtníková, RNDr. Petr Marvan, CSc. Subprojekt 3609 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Výzkum v oblasti mikrobiálního znečištění povrchových a odpadních vod RNDr. Dana Baudišová, Ph.D. Ing. Andrea Benáková, RNDr. Hana Mlejnková, Ph.D, Ing. Katarka Slezáková Oddíl C zpravodaj RNDr. Petr Lochovský Subprojekt 3611 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3612 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3613 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3614 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3630 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Studium výskytu a chování přírodních a umělých radionuklidů v hydrosféře včetně antropogenního ovlivnění Ing. Eduard Hanslík, CSc. RNDr. Diana Marešová, Ph.D., Ing. Hana Hudcová, Mgr. Jana Badurová, Ing. Miloš Rozkošný, Ph.D., Ing. Eva Juranová, Mgr. Pavel Šimek, Ing. Barbora Sedlářová, Michal Novák, Michal Komárek, Jana Mihalková, Hana Kalová, Radoslava Funková, Jana Svobodová Hodnocení a sledování vodních ekosystémů a jejich antropogenního ovlivnění: Časové a prostorové změny v souvislosti s antropogenními tlaky RNDr. Petr Lochovský Ing. Danica Pospíchalová, Ing. Miroslav Farský Vývoj a zavádění toxikologických metod do vodohospodářské praxe RNDr. Přemysl Soldán, Ph.D. Mgr. Jana Badurová, Ing. Ivana Truxová, Mgr. David Chrastina, Ing. Mičaník, Mgr. Petr Medek Studium chování a transformace specifických polutantů ve vodních ekosystémech Ing. Miroslav Váňa Ing. Filip Wanner, Ing. Lenka Matoušová, RNDr. Josef Fuksa, CSc., Ing. Pavla Martinková, Ing. Danica Pospíchalová, Ing. Roman Jobánek, Zora Jandová Studie výskytu látek v současné době nepodléhajících pravidelnému sledování v hydrosféře Ing. Věra Očenášková Mgr. Petr Medek, Mgr. David Chrastina, Ing. Ivana Truxová, RNDr. Michal Pavonič, Ing. Kristýna Jursíková, PhD., Ing. Alena Svobodová, Ing. Pavla Martinková, Ing. Roman Jobánek 13

15 Oddíl D zpravodaj Mgr. Ondřej Simon Subprojekt 3615 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3616 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3608 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Vliv suchozemských ekosystémů a dalších vlivů na ochranné podmínky na vodu vázaných zvláště chráněných území Mgr. Ondřej Simon Ing. Věra Kladivová, Mgr. Kamila Fricová, Mgr. Andrea Benáková, Mgr. Michal Bílý, PhD., Ing. Karel Douda, Mgr. Ing. Lucie Kubíková, Mgr. Vladimíra Belušová, Ing. Karel Douda, Ing. Filip Wanner, RNDr. Dana Baudišová, Ph.D., Vojtěch Mrázek Vlivy lesních ekosystémů s různým způsobem obhospodařování na kvalitu odtékající vody Mgr. Pavel Kožený Mgr. Jiří Kroča, Mgr. Ondřej Simon Podmínky zachování výskytu zvláště chráněných druhů vodních a mokřadních organismů Mgr. Michal Bílý, Ph.D. Ing. Karel Douda, RNDr. Jitka Svobodová, Mgr. Ondřej Simon, Ing. Věra Kladivová., Mgr. Matúš Maciak, M.Cs. Oddíl E zpravodaj Ing. Miloš Rozkošný, Ph.D. Subprojekt 3617 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3618 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Vlivy zemědělsky obhospodařovaných povodí na kvalitu odtékající vody Mgr. Pavel Rosendorf RNDr. Dana Baudišová, PhD., Ing. Andrea Benáková, Ivana Benáková, Ing. Miroslav Farský, Mgr. Daniel Fiala, PhD., Renata Mattisová, RNDr. Hana Mlejnková, PhD., Ing. Eva Mlejnská, Jindřich Plašil, Ing. Katarína Slezáková, Šárka Šustrová, Mgr. Tereza Urbanová, Ing. Eva Vymazalová Vývoj komplexního konceptuálního modelu pro řešení vlivů a dopadů antropogenní činnosti na podzemní vody v interakci s povrchovými ekosystémy Doc. RNDr. Zbyněk Hrkal RNDr. Hana Prchalová, Ing. Anna Hrabánková, RNDr. Eva Novotná Subprojekt 3619 Kombinované systémy čištění odpadních vod v oblastech s nadstandardními nároky na ochranu vod Vedoucí řešitel: Ing. Filip Wanner Spoluřešitelé: Ing. Miroslav Váňa, Vojtěch Mrázek, Ing. Václav Šťastný, Ing. Jiří Kučera, Ing. Lenka Matoušová Subprojekt 3620 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3621 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Extenzívní metody čištění vod a jejich účinnost Ing. Eva Mlejnská Ing. Miloš Rozkošný, Ing. Miroslav Váňa, Ing. Filip Wanner, Ing. Lenka Matoušová Vypouštění odpadních vod přes půdní vrstvy do vod podzemních Ing. Kateřina Poláková Mgr. Pavel Eckhardt 14

16 Oddíl F zpravodaj Ing. Jiří Picek Subprojekt 3622 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3623 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3624 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3625 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3626 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Vývoj obecně bilančních a operativně predikčních a hodnotících systémů zaměřených na výstupy podporující výkon veřejné a státní správy Ing. Petr Vyskoč Ing. Jiří Picek, RNDr. Hana Prchalová, Mgr. Pavel Rosendorf, Ing. Arnošt Kult, Ing. Pavel Richter, Mgr. Silvie Semerádová, RNDr. Renata Filippi, Ing. Tomáš Mičaník, Ing. Alena Kristová Vývoj a aplikace informačních nástrojů nutných pro činnosti související s plánováním v oblasti vod Ing. Jiří Picek Ing. Petr Vyskoč, Ing. Arnošt Kult, Bc. Jan Brabec, Mgr. Silvie Semerádová, Vývoj a aplikace postupů s využitím technologií geografických informačních systémů ve vazbě na digitální bázi vodohospodářských dat Ing. Kateřina Uhlířová Mgr. Aleš Zbořil Vývoj a aplikace vhodných technických nástrojů nutných pro zhodnocení vlivu emisí na chemický stav povrchových vod a vývoj systémů jeho hodnocení Ing. Tomáš Mičaník Ing. Jiří Šajer, Ing. František Sýkora, Ing. Zdeněk Pospíšil, Ing. Miroslav Váňa, Ing. Petr Vyskoč, Ing. Pavel Richter, Ing. Filip Wanner, Ing. Renata Filippi, Vojtěch Mrázek Vývoj a aplikace legislativních nástrojů v oblasti ochrany a jakosti vod Ing. Arnošt Kult Mgr. Aleš Zbořil, Ing. Jiří Kučera, Ing. Věra Kladivová, Tomáš Fojtík, RNDr. Jitka Svobodová Oddíl G Ing. Tomáš Mičaník Subprojekt 3627 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Koordinace a řízení výzkumného záměru Ing. Tomáš Mičaník Ing. Alena Kristová, Ing. Renata Fridrichová, Mgr. Ondřej Slavík, Ph.D., RNDr. Petr Lochovský, Mgr. Ondřej Simon, Ing. Jiří Picek, Ing. Miloš Rozkošný, Ph.D. 15

17 1. ODDÍL A HYDROLOGIE 1.1 PŘESNOST MĚŘENÍ KVANTITATIVNÍCH PARAMETRŮ HYDROSFÉRY Předmět řešení Dokončení zařízení (loggeru) pro záznam dat v celém profilu, tj. min. z osmi hladin při zachování možnosti připojení půdních teploměrů. Dále pak využití a zohlednění zkušeností a poznatků získaných provozem přístrojů během zimního období. Návrh a výroba funkčního vzorku mrazoměru vhodného pro široké použití v polnohospodářství, tedy především spolehlivého, jednoduchého a levného zařízení, bez drahého záznamového zařízení a s jednoduchým provozem na běžnou alkalickou baterii. Technický návrh srážkoměru s bezobslužnou kontrolou funkce. Během řešení problematiky zamrzání půdy jsme se setkali s požadavkem na možnost kontroly funkce nainstalovaných srážkoměrů. Naším cílem bylo navrhnout přídavné zařízení ke klasickému člunkovému srážkoměru, které by umožňovalo kontrolu srážkoměrů zapojených do on-line sítě. Pro měření dešťových srážek se využívá například srážkoměr s překlápěcím člunkem, kde se zaznamenává počet překlopení. Využívá se i jiný princip, např. váhový. Vzhledem k současné meteorologické a klimatické situaci se jeví jako správná myšlenka zvyšování počtu těchto zařízení. Se vzrůstajícím množstvím však vyvstává problém s jejich údržbou. Jednotlivé srážkoměry je třeba v pravidelných intervalech kontrolovat a to především, zda nejsou zaneseny, nejvíce pylem, listím a dalšími nečistotami. Zvyšování počtu srážkoměrů vede zákonitě i ke zvyšování počtu kvalifikované obsluhy. Přes pravidelné kontroly se stává, že těsně po kontrole dojde k opětnému zanesení přístroje, ale na tuto poruchu se však přijde až při dešťové srážce, kdy je srážkoměr nefunkční či dává špatné údaje. Dále nelze vyloučit i samotný lidský faktor při vlastní údržbě srážkoměru. Průtok srážkoměrem lze kontrolovat pouze při srážkách, což je již pozdě na zjištění případné závady Postup řešení a výsledky Při rozebrání sond pro zámrz osazených v zimním období bylo zjištěno počínající poškození měřících segmentů v důsledku probíhajících elektrochemických procesů, což by mělo v dalším období za následek snížení jejich životnosti. Po přezkoušení a proměření elektronického zapojení byla zjištěna nesymetrie detekčních obvodů. Tento nedostatek byl již odstraněn změnou zapojení. Byl dokončen vývoj a výroba vzorku vyhodnocovací jednotky loggeru (včetně uživatelského programu), která umožňuje vyhodnocení a záznam dat na SD kartu v osmi hladinách. Integrovanou součástí této jednotky jsou již i detekční obvody. Zařízení je přizpůsobeno na solární napájení, není tedy závislé na zdroji elektrické energie. Návod obsluhy viz kapitola Výstupy. 16

18 Obr Vyhodnocovací jednotka se záznamem Při návrhu mrazoměru vhodného pro široké použití byly uplatněny poznatky získané osazením zařízení ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby Praha Ruzyně. Byly navrženy a vyrobeny sondy, které je možno osadit do libovolné hloubky. Logická jednotka tohoto vyhodnocovacího zařízení je schopna jednorázově vyhodnotit osm jednočidlových sond nebo též jednu kompaktní osmihladinovou. Hloubka promrznutí je indikována šestnácti diodami tak, aby se simulovalo sloupcové zobrazení barograf. Měřící napětí sond je realizováno stabilizovaným generátorem střídavého napětí (400 Hz) z důvodu omezení disociace vody. Napájení celého přístroje je zajištěno jednou alkalickou baterií. Umístění sond je libovolné, svislé/vodorovné. Při vodorovném umístění se měří zámraz přesně v místě sondy tloušťka sondy je 5 mm. Při použití se předpokládá osazení sond do půdy a vyvedení připojovacích kabelů do vodovzdorné zásuvky umístěné nad terénem. Vyhodnocovací zařízení se připojuje až v okamžiku, kdy je potřeba zjistit hloubku promrznutí. Detekce se provede pouze zmáčknutím tlačítka start. Obr Vyhodnocovací jednotka detektor zamrznutí půdy 17

19 Bylo uplatněno nové technické řešení srážkoměru s kontrolou funkce u úřadu pro vynálezy. Navržené řešení viz obr spočívá v tom, že součástí srážkoměru je zásobní nádržka s dávkovacím čerpadlem, které po přijmutí příkazu nadávkuje přesné množství vody zpět do srážkoměru v bezdeštném období. U srážkoměrů, které jsou již většinou nainstalovány online, je tak okamžitě zjištěn stav funkčnosti srážkoměru (případné zanesení) a je v případě závady možno vyslat servis k její odstranění. To znamená, že není potřeba preventivně fyzicky kontrolovat všechny srážkoměry. Tím dojde k optimalizaci a snížení nákladů na jejich servis. Legenda: 1 - srážkoměr, 2 - trychtýř srážkoměru, 3 - překlápěcí člunek, 4 - výpustní otvor srážkoměru, 5 - sítko, 6 - odtokové otvory srážkoměru, 7 - zásobní nádrž vody pro kalibraci, 8 - přepadová trubka, 9 - čerpadlo, 10- tryska, 11- snímač, 12- řídící jednotka Obr Návrh srážkoměru s kontrolou funkce Výstupy Funkční vzorek mrazoměru pro široké použití. Dokončeno. (3601_3310) o Přihlášky vynálezu k Evropskému patentovému úřadu (EP ) a k Úřadu průmyslového vlastnictví ČR (PV ). V řízení. o Vyhodnocovací jednotka pro sondy zamrznutí půdy se záznamem na SD kartu a nastavitelným intervalem záznamu návod. (3601_final1_2011) Na technické řešení srážkoměru s bezobslužnou kontrolou funkce byl udělen užitný vzor (3601_3311) 18

20 1.2 VÝVOJ MATEMATICKÝCH MODELŮ HYDROLOGICKÉ BILANCE, IDENTIFIKACE JEJICH PARAMETRŮ A OVĚŘOVÁNÍ EXPERIMENTÁLNÍM VÝZKUMEM Předmět řešení Předmětem řešení je rozvoj modelovacích technik, jejich kalibrace a ověřování, jehož součástí je i dlouhodobé experimentální sledování a vyhodnocování vývoje prvků hydrologické bilance v pozorovací soustavě povrchových a podzemních vod. Řešení hydrologické bilance v soustavě říční sítě propojené s vodohospodářským modelem povede ke snížení nejistot u přirozených průtoků a bude zajištěna chronologie průtoků v řešené soustavě. V roce 2009 byl model BILAN modifikován na denní výpočetní verzi. V roce 2010 došlo k vytvoření koncepce propojeného modelu hydrologické a vodohospodářské bilance. Práce navazují na výzkumnou činnost, která se dlouhodobě věnovala vývoji matematickému modelu chronologické bilance BILAN (dříve SIMBA). V roce 2011 byla dle schválené metodiky hlavní pozornost věnována následujícím tématům: optimalizace parametrů (dle různých metod) propojeného modelu hydrologické a vodohospodářské bilance s možností volby počtu optimalizovaných parametrů, výpočet potenciální evapotranspirace pomocí jiných metod než doposud užívané v modelu BILAN, porovnání se stávajícími výsledky a pozorovanými daty, modelování hydrologické bilance v denním kroku s testováním různých modifikací půdní komponenty, poznatky budou zakomponovány do aktuální verze modelu BILAN v denním kroku, pokračující dlouhodobé sledování a vyhodnocování vývoje změn klimatu a jeho vlivu na výpar z vodní hladiny ve výparoměrné stanici Hlasivo a prvků hydrologické bilance v pozorovací soustavě na horní Metuji Postup řešení a výsledky V první polovině roku 2011 došlo k implementaci různých typů výpočtů potenciální evapotranspirace do modelu BILAN. Výstupy byly porovnány se stávajícími výsledky a pozorovanými daty. Volbou metody se tak zlepší porovnání výsledků na mezinárodním poli (každý region používá jinou metodu). Metoda výpočtu potenciální evapotranspirace pomocí vzorce v metodě podle Oudina, založená pouze na pozorované teplotě vzduchu, se ukázala být pro účely modelování denních odtoků na zvolených povodích podobně úspěšná jako metoda vycházející z vegetační zóny, která je založená na změřené teplotě a relativní vlhkosti vzduchu. Tato metoda byla implementována do nové verze modelu BILAN v denním kroku. Byly testovány různé modifikace půdní komponenty, dílčí výsledky jsou zakomponovány do modelu BILAN v denním výpočetním kroku (v programovacím jazyku R). Do konce roku 2011 bude vytvořeno uživatelské prostředí (Delphi nebo C++) zahrnující půdní komponentu. Jsou testovány optimalizace parametrů propojeného modelu hydrologické chronologické bilance a vodohospodářské bilance dle různých metod, kde se zatím nedaří dosáhnout uspokojivých výsledků a to především pro extrémní situace (povodňové stavy, sucha) v denním výpočtovém kroku. Problém je způsoben především časovou distribucí extrémních jevů, v měsíčním časovém kroku optimalizace parametrů přináší uspokojivé výsledky. Dílčí výsledky byly prezentovány koncem června 2011 na mezinárodní konferenci Earth on the Edge: Science for s Sustainable Planet příspěvkem Elimination of uncertainties in the 19

21 daily and monthly time step a koncem září 2011 na konferenci XIVth IWRA World Water Congress 2011 příspěvkem "Uncertainties in the daily and monthly natural hydrological time series". Pokračuje dlouhodobé sledování meteorologických veličin ve výparoměrné stanici Hlasivo, koncem roku bude provedena statistická analýza měřených veličin. V současné době je již model prakticky využíván pro řešení konkrétních úloh. Povodí Vltavy s.p. zadalo VÚV TGM, v.v.i. kontrolu hydrologických dat za období v měsíčním časovém kroku. Pro tuto kontrolu byl využit stávající propojený model hydrologické a vodohospodářské bilance pro dílčí povodí pod správou Povodí Vltavy s.p. Neovlivněné průtoky z tohoto modelu budou vstupem do modelu vodohospodářské soustavy. Toto zadání je řešeno samostatnou zakázkou mimo rámec VZ Výstupy Článek v impaktovaném časopise, zabývající se řešenou problematikou. Článek bude zaslán do redakce do konce roku 2011 (původně září 2011). Účast na konferenci konferenci Earth on the Edge: Science for s Sustainable Planet příspěvkem Elimination of uncertainties in the daily and monthly time step. Příspěvek byl přednesen. Článek v odborném časopise VTEI na téma: Odovlinění průtoků pomocí propojeného modelu hydrologické a vodohospodářské bilance jedná se o článek z minulého roku. Článek je v oponenském řízení, vyjde v listopadu Další neplánované výstupy v roce 2011: Účast na konferenci XIVth IWRA World Water Congress 2011: příspěvek "Uncertainties in the daily and monthly natural hydrological time series" (Nejistoty v denních a měsíčních přirozených průtocích). Příspěvek byl přednesen. Tvorba software (aktualizované verze modelu BILAN). Autorizovaný software, který se bude zabývat odovlivněním průtoků na základě výsledků získaných v roce 2009 a Článek v odborném časopise VTEI na téma: Zjednodušení metody výpočtu potenciální evapotranspirace v nové verzi modelu BILAN. Článek prošel oponentským řízením, vyjde v listopadu

22 1.3 DOPADY KLIMATICKÝCH A ANTROPOGENNÍCH ZMĚN NA VODNÍ REŽIM A PŘÍRODNÍ PROSTŘEDÍ Předmět řešení V uplynulých letech se řešení subprojektu soustředilo na vliv dopadu klimatické změny na roční chod teploty vody v tocích České Republiky. Teplota je sice důležitým, ale pouze jedním z mnoha klíčových faktorů jakosti vody, ovlivňujícím strukturu a funkci ekosystémů povrchových vod. Cílem řešení subprojektu pro rok 2011 proto bylo na vybraných antropogenně relativně málo ovlivněných profilech toků České republiky popsat a zhodnotit předpokládaný vliv změn teploty vody a průtoků na vybrané ukazatele jakosti říční vody s důrazem na extrémní stavy Postup řešení a výsledky Srovnávací studie byla zpracována na základě výsledků z deseti vybraných modelových povodí, která zohledňují obecné geograficko-hydrologické podmínky České republiky, zahrnující oblasti s bodovými i plošnými zdroji znečištění formami anorganického dusíku a fosforu (obr ). Pro interpretaci výsledků byla zvolena povodí, která nejsou příliš antropogenně ovlivněna nadměrným vypouštěním nebo odběry vody. Z potenciálních povodí byly vyloučeny profily ovlivněné manipulacemi na vodních nádržích, rybničními soustavami, umělými převody vody a bezprostředním odtokem z městských čistíren odpadních vod (ČOV), které mají výrazný rušivý vliv na tepelný a živinový režim vodního prostředí (Laws, 2000). V první fázi bylo tímto způsobem vybráno dvacet relativně málo ovlivněných profilů, u kterých byl proveden screening na úplnost a homogenitu vybraných dat jakosti vody, měřených Českým hydrometeorologickým ústavem (ČHMÚ) od roku Obr Vybraná povodí pro analýzy jakosti vody s vyznačením odběrového profilu Při finálním výběru povodí byl dále řešen problém dvou na sobě nezávislých sítí profilů pro sledování jakosti vody a průtoků. Profily pro hodnocení jakosti vody se ve většině případů 21

23 neshodovaly s profily pro měření průtoku, z jejichž dat se pomocí analogonů dopočítává pro odběrové profily průměrný denní průtok. Jako přípustná mezní hodnota analogonu pro účely této studie byla proto zvolena hodnota ±10 % dlouhodobého průtoku Q a na vztaženém limnigrafu. Obr Závislost sledovaných ukazatelů jakosti vody na teplotě vody v odběrových profilech povodí Sázavy (2a, 2e), Ploučnice (2b), Skalice (2c, 2d) a Úhlavy (2f) Analýza a zhodnocení výsledků pravidelných měsíčních rozborů vody na deseti antropogenně relativně málo ovlivněných povodích České republiky za období vykazují významný vliv velikosti průtoků a teploty vody na vybrané ukazatele jakosti vody. Se zvyšující se teplotou vody dochází na většině profilů k poklesu koncentrace dusičnanového a amoniakálního dusíku (obr a,b). V souvislosti s prokázaným nárůstem teploty vody v důsledku klimatické změny po roce 1980 lze očekávat další úbytek forem anorganického dusíku ve vodě. I když je tento předpoklad na některých povodích podpořen klesajícím trendem v důsledku intenzifikace čistíren odpadních vod, limitujícími faktory se u amoniakálního dusíku jeví frekvence výskytu a délka trvání podnormálních průtoků. Ty by mohly jeho koncentrace u povodí zatížených bodovými zdroji znečištění výrazně (až desetinásobně) navýšit (1.3.3b). Koncentrace dusičnanového dusíku se v žádném aspektu předpokládaných dopadů klimatické změny nejeví jako problematické (1.3.3a). V případě rozpuštěného fosforu je situace obdobná jako u amoniakálního dusíku. Jeho koncentrace se sice ukázaly až na výjimky (1.3.2c,d) na teplotě vody nezávislé a po roce 1990 v případě celkového fosforu signifikantně dlouhodobě klesající, jsou však velmi těsně svázány s průtokem s výrazným růstem při jeho poklesu pod dlouhodobý normál Q a a to bez ohledu na typ převažujícího znečištění v povodí (1.3.3c,d). Téměř žádná závislost na změně 22

24 teploty vody i průtoku nebyla zjištěna u biochemické spotřeby kyslíku, která zůstává dlouhodobě neměnná a nelze tak u ní ve střednědobém horizontu předpokládat při stávajícím způsobu hospodaření nějaké významnější změny. Koncentrace chlorofylu-a jsou na zvýšení teploty vody i pokles průtoků v rámci hodnocených povodí velmi citlivé (1.3.2f, 1.3.3f). Z analýzy vyplývá, že se jeho koncentrace na většině profilů sice dlouhodobě nemění, vzhledem k poměrně těsné závislosti lze však při předpokládaném vzestupu teploty vody o 2 3 C k roku 2050 předpokládat výraznější zvýšení s možnými nepříznivými dopady na kyslíkový režim, respektive ekologický stav vodního toku. Závěrem lze konstatovat, že změny průtoků mají na chování hodnocených ukazatelů jakosti vody výrazně větší vliv než změny teploty. Jedná se především o období hydrologického sucha, která mohou být v dlouhodobém horizontu vývoje klimatické změny určujícím faktorem vývoje jakosti vod toků České republiky. Obr Závislost sledovaných ukazatelů jakosti vody na průtoku v odběrových profilech povodí Sázavy (3a, 3e), Vsetínské Bečvy (3b), Jevišovky (3c, 3d) a Úhlavy (3f) Výstupy Výsledky řešení subprojektu za rok 2011 budou postoupeny k recenznímu řízení v impaktovaném odborného periodiku (např. Journal of Hydrology and Hydromechanics). Článek byl odeslán k překladu do jazykové agentury dne , po standardní pětidenní době potřebné na jeho překlad a korekci správnosti překladu odborné 23

25 terminologie bude neprodleně odeslán k recenznímu řízení do odborného časopisu Hydrology Research, IF=1,024 (2010). 24

26 1.4 HYDROLOGICKÉ A KLIMATICKÉ EXTRÉMNÍ SITUACE A JEJICH VLIV NA PŘÍRODNÍ PROSTŘEDÍ A NA NÁRODNÍ HOSPODÁŘSTVÍ Předmět řešení Subprojekt zkoumá extrémní situace z několika hledisek: 1. Tvorba odtoku a dynamika jakosti vody. 2. Ledové a přívalové povodně. 3. Předpovědi v reálném čase. 4. Výzkum účinnějších postupů ovlivňování extrémních hydrologických situací. 5. Vliv přítomnosti tzv. mrtvého dřeva v inundačním území. 6. Účast v projektu FRIEND Unesco, návaznost na projekt FloodFreq COST. 7. Extrémy v kontextu přírodního prostředí, vodního a národního hospodářství. Cílem výzkumu je posoudit extrémy z různých úhlů pohledu uvedených v úvodu, včetně jejich vzájemných souvislostí. Syntetický pohled bude presentován zejména v knize s předběžným názvem Floods, droughts and prediction uncertainties, která vznikla s využitím materialu a s kolektivem autorů semináře Unesco v Praze v roce 2008, rozšířeným o další spoluautory Postup řešení a výsledky Terénní práce jsou zaměřeny na dokončení sběru dat potřebného k publikování výsledků. Doc. Romanowicz navštívila Prahu v únoru 2011 v souvislosti s dokončováním článku z výsledků Ing. Ředinové. Subprojekt o extrémech má návaznosti na řadu dalších projektů: projekt Nazvy SE KLIMA, WATCH EU, COST FloodFreq EU a Constraining.GAČR. Jsou využívány simulace z projektu Ensembles. Mgr. Martinková navštívila organizaci DHI za účelem osvojení metod downscalingu a přizpůsobení dat z regionálních klimatických modelů pro účely studia dopadu globální klimatické změny na výskyt klimatických a hydrologických extrémů (částečně v rámci COST FloodFreq). Úvodní kapitola knihy o extrémech byla předána do redakce. Prof. Haygarth z Lancaster Environment Centre (jeden z předních světových odborníků na fosfor) navštívil na naše pozvání Prahu, přednesl přednášku o vyplavování fosforu a konsultoval s námi náš připravovaný článek o vlivu zemědělského hospodaření v povodí Královského potoka a porovnání s povodím Smržovského potoka (společný výstup s projektem Labe V). Na základě této konsultace jsme změnili zaměření příspěvku pouze na živiny a v současné době se snažíme dopočítat podrobnou bilanci Výstupy Tvorba odtoku a dynamika jakosti vody: Článek do impaktovaného časopisu o mapování nasycených ploch s využitím vegetace a ověřením postupů na širší oblasti. 25

27 Bude pravděpodobně konsultován se zahraničním spoluautorem do konce roku 2011 a předložen později v rámci projektu GAČR a VZ bude uveden v poděkování. Bude připravena verze článku do impaktovaného časopisu o melioračních příkopech termín předložení závisí na názoru zahraničního spoluautora. Na článku do impaktovaného časopisu jsme v tomto roce nepokračovali a nebude do konce roku dokončen (důvodem jsou zdravotní problémy řešitelky). Bude dokončen v dalších letech v rámci projektu GAČR a VZ bude uveden v poděkování. Článek o vlivu zemědělského hospodaření v povodí Královského potoka a porovnání s povodím Smržovského potoka do impaktovaného časopisu bude předložen do redakce v roce 2011 (VZ a Labe V). Článek bude přepracován do konce roku 2011 (VZ a Labe V) a předložen do impaktovaného časopisu v závislosti na doporučení zahraničního spoluautora. Ledové a přívalové povodně: Certifikovaná metodika Metodika zjišťování srážko-odtokových vlastností malých povodí ze změřené regionální srážky a průtoku do konce roku Rozpracováno. Další výstup: Příspěvek do sborníku konference Hydrologie malého povodí 2011 a přednesení příspěvku na konferenci. Název příspěvku: Cesta k poznávání srážkoodtokového procesu a odtokových vlastností malých povodí březen Předpovědi v reálném čase: Článek z výsledků modelování Ing. Ředinové v současné době dokončuje Dr. Romanowicz ve spolupráci s Ing. Alenou Kulasovou. Termín závisí na Dr Romanowicz. Výzkum účinnějších postupů ovlivňování extrémních hydrologických situací: Článek Aplikace postupu umělé inteligence v problematice ochrany před negativními účinky povodní. Bude předložen do tuzemského recenzovaného časopisu v roce Rozšířená a doplněná verze článku Aplikace postupu umělé inteligence v problematice ochrany před negativními účinky povodní. Bude předložena do impaktovaného časopisu v roce Vliv přítomnosti tzv. mrtvého dřeva v inundačním území vliv povodněmi odplavovaných přírodních a umělých objektů na tok a okolní prostředí: Článek vyjde v prosincovém čísle recenzovaného časopisu VTEI. Účast v projektu FRIEND Unesco: Kniha o povodních a suchu vyjde ve VÚV TGM, v.v.i. v roce Vyjde ve VÚV TGM, v.v.i. v roce

28 Extrémy v kontextu přírodního prostředí, vodního a národního hospodářství: Bude předložen článek do recenzovaného časopisu VTEI s předběžným názvem Interpretace a korelace poznatků o hydrologických extrémech spojených s klimatickou změnou na úrovni ekonomických dopadů a parametrů systému udržitelného užívání vody. Termín do konce roku

29 1.5 VÝVOJ A OVĚŘENÍ METODIKY PRO ZMĚNU N-LETÝCH PRŮTOKŮ VLIVEN PROTIPOVODŇOVÝCH OPATŘENÍ Předmět řešení V současné době jsou Českým hydrometeorologickým ústavem poskytovány (ČHMÚ) tzv. standardní hydrologické údaje, což jsou neovlivněné údaje, do kterých není promítnut aktuální skutečný stav v povodí ovlivněný stavbou protipovodňových opatření. V případě poskytováni ovlivněných dat je jako podklad pro jejich poskytnutí nezbytné zpracovat poměrně časově náročné a finančně nákladné hydrologické studie, pro které neexistuje jednotný metodický základ. Vzhledem k současným vodohospodářským potřebám (vliv nových protipovodňových opatření) a při naplňovaní nových legislativních povinností (např. Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2007/60/ES ze dne o vyhodnocování a zvládání povodňových rizik) je nutné vytvořit jednotnou metodiku pro zpracování ovlivněných N- letých průtoků. V současné době nejsou k dispozici postupy, umožňující spolehlivě kvantifikovat vliv tzv. měkkých opatření v povodí na zmenšení kulminačních průtoků. Vývoj metodiky je proto zaměřen na typy protipovodňových opatření, jejichž vliv lze spolehlivě kvantifikovat. Část metodiky, která řeší propagaci vlivu povodňových opatření v říční síti, bude v případě, že následující výzkumné projekty vyřeší kvantifikaci vlivu měkkých opatření v dílčích povodích v závislosti na velikosti a typu povodně, použitelná i pro posouzení jejich vlivu na N-leté průtoky v níže ležících profilech říční sítě. Cílem výzkumu je navrhnout a na pilotním povodí ověřit metodický postup pro stanovení změny N-letých maximálních průtoků v říční síti následkem protipovodňových opatření, zejména využitím ochranných prostorů vodních nádrží a poldrů, do formy závazné metodiky. Cílem v roce 2011 je dokončit vývoj a ověření metodických postupů a zpracovat certifikovanou metodiku pro stanovení změny N-letých maximálních průtoků v říční síti následkem protipovodňových opatření. Na základě výsledků provedeného vývoje metod stanovení změny N-letých maximálních průtoků v říční síti následkem protipovodňových opatření a jejich ověření bude do konce června zpracován první návrh certifikované metodiky pro stanovení změny N-letých maximálních průtoků v říční síti následkem protipovodňových opatření, který bude předložen k posouzení ČHMÚ. Do konce srpna budou vyžádány připomínky. Po jejich zapracování a provedených úpravách bude metodika předložena k vypracování dvou oponentních posudků tak, aby ji v případě kladných vyjádření bylo možno přijmout jako certifikovanou do konce listopadu Postup řešení a výsledky Na základě výsledků provedeného vývoje metod stanovení změny N-letých maximálních průtoků v říční síti následkem protipovodňových opatření a jejich ověření byl do konce června 2011 zpracován první návrh certifikované metodiky pro stanovení změny N-letých maximálních průtoků v říční síti následkem protipovodňových opatření a předložen k posouzení ČHMÚ. Po zapracování připomínek a provedených úpravách byla metodika předložena k vypracování dvou oponentních posudků tak, aby ji v případě kladných vyjádření bylo možno přijmout jako certifikovanou do konce 28

30 listopadu Po projednání s Ing. Reidingerem byli o opnenntní posudky požádáni Ing. B. Kulasová z ČHMÚ a Prof. Ing. M. Starý, CSc. z VUT Brno Výstupy Certifikovaná metodika pro stanovení změny N-letých maximálních průtoků v říční síti následkem protipovodňových opatření. Metodika je připravena pro certifikaci, dva oponentní posudky ji doporučují. (3629_final1_2011) Článek v recenzovaném časopise, který seznámí odbornou veřejnost s certifikovanou metodikou pro stanovení změny N-letých maximálních průtoků v říční síti následkem protipovodňových opatření. Článek byl předán recenzentům pro publikaci v mimořádném čísle VTEI ještě v roce (3629_final2_2011) 29

31 1.6 MINIMÁLNÍ ZŮSTATKOVÉ PRŮTOKY Předmět řešení V souvislosti s novelizací vodního zákona (konkrétně paragrafu 36) bylo rozhodnuto, že stanovení minimálních zůstatkových průtoků bude schváleno formou nařízení vlády ČR. Vzhledem k tomu, že problematika MZP je v gesci MŽP, bylo VÚV TGM, v.v.i., prostřednictvím tohoto výzkumného záměru pověřeno vypracováním nové metodiky zabývající se stanovením MZP. Až doposud bylo stanovení minimálních zůstatkových průtoků řešeno na základě metodického pokynu ZP16/98 MŽP. Tento metodický pokyn stanoval MZP na základě výpočetního algoritmu vycházejícího z neovlivněných hodnot m- denních průtoků Q330, Q355 a Q364. Výsledná hodnota MZP byla konstantní po celý rok a žádným způsobem nerespektovala sezóní variabilitu hydrologického režimu. Tento přístup je již považován za nevhodný, a to nejen z důvodu nových vědeckých metod používaných ke stanovení MZP v zemích EU, ale i vzhledem k charakteru klimatické změny v podmínkách ČR. Nově navrhovaná metodika pro stanovení minimálních zůstatkových průtoků vychází, podobně jako původní metodický pokyn MŽP, především z hydrologických poměrů v dotčeném úseku toku. Základem pro odvození MZP budou hodnoty m-denních průtoků stanovených pro referenční období Cílem dílčího projektu výzkumného záměru VÚV TGM, v.v.i. je diferencovat stávající přístup jak v rámci časového hlediska, tak prostorově (regionálně). Do stávajícího konceptu je třeba zapracovat sezónnosti přirozených průtoků a rovněž navrhnout rozdílné přístupy pro charakteristické typy vodních útvarů Postup řešení a výsledky V počáteční fázi řešení projektu byla uvažována možnost využívat pro stanovení MZP hodnoty m-denních průtoků stanovených nikoliv z denních pozorování průtoků, ale z dat vyhlazených klouzavými průměry pro pět až deset dní. Tímto přístupem by bylo možné snížit vliv nejistoty stanovení m-denních průtoků, která je významná především pro velké hodnoty počtu dní překročení. Tento přístup byl uplatňován např. při řešení projektu Labe (Kulasová a kol., 1993), tématu se rovněž věnoval Kašpárek a kol. v roce Obr znázorňuje poměr mezi průtoky s danou pravděpodobností překročení (v počtu dní v roce) stanovenými z pěti, sedmi a deseti denních klouzavých průměrů denních průtoků ku hodnotě stanovené standardním způsobem z denních pozorování. Z grafu je patrné, že především pro velké hodnoty pravděpodobnosti překročení vychází hodnota minimálního průtoku v rozsahu o pět až patnáct procent větší. Tato odchylka je vyšší s vyšším počtem dní použitých pro výpočet klouzavých průtoků. Jedná se o průměrné hodnoty pro šestnáct vodoměrných stanic s hodnotou ovlivnění do patnácti procent. Tato hodnota ovlivnění je považována za velice malou a stanice lze proto považovat jako neovlivněné. Z analýzy vyplývá, že denní data mohou být zatížena několika málo vychýlenými hodnotami, které mohou souviset např. s nepříznivým vlivem hospodaření v povodí a které mohou významně ovlivnit výsledné hodnoty m-denních charakteristik. Vzhledem k tomu, že hodnoty m-denních průtoků stanovených z průtoků vyhlazených pomocí klouzavých průměrů nejsou součástí rutinního zpracování pozorovaných průtoků v ČHMÚ, muselo být od zvoleného přístupu upuštěno. Pro snížení vlivu nejistoty spojené se stanovením charakteristik minimálních průtoků budou pro metodiku aplikovány charakteristiky s menší hodnotou pravděpodobnosti překročení. 30

32 Obr Podíl hodnoty m-denních průtoků stanovených z klouzavých průměrů s různou délkou časového okna ku m-denním průtokům stanoveným z denních pozorování průměr pro 16 stanic s úplným pozorováním Podkladem, který je nezbytný pro představu o ročním chodu průtoků, jsou pravděpodobnostní pole měsíčních průtoků. Příklad pravděpodobnostního pole je uveden na Obr , kde je pro porovnání rovněž vykreslena hodnota MZP stanovená podle Metodického pokynu MŽP (plná černá čára) a hodnota MZP stanovená z m-denních charakteristik pro období (přerušovaná černá čára). Jednotlivé křivky znázorňují velikost průměrného měsíčního průtoku s danou hodnotou empirické pravděpodobnosti překročení. Z grafu je patrné, že měsíční průtokové charakteristiky lze těžko se stávající hodnotou MZP porovnávat. Hodnota MZP vychází pod úroveň empirické hodnoty pravděpodobnosti překročení 95 %. Pro odvození metodiky bude především klíčový poměr mezi průtokem během jarních měsíců a během ostatních měsíců v roce, který by měl být v metodice pro stanovení MZP zohledněn. Kromě časové variability průtoků během roku by upravená metodika měla rovněž zohledňovat prostorovou variabilitu hydrologických poměrů vodních toků a to buď v podobě regionalizace území ČR, nebo v podobě stanovení parametrů jednotlivých vymezených typů vodních toků nezávisle na poloze sledovaného úseku toku v rámci ČR. Jako základní parametr, který by měl přispět k rozlišení různých typů vodních toků, byl nejprve využit parametr Base Flow Index (BFI), který udává dlouhodobý poměr mezi podzemním odtokem a celkovým odtokem z povodí. Počáteční analýza průtoků s minimálním ovlivněním vedla k výběru sady hydrologických charakteristik, které budou následně stanoveny pro rozsáhlejší soubor přibližně 163 stanic. Tyto stanice se již vyznačují rozdílnou mírou ovlivnění a velikostí povodí. Po konzultaci s ČHMÚ byly vybrány následující hydrologické charakteristiky, které byly dále využity pro zpracování upravené metodiky pro stanovení minimálních zůstatkových průtoků. časové období 1981 až 2010 nové referenční období ČHMÚ, základní popisné statistiky Cv, Cs, Qa, m-denní průtoky z denních dat, 31

33 dlouhodobé průměrné měsíční průtoky ( ) s pravděpodobností překročení 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 98%, Cv a Cs pro jednotlivé měsíce ( ), průměrné srážky na povodí. Obr Pravděpodobnostní pole měsíčních průtoků Malše ve stanici Kaplice pro data z období V další fázi bylo nutno nastavit procentuální odchylky od tzv. přirozeného průtoku do tří hodnotících kritérií: 1. Dobrý stav, 2. Vyhovující, 3. Špatný (nevyhovující) stav. Tyto odchylky je nutno nastavit pro jednotlivé biologické druhy (ryby, bentos). K definování tzv. přirozeného průtoku byla použita analýza hydrologických charakteristik zpracovaných ČHMÚ a dále pak výsledky dosažené dlouholetou aplikací metodiky IFIM a jejího modelového nástroje PHABSIM. Metodika bude pro stanovení MZP v konečném výsledku používána pracovníky vodoprávních úřadů a proto musí být v praxi snadno použitelná. Současná představa je taková, že jednotlivé charakteristické typy vodních toků (vodních útvarů) budou mít přiřazenu svoji hodnotu tzv. přirozeného průtoku, který bude vztažen k některé z hodnot m-denních průtoků. M-denní průtoky jsou data standardně poskytovaná ČHMÚ v libovolném profilu toku. Od této hodnoty budou následně odečteny nastavené procentuální odchylky a výsledkem je hodnota minimálního zůstatkového průtoku. 32

34 1.6.3 Výstupy Článek v odborném recenzovaném periodiku (uplatnění výsledků z roku 2010) Balvín, P., Vyskoč, P., Kult, A., Rosendorf, P. Novelizace vodního zákona stanovení minimálních zůstatkových průtoků. Podání článku do odborného recenzovaného periodika (uplatnění výsledků z roku 2011). Oproti původně dvěma výše uvedeným plánovaným výstupům byl publikován jeden článek v recenzovaném odborném periodiku. V tomto článku byly spojeny obě témata. K tomuto kroku vedly dva důvody. Za prvé nutnost poskytnout ucelenou informaci o rozsahu provedených prací a za druhé situace v redakci VTEI, kde již nebylo místo pro publikování v prosincovém čísle. Z těchto důvodů bylo publikování provedeno v srpnovém čísle VTEI. Balvín, P., Mrkvičková, M., Stanovení minimálních zůstatkových průtoků, Vodní Hospodářství - VTEI, 2011, roč. 53, č. 4/2011, s ISSN (3632_3333) Vypracování certifikované metodiky pro stanovení minimálního zůstatkového průtoku. Metodika bude postoupena do schvalovacího procesu na začátku listopadu Další výstupy: Článek ve sborníku konference Vodní toky 2011 (uplatnění výsledků z let 2010, 2011 a připravované certifikované metodice) Balvín, P., Mrkvičková, M., Stanovení minimálních zůstatkových průtoků, Vodní toky 2011, Hradec Králové. 33

35 1.7 STANOVENÍ VHODNÝCH INDIKÁTORŮ PRO IDENTIFIKACI VÝSKYTU, PŘEDPOVĚĎ A VYHODNOCENÍ INTENZITY OBDOBÍ SUCHA PRO PODMÍNKY ČESKÉ REPUBLIKY Předmět řešení Předmětem řešení úkolu je základní výzkum problematiky spojené s nedostatkem vody a sucha, se zaměřením na hledání vazeb mezi meteorologickým a hydrologickým suchem a jejich příčin. Jsou testovány a porovnávány výsledky metody součtových řad a metody nedostatkových objemů pro hodnocení meteorologického a hydrologického sucha v denním časovém kroku za posledních 135 let. Projekt se dále věnuje monitoringu dění v oblasti výzkumu a plánování v rámci Evropské unie a testování indexů sucha, jejichž užití je plánováno také v rámci celé Evropské unie Postup řešení a výsledky Práce v roce 2011 navázaly na výzkum z předchozího roku. Pomocí metody nedostatkových objemů bylo hodnoceno hydrologické sucho a pomocí metody součtových řad bylo analyzováno meteorologické sucho. Skripty pro hodnocení sucha pomocí metody součtových řad i metody nedostatkových objemů byly modifikovány oproti původně používaným skriptům tak, aby poskytly názornější a přesnější výsledky, představují robustní aplikaci pro možnost analýzy a kvantifikace sucha na historických i online datech. Z grafických i tabelárních výstupů se uživatel dozví vše podstatné o proběhlých suchách, od nalezení období výskytu sucha až po setřídění těchto such podle mnoha kritérií (intenzita sucha, délka trvání apod.). U hydrologického sucha existuje možnost analyzovat sucho pomocí více prahových hodnot, včetně grafického srovnání zjištěných výsledků (obrázek 1.7.1). Obr Velikost nedostatkových objemů v Brandýse nad Labem v období let (barevně zobrazeny velikosti nedostatkových objemů pro různé hranice limitních průtoků) Intenzita meteorologického sucha byla podle velikosti indexu suchosti S rozdělena do pěti kategorií (tabulka 1.7.1). 34

36 Tab Kategorie sucha podle velikosti indexu suchosti S Velikost indexu suchosti S Kategorie sucha 1 10,00 Malé sucho 10,01 20,00 Středně velké sucho 20,01 50,00 Velké sucho 50,01 100,00 Velmi velké sucho nad 100 Extrémně velké sucho Hlavní část výzkumu byla zaměřena na analýzu výskytu meteorologického a hydrologického sucha v dlouhých sekulárních časových řadách. Na denních datech ze 13 klimatologických a 7 vodoměrných stanic z období od konce 19. století (nejdelší hodnocené řady jsou z roku 1875) do roku 2010 (resp. 2009, u průtoků v Brandýse nad Labem do konce roku 2006) byla hledána období výskytu nejextrémnějších such a tato období byla charakterizována z meteorologického a hydrologického pohledu. Zajímalo nás i srovnání se suchy po roce 1990 (která si většina z nás ještě v pomatuje). Ukázalo se, že největší sucha, která se vyskytla na území České republiky, byla podstatně horší než např. poslední velké sucho v roce Je tedy přínosné, aby se i pro území České republiky připravovaly plány pro zvládání období nedostatku vody a sucha. Nejdůležitější výsledky této části subprojektu jsou shrnuty v článku s názvem Největší sucha na území České republiky v období let Další část výzkumu se zabývala vhodnosti užití indexů SPI, SRI, WEI+, fapar indexu a indikátoru výšky sněhové pokrývky pro výpočet meteorologického, hydrologického a agronomického sucha na území Evropské unie. Testování indikátorů proběhlo na pilotních datech z povodí na jižní Moravě. Zjištěné poznatky a doporučení jsou publikovány v článku s názvem Testování indikátorů sucha a nedostatku vody navrhovaných Evropskou komisí na pilotním povodí ČR. Probíhala rovněž poradenská činnost pro Odbor ochrany vod MŽP ČR. V rámci této činnosti se sledoval aktuální vývoj v rámci EU v oblasti problematiky nedostatku vody a sucha, zástupce VÚV TGM, v.v.i. se zúčastnil jednání pracovních skupin CIS Expert Group on Climate Change and Water a CIS Water Scarcity and Drought, včetně přípravy podkladů. Na MŽP byl uspořádán seminář s názvem Výstupy výzkumných projektů zaměřených na problematiku klimatické změny a jejího vlivu na vodní hospodářství. Ve spolupráci s odborem ochrany vod MŽP byl dne připraven pro doprovodný program veletrhu WatEnvi, blok přednášek s názvem Sucho a ochrana vodních zdrojů. Prezentace, které zazněly, jsou uveřejněny na portále Výstupy Články v recenzovaném časopise: o o Článek o největších suchách v minulosti. Do redakce časopisu Meteorologické zprávy byl odeslán článek s názvem Treml, P. Největší sucha na území České republiky v období let (3633_final1_2011), který podrobně rozebírá 6 nejextrémnějších such posledních 135 let z meteorologického a hydrologického pohledu, včetně přehledného grafického znázornění intenzity ostatních such. Článek byl přijat redakční radou k publikování. Vyjde v 6. čísle časopisu Meteorologické zprávy v prosinci Článek o plánování v oblasti nedostatku vody a sucha. Na žádost Odboru ochrany vod MŽP ČR došlo k tematické změně v zaměření 2. plánovaného článku. Místo článku o plánování v období sucha byl připraven článek 35

37 k tematice výpočtu indexů sucha v rámci EU. Má název Testování indikátorů sucha a nedostatku vody navrhovaných Evropskou komisí na pilotním povodí ČR a vyjde v mimořádném čísle časopisu VTEI, jehož vydání je plánováno na listopad Výsledná verze článku pro oponentní řízení by měla být k dispozici během 14 dnů. Prezentace poznatků na konferencích a odborných akcích o o o Na veletrhu WATENVI v Brně (25.5.) byla prezentována přednáška s názvem Treml, P. Stanovení vhodných indikátorů pro identifikaci výskytu, předpověď a vyhodnocení intenzity období sucha pro podmínky České republiky (3633_final2_2011). Výstupy z řešení projektu byly prezentovány i v rámci doprovodného programu na stánku VÚV TGM, v.v.i., kde se mohli návštěvníci stánku ptát na všechno, co je k suchu zajímalo. Na vědecko-odborné konferenci Aqua ochrana vod v Trenčíně (21.9.) byla prezentována přednáška s názvem Treml, P. Výzkum sucha na území České republiky (3633_final3_2011). Text přednášky byl zároveň publikován ve sborníku z konference (3633_3382). Na konferenci CUAHSI Conference on Hydrologic Data and Information Systems v Loganu v USA (24.6.) byl prezentován poster na téma Definition of drought periods in day time step based on mass curve method and deficit volume method using R language (3633_final4_2011) (poster prezentován spoluřešitelem z Idaho State University). Oceněn značně inovativní přístup k výzkumu a prezentaci problematiky spojené se suchem. Organizace seminářů o suchu: o Ve spolupráci s MŽP bude spoluorganizován blok věnovaný problematice výzkumu a plánování v oblasti nedostatku vody a sucha na veletrhu WATENVI (Brno, květen 2011). o byl uspořádán s MŽP blok seminářů s názvem Sucho a ochrana vodních zdrojů. V únoru bude uspořádán seminář na MŽP pro pracovníky MŽP a MZe, který shrne výsledky nejdůležitějších výsledků vybraných projektů výzkumu hydrologického sucha a možnost jejich uplatnění v rámci státní správy byl na Ministerstvu životního prostředí uspořádán seminář s názvem Výstupy výzkumných projektů zabývajících se vlivem klimatické změny na vodní hospodářství se zaměřením na sucho a nedostatek vody, bylo prezentováno celkem 11 příspěvků souvisejících s problematikou výzkumu sucha. Ze semináře vznikl sborník (3633_final5_2011). Podklady k dokumentům EU, účast na jednáních expertních skupin EG on Climate Change & Water, EG Water Scarcity & Droughts a mezirezortní pracovní skupiny Plánování v oblasti vod podle Rámcové směrnice o vodách. Časový i věcný rozsah plnění tohoto výstupu bude v návaznosti na časový harmonogram jednání expertních skupin práce a účast na jednáních pracovních skupin budou pravděpodobně probíhat i během podzimních měsíců. 36

38 Zástupce VÚV TGM, v.v.i. (Ing. Magdalena Mrkvičková) se zúčastnil jednání pracovních skupin při EU. Ve dnech proběhl workshop k projektu Climate Adaptation modelling water scenarios and sectoral impacts, jednání experní skupiny CIS Expert Group on Climate Change and Water a jednání expertní skupiny Water Scarcity and Drought. Z pracovní cesty byla vypracována zpráva, která byla zaslána odboru ochrany vod. Dále bylo sepsáno doplnění listu indikátoru hydrologického sucha SRI (standardized runoff index) o popis indikátoru SDVI (standardized deficit volume index), který by mohl indikátor SRI vhodně doplnit (3633_final6_2011). Další jednání pracovní skupiny CIS Expert Group on Water Scarcity and Drought proběhlo ve dnech Jednání bylo věnováno prvním výsledkům testování vybraných indikátorů sucha a nedostatku vody. Před jednáním bylo za Českou republiku zpracováno zhodnocení výsledků indikátoru WEI+ pro povodí Moravy (3633_final7_2011) a zhodnoceny výsledky indikátoru SRI pro povodí Moravy a porovnání s výsledky získanými při použití indikátoru nedostatkových objemů, který byl navržen v rámci řešení projektu VaV Časová a plošná variabilita sucha v České republice (3633_final8_2011). Z pracovní cesty byla vypracována zpráva, která byla zaslána Odboru ochrany vod MŽP. Na základě výsledků jednání byl vypracován doplněný factsheet k indikátoru SRI (3633_final9_2011) a tento návrh byl zaslán zástupci Španělska, který je zodpovědný za přípravu finální verze dokumentu. 37

39 2. ODDÍL B SPOLEČENSTVA A ORGANISMY 2.1 STRUKTURA SPOLEČENSTVA MAKROZOOBENTOSU A FYTOBENTOSU VE VZTAHU K HYDROMORFOLOGII TOKU A ANTROPOGENNÍMU OVLIVNĚNÍ Předmět řešení Stejně jako v předchozích letech tak i v letošním roce byl výzkum subprojektu 3628 zaměřen na téma vztahů struktury společenstev fytobentosu a makrozoobentosu k antropogennímu ovlivnění. Tým řešitelů se věnoval výzkumu zaměřenému především na studium různých typů habitatů v toku, se zaměřením jednak na malé toky ale i na nebroditelné části velkých toků a jejich význam pro hodnocení ekologického stavu toku. Cílem výzkumu bylo především sledovat vliv disturbancí na společenstva fytobentosu a makrozoobentosu, ať už se jednalo o přirozené disturbance nebo disturbance antropogenní (hydromorfologické úpravy toku, organické znečištění, vliv lodní dopravy, rozkolísaný hydrologický a teplotní režim) Postup řešení a výsledky V roce 2011 probíhalo především dokončování všech prací a jejich dotažení do podoby recenzovaných nebo impaktovaných článků. Kolektiv spoluřešitelů se věnoval i studiu problematiky vlivu antropogenních tlaků na společenstva makrozoobentosu a fytobentosu tekoucích vod. Nebroditelné toky Pozornost byla věnována především tematice sledování a hodnocení společenstev makrozoobentosu nebroditelných toků Vltavy a Labe. Cílem této studie bylo testovat metodu odběru na nebroditelných tocích a zjistit, zda jsou vzorky odebrané jednotlivými odběrovými zařízeními z hlediska zastoupení taxonů a počtu jedinců shodné nebo se liší. Dalším úkolem bylo zjistit druhové složení společenstev makrozoobentosu hlubokých, nepřístupných částí toků. V roce 2008 byly odebrány vzorky makrozoobentosu celkem ze šesti lokalit v dolní části toku řek Vltavy (Vrané, Podolí, Zelčín) a Labe (Obříství, Liběchov, Schmilka). K odběrům bylo použito odběrových zařízení drapák van Veen a pneumatický vzorkovač (airlift sampler). Na každé lokalitě bylo odebráno vždy 10 vzorků drapákem a 10 vzorků pneumatickým vzorkovačem z proudnice a z různých typů habitatů. Zároveň byly zaznamenány vybrané abiotické charakteristiky toku (teplota vody a vzduchu, ph, vodivost, rozpuštěný kyslík, souřadnice, hloubka, rychlost proudu, charakter substrátu, charakter proudění). Z výsledků vyplývá, že v našich podmínkách a pro daný typ řek byl na Vltavě i Labi účinnějším a efektivnějším odběrovým zařízením pneumatický vzorkovač. Při odběrech tímto zařízením byl ve všech případech zaznamenán ve většině vzorků vyšší počet jedinců i vyšší počet taxonů makrozoobentosu. Celkově byly nalezeny na Vltavě výrazně vyšší počty jedinců i taxonů než v Labi. Na lokalitách řeky Vltavy dominovaly především druhy ze skupin červi ( Oligochaeta ), měkkýši (Mollusca) a pakomáři (Chironomidae). Podobná situace byla i na Labi, nicméně druhové složení společenstev se na jednotlivých lokalitách výrazně lišilo. Nižší počty jedinců, taxonů a celkově nižší diverzita na lokalitách na Labi je pravděpodobně způsobena větším antropogenním zatížením (větší organické zatížení, výrazně ovlivněná hydromorfologie, intenzivní lodní doprava, odtěžování sedimentu v korytě atd.). Vzhledem k tomu, že hluboké části toků jsou v České republice velmi málo prozkoumané, bylo v rámci našeho výzkumu zaznamenáno několik zajímavých nálezů. 38

40 V rámci této studie bylo provedeno testování možnosti použití německého systému hodnocení ekologického stavu nebroditelných toků podle makrozoobentosu v českých podmínkách. Během testování byl systém upraven, a to v modulu organické znečištění. Z výsledků vyplynulo, že aplikace německého PTI systému v českých podmínkách je možná, doporučit jej lze pouze pro hodnocení lokalit v povodí Labe, které mají nad profilem velikost plochy povodí větší než 10 tisíc km 2. Na menších potamálních tocích s výskytem ritrálních druhů PTI systém selhával. V souvislosti s řešením problematiky nebroditelných toků jsme narazili na problém týkající se invazních druhů vodních bezobratlých, v rámci studie byl potvrzen výskyt devíti druhů vodních bezobratlých, které se k nám rozšířily migrací proti proudu Labe nebo byly zavlečeny lodní dopravou. Téma nepůvodních druhů, tedy těch, které se rozšířily mimo areál svého přirozeného výskytu, je velmi aktuální a diskutované. Některé populace nepůvodních druhů, tzv. invazních druhů mohou způsobit závažné problémy, kdy výrazně ekologicky a funkčně naruší společenstva nebo i celé ekosystémy. Výsledky týkající se tématu nebroditelných toků byly prezentovány v únoru na konferenci Vodárenská biologie a v červnu na semináři na Novotného lávce v Praze. Výsledky byly zpracovány a publikovány v recenzovaném časopise (Němejcová et al., 2011; Řezníčková et al., 2011). Ve druhé polovině roku ještě probíhají dokončovací práce na dalších dvou publikací, které budou odeslány do recenzovaných časopisů (Němejcová et al., 2011; Řezníčková et al., 2011). Diverzita habitatů říčního kanálu Dalším tematickým okruhem, kterým se zabýval tento subprojekt, byla diverzita říčních habitatů. Relace diverzity habitatů a bentických bezobratlých byla zkoumána ve 20 českých řekách. Byla vyvinuta metoda River Channel Habitat Diversity (RCHD), která počítá diverzitu a pestrost habitatů jako například Shannon-Wienerův index. Významnost diverzity habitatů pro společenstva bentických bezobratlých byla zjištěna multivariačním hodnocením, ale oproti očekávání korelace diverzity bentických bezobratlých a habitatů významná nebyla. Korelace výsledků RCHD a RHS nebyla významná. Výsledky byly zpracovány a publikovány v impaktovaném časopise (Kokeš 2011). Společenstva fytobentosu a fytoplanktonu Nedílnou součástí subprojektu je i výzkum společenstev fytobentosu jako důležité složky bioty tekoucích vod, který se zabýval především metodikou hodnocením společenstev na přirozeném a umělém substrátu. V období byly na malých tocích v zemědělské krajině testovány různé typy podkladních materiálů pro sledování nárostů fytobentosu za vymezené časové období. Nejlépe se osvědčila kotvená průhledná folie, která umožnila mimo jiné i mikroskopické hodnocení struktury celého vzniklého společenstva v neporušeném stavu. Vliv charakteru substrátu a typu proudění byl sledován i se zaměřením na strukturální změny modelových taxonů fytobentosu a jeho druhové spektrum. Výsledky budou publikovány ve druhé polovině roku v recenzovaném časopise (Heteša et al., 2011). Další dílčí studie se zabývala společenstvy fytoplanktonu soustavy nádrží Dalešice-Mohelno vybudovaných na řece Jihlavě. Na těchto nádržích probíhá dlouhodobá monitorovací činnosti (více než 30 let), jde o celou řadu sledování, která jsou minimálně ve středoevropském měřítku unikátní. Poskytují cenné informace o vývoji kvality vody a to krátce před vznikem této soustavy, během vlastní výstavby a řádu let při jejím provozování. 39

41 V rámci biologických stanovení byla mimo jiných ukazatelů sledována dynamika fytoplanktonu (zahrnovala taxonomické složení a abundanci). Dlouhodobý monitoring byl prováděn celkem na pěti profilech. Výsledky byly zpracovány do podoby recenzovaného článku, který bude odeslán během října 2011 do recenzovaného časopisu VTEI a publikován v prosinci Prostorová a časová dynamika makrozoobentosu V další studii se autoři pokusili modelovat celkovou abundanci, taxonomickou bohatost a strukturu společenstva bentických bezobratlých ve vztahu k environmentálním gradientům pomocí zobecněných aditivních modelů a (parciální) redundantní analýzy. Celková abundance bezobratlých byla silně závislá na množství potravních zdrojů a kolísala během roku, zřejmě důsledkem životních cyklů některých taxonů. Naproti tomu taxonomická bohatost se během roku neměnila, byla však vyšší na stabilních a prostorově složitějších habitatech chudých na potravní zdroje. Celková taxonomická struktura společenstev se měnila spíše v prostoru a čase. Toto téma bylo zpracováno do podoby článku a úspěšně prošlo recenzním řízením v impaktovaném časopise (Straka et al., 2011). V následující publikaci autoři navázali na předchozí článek a pokusili se modelovat temporální dynamiku jednotlivých taxonů a jejich odpovědi na environmentální gradienty. Cílem bylo zjistit, které taxony jsou zodpovědné za změny společenstva bentických bezobratlých v prostoru a čase. Druhá publikace bude odeslána do impaktovaného časopisu do poloviny října 2011 (Straka & Syrovátka, 2011) Výstupy Heteša, J. Marvan, P. Forejtníková, M. Zkušenosti s využitím umělých podkladů pro sledování dynamiky nárostů v malých tocích. V současné době probíhá příprava článku. Článek bude odeslán do konce roku 2011 do recenzovaného časopisu VTEI. Kokeš, J. River channel habitat diversity (RCHD) and macroinvertebrate community. Článek vyšel v impaktovaném časopise Biologia. Kokeš, J. River channel habitat diversity (RCHD) and macroinvertebrate community. Biologia, 66(2): (3628_3260) Němejcová, D., Kokeš, J., Syrovátka, V. Změny ve složení společenstev makrozoobentosu Labe vlivem invaze nepůvodních druhů během posledních 15 let. V současné době probíhá příprava článku. Článek bude poslán do konce roku do recenzovaného časopisu. Němejcová, D., Opatřilová, L., Kokeš, J. & Řezníčková, P. Hodnocení ekologického stavu nebroditelných toků podle makrozoobentosu: testování německého systému hodnocení v českých podmínkách. Článek vyšel v recenzovaném časopise VTEI. Němejcová, D., Opatřilová, L., Kokeš, J. & Řezníčková, P. (2011) Hodnocení ekologického stavu nebroditelných toků podle makrozoobentosu: testování německého systému hodnocení v českých podmínkách. VTEI Vodohospodářské technicko-ekonomické informace, č. 1/2011, r. 53, s , příloha Vodního hospodářství. (3628_3183) Řezníčková, P., Opatřilová, L., Syrovátka, V., Němejcová, D., Kokeš, J. Porovnání metod odběrů vzorků makrozoobentosu z nebroditelných toků. 40

42 Článek je připravován k podání do recenzovaného časopisu VTEI, bude odeslán do konce roku Řezníčková, P., Opatřilová, L., Syrovátka, V., Němejcová, D., Kokeš, J. Společenstva makrozoobentosu nebroditelných toků České republiky. Článek vyšel v recenzovaném časopise VTEI. Řezníčková, P., Opatřilová, L., Syrovátka, V., Němejcová, D., Kokeš, J. (2011) Makrozoobentos epipotamálních úseků řek Labe a Vltavy příspěvek k poznání společenstev hlubokých částí dna. VTEI Vodohospodářské technicko-ekonomické informace, č. 1/2011, r. 53, s , příloha Vodního hospodářství. (3628_3278) Straka, M., Syrovátka, V., Helešic, J. Spatial and temporal variation in benthic macroinvertebrate assemblages in a woodland headwater stream. Článek úspěšně prošel recenzním řízení v impaktovaném časopise Hydrobiologia. Straka, M. & Syrovátka, V. Habitat preferences and temporal dynamics of macroinvertebrate taxa in a headwater woodland stream. V současné době jsou dokončovány práce na publikaci. Článek bude odeslán do poloviny října 2011 do impaktovaného časopisu Fundamental and Applied Limnology. Další výstupy: Němejcová, D., Opatřilová, L., Kokeš, J., Řezníčková, P. (2011) Testování německého systému hodnocení ekologického stavu nebroditelných toků podle makrozoobentosu v českých podmínkách. In: Říhová Ambrožová Jana, Veselá Jana Vodárenská biologie 2011, , Praha, Česká Republika. Státní zdravotní ústav, Praha, Pardubice - Semtín: Vodní zdroje EKOMONITOR s.r.o., Chrudim, 2011, s (3628_3274) Řezníčková, P., Opatřilová, L., Syrovátka, V., Kokeš, J., Němejcová, D., Janovská, H. (2011) Makrozoobentos Labe a Vltavy testování účinnosti odběrových zařízení na nebroditelných tocích. In: Říhová Ambrožová Jana, Veselá Jana Vodárenská biologie 2011, , Praha, Česká Republika. Státní zdravotní ústav, Praha, Pardubice - Semtín: Vodní zdroje EKOMONITOR s.r.o., Chrudim, 2011, s (3628_3280) Marvan, P., Opatřilová, L., Fránková M. (2011) Metody hodnocení fytobentosu pro stanovení ekologického stavu řek u nás a sousedních zemích. VTEI Vodohospodářské technicko-ekonomické informace, č. 1/2011, r. 53, s. 1-4, příloha Vodního hospodářství.. (3628_3281) Opatřilová, L., Kokeš, J., Syrovátka, V., Němejcová, D., Zahrádková, S. (2011) Hodnocení ekologického stavu tekoucích vod ČR podle makrozoobentosu: vývoj a popis metodiky. VTEI Vodohospodářské technicko-ekonomické informace, č. 1/2011, r. 53, s. 6-9, příloha Vodního hospodářství.. (3628_3282) Sedláček P. (2011) Hodnocení vlivu údolních nádrží Dalešice Mohelno na fytoplankton řeky Jihlavy. Článek bude odevzdán začátkem října a bude publikován prosincovém čísle VTEI. Řezníčková, P., Opatřilová, L., Němejcová, D., Syrovátka, V., Kokeš, J., Forejtníková, M., Marvan, P., Janovská, H. (2011) Struktura společenstva ve vztahu k antropogennímu ovlivnění. Seminář Dopady klimatických a antropogenních změn na vodní režim a přírodní prostředí, Novotného lávka, Praha,

43 2.2 MODELOVÁNÍ STRUKTURY SPOLEČENSTVA RYB POD VLIVEM VARIABILITY PRŮTOKU A GEOMORFOLOGIE TOKU Předmět řešení Projekt se zabývá prostorovými nároky ryb v říčním prostředí, které jsou ověřovány v terénních i laboratorních podmínkách. V období byl výzkum orientován na maximální zisk údajů o prostorové distribuci v kategoriích jako je domácí okrsek, centrum aktivity a teritorium. Tyto jednotky byly sledovány ve vztahu k odezvě jedince, struktuře populace, sezónnímu cyklu, typu prostředí (makrohabitatu) a jeho jednotlivým parametrům (mezohabitatu). V našich výstupech jsme prokázali, že velikost domácího okrsku je ovlivněna např. mezohabitatem (tůně vs. peřeje a proudy, Slavík et al 2005), fází měsíce (Horký et al 2006), průtokem a teplotou (Horký et al 2008), průhledností vody (Kulíšková et al 2009) a dále velikostí těla (Slavík et al 2007) nebo přítomností konkurentů v preferovaném území (Slavík & Horký 2009). Součástí projektu však není pouze monotématické využití metody radio-telemetrie. V posledním roce byly zpracovány a publikovány údaje, které se zabývají principy prostorové distribuce juvenilních ryb (Jurajda et al 2010) a šíření nepůvodních druhů (Musil et al 2010, Gozlan et al 2010) a vztahů mezi rybami a mlži (Douda et al 2011). Byly také vyhodnoceny některé prvky chování pod vzájemným vlivem jedinců ryb (bez vlivu příbuznosti nebo individuální agresivity) v laboratorních podmínkách (Slavík et al 2011) Postup řešení a výsledky V naší práci se zabýváme odhadem velikosti domácích okrsků v podélném profilu toků, resp. v rámci modelových povodí odlišného geomorfologického charakteru. Mezi hlavními parametry jsou uvažovány spád a řád toku, a velikost průtoku. Součástí uvedeného postupu jsou informace o možnosti volného šíření populací ryb formou sezónních migrací nebo driftu juvenilních stadií a jejich vzorkování. Z tohoto hlediska projekt zahrnuje i problematiku šíření invazních druhů. Během roku 2011 byla dokončena telemetrická studie prostorové distribuce invazního sumečka a ve fázi dokončování je i sběr údajů v modelovém povodí řeky Vydry. Byly zpracovány populační parametry početnost, věk a růst z modelového povodí řeky Vydry a Křemelné. Byly vyhodnoceny údaje o prostorovém chování juvenilních sumců z experimentálního modelu v laboratoři, zpracovány do formy publikace a odeslány do redakce časopisu Aquaculture (viz níže). Pro NP Šumava byl zpracován návrh změny managementu na řece Vydře Výstupy V rámci subprojektu bylo v minulých etapách řešení odesláno do redakčního řízení 6 článků, které nebyly doposud přijaty a redakční řízení pokračuje. Zde je uveden jejich seznam: Factors influencing home range size in chub Leucuscus cephalus along longitudinal profile of rivers (Environmental Biology of Fishes). Diurnal behaviour of asp Aspius aspius (Hydrobiologia). River connectivity as the predictor of reproduction success in 0+ fish communities (Freshwater Biology). How temperature and flow affected the home range size in pike? (Folia Zoologica). Morphological variation of persian sturgeon (Acipenser persicus, Borodin 1897), between southeast and southwest of the Caspian Sea, Iran (Journal of Applied Ichthyology). 42

44 Core area as the predictor of energetic needs in freshwater fish. (Journal of Animal Ecology). Práce, které byly nově postoupeny do redakčního řízení v roce 2011: Brown trout spawning migration in headwaters isolated by artificial obstacles (Transactions of the American Fisheries Society). Práce byla předběžně přijata (po doporučených úpravách). Effect of grading on energy consumption in European catfish Silurus glanis (Aquaculture). Uplatněné výstupy: Plánovaný výstup jednoho článku v časopisu s IF byl uplatněn: o Byla publikována nova práce pod titulem Slavík, O., Pesta, M., Horký, P Effect of grading on energy consumption in European catfish Silurus glanis. Aquaculture 313, Aquaculture, 2011, roč. 313, č. 1-4, s ISSN IF = 1,98. (3607_3244) Konference: Účast na třech zahraničních konferencích. Realizováno: o Fish Diversity and Conservation: Current State of Knowledge, (Annual Internation Conference of the Fisheries Society of the British Isles). Musil, J., Horký, P. Slavík, O., Zbořil A. (2011). The role of dams, weirs and fish ponds as stepping-stones for invasions of fishes into river systems: spatial analyses across watersheds in the Czech Republic. In: R.E. Gozlan, (ed.) Fish Diversity and Conservation: Current State of Knowledge. Book of Abstracts. School of Applied Sciences, University of Bournemouth, Poole, UK. 42pp. Abstrakt: River barriers, such as dams and weirs and aquaculture are globally believed as stepping-stones of the invasion of non-native species. Because limited evidence exists, the goals of this study were to test the hypothesis that dams, weirs and pond aquaculture serve as stepping-stones for the fish invasions into river systems on the example of the entire river network of the Czech Republic. Because the incidence of non-native fishes in the wild might be influenced by other surrogates of propagule pressure that potentially interact with the effects of dams, weirs and fish ponds, the human population was selected as the most appropriate explanatory variable. In addition to all variables tested, the probability of presence for any established nonnative fishes was tested in relation to the total fish species richness. Based on YOY fish assemblages (554 surveys) and on GIS spatial analyses, the probability that any non-native fish species was present was not found to be related to the dams, weirs or to the human population. Instead, this probability dramatically increased with the total number of fishes at a site. In particular, the presence of non-native fishes showed a clear positive association with the total species richness (Rhodeus amarus, Carassius gibelio, Proterorhinus semilunaris), the number of fish ponds (Ameiurus nebulosus) or both of these variables (Pseudorasbora parva), reflecting species-specific life histories and patterns of invasion with respect to introduction (i.e., introduction 43

45 o pathway), establishment (i.e., greater probability in areas with high species richness) and dispersal (i.e., the role of aquaculture as a stepping-stone). o New Frontiers in Fisheries Management and Ecology: Leading the Way in a Changing World (Annual Internation Conference of the American Fisheries Society. Musil, J., Slavík, O. (2011). Movement Behaviour of Adult Brown Bullhead in Its Nonnative Range of Distribution the Elbe River in the Czech Republic. In: D. Ward (Cochair): Contributed Papers Invasive species, New Frontiers in Fisheries Management and Ecology: Leading the Way in a Changing World, American Fisheries Society, 3-9 September 2011, Seattle, Washington, USA. Published online at Abstrakt: The brown bullhead Ameiurus nebulosus (Rafinesque, 1820), a catfish originally from North America, was introduced into European continent among other ictalurids already in 19th century. In Europe, brown bullhead is not as widely distributed as for example black bullhead (A. melas), but it also established several long-term populations throughout Europe and represents a successful non-native invader. Until date, surprisingly, there is still very limited knowledge on the invasion ecology of iclarurids in general and brown bullhead in particular as compared with large knowledge background on the ecology of this family from its native range of distribution. Based on the radio-tracking surveys (24 individuals tracked every 1 week for 1.5 year period), this study aims to examine movement pattern (i.e. longitudinal and diurnal movements) and habitat use in brown bullhead of the oldest European population origin (date of first introduction in 1890), and to compare our results with those known from native range of its distribution. In addition, the results of this study characterize important invasion parameters such as dispersal pathway (i.e. longitudinal movement) and species plasticity (i.e. timing and duration of reproduction, habitat use). Thus, our study provides valuable data for better understanding of successful brown bullhead invasion in Europe. 6Th Congress of the European Malacological Society, , Vitoria-Gasteiz, Spain. Douda, K., Vrtílek, M., Slavík. O., Reichard, M., (2011). Chinese pond mussel (Anodonta woodiana) in Europe - generalist strategy of host fish use as a crucial trait driving its invasiveness Abstrakt: Chinese pond mussel Anodonta (Sinanodonta) woodiana (Lea, 1834) is freshwater bivalve species native to East Asia, but recently reported as invasive in many countries of Europe. It has complex life cycle involving obligatory parasitic larval stage (glochidia), which develops on fishes. Despite that the larval phase has a key influence on species reproduction and dispersal (via fish vectors), there is a lack of knowledge on the role of parasitic stage in A.woodiana invasion dynamics. This study experimentally evaluated the compatibility of A. woodiana parasitic larvae with potential host fish species in its newly invaded range and quantified the effect of the host spectrum breath on host availability, using a case analysis based on fish distribution in the Czech Republic. We further described seasonal dynamic of A. woodiana glochidia production in a temperature regime of Central European lowland river. Our results showed that A. woodiana is a broad generalist; it was able to complete development on all eight fish host species tested, either co-invasive (Pseudorasbora parva, Carassius gibelio) or native (Leuciscus cephalus, Rutilus rutilus, Gobio gobio, Barbus barbus, Rhodeus amarus, Cyprinus carpio), which considerably increased host availability, and thus also reproduction success and dispersal abilities. There was no apparent limitation of A. woodiana reproduction by ambient temperature under typical conditions of a Central European lowland river; 44

46 production of ripe glochidia was found for a period of 6 months that included ambient temperature ranging from 15 to 27 C. We predict increasing pressure to native ecosystems and mainly to native unionids. In conclusion, we demonstrated that generalist strategy of host use during its parasitic stage and successful reproduction in environmental conditions rendered previously as suboptimal predispose A. woodiana for successful invasions in Europe and other continents.. 45

47 2.3 VÝZKUM V OBLASTI MIKROBIÁLNÍHO ZNEČIŠTĚNÍ POVRCHOVÝCH A ODPADNÍCH VOD Předmět řešení Cílem letošních prací bylo dokončení prací započatých v minulých letech řešení tohoto subprojektu, včetně vyhodnocení získaných výsledků a jejich publikace. V letošním roce měly vyjít minimálně tři publikace, týkající se redukce mikrobiálního znečištění biologickým čištěním odpadních vod a optimalizace metod analýz mikroorganismů v povrchových vodách. Dalšími úkoly byly zlepšení metod stanovení vybraných patogenních mikroorganismů (verocytoxinogenní E. coli a Listeria monocytogenes) a jejich aplikace při detekci patogenů v odpadních vodách a dokončení mapování mikrobiálního znečištění v horských a podhorských oblastech Postup řešení a výsledky Řešení tohoto úkolu mělo v letošním roce dvě hlavní části. V první části, týkající se optimalizace moderních metod stanovení mikrobiálních společenstev, byla pozornost zaměřena především na metody stanovení enteropatogenních kmenů E. coli, produkující verocytotoxiny (E. coli sérotyp O157, O26 a další). Probíhají laboratorní práce s cílem identifikace E.coli O157 kultivačními (selektivní půdy), mikroskopickými (odlišení živých a mrtvých bakterií v testovaných vzorcích) a molekulárně biologickými metodami (PCR). Dílčí výsledky budou presentovány na konferenci Mikrobiologie vody a prostředí 2011 v říjnu. Metody byly testovány na vzorcích odpadních vod, kde se předpokládal pozitivní záchyt. Kultivačními metodami E. coli O157 nebyla dosud zachycena (pomnožení, kultivace na SMAC agaru, aglutinační test), na SMAC agaru byly detekovány pouze další laktóza negativní druhy bakterií z čeledi Enterobacteriaceae. Druhá část řešení se zabývala mikrobiální kontaminací povrchových a odpadních vod. Pokračovalo se v mapování mikrobiálního znečištění v povrchových vodách horských oblastí (nová oblast) a zhodnocení struktury mikrobiálního společenstva málo antropogenně ovlivněných toků na základě distribuce fylogenetických skupin. Mapování organického zatížení malých horských toků pomocí ukazatele kultivovatelné mikroorganismy bylo provedeno v teplém letním období (srpen), které je charakteristické maximálním rozvojem bakterií. Výsledky byly zpracovány do specializované mapy Organické zatížení malých vodních toků pohoří Javorníky zatřídění dle mikrobiálních indikátorů organického znečištění (2011). Mapa zobrazuje výsledky screeningu organického zatížení malých vodních toků v oblasti pohoří Javorníky a jejich zatřídění podle stupnice, odrážející stav vyvolaný znečištěním rozložitelnými organickými látkami, tj. dle saprobního přístupu hodnocení jakosti vody. Jedinečným přínosem tohoto mapového výstupu je dokumentace organického zatížení převážně oligotrofních toků s minimálním antropogenním znečištěním a určení rozdílů pomocí zatřídění v oblasti relativně velmi nízkých indikačních hodnot a možnost porovnání s obdobnou mapou z území pohoří Beskydy (viz loňský rok). Výsledky mapování ukázaly, že organické zatížení toků je mírně vyšší než v CHKO Beskydy, převládaly střední hodnoty znečištění, silnější zatížení bylo zjištěno v nižší četnosti než v CHKO Beskydy. Obdobně jako v Beskydech nebyla prokázána přímá souvislost s polohou profilu v obydlené oblasti, tj. od pramene k ústí, ale spíše s prostorovou lokalizací s vlivem klimatu a podloží. Dále byly studovány změny mikrobiálních společenstev ve vybrané ČOV Hostivice (tato ČOV je před rekonstrukcí, v současné době má dvě rozdílné linky, oxidační příkop a jednotku Simplex). Kromě dříve používaných sond na FISH analýzy (doména Bacteria, třída Gammaproteobacteria) byla nově zařazena genová sonda na stanovení střevní bakterie rodu 46

48 Bacteriodes. Z nově studovaných patogenů byla testována eliminace Listeria monocytogenes biologickým čištěním. Zároveň bylo zkoumáno ovlivnění mikrobiální kontaminace Litovického potoka odtokem z uvedené ČOV. Výsledky doplnily publikaci Detekce patogenních bakterií v odpadních vodách. Listeria monocytogenes byla zachycena v surové odpadní vodě, v odtocích pouze v zimním období za zvýšených průtoků. Z patogenních bakterií byl nejvíce přítomen termofilní Campylobacter (v surové odpadní vodě řádově stovky ktj/ml, v odtocích řádově jednotky ktj/ml). Infekční dávka tohoto patogena je velmi nízká 200 až 300 ktj Výstupy Baudišová, D Hygienicky významné mikroorganismy v odpadních vodách. Publikace v recenzovaném časopise Vodní hospodářství. Vyšlo. Baudišová, D. Hygienicky významné mikroorganismy v odpadních vodách. Vodní hospodářství, 2011, roč. 4/2011, č. 4, s ISSN (3609_3265) Mlejnková, H., Slezáková, K., Petránová, A. Charakterizace fekální kontaminace a hygienických rizik spojených s vypouštěním odpadních vod z komunálních čistíren odpadních vod do toků. Publikace v recenzovaném časopise VTEI (ve spolupráci s projektem Identifikace antropogenních tlaků na kvalitativní stav vod a vodních ekosystémů v oblastech povodí Moravy a Dyje (75 % v tomto subprojektu). Vyšlo. Mlejnková, H., Slezáková, K., Petránová, A. Charakterizace fekální kontaminace a hygienických rizik spojených s vypouštěním odpadních vod z komunálních čistíren odpadních vod do toků. VTEI, 2011, roč. 53, č. 1, s ISSN (3609_3009) Mlejnková, H., Lytková, M. Hodnocení postupů pro zvýšení efektivity detekce nízkých počtů bakterií ve vzorcích vod metodou polymerázové řetězové reakce. Publikace v recenzovaném časopise VTEI. Vyšlo. Mlejnková, H., Lytková, M. Hodnocení postupů pro zvýšení efektivity detekce nízkých počtů bakterií ve vzorcích vod metodou polymerázové řetězové reakce. VTEI, 2011, roč. 53, č. 2, s ISSN (3609_3010) Baudišová, D., Benáková, A. Detekce patogenních bakterií v odpadních vodách. Byl odeslán rukopis do redakce recenzovaného časopisu VTEI Ve spolupráci s projektem Antropogenní tlaky na stav půd, vodní zdroje a vodní ekosystémy v české části mezinárodního povodí Labe (80 % v tomto subprojektu). V současné je již po recenzním řízení, bude publikován v říjnovém čísle VTEI. (3609_final1_2011) Mlejnková, H., Konečná, J., Sovová, K., Kroča, J. Characteristics of longitudinal profile of a mountain stream based on differences in planktonic microbial community structure. Rukopis bude odeslán do impaktovaného časopisu. Draft článku je připraven současně s presentací na konferenci v září (3609_final2_2011) Mlejnková, H., Slezáková, K., Fojtík, T. Organické zatížení malých vodních toků pohoří Javorníky zatřídění dle mikrobiálních indikátorů organického znečištění (2011). Mapa s odborným obsahem (3609_3336) Presentace výsledků na konferencích (předpokládaná témata): 47

49 Baudišová D., Benáková A. Detekce patogenních bakterií v odpadních vodách. Řešení extrémních požadavků na čištění odpadních vod Ve spolupráci s projektem Antropogenní tlaky na stav půd, vodní zdroje a vodní ekosystémy v české části mezinárodního povodí Labe (80 % v tomto subprojektu). Splněno. Baudišová, D., Benáková, A. Detekce patogenních bakterií v odpadních vodách. In Foller Jan Řešení extrémních požadavků na čištění odpadních vod. Blansko, Blansko : Tribun EU, 2011, s ISBN (3609_3266) Benáková A., Baudišová D. Mikrobiální oživení odtoku z čistíren odpadních vod. Vodárenská biologie Ve spolupráci s projektem Antropogenní tlaky na stav půd, vodní zdroje a vodní ekosystémy v české části mezinárodního povodí Labe (80 % v tomto subprojektu). Splněno. Benáková, A., Baudišová, D. Mikrobiální oživení odtoků z čistíren odpadních vod. In Jana Říhová Ambrožová Vodárenská biologie Praha, Praha : Vodní zdroje ekomonitor spol. s r.o., Chrudim, 2011, s ISBN (3609_3267) Mlejnková H. a kol. Characteristics of longitudinal profile of a mountain stream based on differences in planktonic microbial community structure. Health Related Water mikrobiology (HWRM), Sept. 2011, Rotorua, New Zealand. Abstrakt byl přijat, konference se koná ve 2. půlce září. (3609_final3_2011) Dále se předpokládá aktivní účast na konferenci Mikrobiologie vody a prostředí 2011, týkající se optimalizace metod mikrobiálních společenstev ve vodách. Byly přijaty tři příspěvky, týkající se stanovení E. coli O157 ve vodách, využití fluorescenční mikroskopie při kvantifikace bakterií ve vodách a stanovení koliformních bakterií ve vodách pomocí chromogenních médií. Konference se koná v říjnu, sborník vyjde do konce roku. 48

50 3. ODDÍL C POVRCHOVÉ VODY ANTROPOGENNÍ VLIVY 3.1 STUDIUM VÝSKYTU A CHOVÁNÍ PŘÍRODNÍCH A UMĚLÝCH RADIONUKLIDŮ V HYDROSFÉŘE VČETNĚ ANTROPOGENNÍHO OVLIVNĚNÍ Předmět řešení V rámci výzkumného záměru je dlouhodobě sledován obsah a chování radioaktivních látek v povrchových vodách, říčních sedimentech, vodních rostlinách a rybách. V roce 2011 byly práce zaměřeny na: analýzu časově-prostorových změn a distribuci radioaktivních látek mezi vodou, sedimenty, rybami a vodními makrofyty v lokalitách jaderných elektráren, těžby uranových rud a starých zátěží. dokončení experimentálních laboratorních a terénních prací zaměřených na problematiku pasivního vzorkování uranu a vybraných kovů, jejichž výskyt v hydrosféře souvisí s aktivitami spojenými s uranovým průmyslem v zájmové oblasti, a to pomocí vzorkovačů typu DGT. Zpracování a analýza výsledků a jejich zahrnutí do publikačních výstupů. hodnocení vývoje radioaktivity říčních dnových sedimentů podle klasifikace navržené v rámci řešení s identifikací oblastí ovlivněných lidskou (hornickou) činností. hodnocení možností snížení obsahu radioaktivních látek ve vodách se zaměřením na uran v návaznosti na metodický Pokyn hlavního hygienika České republiky k provedení stanovení nejvyšší mezní hodnoty uranu v pitné vodě Postup řešení a výsledky Ve spolupráci s Vodní zdroje EKOMONITOR spol. s r.o. a dalšími organizacemi (SÚRO, v.v.i., Diamo, s.p. Stráž pod Ralskem, Empos spol s r.o., Canberra-Packard, s.r.o., VF, a.s., Bioanalytika CZ, s.r.o.) byl zajištěn odborný program konference Radiologické metody v hydrosféře 11. Byly prezentovány výsledky řešení výzkumného záměru (příspěvky a poster). Ve spolupráci s VUVH Bratislava byly v září 2011 připraveny XVIII. Konzultační dny pro pracovníky vodohospodářských radiologických laboratoří. Jejich hlavními cíly bylo poskytnout aktuální informace z oblasti radiologie a radiochemie; reagovat na požadavky praxe; umožnit vzájemnou komunikaci mezi pracovníky radiologických hydroanalytických laboratoří ve vodárenství, životním prostředí, zdravotnictví aj.; úkoly Radiační monitorovací sítě. Během období nízkých vodních stavů byla odebrána poslední sada vzorků sedimentů ke genotoxickým analýzám. Dále bylo v roce 2011 provedeno konečné zpracování výsledků monitoringu profilů ve střední části povodí řeky Svratky, které probíhalo v rámci výzkumného záměru od roku Zpracovány a vyhodnoceny byly výsledky z oblastí Olší-Drahonín a Rožná-Dolní Rožínka. Získané poznatky byly zahrnuty do plánovaných publikačních výstupů zaměřených na prezentaci celkové situace v kontaminaci vodního prostředí vybranými látkami (zejména uranem), tak i na prezentaci odrazu kontaminace pomocí stanovení genotoxicity. Bylo provedeno srovnání výsledků kontaminace vodního prostředí uranem a radiem dosažených v období s výsledky z dřívějších monitoringů VÚV TGM (

51 1996). Toto porovnání je graficky znázorněno v souboru specializovaných map. Na obrázku Obr je příklad jednoho z mapových listů. Výsledky byly také zahrnuty do plánované odborné monografie. Byly provedeny experimentální laboratorní práce zaměřené na problematiku pasivního vzorkování uranu a vybraných kovů, jejichž výskyt v hydrosféře souvisí s aktivitami spojenými s uranovým průmyslem v zájmové oblasti, a to pomocí vzorkovačů typu DGT. V rámci přípravy experimentálních prací bylo zjištěno, že vzhledem k objemovým disproporcím mezi eluátem (cca 1,5 ml), získaným loužením sorpčního gelu s nasorbovaným analytem v 1 M HNO 3 a množstvím vzorku potřebného ke stanovení koncentrace uranu extrakčně spektrofotometrickou metodou (1 l), kterou je stanovován uran na brněnském pracovišti, není možné experimenty pro tento ukazatel dokončit. S ohledem na technické vybavení pracoviště a dlouhodobé zkušenosti s technikami DGT a DET byla navázána spolupráce s FCH VUT v Brně. V současné době probíhá zpracování a analýza výsledků experimentů vybraných kovů, které budou zahrnuty do dalších publikačních výstupů. Obr Zatížení střední části řeky Svratky uranem (U nat ) v letech Výstupy Příprava článku v recenzovaném časopise a mapových výstupů s výsledky hodnocení vývoje radioaktivity říčních dnových sedimentů v ČR za období podle klasifikace navržené v rámci řešení s identifikací oblastí ovlivněných lidskou (hornickou) činností (předání redakci). Marešová, D., Hanslík, E.,Juranová, E. Přírodní a umělé radionuklidy v říčních dnových sedimentech a plaveninách na území České republiky v období , předáno redakci VTEI, v lektorském řízení. 50

52 Byly zpracovány mapové výstupy: o Hanslík,E., Marešová, D., Makovcová, M., Fojtík, T. Radioaktivní látky v říčních dnových sedimentech České republiky - Průměrná hmotnostní aktivita 137 Cs za období (3611_3349) o Hanslík,E., Marešová, D., Makovcová, M., Fojtík, T. Radioaktivní látky v říčních dnových sedimentech České republiky - Průměrná hmotnostní aktivita 137 Cs za období (3611_3350) o Hanslík,E., Marešová, D., Makovcová, M., Fojtík, T. Radioaktivní látky v říčních dnových sedimentech České republiky - Průměrná hmotnostní aktivita 40 K za období (3611_3351) o Hanslík,E., Marešová, D., Makovcová, M., Fojtík, T. Radioaktivní látky v říčních dnových sedimentech České republiky - Průměrná hmotnostní aktivita 228 Ra za období (3611_3352) o Hanslík,E., Marešová, D., Makovcová, M., Fojtík, T. Radioaktivní látky v říčních dnových sedimentech České republiky - Průměrná hmotnostní aktivita 226 Ra za období (3611_3353) o Hanslík,E., Marešová, D., Makovcová, M., Fojtík, T. Radioaktivní látky v říčních dnových sedimentech České republiky - Klasifikace kontaminace 226 Ra do tříd čistoty na základě poměru hmotnostních aktivit 226 Ra a 228 Ra (3611_3354) Příprava článku v recenzovaném časopise s analýzou časově-prostorových změn a distribuce radioaktivních látek mezi vodou, sedimenty, rybami a vodními makrofyty v lokalitách jaderných elektráren, se zaměřením na hodnocení vlivu JE Temelín. Hanslík, E., Marešová, D. Temporal and spatial changes in radiocaesium and radiostrontium concentrations in the Vltava River basin affected by the operation of Temelín Nuclear Power Plant, předáno redakci Acta Universitatis Carolinae Environmentalica. (3611_final1_2011) Vypracování kapitoly o radioaktivních látkách v pitné vodě a možnostech jejich odstraňování do knižní publikace Příručka provozovatele úpraven vod. Předáno redakci SOVAK, vydání se předpokládá v roce (3611_final2_2011) Vypracování kapitoly o radioaktivních látkách v životním prostředí do knižní publikace Kontaminace životního prostředí nebezpečnými látkami. Změněn předpokládaný název knižní publikace na Radioaktivní látky v životním prostředí. Zajištěno editorování knižní publikace a příspěvky za VÚV TGM, v.v.i. Připraveny kapitoly, resp. podkapitoly: Charakteristika radioaktivních látek (Hanslík, E.); Přírodní a antropogenní zdroje radionuklidů (Hanslík, E.); Možná rizika z příjmu radioaktivních látek (Hanslík, E.); Geogenní pozadí a vliv zdrojů znečištění na obsah přírodních radionuklidů v povrchových vodách (Stierand, P., Hanslík, E.); Geogenní pozadí a zatížení říčních dnových sedimentů (Hanslík, E., Marešová, D.); Vliv geologického podloží na obsah přírodních radionuklidů v podzemních vodách, mapy radonového indexu a možnosti odstranění radionuklidů (Barnet, I., Hanslík, E.); Atmosférické testy jaderných zbraní (Hanslík, E.); Havárie jaderného reaktoru v Černobylu (Hanslík, E.); Globální a regionální distribuce a výskyt v prostředí (Hanslík, E.) Předání redakci Článek Těžba a zpracování uranových rud v oblasti dolu Rožná a ovlivnění jakosti vod v povodí Nedvědičky. Zahrnuto do redakčního plánu časopisu VTEI pro rok

53 Předání redakci se předpokládá ve III. čtvrtletí Článek byl připraven. V současnosti probíhají revize odborným pracovníkem fy DIAMO Dolní Rožínka. Po případných úpravách se předpokládá odeslání do redakce časopisu VTEI, a to v posledním čtvrtletí roku 2011, možnost publikování bude v roce Článek do zahraničního časopisu (recenzovaného nebo s IF) na téma hodnocení dopadu těžby v povodí řeky Svratky na vodní ekosystémy. Byl napsán článek Hudcová, H. a kol. Impact of Former Uranium Mining in the Olší Mine Area (Czech Republic) on the Water Ecosystems. Článek byl odeslán do redakce časopisu s IF Journal of Environmental Radioactivity. Odborná monografie Vliv těžby a zpracování uranových rud na kontaminaci hydrosféry v povodí Svratky. V současnosti rozpracována, jsou připraveny úvodní kapitola, popis těžby uranu, část věnována celkovému stavu v povodí a detailní situaci v oblasti bývalé těžby Olší- Drahonín. Dokončována jsou poslední stanovení genotoxicity a toxicity sedimentů z dané oblasti, která jsou stěžejní pro završení hodnocení dopadu uranového průmyslu na kontaminaci matrice sediment a celkové zhodnocení získaných výsledků. Vzhledem k tomu, že vydání monografie bylo plánováno jako komplexní zpracování sedmiletého období sledování oblasti těžby uranu bude plánovaná monografie odeslána do redakce do konce listopadu Specializovaná mapa s odborným obsahem: Hudcová, H., Dzuráková, M., Rozkošný, M. Dopad těžby a zpracování uranové rudy na jakost vod v povodí řeky Svratky. Soubor specializovaných map byl dokončen představuje grafické vyjádření stavu kontaminace vodního prostředí uranem a radiem v období devadesátých let a v období : o Hana Hudcová, Miloš Rozkošný, Miriam Dzuráková Zatížení střední části povodí řeky Svratky uranem Unat v letech (3611_3362) o Hana Hudcová, Miloš Rozkošný, Miriam Dzuráková Zatížení střední části povodí řeky Svratky radiem Ra v letech (3611_3363) o Hana Hudcová, Miloš Rozkošný, Miriam Dzuráková Zatížení povodí Nedvědičky uranem a dopad na jakost vod řeky Svratky - srovnání stavu v letech a (3611_3364) o Hana Hudcová, Miloš Rozkošný, Miriam Dzuráková Dzuráková Zatížení povodí Hadůvky uranem a dopad na jakost vod řeky Bobrůvky - srovnání stavu v letech 1996 a (3611_3365) o Hana Hudcová, Miloš Rozkošný, Miriam Dzuráková Zatížení povodí Hadůvky radiem a dopad na jakost vod řeky Bobrůvky - srovnání stavu v letech 1996 a (3611_3366) o Hana Hudcová, Miloš Rozkošný, Miriam Dzuráková Zatížení povodí Bobrůvky uranem a dopad na jakost vod řeky Svratky - srovnání stavu v letech a (3611_3367) o Hana Hudcová, Miloš Rozkošný, Miriam Dzuráková Zatížení povodí Bobrůvky radiem a dopad na jakost vod řeky Svratky - srovnání stavu v letech a (3611_3368) Článek Sledování výskytu mutagenních látek v povodí řeky Svratky v souvislosti s uranovým průmyslem v odborném recenzovaném časopise. V lektorském řízení (časopis VTEI). 52

54 Výstupy z roku 2010: Příprava a podání návrhu na zapsání užitného vzoru zařízení pro instalaci vzorkovačů typu DGT (vzorkovače pro záchyt kovů) byl užitný vzor k zařízení Nosič DGT vzorkovače zapsán Úřadem průmyslového vlastnictví. Výzkumný ústav vodohospodářský T.G.Masaryka, v.v.i.. Nosič DGT vzorkovače. Užitný vzor. Původce vzoru: Rozkošný, M.. Int Úřad průmyslového vlastnictví. Přihláška: ; Zápis: (3611_3332) Další výstupy: Juranová, E., Marešová, D., Hanslík, E. Studie výskytu chování radioaktivních látek v povodích po ukončení těžby uranových rud. Předání redakci VTEI ve III. čtvrtletí Do konce listopadu 2011 bude připraven soubor specializovaných map Vývoj významných ukazatelů jakosti vod v podélném profilu řeky Jihlavy za období Mapy budou následně zahrnuty do HEIS VÚV. Konference Radiologické metody v hydrosféře 11 (příspěvky): o Badurová J., Hudcová H., Funková R., Mojžíšková H., Svobodová J. Sledování výskytu genotoxických látek v povodí řeky Svratky v souvislosti s uranovým průmyslem. In Eduard hanslík, Alena Pecinová Radiologické metody v hydrosféře 11. Třeboň, Semtín : Vodní zdroje EKOMONITOR spol. s r.o., 2011, s ISBN (3611_3268) o Hanslík E., Marešová D., Pohlová I., Reidingerová, Novák M. Posouzení pevnosti vazeb radioaktivních látek na nápních vodárenských. In Eduard Hanslík, Alena Pecinová Radiologické metody v hydrosféře 11. Třeboň, Semtín : EKOMONITOR spol. s r.o., 2011, s ISBN (3611_3273) o Hanslík E., Novák M., Marešová D. Výdejnost radonu 222 z nápní vodárenských filtrů. In Eduard Hanslík, Alena Pecinová Radiologické metody v hydrosféře 11. Třeboň, Semtín : EKOMONITOR spol. s r.o., 2011, s ISBN (3611_3271) o Fremrová L., Hanslík E. Normy pro stanovení radioaktivních látek a související normy pro odběr vzorků. In Eduard Hanslík, Alena Pecinová Radiologické metody v hydrosféře 11. Třeboň, Semtín : EKOMONITOR spol. s r.o., 2011, s ISBN (3611_3272) o Poster a příspěvek: Development of rezidual contamination in the Ploučnice River basin (Bohemia) after uranium mining, které byly prezentovány na konferenci - International Conference on Radioecology and Environmental Radioactivity, , Hamilton, Canada, příspěvek bude uveřejněn ve speciálním čísle časopisu RADIOPROTECTION (3611_3360) 53

55 3.2 HODNOCENÍ A SLEDOVÁNÍ VODNÍCH EKOSYSTÉMŮ A JEJICH ANTROPOGENNÍHO OVLIVNĚNÍ: ČASOVÉ A PROSTOROVÉ ZMĚNY V SOUVISLOSTI S ANTROPOGENNÍMI TLAKY Předmět řešení Předmětem řešení je komplexní dlouhodobý výzkum v oblasti vodních ekosystémů se zaměřením na postižení procesů probíhajících v tomto prostředí jako důsledek antropogenních tlaků ze strany chemických látek, cílem je získání bližších informací o jejich povaze, zdrojích, dopadech a možnostech hodnocení. V oblasti sledování antropogenních tlaků ze strany jednotlivých chemických látek jsou práce zaměřeny na endokrinně aktivní polutanty průmyslového původu ve vodním prostředí (alkylfenoly, jejich ethoxyláty a BPA). Vedle bodových zdrojů kontaminace z průmyslových podniků existuje celá řada drobných plošných a difúzních zdrojů, které se významně podílí na celkové zátěži prostředí. Jedním z těchto zdrojů kontaminace jsou i srážkové vody. Cílem prací v letošním roce je průzkum dalších zdrojů kontaminace vodního prostředí uvedenými látkami (srážkové vody, smyvy z areálů městských aglomerací při zvýšených srážkoodtokových situacích, plošná kontaminace). Pro hodnocení úrovně kontaminace říčních sedimentů těžkými kovy a metaloidy a zejména pro následná nápravná opatření jsou nezbytné údaje o jejich přirozených pozaďových koncentracích. Na základě odběru a analýzy vertikálních sedimentových profilů v oblastech antropogenně nezatížené říční nivy byly odvozeny pozaďové koncentrace na následujících vodních tocích: dolní Vltava, Bílina, Ohře, Jizera a Labe. V letošním roce byly dokončeny odběry v oblasti horní Jizery. Ukazuje se, že horní tok Jizery může být ovlivněn zvýšenými pozaďovými koncentracemi některých kovů, které jsou následně transportovány vodním tokem do nižších poloh. Významným fenoménem, jako důsledek acidifikace životního prostředí v minulých desetiletích, jsou zvýšené odnosy organického uhlíku (DOC) v povrchových vodách horských a podhorských oblastí. Vyšší koncentrace DOC ve zdrojích pitné vody následně způsobují problémy při její úpravě, zejména v důsledku vzniku kancerogenních tri-halogenovaných sloučenin po chlorování a vyšších koncentrací hliníku. Výzkum je realizován v povodí Flájského potoka v Krušných horách, cílem je získat informace o zdrojích výše uvedených zvýšených odnosů DOC a zejména jeho příčinách. Dle poznatků z posledních let souvisí, kromě jiného, tento jev s chemismem povrchových vod, jako důsledek kumulace značných koncentrací síry v rašeliništích a rašelinných plochách nacházejících se v horských oblastech. Ukazuje se, že síra hraje významnou roli při humifikačních a degradačních procesech v rašeliništích a zásadně ovlivňuje rovnováhu mezi fermentací a mineralizací. Značná část celkového poolu síry v rašeliništích a rašelinných plochách pochází ještě z období před rokem 1990 (kyselé deště). Výrazný pokles emisí způsobuje zvýšení rozpustnosti DOC a tím i jeho odnosu do povrchových vod. Letošní práce byly zaměřeny na sledování souvislostí mezi odnosem DOC a koncentracemi síranů v povrchových vodách povodí Flájského potoka, mezi jiným i k diferenciaci organicky vázané síry a síry síranové pomocí analytické techniky ICP-OES a IC. V rámci řešení byl na základě vlastních dat a dat získaných z podniku Povodí Ohře s.p. zpracován vývoj kontaminace povrchových vod Flájského potoka za posledních 20 let. Byly také doplněny chybějící údaje o zdrojích sulfátové síry v povodí Flájského potoka. Výsledky sledování, získané v této problematice za celé období řešení výzkumného záměru budou publikovány ve formě článku v odborném časopise. 54

56 3.2.2 Postup řešení a výsledky V rámci problematiky sledování zdrojů kontaminace vodního prostředí alkylfenolovými látkami byla provedena literární rešerše prací zaměřených na sledování zdrojů kontaminace těmito látkami a jejich transportu do vodního prostředí. Výsledky rešerše ukazují na značné rozdíly v nálezech uvedených látek na různých lokalitách v různých zemích. Obecně lze konstatovat, že se jedná o látky prakticky všudypřítomné v důsledku jejich široké aplikace za období více než 50 let. Vedle průmyslových a komunálních čistíren odpadních vod jsou významnými zdroji kontaminace vodního prostředí alkylfenolovými látkami i zdroje plošné a difúzní. Zejména v intravilánech městských aglomerací existuje celá řada zdrojů kontaminace (aplikace některých neiontových tenzidů s obsahem ethoxylátů alkylfenolů, smyvy z ploch dopravních komunikací jako je silniční a železniční síť, výluhy z betonu a nátěrových hmot, různé staré zátěže apod.). V průběhu zvýšených srážko-odtokových situací může pak docházet k odnosu těchto látek do vodních toků protékajících městskou aglomerací. Ke sledování byly vybrány dva značně kontaminované potoky na území města Prahy, Botič a Rokytka, do kterých je zaústěna řada kanalizačních odtoků odvádějících srážkovou vodu z dopravních komunikací. Předchozí výsledky sledování ukazují na značný podíl těchto zdrojů kontaminace na celkové zátěži vodních toků (vedle odtoků z komunálních a průmyslových čistíren odpadních vod). Odběry vzorků vody byly realizovány v průběhu větších srážko-odtokových situací. Paralelně byly vždy sledovány průtoky vody. Na horním toku Jizery byl na základě podrobného průzkumu terénu proveden odběr sedimentových jader v říčních nivách na lokalitách Dolní Tříč, Přívlaka a Dolní Sytová s cílem odvození přirozených pozaďových koncentrací pro kovy a metaloidy. Současně byly odebrány i vzorky recentního říčního sedimentu. Odebraný sedimentový materiál byl zpracován v laboratořích VÚV TGM, v.v.i. Výsledky analýz byly zapracovány do publikace zaměřené na pozaďové koncentrace kovů a metaloidů v sedimentech větších přítoků Labe, která vyšla v srpnu V rámci řešení problematiky odnosů DOC ve vodách v povodí Flájského potoka v Krušných horách byl zpracován vývoj koncentrace síranů v koncovém profilu potoka za časové období od roku 1990 do současnosti s použitím výsledků Povodí Ohře s.p., česko-německého projektu VÚV TGM TU Dresden ( ) a výsledků získaných v rámci řešení tohoto výzkumného záměru. Z časového průběhu vývoje koncentrace síranů v koncovém profilu Flájského potoka je patrný jeho stálý pokles od roku U ukazatelů odrážejících obsah organického uhlíku (DOC, CHSK) dochází naopak k nárůstu sledovaných hodnot. Ve vodách na odtocích z rašelinišť a rašelinných ploch v horních partiích Flájského potoka byl technikami OES-ICP a iontovou chromatografií rozlišen obsah síranové a organicky vázané síry. Bylo zjištěno, že v půdních vodách v anaerobním prostředí hlubších rašelinných horizontů dominuje síra vázaná organicky, zatímco v povrchových vodách převažuje síra síranová. Výsledky sledování ukazují, že hlavním zdrojem síranů ve vodách Flájského potoka nejsou rašeliniště a rašelinné plochy (které jsou však hlavním zdrojem organického uhlíku), nýbrž zejména jeho přítoky z lesních porostů v dolních partiích potoka Výstupy Publikace v recenzovaném odborném časopise: Lochovský, P. Hodnoty přirozeného pozadí říčních sedimentů významných přítoků Labe na území ČR z hlediska kovů a metaloidů. (výstup z roku 2010) Vyšlo v srpnu Pozaďové koncentrace říčních sedimentů Labe a jeho významných přítoků pro kovy a metaloidy. VTEI Vodohospodářské technicko-ekonomické informace, roč. 53, č. 4/2011, s , příloha. časopisu Vodní hospodářství, 8/2011, ISSN (3612_3277) 55

57 Lochovský, P., Pospíchalová, D. Bodové, plošné a difuzní zdroje kontaminace vodního prostředí nonylfenolovými látkami. (výstup z roku 2010) Vyjde v říjnu Některé zdroje kontaminace vodního prostředí alkylfenolovými látkami a bisfenolem A. VTEI, příloha časopisu Vodní hospodářství, 2011, roč. 53, č., s. -. ISSN (3612_3279) Lochovský, P., Havel, L. Vliv vodních makrofyt na transport a kumulaci polutantů ve vodním toku Bíliny (výstup z metodiky na r. 2010, vyjde ve VTEI, recenzované příloze Vodního hospodářství v dubnu 2011). Splněno. Lochovský, P., Havel, L. Kumulace kovů a metaloidů v sedimentech a vybraných makrofytech vodního toku Bíliny. Vodohospodářské technicko-ekonomické informace (VTEI), příloha Vodního hospodářství č.4/2011, 2011, roč. 53, č. 2/2011, s ISSN (3612_3250) Podání publikace do odborného časopisu s impakt faktorem: Problematika síry a síranů v povodí Flájského potoka v Krušných horách v České republice. Publikace bude dokončena do konce září 2011 a poté předána k překladu do angličtiny, do konce října 2011 bude zaslána redakci časopisu Environmental monitoring and Assessment. 56

58 3.3 VÝVOJ A ZAVÁDĚNÍ TOXIKOLOGICKÝCH METOD DO VODOHOSPODÁŘSKÉ PRAXE Předmět řešení V roce 2011 pokračovaly práce, zaměřené na vývoj metody pasivního vzorkování, založené na záchytu organického znečištění povrchových vod na absorbenty typu polystyrenových pryskyřic (XAD resiny), umístěné in situ. Metoda extrakce zachyceného znečištění musela vyhovovat potřebám následného hodnocením ekotoxikologických účinků tohoto znečištění. Nově vyvíjený postup má být ekvivalentem použití semipermeabilních membrán. Důvodem je značně komplikovaný postup převodu znečištění, zachyceného na trioleinu v semipermeabilních membránách, do médií, používaných pro stanovení ekotoxicity. Získané výsledky budou obsahem návrhu příspěvku do impaktovaného periodika, který bude podán v letošním roce. V oblasti studia vlivu nitrosloučenin spočívala hlavní část činností v provádění a vyhodnocování analýz odebraných vzorků ryb z vytypovaných profilů. Získané zkušenosti budou publikovány formou příspěvku do recenzovaného či impaktovaného periodika Postup řešení a výsledky Počátkem roku 2011 byla jedna část činností zaměřena zejména na zavedení, ověření a optimalizaci metody skupinového stanovení vybraných fenolů ve vodných vzorcích a extraktu z tuhého sorbentu (typ XAD 2 a XAD 4). Ověřována byla možnost současného stanovení vybraných fenolů a jejich derivátů jednou analytickou metodou. Výběr stanovovaných fenolů vycházel ze seznamu prioritních látek a ze znalosti výskytu látek v povrchových a odpadních vodách v povodí řeky Odry. Zaměřili jsme se zejména na tyto látky: fenol (Ph), m-kresol (1,3-MP), p-kresol (1,4-MP), o-kresol (2-MP), 4-nitrofenol (4-NP), 2-chlorfenol (2-CP), 2,4-dinitrofenol (2,4-DNP), 2-nitrofenol (2-NP), 2,4-dimethylfenol (2,4-DMP), 2,4-dichlorfenol (2,4-DCP), 2,4,6-trichlorfenol (2,4,6-TCP) a pentachlorfenol (PCP). Při výběru metody pro skupinové stanovení fenolů jsme vycházeli ze známých extrakčních a separačních postupů, které byly modifikovány a optimalizovány. Vybrány byly tyto postupy stanovení: 1) Prekoncentrace analytů z vodných vzorků byla prováděna extrakcí tuhou fází (solid phase extraction) na komerčně dostupných sorpčních kolonkách SPE Sorbent strata TM X plněných polymerním sorbentem, který je určen k extrakci fenolů. Před extrací byl ke vzorkům přidáván chlorid sodný jako "vysolovací činidlo" pro zvýšení účinnosti extrakčního postupu. 2) Methylfenoly, chlorfenoly a nitrofenoly byly separovány a stanoveny pomocí HPLC s gradientovou elucí při použití detektoru s diodovým polem (DAD) a fluorescenčního detektoru (FLD). Bylo analyzováno 21 reálných vzorků se standardním přídavkem 100 µg.l -1 pro odpadní vodu a 25 µg.l -1 pro vodu povrchovou, hlavně za účelem zjištění výtěžnosti SPE extrakce. U těchto vzorků byl sledován: 1) Vliv objemu vzorku použitého k preseparaci analytů na výtěžnost SPE. U vzorků odpadní vody byly testovány následující objemy: 25 ml, 50 ml, 100 ml, 200 ml a 250 ml. U vzorků povrchové vody objemy 100 ml a 400 ml. Získané výsledky prokázaly závislost výtěžnosti SPE na extrahovaném objemu. Tato závislost je mimo jiné úzce spojena s koncentrací 57

59 stanovovaných analytů ve vzorku a s celkovým znečištěním analyzovaného vzorku. Kapacita sorbentu (použité SPE kolonky) je totiž definována jako celkové množství komponent, tedy stanovovaných analytů, ale i interferujících látek, které mohou být kvantitativně zadrženy ze vzorku. Průměrná relativní výtěžnost stanovení [%] byla vypočtena vždy ze tří paralelně prováděných analýz. Pro odpadní vody byl jako optimální objem pro SPE extrakci na kolonkách stratatm X stanoven objem 100 ml. Při objemu 200 ml extrahovaného vzorku se totiž výtěžnost stanovovaných analytů v průměru snížila o 14 %. Kapacita použité kolonky byla tedy již vyčerpána a docházelo k následnému vymývání zachycených analytů ze sorbentu prosávaným vzorkem (viz obr ). Naproti tomu, při porovnání výtěžností s extrahovaným objemem u povrchových vod, došlo u extrakce 400 ml vzorku ke snížení výtěžnosti v průměru pouze o 11 % oproti výtěžnosti při použitém objemu 100 ml a výtěžnost SPE neklesla pod 80 % (viz obr ). Obr Hodnoty průměrné výtěžnosti SPE [%] a fenolů v závislosti na objemu extrahovaného vzorku odpadní vody se standardním přídavkem o koncentraci 100 µg.l -1 Obr Porovnání výtěžnosti SPE [%] vybraných fenolů ve vzorcích povrchové vody se standardním přídavkem 25 µg/l při extrakci ze 100 a 400 ml vzorku 58

60 2) Vliv elučního činidla použitého k desorpci analytů ze sorbentu při SPE. Na kolonkách SPE Sorbent stratatm X (500mg/6ml) byl testován aceton, aceton v kombinaci s ACN a aceton v kombinaci s DCM. Poslední varianta je doporučována výrobcem kolonek. Sorbované analyty byly eluovány rozpouštědly o celkovém objemu 10 ml, v případě kombinací dvou rozpouštědel byl jejich poměr 1:1. Sorpce probíhala ze 100 ml modelového vzorku. Výsledky stanovení uvádí tab Nižších výtěžností bylo dosahováno pro fenol, methylfenoly a monochlorfenoly při eluci acetonem v kombinaci s DCM, což mohlo být způsobeno ztrátami při zkoncentrování eluátu. Při eluci acetonem byly získány nízké hodnoty výtěžnosti u výše chlorovaných fenolů. Nejvyšších výtěžností bylo dosaženo pro eluční činidlo aceton v kombinaci s ACN. Tato varianta je vhodná i z hlediska následné chromatografické analýzy pomocí HPLC. Tab Analyt Průměrné výtěžnosti SPE [%] analytů získané při použití tří různých elučních rozpouštědel Výtěžnost a 1 b 2 c 3 d Ph 63,6 92,6 100,6 4-NP 90, ,2 1,3-MeP 55,4 95,1 83,8 1,2-MeP 58, ,1 2-CP 46,5 67,6 98,3 2,4-DNP 107,9 95,8 90,0 2,4-DMP 79,0 53,5 89,0 2,4-DCP ,3 2,4,6-TCP 78,1 59,5 95,0 2,3,4,5-TCP 61,2 50,3 90,1 PCP 84,4 73,0 101 a relativní výtěžnosti vypočtené ze tří stanovení b eluce 5 ml acetonu + 5 ml DCM c eluce 10 ml acetonu d eluce 5 ml acetonu + 5 ml ACN Na tyto práce navázaly pokusy, zaměřené na sledování závislosti účinnosti adsorpce vybraných organických látek na délce doby expozice sorpčního materiálu na reálných vzorcích. Pro tyto potřeby byla odběrová zařízení nasazena na lokalitě Černý příkop ústí. Tento tok je silně kontaminován odpadními vodami z koksárenské výroby a zároveň je zde zaústěn výtok z Ústřední čistírny odpadních vod Ostrava. Sorbenty smíchané v ekvivalentních množstvích (40 ml XAD ml XAD 4) byly uzavřeny do netkané textilie a v ochranné nádobě umístěny do toku, vždy zdvojeně pro každou dobu expozice, které byly 24 h, 7 dní, 14 dní, 21 dní a 28 dní. Zachycené znečištění bylo ze sorbentů vylouženo třemi různými postupy. Sorbenty z první nádoby pro danou expozici byly vylouženy 40 ml acetonu a vyplavené znečištění bylo po odstranění acetonu probubláváním dusíkem převedeno do výsledných 40 ml vody (extrakt A). Sorbenty z druhé nádoby byly vylouženy dvakrát 40 ml acetonu a poté bylo vyplavené znečištění stejným způsobem převedeno do 40 ml vody (extrakt B). Resiny z druhé nádoby byly po opětovném vyloužení acetonem ještě promyty 40 ml acetonitrilu (extrakt C). Tímto krokem měly být vylouženy zbytky znečištění navázaného na sorbentech, které nebylo vymyto použitím acetonu. U extraktů A, B i C byly provedeny chemické analýzy. Ke dni vypracování zprávy disponujeme s výsledky pro látky 59

61 ze skupiny PAU (obsah fenolů je v současné době stanovován). Ekotoxikologické analýzy mohly být provedeny pouze u extraktů A a B, protože acetonitrilové extrakty nelze pro ekotoxikologické zkoušky upravit. Příklady získaných výsledků uvádíme na obr a Obr Grafické znázornění adsorpce u naftalenu 60

62 24 hod 7 dní 14 dní 21 dní 28 dní A 92,8 9,27 5,96 5,73 2,03 B 1,13 1,65 2,30 0,82 0,61 24 hod 7 dní 14 dní 21 dní 28 dní A 356,80 27,90 20,92 18,40 7,53 B 8,04 8,05 5,62 4,63 3,25 Obr Grafické znázornění změn hodnot koncentrací zachyceného znečištění, působících 20% a 50% inhibici svítivosti luminiscenčních bakterií Prezentované výsledky dokládají větší účinnost opakovaného vymývání absorbovaného znečištění acetonem ve srovnání s jednorázovým vymytím, které bylo původně navrhováno pro použití daného typu absorbentů pro zachycení znečištění povrchových vod de Zwartem a Sloofem (1993). Následné vyluhování acetonitrilem ukázalo, že aceton nevymyje všechno adsorbované znečištění. Acetonitrilový extrakt ale nelze použít pro ekotoxikologické zkoušky. Proto se musíme spokojit s acetonovými extrakty, které lze bezproblémově převést do vodných roztoků. Experimentální činnost však prokázala, že je tento postup pro ekotoxikologické hodnocení dlouhodobého znečištění povrchových vod dostatečný. V oblasti studia vlivu nitrosloučenin byla ověřena a na reálných vzorcích ryb aplikována metoda pro stanovení vybraných nitrosloučenin v rybí svalovině. Standardními přídavky analytů do reálných vzorků extrahované rybí svaloviny byla ověřena účinnost použité předúpravy. V odebraných vzorcích svaloviny ryb nebyla prokázána přítomnost žádné ze sledovaných nitroaromatických sloučenin a derivátů anilinu. Proto byly izolovány vnitřní orgány ryb a zopakován celý proces předúpravy a analytického stanovení vybraných aromatických nitrosloučenin. Přesto, že nebyly naměřeny měřitelné hodnoty sledovaných nitrolátek (s výjimkou stop 1,2-dinitrobenzenu ve směsných vzorcích rybích tkání, především v játrech), lze obecně v chromatogramech najít výrazně větší množství různých neidentifikovaných organických sloučenin, obsahující měřené ionty. Vzorek z referenční lokality Jevišovka tyto ionty téměř neobsahoval. Rovněž byly již pozorovatelné rozdíly při sledování záznamu z přípravné procedury gelové chromatografie při 250 nm. Vzorky ze zájmové lokality vykazovaly v elučních časech sbíraných frakcí výrazně vyšší hodnotu signálu než referenční vzorek, což ukazuje na vyšší výskyt organických sloučenin ve vzorcích ze zájmové lokality. Nově vyvinutá metoda stanovení aromatických nitrosloučenin v biotě bude prezentována formou článku v recenzovaném periodiku. Jeho odeslání redakci se předpokládá počátkem října Výstupy Podání příspěvku týkajícího se problematiky pasivního vzorkování pro potřeby ekotoxikologického hodnocení dlouhodobého znečištění povrchových vod do impaktovaného periodika. 61

63 Je provedena rešerše a průběžně shromaždována vlastní experimentální data, která budou zapracována do připravované publikace s termínem podání v letošním roce. Zdržení prací na tomto příspěvku bylo zapříčiněno činnostmi, spojenými s nutnými úpravami již podaného textu jiného příspěvku (viz doběh z minulého roku). Podání příspěvku do recenzovaného nebo impaktovaného periodika o vyvinuté metodě stanovení nitrosloučenin v pevných matricích, získaných výsledcích a chování těchto látek ve vodním prostředí. Článek byl dokončen a počátkem října bude odeslán do redakce recenzovaného časopisu Časopis Slezského zemského muzea, série A vědy přírodní. Téma není účelné zpracovat do impaktu z důvodu neexistence referenčního materiálu a negativního nálezu sledovaných mateřských kontaminantů (sledování metabolitů není předmětem řešení). (3613_final1_2011) Prezentace výsledků na odborných seminářích. Truxová, I., Chrastina, D., Kadlčíková, M. (2011) Stanovení fenolů v sedimentech a kalech, Sborník. Konference Hydroanalytika 2011, Hradec Králové, , CSlab spol. s r.o., s ISBN (3613_final2_2011) Další výstupy: Výsledky prací zaměřených na zavedení, ověření a optimalizaci metody skupinového stanovení vybraných fenolů ve vodných vzorcích a extraktu z tuhého sorbentu byly shrnuty do příspěvku Optimalizace metody skupinového stanovení fenolů metodou HPLC ve vodách a sedimentech. Truxová, I., Chrastina, D. (2011) Optimalizace metody skupinového stanovení fenolů kapalinovou chromatografií (HPLC) ve vodách a sedimentech, VTEI, příloha Vodního hospodářství č.3, 2011, roč. 53, č. 6, s ISSN (3613_final3_2011) Doběh z minulého roku: Na základě požadavků editora impaktovaného periodika (Environmental monitoring and assessment) byl v průběhu letošního roku upraven příspěvek, podaný koncem uplynulého roku (A method for screening for the risk of chronic effects of surface water pollution), ten je v současnosti recenzován. 62

64 3.4 STUDIUM CHOVÁNÍ A TRANSFORMACE SPECIFICKÝCH POLUTANTŮ VE VODNÍCH EKOSYSTÉMECH Předmět řešení Cílem výzkumu je sledování transportu a transformace vybrané skupiny farmak, které jsou jako součást vyčištěných městských odpadních vod vypouštěny do toků. Výčet plánovaných činností na rok 2011: Odběr a analýza vzorků v podélném profilu Vltavy (od Prahy po Mělník) a Labe (od Hostinného po Hřensko). Ve vzorcích byly sledovány koncentrace čtyř farmak, které byly nalezeny ve významných koncentracích (ibuprofen, diklofenak, kyselina salicylová, karbamazepin) a dále kyseliny klofibrové, jejíž stálá přítomnost v recipientech v ČR zatím nebyla prokázána, ale představuje významné riziko např. pro podzemní vody. Vyhodnocení všech naměřených dat na výše uvedených lokalitách v letech Vypracování přehledu vývoje koncentrací vybraných farmak v podélném profilu recipientů a jeho doplnění o bilanční údaje o emisích z některých bodových zdrojů na toku. Zjištěná data byla následně porovnávána s daty z úseku Labe Hřensko ústí, publikovanými ve zprávách MKOL (zprávy MKOL jsou vydávány s určitým zpožděním). Příprava publikací problematiky výskytu a transformace sledovaných látek ve vodních ekosystémech Postup řešení a výsledky Během roku bylo, vzhledem k výši přidělených finančních prostředků, realizováno pět vzorkovacích cest na podélném profilu českého Labe a Dolní Vltavy. Lokalizace a základní charakteristiky odběrových profilů byly stejné jako v roce 2010 a jsou uvedeny v tabulce Vzorky byly odebírány ve standardních profilech ČHMÚ (resp. MKOL) s tím, že v dalším postupu vyhodnocení změn parametrů jakosti vody v podélném profilu budou využita ročenková data (po publikaci ČHMÚ) a případně, po publikaci příslušných ročních databází, data z monitoringu Mezinárodní komise pro ochranu Labe. Kromě stanovení vybraných farmak byly v odebíraných vzorcích stanoveny i základní charakteristiky - konduktivita, CHSK Cr, BSK 5, nerozpuštěné látky, formy dusíku (N-NH 4, N- NO 2, N-NO 3, N org, N celk ) a fosforu (P celk, P-PO 4 ). Stanovení farmak bylo prováděno metodikou zpracovanou v předchozích fázích řešení výzkumného záměru metodou LC-MS (nejistota stanovení farmak pro povrchové vody činí 20 %). Vzorky byly odebírány v období únor červen Přesný termín odběru vzorků byl volen v závislosti na počasí a průtoku vody v tocích tak, aby výsledky byly srovnatelné (eliminace zvýšených průtoků a nadměrného ředění vypouštěných městských odpadních vod v recipientu). Průtoky v obdobích plánovaných odběrů a v den odběru byly sledovány na informačních vývěskách správců povodí. Výsledky V období únor červen 2011 bylo získáno pět souborů dat z podélného profilu Labe (Klášterská Lhota-Hřensko) a dolní Vltavy (profily Podolí a Zelčín), charakterizující vývoj zatížení v podélném profilu Labe a úseku Vltavy ovlivněného Prahou, které doplnily data získaná ze stejných profilů v roce Spolehlivé hodnoty byly získány pro čtyři ze sledovaných látek: kyselinu salicylovou (SAL), ibuprofen (IBU), karbamazepin (CAR) a diklofenak (DIC). Pro další sledovanou látku kyselinu klofibrovou byly koncentrace pod mezí 63

65 stanovitelnosti analytické metody. Byly sledovány jen primární látky, nikoliv jejich metabolity a produkty případné degradace. Zjištěné předběžné výsledky ukazují, že léčiva se ve Vltavě i Labi vyskytují v koncentracích, které jsou obvyklé v okolních evropských státech. Kód Název Ř.km Průměrný průtok m 3. s -1 LABE KLA Klášterská Lhota 1063 cca 4,5 VER Verdek ,1 NEM Němčice VAL Valy OBR Obříství HRE Hřensko VLTAVA POD Praha-Podolí ZEL Zelčín Tab Základní charakteristiky sledovaných profilů. Kilometráž Labe je uvedena podle nové kilometráže Povodí Labe. Průměrné průtoky jsou odhady odvozené z tabulkových dat pro profily s měřením průtoků atd. 100 CAR, DIC, IBU ng/l LABE geomeans SAL ng/l CAR DIC IBU SAL Hřensko Labe + Vltava Hostinné řkm Graf Koncentrace vybraných farmak v podélném profilu Labe. Geometrické průměry sledování (n=7). Na ose x říční km. Hodnota Labe+Vltava je dopočtena z koncentrací v profilech Obříství a Zelčín Pro Vltavu, kde je dominantním zdrojem znečištění Praha, je jasný nárůst koncentrace všech farmak a případná degradace v podélném profilu, nebo naopak přísun z dalších zdrojů podél toku není významný. V podstatně delším (336 km) a různorodějším podélném profilu Labe se projevují již popsané zásadní rozdíly v degradabilitě jednotlivých farmak. Kyselina salicylová a ibuprofen jsou ve vodním prostředí postupně degradovány (na nestanovené metabolity, ne nutně mineralizovány na CO 2 ) a v dolním úseku českého Labe jejich koncentrace nestoupají, nebo se snižují, zjevně v souvislosti s tím, že bodové zdroje zde vypouštějí městské odpadní 64

66 vody do již relativně vodného recipientu. Pro rezistentní diklofenak a zejména karbamazepin je patrná stále stoupající koncentrace v podélném profilu, tzn. stálý přísun a nevýznamné ztráty (degradací, sorpcí apod.). Tato tendence je zvláště významná u karbamazepinu a lze ji srovnat s chováním dalších konzervativních složek/ukazatelů jakosti vody. Průběh koncentrací vybraných v podélném profilu Labe je zobrazena na grafu V rámci výzkumu byla pro doplnění přehledu vývoje koncentrací vybraných farmak v podélném profilu Labe a dolní Vltavy využita data ze sledování vybraných ČOV (ČOV s více než EO, EO, EO, EO), která byla získána z pracovních výsledků projektu NAZV QI92A223. Zjištěné výsledky se významně neliší od výsledků uvedených ve zprávě za rok Vzhledem k tomu, že dosud nebyla publikována žádná zpráva MKOL ke sledovanému období, není možné provést porovnání naměřených dat sledovaných látek v podélném profilu Labe a dolní Vltavy s daty z úseku Labe-Hřensko ústí. Zprávy MKOL jsou vydávány se zpožděním, data budou porovnána po jejich vydání Výstupy Přehled vývoje koncentrací vybraných farmak v podélném profilu Labe a dolní Vltavy, doplněný o bilanční údaje o emisích z významných bodových zdrojů na toku. Odeslání článku do redakce impaktovaného časopisu. Ke dni odeslání zprávy probíhají korektury článku a začátkem října bude článek odeslán redakci impaktovaného časopisu (Water Environment Research nebo River Research and Applications). Publikování článku o transformaci specifických polutantů ve vodním prostředí v recenzovaném časopise (příloha VTEI časopisu Vodní hospodářství). Článek Váňa, M., Matoušová, L., Fuksa, J.K., Wanner, F. Lze stanovit správnou koncentraci farmak ve vodách? je po recenzním řízení a bude, dle sdělení redakce časopisu VTEI, přílohy Vodního hospodářství, publikován v prosinci Publikace ve sborníku konference Vodárenská biologie 2011 na téma: Účinnost procesů úpravy vody na odstraňování farmak. Realizováno: Matoušová, L., Váňa, M., Hubáčková, J., Fuksa, J. Účinnost procesů úpravy vody na odstraňování farmak. In Jana Říhová Ambrožová, Jana Veselá Vodárenská biologie Praha, Chrudim : Vodní zdroje EKOMONITOR spol. s r.o., 2011, s ISBN (3614_3134) Příspěvky na konferencích: Fuksa, J.K. a kol. Farmaka ve vodách znečištění, na které nejsme připraveni. Přednáška na semináři VÚV TGM, v.v.i., Váňa, M., Fuksa, JK., Matoušová, Wanner, F., Martinková, P., Jobánek, R., Pospíchalová, D. Léčiva nové specifické organické znečištění vodního prostředí, přednáška na konferenci Dopady klimatických a antropogenních změn na vodní režim a životní prostředí. Novotného lávka, Praha, Martinková, P., Pospíchalová, D., Jobánek, R., Váňa, M. Stanovení léčiv v povrchových a odpadních vodách metodou LC-MS. In Vladimír Sýkora, Hana Kujalová Hydroanalytika Hradec králové, CSlab spol. s r.o., 2011, s ISBN

67 Na konferenci VODA 2011, která se uskuteční v Poděbradech bude přednesen příspěvek pod názvem Váňa, M., Fuksa, J.K., Matoušová, L., Wanner, F., Hubáčková, J., Martinková, P., Jobánek, R. Léčiva nové organické znečištění vodního protředí. 66

68 3.5 STUDIE VÝSKYTU LÁTEK V SOUČASNÉ DOBĚ NEPODLÉHAJÍCÍCH PRAVIDELNÉMU SLEDOVÁNÍ V HYDROSFÉŘE ČR Předmět řešení Vybrané pesticidní látky carboxin, phenmedipham, carbendazim, chloridazon, fenpropidin, spiroxamin, diquat dibromid, clomazon, cypermethrin a fluroxypyr, jejichž společnou vlastností je roční spotřeba (aplikace) nad kg, nebyly dosud v hydrosféře pravidelně sledovány. Cílem prací v tomto subprojektu je získání údajů o jejich rozšíření především v povrchových vodách ČR. Odběry a analýzy vodných vzorků V roce 2011 byly odebírány v jarních měsících (duben, květen, červen) vzorky ve stejných lokalitách jako v roce 2010 tak, aby byly zajištěna data za jeden rok měření, tj. byly zachyceny jak jarní, tak podzimní aplikace sledovaných pesticidů. Vývoj a zavedení nových postupů pro analýzu nevodných matric Dalším okruhem činností bylo ověření možnosti zavedení nových postupů při analýze pevných matric hydrosféry (metoda QuEChERS a Lukeova metoda). Předností obou metod je časová nenáročnost, nízká spotřeba organických rozpouštědel a malé nároky na laboratorní materiál. Pro sledování výše uvedených pesticidů byly rovněž využity pasivní vzorkovače (SPMD). Byla ověřena účinnost extrakce z vnitřního roztoku membrány, výtěžnost celého procesu včetně kroku čištění gelovou chromatografií. Byl realizován dlouhodobý průtokový kalibrační test. Hodnocení toxických účinků Byly provedeny testy ekotoxicity na vybraných technických přípravcích. Jako testované organismy byly použiti korýši a řasy Postup řešení a výsledky Odběry a analýzy vodných vzorků Odběry vzorků vody byly prováděny ve stejných profilech říční sítě jako v loňském roce, tj. ve vybraných profilech s intenzivní zemědělskou činností v moravskoslezské oblasti a na jižní Moravě a dalších 35 profilech, ve kterých je kontaminace pesticidy nejčastější. V roce 2011 proběhlo jarní kolo odběrů v měsících dubnu až červnu, v souhrnu za roky 2010 a 2011 jsou tedy zachycena obě aplikační období jarní i podzimní. Z výsledků vyplývá, že z vybraných pesticidů se v kvantifikovatelném množství nejčastěji vyskytoval carbendazim (příklad výskytu v povodí Berounky viz obr.3.5.1). Spotřeba tohoto fungicidu používaného především na ochranu obilnin proti padlí travnímu a rzi byla také nejvyšší v roce 2010 ho bylo aplikováno kg. Dalším pesticidem s nálezy nad mezí stanovitelnosti byl herbicid fluroxypyr (spotřeba v roce 2010 byla kg), součást přípravků sloužících k odstraňování dvouděložných plevelů z porostů obilovin a dalších kulturních rostlin a ze všech typů trávníků. Ostatní pesticidy byly v povrchových vodách 67

69 nalezeny většinou pouze v detekovatelném množství cypermethrin, diquat dibromid, ojediněle i v množství kvantifikovatelném (chloridazon). Pozitivní nálezy spiroxaminu byly např. naměřeny v lokalitách Olšava-Kunovice, Trkmanka-Podivín a Kyjovka-Mistřín, vždy jen v jediném ze tří odběrových termínů. K pravidelnému sledování lze tedy doporučit carbendazim, fluroxypyr a cypermethrin. Pro tento pesticid je však nutno dosáhnout takové meze stanovitelnosti, aby bylo možno výsledky i kvantifikovat. Všechny získané výsledky budou přeneseny do portálu HEIS VÚV. Vzhledem ke zkušenosti VÚV TGM, v.v.i., s přenosem dat do databáze ČHMÚ mohou být tato data přenesena i do databáze ČHMÚ. Obr Výskyt carbendazimu v povodí Berounky Využití metody QuEChERS a Lukeovy metody pro stanovení vybraných pesticidů v pevných matricích Byla ověřena možnost využití metody QuEChERS (poměrně nová extrakční metoda vyvinutá pro extrakci pesticidních přípravků z potravin) při stanovení vybraných pesticidů v pevných hydrosférických matricích a porovnání získaných výsledků s výsledky dosaženými extrakcí podle Lukea. Jako sledované analyty byly vybrány: carbendazim, carboxin, chloridazon, clomazon, cypermethrin, fenpropidin, fluroxypyr, phenmedipham a spiroxamin. Identifikace a kvantifikace jednotlivých sloučenin byla provedena metodou LC-MS/MS. Protože některé analyty (např. spiroxamin) vykazovaly u obou metod nízkou výtěžnost, byla také testována extrakce směsí acetonitril/voda/amoniak 80 : 20 : 1 (v/v). Pracovní postupy pro jednotlivé způsoby extrakce jsou uvedeny v tabulce K testování jednotlivých extrakčních postupů byl nejprve jako modelová matrice použit říční písek s obsahem sledovaných analytů pod mezí LC/MS-MS detekce, který byl spikován na koncentraci 4 a 10 ng.g -1. Dále byly metody testovány na reálném sedimentu fortifikovaném na koncentraci 10 ng.g

70 Tab Příprava vzorků (extrakce) Schéma přípravy vzorků navážka vzorku do centrifugační zkumavky (event. přídavek vody) QuEChERS Lukeova metoda Extrakce směsí ACN/H 2 O/NH 3 dávkování acetonitrilu (10 ml) disperzivní extrakce přídavek směsi solí (MgSO 4 + chlorid sodný nebo octan sodný) třepačka 260 rpm, 5 min odstředění - f = min -1, 10 min. d-spe čištění (PSA + MgSO 4 ) nebo odstranění zbytku vody přídavkem MgSO 4 bezv. 1 hodina stání dávkování směsi aceton /hexan/dichlormethan 1 : 1 : 1 (v/v) přídavek Na 2 SO 4 bezv. třepačka 260 rpm, 1 hod přídavek směsi ACN/H 2 O/NH 3 80 : 20 : 1 (v/v) třepačka 260 rpm, 1 hod odstředění f = min -1, 10 min odstranění zbytku vody v extraktu pomocí MgSO 4 odstředění f = min -1., 10 min odebrání extraktu do odpařovací zkumavky odpaření rozpouštědla v proudu dusíku na TurboWapu téměř dosucha rozpuštění odparku v mobilní fázi LC/MS-MS analýza Na modelové i reálné matrici byly testovány modifikace metody QuEChERS, Lukeovy metody a extrakce směsí ACN/voda/NH 3. Všechny tyto metody byly původně vyvinuty pro přípravu vzorků pro multireziduální analýzy potravin, takže byla zároveň prověřena možnost jejich aplikace na pevné enviromentální matrice. Žádná z testovaných metod neposkytuje výsledky s uspokojivou výtěžností ( %) pro všechny analyty. Z provedených testů vyplynulo, že ke stanovení vybraných analytů s uspokojivou výtěžností je třeba použít paralelně dva různé extrakční postupy. Vhodnou se jeví kombinace Lukeovy metody (L2) a extrakce směsí acetonitril/voda/amoniak (AM); v případě použití dvou QuEChERS postupů (např. extrakce jednou okyseleným, podruhé alkalizovaným acetonitrilem se směsí solí MgSO 4 /chlorid sodný nebo octan sodný s přídavkem vody) by výtěžnost pro některé analyty byla nižší. Tyto skutečnosti jsou zdůvodnitelné různými chemickými vlastnostmi vybraných pesticidů. Velmi nízké výtěžnosti pro carboxin vyplývají z jeho rychlého rozkladu v pevných matricích (poločas rozpadu v půdě 0,5 3 dny). Výhodou všech testovaných metod je nízká spotřeba rozpouštědel, snadnost a rychlost provedení. Vybrané kombinace metod byly použity pro analýzu reálných vzorků. Sledované pesticidy byly většinou nalezeny pouze v detekovatelném množství, kvantifikovatelné nálezy byly v sedimentech z odběrového místa Bílina-Ústí nad Labem, Ohře-Želina a Martinický potok- Košetice. 69

71 Stanovení diquat dibromidu v pevné matrici pomocí ITP-CZE Pokračovaly práce na zavádění metody pro stanovení diquat dibromidu v pevné matrici pomocí ITP-CZE. Z důvodu silné adsorpce diquatu na pevnou matrici bylo nutno použít agresivní extrakční techniku (4 hodinový var s 50 ml 50% H 2 SO 4 pod zpětným chladičem). Byla provedena celá řada pokusů, avšak velké množství Na +, které je bohužel nezbytné k úpravě ph, v podstatě znemožňuje analýzu diquat dibromidu. Extrakt vzorku je díky sodíkovým iontům tak hustý, že v podstatě padá kolonou vlastní tíhou a ne působením elektrického proudu. Díky tomu se látky ani nemohou odseparovat. Navíc poměrně velký počet jednotlivých kroků (filtrace, úprava ph, opět filtrace, prekoncentrace, odpařování, ) vnáší velké množství chyb a snižuje odezvu hledané látky ve vzorku. Je třeba najít způsob, který by eliminoval vnesení tak velkého množství Na + do vzorku. Nabízí se možnost použít jinou kyselinu a tu odkouřit, případně upravit ph na hodnotu 3,0 a změřit v analyzátoru, který toto ph unese. Zároveň nebude možné použít SPE k prekoncentraci, neboť ta vyžaduje ph vyšší. Další možností by bylo vyzkoušet vysokotlakou extrakci rozpouštědlem PSE (Pressurized Solvent Extraction), případně použít jinou analytickou koncovku. Výše popsaným způsobem nelze momentálně diquat dibromid pomocí ITP-CZE v pevné matrici stanovit. Hodnocení toxických účinků vybraných přípravků obsahujících sledované pesticidní látky Testy ekotoxicity byly provedeny dle standardních operačních postupů (SOP) brněnské pobočky VÚV TGM, v.v.i., vycházejících z platné české legislativy (Tab ) na vybraných technických přípravcích (Archer TOP 40, Brasan 540 EC, Command 36 CS a Panoctine 35 LS) obsahujících sledované látky (Tab ). Jako testované organismy byli použiti korýši (Daphnia magna a Thamnocephalus platyurus) a řasy (Desmodesmus qadricauda). Z výsledků uvedených v tabulce č. 2 vyplývá, že ve skupině sledovaných přípravků mají fungicidní pesticidy vliv na řasy už při velmi nízkých koncentracích. Nejtoxictější účinek na řasy (EC 50 = 0,0004 µl.l -1 ) byl prokázán u přípravku Archer TOP 400, který obsahuje fenpropidin a propiconazol. Korýši byli nejvíce ovlivněni fungicidním přípravkem Panoctine 35 LS, u kterého je účinnou látkou quazatin-acetát. Přípravek s nejslabším ekotoxickým účinkem na obě vybrané skupiny organismů byl herbicid Command 36 CS. Obsahuje vyšší množství clomazonu než herbicid Brasan 540 EC, jehož účinky však byly přibližně stokrát silnější, což může být zřejmě způsobeno obsahem dimethachloru, další účinné látky obsažené v tomto přípravku. Pro vodní prostředí se ze sledovaných preparátů jeví nejrizikovějším přípravek Archer TOP 400 pro jeho významně toxický vliv na řasy. Tab Metody stanovení EC 50 pro vybrané organismy. Testovaný SOP organismus Daphnia magna Stanovení akutní toxicity na bezobratlých Thamnocephalus (BT-04) platyurus Desmodesmus Stanovení akutní toxicity na řasách (BT-05) quaricauda Norma ČSN EN ISO 6341 TNV TNV ČSN EN ISO

72 Tab Přípravek Arecher Top 400 Brasan 540 EC Command 36 CS Panoctine 35 LS Výsledky ekotoxikologických testů vybraných přípravků Typ pesticidu Účinná látka název množství (g.l -1 ) fungicid fenpropidin 275 propiconazol 125 herbicid clomazon 40 dimethachlor 500 EC 50 (µl.l -1 ) Testovaný organismus korýši D. magna T. platyurus řasy D. quaricauda 15,5 17,5 0,0004 6,00 3,00 15,3 herbicid clomazon fungicid quazatinacetate 350 2,58 0,50 1,27 Využití pasivních vzorkovačů V jihomoravských lokalitách s pozitivními nálezy v roce 2010 bylo prováděno vzorkování pomocí aplikace pasivních vzorkovačů a odběry vzorků sedimentů. Jednalo se o odběrová místa: Litava-Židlochovice, Trkmanka-Podivín, Spálený potok-krumvíř, Okluky-Uherský Ostroh, Valová-Polkovice, Blata-Tovačov, Kyjovka-Mistřín, Haná-Hradisko. Na řece Haná bylo posunuto vzorkovací místo oproti roku 2010 o 2 km po proudu, protože v lokalitě Haná- Bezměrov nebylo možno umístit pasivní vzorkovač. Před započetím vzorkování byla ověřena možnost extrakce z pasivních vzorkovačů semipermeabilních membrán spikováním analytů do vnitřního roztoku membrány a ověřena účinnost extrakce z analytů z membrány a výtěžnost celého procesu včetně kroku čištění extraktů na gelové chromatografii. Výtěžnost byla velmi dobrá, (70 85% dle jednotlivých analytů), proto bylo přistoupeno k vzorkování reálných vzorků. Současně byl realizován dlouhodobý průtokový kalibrační test v kalibrační aparatuře, sestavený tak, že do vody protékající přes nádobu s instalovanými pasivními vzorkovači bylo peristaltickým čerpadlem kontinuálně dávkováno zvolené množství analytů. Z výsledků kalibračních testů vyplynulo, že k přestupu z vody přes membránu do trioleinu sice dochází, ale koncentrační faktor je pro sledované analyty velmi nízký, tedy nedochází k žádoucímu jevu intenzivního zakoncentrování analytů a výraznému (řádovému) zvýšení citlivosti metody při pasivním vzorkování. Přesto bylo možné v reálných vzorcích sledovat rozdíly mezi vzorky vod a nálezy v SPMD, kde u vzorků vod v mnoha lokalitách nebyly nalezeny ani stopy sledovaných analytů, zatímco v semipermeabilních membránách byly tyto analyty detekovány. Jednalo například o clomazon v lokalitě Haná-Hradisko, Okluky-Uherský Ostroh a Valová-Polkovice, dále pesticid fenpropidin v lokalitě Litava-Židlochovice (opakovaně), Blata-Tovačov, Spálený potok- Krumvíř (opakovaně) a o pesticid spiroxamin v lokalitě Spálený potok-krumvíř, Litava- Židlochovice, Valová-Polkovice a Blata-Tovačov. Byla rovněž ověřena metoda zpracování sledovaných pesticidů v sedimentech pomocí extrakce směsí rozpouštědel cyklohexan ethylacetát 1 : 1 v extraktoru IKA a čištění pomocí gelové chromatografie. Mez stanovitelnosti v sedimentech ze spikovaných pevných vzorků byla stanovena na 0,04 mg.kg -1 pro clomazon, 0,09 mg.kg -1 pro sumu spiroxaminu a 0,07 mg.kg -1 pro fenpropidin. 71

73 Pesticid fenpropidin měl ze všech sledovaných pesticidů relativně nejvyšší koncentrační faktor v dlouhodobém kalibračním testu, v reálných vzorcích byl v pasivních vzorkovačích nalézán pouze ve stopové množství v koncentracích výrazně nižších než mez stanovitelnosti metody. Pro pesticid chloridazon nebyla z důvodu použité konfigurace přístroje GC-MS dosažena požadovaná citlivost pro úspěšné vyhodnocení testů nevodných matric. V reálných vzorcích se projevil rozdíl mezi nálezy v sedimentech a odpovídající SPMD ve prospěch pasivního vzorkovače, kde ve vzorku sedimentu nebylo často nalezeno žádné množství sledovaného analytu, zatímco v SPMD byly již nalezeny stopy pod hranicí meze stanovitelnosti. Nejvýraznější byl tento rozdíl u spiroxaminu. který byl v sedimentech nalézán výjimečně (lokality Valová-Polkovice a Litava-Židlochovice). Prostřednictvím aplikace SPMD bylo možno jej zachytit v několika lokalitách (nejvíce Valová-Polkovice, Litava-Židlochovice a Blata-Tovačov. U spiroxaminu bylo možno pozorovat rozdíl mezi nálezy ve vodách a v nevodných matricích, kdy se ve vodách vyskytovaly vždy oba izomery, zatímco v nevodných matricích často jen první izomer, druhý stopově nebo vůbec. Pokud by se tento jev potvrdil, bylo by možno usuzovat z poměru koncentrací obou izomerů spiroxaminu na stáří kontaminace Výstupy Zpracování postupů stanovení sledovaných látek v nevodných matricích. Splněno. Byly zavedeny a na reálných vzorcích použity metody jak pro extrakci z pevných matric, tak pro SPMD. Prezentace výsledků získaných v rámci projektu na konferenci Hydroanalytika 2011 (Souhrnná informace o výskytu dosud pravidelně nesledovaných pesticidů v hydrosféře ČR, Stanovení diquat dibromidu v sedimentech metodou ITP/CZE, Využití metody QuECheRS pro stanovení pesticidů v sedimentech). Ve sborníku Hydroanalytika 2011, Hradec Králové , editoři Vladimír Sýkora a Hana Kulajová, ISBN byly publikovány následující příspěvky: o Očenášková V. a kol. Výskyt vybraných látek nepodléhajících pravidelnému sledování v hydrosféře ČR ústní prezentace (3630_final1_2011) o Jursíková K. a kol. Stanovení cypermethrinu ve vodách a sedimentech ústní prezentace. (3630_final2_2011) o Chrastina D. a kol. Stanovení diquat dibromidu ve vodách metodou ITP/CZE poster. (3630_final3_2011) o Jokešová M. a kol. Využití metody QuECheRS a Lukeovy metody pro stanovení vybraných pesticidů v pevných matricích poster. (3630_final4_2011) Předložení publikací s obdobnými názvy do recenzovaného nebo impaktovaného časopisu. Připravuje se publikace s názvem Výskyt dosud pravidelně nesledovaných pesticidů v hydrosféře ČR pro VTEI přílohu časopisu Vodní hospodářství (předpokládané vydání v roce 2012) a Využití metody QuECheRS pro stanovení pesticidů v sedimentech pro Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology (v současné době se připravuje anglický text). Poslední analýzy a vyhodnocení vodných vzorků byly dokončeny těsně před konferencí Hydroanalytika 2011 a jejich definitivní zpracování a vyhodnocení nyní probíhá. 72

74 Vypracování závěrečné zprávy shrnující data naměřená v průběhu řešení subprojektu. Bude zpracováno po dokončení a vyhodnocení všech měření. Vešketá naměřená data budou k dispozici v HEIS VÚV, po dohodě s ČHMÚ by mohla být převedena rovněž do databáze spravované touto institucí. 73

75 4. ODDÍL D VODA A ZVLÁŠTĚ CHRÁNĚNÉ ČÁSTI PŘÍRODY 4.1 VLIV SUCHOZEMSKÝCH EKOSYSTÉMŮ A DALŠÍCH VLIVŮ NA OCHRANNÉ PODMÍNKY NA VODU VÁZANÝCH ZVLÁŠTĚ CHRÁNĚNÝCH ÚZEMÍ Předmět řešení V roce 2011 bylo naplánováno zaměřit práce na dokončení článků k publikace a finalizaci dalších aplikovaných výstupů. Vyhodnocovány a postupně publikovány jsou výsledky z výzkumů pramenišť (biota, chemického složení a kvantity detritu). Další náplní prací v prvním pololetí roku 2011 je pokračování v zahájených patentových řízeních, vývojových a inovačních aplikacích s cílem dokončení užitného vzoru. Byla také vyhodnocena dlouhodobá sledování vlivu antropogeních faktorů na oligotrofní toky a připravena k publikování. V druhém pololetí roku 2011 byl finalizován funkční vzorek sampleru a dokončovány články a metodické dokumenty Postup řešení a výsledky V časopise s IF byl publikován článek Kubíková, L., Simon, O., Fricová, K. The occurrence of Pisidium species (Sphaeriidae, Bivalves) in oligotrophic springs of the Blanice river catchment (Czech Republic) in relation to ecological conditions. Biologia, 66 2, , V roce 2011 byly postupně dokončeny dva manuskripty vycházející z předchozího výzkumu pramenišť. Článek zaměřený na morfologickou skladbu detritu deponovaného v prameništích různých typů Fricová, K., Simon, O., Douda, K., Kubíková, L. Proportion of detrital components in submontane organogenic spring areas in relation to spring morphology, microhabitats and macroinvertebrates byl dokončen a odeslán do impaktovaného časopisu Polish Journal of Ekology. Článek byl po zapracování připomínek recenzentů přijat k publikování, které se předpokládá v roce Bylo také provedeno zpracování dat týkajících se skupiny Trichoptera a její vazby na konkrétní mikrohabitaty. Článek Tichá, K., Simon, O., Kubíková, L., Maciak, M. Spring type as a determining factor of trichopteran crenobiotic assemblages byl dokončen a odeslán do redakce časopisu Ecological entomology k recenznímu řízení. V letním období probíhalo dokončování statistického vyhodnocení a přípravy textu manuskriptu článku zaměřeného na celkové vyhodnocení společenstev v prameništích pod vlivem ekologických faktorů. Testována hypotéza, že crenobiontní bentické organismy v specifickém biotopu pramenišť vytvářejí dobře definovaná opakující se společenstva byla potvrzena jen částečně, statistické vyhodnocování dat bylo obtížné a vyžádalo si využití složitějších technik. Tím došlo k částečnému zpoždění dokončení manuskriptu. Článek Kubíková, L., Simon, O., Tichá, K., Douda, K. Factors affecting the composition of fauna in a homogenous set of spring areas and a comment on the spring typolog, bude v říjnu odeslán do časopisu Int. Rew.Hydrobiol. Práce věnované biotechnologickému využití prameništích autotrofních organismů pro biotechnologické využití se podařilo přes obtíže s křížením patentových nároků úspěšně finalizovat. Byla podána přihláška užitného vzoru na výrobek (papír z chromist), čímž se právní ochrana částečně vyhnula křížení s platnými podobnými patenty zaměřenými na 74

76 technologii (výrobu papíru). Užitný vzor (Výzkumný ústav vodohospodářský T.G. Masaryka, v.v.i., Praha Papír z chladnomilných prameništních chromist. Původce užitného vzoru Ondřej Simon, Věra Kladivová, Lucie Kubíková, Kamila Fricová, Blanka Desortová, Michal Bílý, Filip Waner. Česká republika. Patentový spis ) byl zapsán národním patentovým úřadem. V současné době probíhají další tři patentová řízení (PV , PV a EPO přihláška ). U přihlášky evropského patentu postoupilo řízení do další fáze úplného průzkumu (FD EPU). U patentová přihlášky PV došlo k zadání úplného průzkumu. Výsledek obou kroků lze očekávat v roce 2011 nebo 2012 a na základě jeho vyhodnocení bude po konzultaci patentovým zástupcem ústavu zvolen další postup. Předpokládáme rozšíření PUV s prioritou z na patentovou přihlášku. Nad rámec metodiky se podařilo uspíšit dokončení funkčního vzorku kontinuálního sampleru DDG vycházeného z PUV s prioritou od roku 2008 založeného na vyhodnocení dvouletých testů. V letech proběhlo testování 28 vyrobených kusů v různých klimatických podmínkách. Testy probíhaly na v červnu, srpnu a listopadu 2009 a březnu a červnu Série z června 2009 s dobou odebírání okolo 25h nebyla zahrnuta do celkového vyhodnocení z důvodu častého nedosažení detekčního limitu metod použitých pro rozbor kvantity a kvality zachyceného materiálu. Ve všech případech byla testovány dvojice samplerů instalované ve vzdálenosti do 5 metrů nad sebou na primárních tocích. Čtyři testovací období zahrnuly všechny klimatické části roku a trvaly průměrně 170 hodin provozu sampleru (podrobněji k metodám viz metodika pro rok 2009). Jako významné konstrukční vylepšení sampleru využité u finálního funkčního vzorku byly použity prolisy na sedimentační nádobě (zlepšují sedimentaci a zhoršují podmínky pro zkratové proudění), pozorovací okénko (umožňuje opticky kontrolovat procesy v sedimentační nádobě) a zejména adhezní síťka. Vinutá adhezní síťka je osazena na začátku odtokového potrubí odvádějícího vodu ze sedimentační nádoby. Její plocha byla postupně zvětšena až na 1500 cm 2. Na síťce dochází adhezními procesy k zachycování lehkých vloček plavenin, které by se kvůli své specifické hmotnosti nemohli odsedimentovat. Oka síťky odpovídají velikosti ok vstupní mřížky II. řádu, adhezní síťka tedy nemá filtrační efekt, ani významně nezvyšuje hydraulický odpor. Velká plocha je prevencí před jejím ucpáním. Před vyprázdněním sedimentační nádoby jsou vločky snadno protiproudovým rázem uvolněny do sedimentační nádoby. Testování paralelních instalací sampleru potvrdilo dobrou spolehlivost při kvalitativních analýzách obsahu prvků v odebraném materiálu (R 2 >0,75; pro obsah C, Ca, N, P, S v sušině) (viz obr.) i při analýzách kvantity (R 2 =0.54 pro frakci 1,2 63 µm). Test funkčního vzorku DDG-2008/ F paralení instalace : obsah celkového uhlíku v sušině Test funkčního vzorku DDG-2008/ F paralení instalace : obsah celkového fosforu v sušině mg C/ g sušiny y = 0,912x + 17,181 R 2 = 0,7786 mg P/ g sušiny y = 0,8424x + 0,298 R 2 = 0, mg C/ g sušiny mg P/ g sušiny 75

77 Test funkčního vzorku DDG-2008/ F paralení instalace : obsah celkového uhlíku v sušině Test funkčního vzorku DDG-2008/ F paralení instalace : obsah celkového fosforu v sušině mg C/ g sušiny y = 0,912x + 17,181 R 2 = 0, mg C/ g sušiny mg P/ g sušiny y = 0,8424x + 0,298 R 2 = 0, mg P/ g sušiny Obr Porovnání paralelních instalací sampleru při dvouletém testování funkčního vzorku 2009 až 2010 uvedeny příklady pro stanovení obsahu celkového C a v sušině odebraného materiálu Nerozpuštěné látky jsou díky zvýšené účinnosti sedimentace úspěšně získány i z vod s průměrnou koncentací NL od 0,1 mg.l -1 a obsahem individuálních velikostních frakcí od 0,05 mg.l -1. Instalační doba nad 7 dní může zvyšovat variabilitu výsledků a není vhodná pro kvantitativní použití. Pro spolehlivou funkci je nutné zachovat rozdíl pracovních hladin nad 10 cm. Zařízení opakovaně dobře pracovalo v tocích s minimálním průtokem 0,01 0,02 l.s -1. Pokračovaly práce zaměřené na vyhodnocení antorpogeních vlivu v povodí Zbytinského potoka. Do připravovaného článku Decreasing trophic status of a second-order stream after operating a new wastewater treatment plant (jen menší podíl na výstupu subprojektu 3619) byly zapracovány připomínky recenzentů. Pokračovaly práce na metodickém materiálu MŽP Švanyga,J., Simon, O., Mináriková, T., Spisar, O., Bílý, M. (2011) Záchranný program perlorodky říční v ČR II etapa. K připomínkám MŽP byl odeslán návrh managementové části (nejedná se o výstup hodnocený dle metodiky RIV). Byl dokončen článek hodnotící vliv znečištění a landuse v povodí národní přírodní památky Blanice s využitím analýz jakosti vody, teploty vody a bioindikací (Margaritiera margaritifera L. věkové kategorie 1+, 2+). Manuskript O.P.Simon, M.Bílý, J. Švanyga, B. Dort, V. Kladivová, K.Douda: (in prep.) Limitující faktory pro populaci perlorodky říční (Margaritifera margaritifera) v povodí Šumavské Blanice a návrh managementových opatření review byl odeslán k recenznímu řízení do časopisu Silva Gabreta. Po kontrolním dni v polovině října 2011 se předpokládá dokončení dalšího článku a přihlášení dalšího patentu vycházejícího z UV nad rámec metodiky. Dále budou probíhat práce spojené s recenzním řízením podaných článků Výstupy Bude publikován článek Kubíková, L., Simon, O., Fricová, K. The occurrence of Pisidium species (Sphaeriidae,Bivalves) in oligotrophic springs of Blanice river catchment (Czech Republic) in relation to ecological conditions v impaktovaném časopise Biologia. Článek byl publikován (výstup avizován již v roce 2010) - Kubíková L., Simon O., Fricová K. (2011) The occurrence of Pisidium species (Sphaeriidae, Bivalves) in oligotrophic 76

78 springs of the Blanice river catchment (Czech Republic) in relation to ecological conditions. Biologia, 66-2, (3615_2983) Článek Fricová, K., Simon, O., Douda, K., Kubíková, L. Proportion of detrital components in submontane organogenic spring areas in relation to spring morphology, microhabitats and macroinvertebrates bude odeslán do impaktovaného časopisu Polish Journal of Ekology. Článek byl odeslán do redakce a po recenzním řízení a úpravách přijat k tisku (fáze akceptován po drobných úpravách) (3615_final1_2011) Odeslány budou dva články do časopisu s IF zaměřené na ekosystém pramenišť a oligotrofních povodí. Do impaktovaného časopisu Ecological entomology byl odeslán k recenznímu řízení článek Tichá, K., Simon, O., Kubíková, L., Maciak, M. Spring type as a determining factor of trichopteran crenobiotic assemblages. (Manuscript ID: EEN) (3601_final2_2011) Druhý článek Kubíková, L., Simon, O., Tichá, K., Douda, K. Factors affecting the composition of fauna in a homogenous set of spring areas and a comment on the spring typology, bude v říjnu odeslán do časopisu International review of hydrobiology. Postup vedených patentových řízení do další fáze (patenty jsou uznatelným výstupem až po skončení patentového řízení, nikoli od udělení platné priority uznání lze očekávat nejdříve v roce 2012 pro PV , 2013 pro PV respektive 2014 pro EPO ). U patentových přihlášek PV a EPO postoupilo patentové řízení do dalšího stadia. Přihlášení užitného vzoru na biotechnologické využití prameništních chromist (Chromalveolata Heterokontophyta) v papírenském průmyslu. Byl přiznán užitný vzor. (3615_3283) Odeslání článku do recenzovaného časopisu zaměřeného na vyhodnocení vlivů z povodí na oligotrofní říční síť v NPP Blanice. Článek Simon, O., Bílý, M., Švanyga,J., Dort, B., Kladivová, V., Douda, K. (in prep.) Limitující faktory pro populaci perlorodky říční (Margaritifera margaritifera) v povodí Šumavské Blanice a návrh managementových opatření - review byl odeslán k recenznímu řízení do časopisu Silva Gabreta. (3615_final3_2011) Výsledek promítnutý do právních předpisů Vyhláška MŽP o vyhlášení NPP Zlatý potok (v roce 2011 bude materiál ze strany VÚV TGM, v.v.i. finalizován, uznatelným se výstup stane po skočení legislativního procesu) ve spolupráci se subprojektem 16. Byly zapracovány připomínky MŽP, legislativní proces vyhlášení k měsíci září 2011 dosud nezačal. V roce 2011 se předpokládá účast na odborných konferencích bez výstupů hodnocených dle kritérií Rady vlády. Již se uskutečnila jedna přednáška na konferenci s mezinárodní účastí Zoologické dny Brno 2011 bez výstupu hodnoceného dle RIV (přednáška a abstrakt ve sborníku). Byly přijaty 2 přednášky na konference Říční krajina Olomouc (říjen 2011, přednáška a abstrakt ve sborníku) a Výroční konference České společnosti pro ekologii (říjen 2011, přednáška a abstrakt ve sborníku). 77

79 Další výstupy nad rámec metodiky: S předstihem byl otestován a dokončen výstup: Simon, O., Douda, K., Kladivová, V., Kubíková, L. Funkční vzorek gravitačního koncentračního kontinuálního sampleru. Funkční vzorek. 2011, Výzkumný ústav vodohospodářský T. G.Masaryka. v.v.i. (3615_3344). Ve spolupráci se subprojektem Ve spolupráci s subprojektem 3608 byl dokončen článek Douda, K., Horký, P., Bílý, M. Host limitation of the thick-shelled river mussel: Evaluation, threats, and conservation challenges) a odeslán do redakce časopisu Biological Conservation. (3608_final4_2011) 78

80 4.2 VLIVY LESNÍCH EKOSYSTÉMŮ S RŮZNÝM ZPŮSOBEM OBHOSPODAŘOVÁNÍ NA KVALITU ODTÉKAJÍCÍ VODY Předmět řešení Subprojekt se zabývá působením lesních porostů na vodní ekosystémy. Výzkumnou práci lze rozdělit do dvou okruhů: prvním je sledování kvality vody a biotických složek vodního prostředí ve vztahu k typu lesního porostu, druhá část se věnuje dynamice odumřelé dřevní hmoty v neupravených vodních tocích. Pro výzkum dlouhodobého vlivu lesnického hospodaření na vodní prostředí bylo v počátku řešení projektu vybráno pět párů malých lesních povodí v Moravskoslezských Beskydech a Javorníkách. Jedno povodí z dvojice představovalo vždy intenzivně lesnicky obhospodařovanou plochu, druhé povodí bylo vybráno v porostech s minimálními lesnickými zásahy v posledních desetiletích (přírodní rezervace a první zóny chráněné krajinné oblasti). Odběr vzorků vody, fytobentosu a makrozoobentosu probíhal na těchto lokalitách v letech Cílem výzkumu bylo zjistit, zda se kvalita vody a složení biologických společenstev liší v závislosti na intenzitě lesnického hospodaření. Odumřelá dřevní hmota je v přirozených vodních tocích obvyklou složkou koryta a má zásadní vliv na jeho morfologické utváření i biologické oživení. V hustě obydlených oblastech může současně dřevní hmota způsobovat problémy při povodních a zhoršovat jejich průběh i nepříznivé následky. Pro správu přirozených koryt vodních toků je proto důležité identifikovat faktory, které ovlivňují stabilitu dřeva akumulovaného v korytě i přilehlé nivě vodního toku. Pro získání těchto poznatků probíhalo sledování označených kusů dřeva na lokalitách v CHKO Šumava (Blanice, Zlatý potok) a v CHKO Litovelské Pomoraví (řeka Morava). V roce 2011, který je posledním rokem řešení, byly práce zaměřeny na zpracování a publikaci výsledků. Probíhal sice ještě doplňkový sběr dat a dílčí měření v terénu, v celkovém objemu ale tyto práce nezabíraly velký podíl. Poznatky o dynamice dřevní hmoty zjištěné v minulých letech byly využity při zpracování metodiky pro nakládání s dřevní hmotou v tocích, která byla zadána VÚV TGM, v.v.i. Ministerstvem životního prostředí a práce na ní probíhaly paralelně s řešením výzkumného záměru až do května Postup řešení a výsledky V průběhu roku 2011 byly v zájmovém území Moravskoslezských Beskyd a Javorníků provedeny doplňkové sběry vzorků zaměřené na zjištění hlubších poznatků o výskytu vzácných druhů temporární fauny vodních toků. Sběr dat se proto nezaměřoval pouze na párové lokality vybrané k výzkumu v roce 2006, ale také na okolní drobné toky podobného charakteru. V průběhu výzkumu v minulých letech byla totiž nalezena řada taxonů, které se v ČR vyskytují velmi vzácně nebo u nás byly zaznamenány vůbec poprvé. Doplnění souboru vzorků z okolních lokalit slouží k interpretaci dat o výskytu makrozoobentosu získaných v letech Doplňkové odběry makrozoobentosu se podařilo v letošním roce zpracovat do série tří faunistických článků, které byly otištěny nebo přijaty k tisku v recenzovaných časopisech (Kroča, 2011; Komzák & Kroča, 2011; Bojková & Kroča, 2011, v tisku). Práce na zamýšleném článku o jakosti vody odtékající z lesních povodí se opozdily. Důvodem byla nejednoznačnost výsledků chemických charakteristik pro jednotlivé páry povodí. Výsledky sice naznačují vyšší koncentrace bazických kationtů v odtoku z povodí s hospodářským lesem, odpovídající trend však není zřetelný pro anionty. I když byly dvojice sledovaných povodí vybrány s ohledem na maximální podobnost, vliv porostních podmínek na kvalitu vody se jeví jako neprokázaný. Výsledky svou různorodostí potvrzují spíše 79

81 alternativní hypotézu, že rozdíly v kvalitě vody podléhají lokálním (zejména geologickým) podmínkám v takovém rozsahu, že vliv typu porostu není významný. V současnosti jsou prováděny další statistické analýzy a studium literatury, které doufejme poskytnou alespoň dílčí interpretovatelné výstupy. Zpracování publikace do stadia odeslání rukopisu do redakce je nicméně plánováno do konce roku Úspěšně proběhly práce na zpracování dokumentace k odběrové sestavě, která byla využívána k dlouhodobému sběru vzorků ve vzdutých úsecích horských toků. Užitný vzor Plovákové zařízení pro instalaci Malaiseho pastí na hladinách stojatých vod byl zapsán pod číslem Ve výčtu dalších výstupů uvádíme ještě užitný vzor č , který byl uplatněn až po loňském závěrečném kontrolním dni. Zpracování výsledků o dynamice dřevní hmoty v tocích probíhalo v roce 2011 v souběhu s prací na zakázce Význam a management dřevní hmoty v tocích zadané Ministerstvem životního prostředí. V rámci této zakázky byla vypracována metodika obsahující návrhy pro využití struktur dřevní hmoty při revitalizacích a úpravách vodních toků, monitoring množství, charakteru a dynamiky dřevní hmoty v tocích ČR a návrh managementu stávající dřevní hmoty v přirozených korytech vodních toků. Byly tak zúročeny výsledky výzkumu, literární poznatky i terénní zkušenosti, které byly v rámci výzkumného záměru v minulých letech získány. Po interním projednání metodiky na MŽP byl materiál v září 2011 předložen podnikům Povodí s.p. k diskusi. Po úpravách vycházejících z těchto jednání bude materiál schválen jako doporučená metodika. Přestože byla metodika zpracována v rámci veřejné zakázky, podíl na tomto výstupu (typ H poskytovatelem realizovaný výstup) přísluší též výzkumnému záměru MZP O hodnocení stability dřevní hmoty v tocích s odkazy na výše uvedenou metodiku byl sepsán článek odeslaný do recenzovaného časopisu Vodohospodářské technicko-ekonomické informace (VTEI), který vychází jako příloha časopisu Vodní hospodářství. Práce na článku o pohyblivosti dřevní hmoty ve vodním toku 4. řádu (lokalita Blanice) jsou téměř dokončeny. Pro identifikaci parametrů ovlivňujících největší měrou odplavitelnost konkrétního kusu dřeva bylo využito modelování pomocí obecných lineárních modelů (GLM). Ve shodě s předpoklady byla jako zásadní faktor ovlivňující pohyblivost dřevní hmoty v korytě identifikována délka kusu. Přínosem připravované publikace je navíc kvantifikace významu tohoto faktoru (byť pro podmínky desetileté povodně na modelové lokalitě, viz graf 4.2.1). Po dokončení diskuse a jazykových úpravách bude rukopis odeslán (nejpozději k datu kontrolního dne) do impaktovaného časopisu River Research and Applications. Graf Modelovaná pravděpodobnost odplavení dřevní hmoty v závislosti na délce jednotlivých kusů. Graf vychází z výsledků analýzy dynamiky dřevní hmoty na řece Blanici (součást rukopisu připraveného k odeslání do časopisu s IF) 80

82 V roce 2011 byl v recenzovaném časopise Vodní hospodářství otištěn souhrnný článek o stabilitě kotvených kmenů v CHKO Litovelské Pomoraví, který byl redakci odeslán v závěru roku 2009 (Kožený a kol., 2011) Výstupy Článek Kožený, P., Kroča, J. Water quality in small forest catchment areas influenced by the type of forest cover bude odeslán do časopisu s IF. Článek ještě nebyl dokončen, do redakce bude odeslán do konce roku Článek Kožený, P. Large wood movement and deposition in a natural fourth order stream bude odeslán do časopisu s IF. K datu kontrolního dne č. 2 bude odesláno do časopisu River Research and Applications. Kroča, J. Leuctra quadrimaculata Kis, 1963 (Plecoptera; Leuctridae) in the Moravskoslezské Beskydy Mts. and Javorníky Mts. (Czech Republic). Časopis Slezského Zemského Muzea (A), 2011, roč. 60, č. 1, s ISSN (3616_3334) Článek byl otištěn v recenzovaném časopise. Komzák, P. & Kroča, J. New faunistic records of Trichoptera (Insecta) from the Czech Republic, IV. Acta Musei Moraviae, Scientiae biologicae, 2011, roč. 96, č. 1, s ISSN (3616_3335) Článek byl otištěn v recenzovaném časopise. Článek Kožený, P. Faktory ovlivňující pohyblivost dřevní hmoty v neupravených tocích - ve výsledné verzi Kožený, P. & Balvín, P. Možnosti a rizika nakládání s dřevní hmotou v tocích: představení Metodiky pro monitoring, management a využití dřevní hmoty v tocích. Článek byl odeslán do redakce recenzovaného časopisu VTEI. VÚV T.G.M., v.v.i., Podbabská 2582/30, Praha 6. Plovákové zařízení pro instalaci Malaiseho pastí na hladinách stojatých vod. Původce vzoru: Kroča, J. Int Česká republika Technické řešení bylo zapsáno jako užitný vzor č (3616_3355) Další výstupy uplatněné od začátku roku 2011: Kožený, P., Vajner, P., Žerníčková, O., Šindlar, M., Zapletal, J. (2011) Vývoj technické stabilizace dřevní hmoty v korytě Moravy v CHKO Litovelské Pomoraví. Vodní hospodářství, roč. 2011, č. 3, s ISSN (3616_3245) VÚV T.G.M., v.v.i., Podbabská 2582/30, Praha 6. Zařízení pro odchyt dospělců hmyzu v migračním koridoru. Původce vzoru: Kroča, J. Int Úřad průmyslového vlastnictví (3616_3098) užitný vzor byl zapsán ÚPV na konci roku 2010 a v závěrečné zprávě za loňský rok proto nebyl uveden. Bojková, J. & Kroča, J. Historic and current distribution of the endangered stonefly Perla grandis (Plecoptera: Perlidae) in the Czech Republic. Klapalekiana, 2011 (přijato do tisku v recenzovaném časopise, článek má být otištěn v roce 2011). Kožený, P. a kol. Metodika pro monitoring, management a využití dřevní hmoty ve vodních tocích. Ministerstvo životního prostředí ČR, Praha, stran + přílohy. (po projednání a zveřejnění bude uplatněno jako výstup typu H poskytovatelem realizované výstupy). 81

83 4.3 PODMÍNKY ZACHOVÁNÍ VÝSKYTU ZVLÁŠTĚ CHRÁNĚNÝCH DRUHŮ VODNÍCH A MOKŘADNÍCH ORGANISMŮ Předmět řešení Obsahem subprojektu je základní výzkum zaměřený na získávání nových poznatků týkajících se biologie zvláště chráněných druhů na vodu vázaných organismů, biotopů jejich výskytu a interakcí mezi jejich populacemi a prostředím. Hlavním předmětem výzkumu jsou 3 vybrané skupiny organismů: velcí mlži, raci a vodní ptáci a faktory prostředí ovlivňující jejich výskyt (abiotické a biotické). U mlžů jsou studovány především jejich reprodukčních cykly (vhodnost hostitelských druhů ryb pro vývoj parazitických stadií jednotlivých druhů mlžů, úspěšnost vývoje juvenilů) a vztahy mezi populacemi mlžů a biotopy, jejich výskytu (procesy probíhající v říčním dně a nivě, biogeochemické cykly prvků). Výzkum je zaměřen na druhy kriticky ohrožené (Unio crassus), běžné (Anodonta anatina) i zavlečené (Sinanodonta woodiana). Ve výzkumu raků se soustřeďujeme na dva hlavní okruhy problematiky, a to jednak na vztah abiotických faktorů prostředí (zvláště chemismu vody) k výskytu jednotlivých druhů raků, jednak na migrační schopnosti raků, rovněž v souvislosti s faktory prostředí (migrační bariéry). Hlavním zájmovým druhem jsou kriticky ohrožené druhy (Austropotamobius torrentium a Astacus astacus). Výzkum vodních ptáků je zaměřen na zimující populace zdržující se na Středočeských lokalitách, včetně úseku Vltavy v pražském intravilánu Postup řešení a výsledky V roce 2011 jsme se zaměřili především na dopracování všech naplánovaných výstupů, jen v menší míře jsme se věnovali doplňkovému sběru dat. Články publikované, články odeslané do redakcí a další dokončované výstupy Bylo dokončeno zpracování dat a příprava článku o příčinách invaze škeble asijské (Sinanodonta woodiana) a vlivu tohoto nepůvodního druhu na domácí společenstva ohrožených druhů velkých mlžů. Práce byla přijata k publikaci do časopisu Biological Invasions. Proběhlo vyhodnocení dat o hostitelsko-parazitické kompatibilitě ohroženého druhu velevrub tupý (Unio crassus). Toto téma bylo rozšířeno o problematiku druhového složení společenstev potenciálních rybích hostitelů na lokalitách současného a historického výskytu velevruba tupého (celkem 62 lokalit). Následně byly zpracovány analýzy vztahu mezi zranitelností populací tohoto ustupujícího druhu mlže v souvislosti se složením společenstva potenciálních rybích hostitelů. Výsledkem je článek odeslaný do časopisu Biological Conservation, zpracovaný ve spolupráci se subprojektem V konferenčním sborníku byly publikovány první výsledky studia akumulace kovů v těle škeble říční (Anodonta anatna). Článek na téma ochrany raků v Evropě a v ČR byl upraven a opětovně odeslán do časopisu Hydrobiologia. Téma migračních schopností raků bylo zpracováno v článku odeslaného do časopisu Fundamental and Applied Limnology. Článek zabývající se problematikou raka kamenáče na Zákolanském potoce byl publikován v srpnovém čísle recenzovaného časopisu VTEI. Do časopisu Bohemia Centralis byl odeslán článek na téma výskytu raka kamenáče v CHKO Křivoklátsko. Do listopadu 2011 bude do časopisu Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems odeslán článek na téma distribuce raka kamenáče v tocích České republiky v závislosti na jakosti vody. 82

84 Na základě připomínek recenzentů proběhlo přepracování článku analyzujícího vliv teploty na vzorce zimování vodních ptáků v podmínkách pražského zimoviště. Článek byl odeslán do časopisu Bird Study. Do bulletinu Aythya je odesílán článek hodnotící zimování vodních ptáků ve středních Čechách v sezóně 2009/10 (odselání k ). Ve spolupráci se subprojektem 3615 byl vyroben a otestován funkční vzorek gravitačního koncentračního kontinuálního sampleru. Laboratorní výzkum a terénní sběr dat Na souboru středočeských lokalit bylo zrealizováno sčítání zimujících populací vodních ptáků v zimní sezóně 2010/11. Tím byla dokončena souvislá šestiletá řada sezónních změn početnosti sledovaných druhů. Byly rovněž získány podrobné údaje o průběhu teplotních změn v těchto sezónách (data ČHMÚ). Výsledky této studie budou prezentovány na celostátní konferenci České společnosti ornitologické, která proběhne v Mikulově. Experimentálně byla získána data o hostitelsko-parazitické kompatibilitě hořavky duhové (R. amarus) se škleblí asijskou(a. woodiana) a škeble říční (A. anatina) s karasem stříbřitým (C. gibelio), hořavkou duhovou (Rhodeus amarus) a třemi dalšími kontrolními druhy ryb. Data budou zpracována k publikování ve spolupráci s Ústavem biologie obratlovců AV ČR, v.v.i. a s ČZU v Praze. Problematikou, jejíž význam se ukazuje jako vysoce aktuální je akumulace těžkých kovů v tělech raků a mlžů. Po vyhodnocení stávajících výsledků analýz akumulace těžkých kovů v těle škeble říční (Anodonta anatina) ze Sázavy a Lužnice jsme přikročili ke sběru a stanovení doplňující série vzorků z těchto lokalit, včetně vzorků sedimentů. Zatímco v případě škeblí se jedná především o vhodný biomarker pro sledování pohybu těžkých kovů v říčním toku, v případě populací raků je akumulace kovů pravděpodobně jedním z akutních nebezpečí dané chemismem vody. Dokládá to situace, která nastala na jaře roku 2011 na Padrťsku (oblast Brd), která je zařazena do seznamu Evropsky významných lokalit. Došlo zde k úhynu většího počtu jedinců raka říčního (Astacus astacus) i raka kamenáče (Austropotamobius torrentium), přičemž rozbory tkáně raků potvrdily, že u zkoumaných jedinců došlo ke snížení respirační plochy žaber usazenými nerozpustnými sloučeninami železa, hliníku, zinku, mědi a arzénu. O situaci byla podáná zpráva na OOP MŽP ČR, stávající výsledky jsou připravovány k publikaci (odeslání rukopisu v listopadu 2011) a výzkum nadále pokračuje Výstupy Článek o příčinách invaze škeble asijské a vlivu tohoto nepůvodního druhu na domácí společenstva (Douda, K., Vrtílek, M., Slavík, O., Polačik, M. Reichard, M. The role of host specificity in explaining the invasion success of the freshwater mussel Anodonta woodiana in Europe) bude odeslán do redakce časopisu Biological Invasions. Článek byl akceptován k publikaci v časopisu Biological Invasions (Springer, IF= 3,054); je prozatím publikován v on-line verzi (DOI /s ) (3608_final1_2011) Článek na téma ochrany raků v Evropě a ČR (Svobodová, J., Douda, K., Štambergová, M., Picek, J., Vlach, D.; Fischer, D. Distribution of indigenous and alien crayfish according to the water quality of streams in the Czech Republic) bude po zapracování připomínek redakce znovu odeslán do časopisu Hydrobiologia. Článek upravený podle připomínek editora (Svobodová, J., Douda, K., Štambergová, M., Picek, J., Vlach, D.; Fischer, D. The distribution of indigenous and alien crayfish along 83

85 stream water quality gradients in the Czech Republic) byl odeslán do redakce časopisu Hydrobiologia (IF=1,964). (3608_final2_2011) Článek o vlivu teploty na vzorce zimování vodních ptáků (Mourková, J., Bílý, M., Bell, C., Bergmann, P., Šizling, A. Factors affecting wintering abundance patterns of central European water birds in Prague) bude po úpravách podle pokynů recenzenta znovu odeslán do redakce časopisu Bird Study. Upravený článek byl odeslán do redakce časopisu Bird Study (2010 IF= 1,011). (3608_final3_2011) Článek o hostitelském spektru velevruba tupého (Unio crassus) v České republice a limitaci druhu dostupností rybích hostitelů bude po úpravách odeslán do dubna 2011 do redakce časopisu Journal of Zoology (Wiley, IF= 1,545). Článek (Douda, K., Horký, P., Bílý, M. Host limitation of the thick-shelled river mussel: Evaluation, threats, and conservation challenges) byl odeslán do redakce časopisu Biological Conservation (Elsevier, IF=3,167). Článek byl připravován ve spolupráci se subprojektem (3608_final4_2011) Článek na téma distribuce raka kamenáče v tocích České republiky v závislosti na jakosti vody a habitatu bude odeslán do časopisu s IF. Článek bude odeslán do redakce časopisu (Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems) do termínu závěrečného kontrolního dne VZ na konci roku Původně plánováný termín dokončení tohoto článku (konec září 2011) byl posunut z důvodů prací na výzkumu náhlého kalamitního úhynu raků na Padrťském potoce v roce Po konzultaci s pracovníky OOP MŽP ČR jsme přesměrovali část pracovní kapacity v roce 2011 na tento výzkum. Ke dni je jeho výstupem zpráva (3608_final5_2011). Dále bude odeslán do recenzovaného časopisu VTEI článek zpracovávající toto téma (Svobodová, J.,Fischer, D., Kozubíková, E. Úhyn raků na Padrťském potoce (Klabava) zapříčiněný pravděpodobně těžkými kovy (železo, hliník, arzén, zinek, měď), a to k termínu závěrečného kontrolního dne VZ. Mimoto byl v roce 2011 zpracován a již odeslán do recenzovaného časopisu Bohemia Centralis další článek zpracovávající problematiku rozšíření raka kamenáče (Vlach, P., Svobodová, J., Fischer, D. Rak kamenáč (Austropotamobius torrentium) v CHKO Křivoklátsko) (3608_final6_2011). Článek o migračních schopnostech raka říčního a raka kamenáče bude odeslán do časopisu s IF. Článek (Kadlecová, K., Bílý, M., Maciak, M. Migration abilities of co-occurring species Astacus astacus (Noble crayfish) and Austropotamobius torrentium (Stone crayfish) byl odesán do redakce časopisu (Fundamental and Applied Limnology (IF = 0,99). (3608_final7_2011) Článek sledující distribuci raka kamenáče na Zákolanském potoce bude odeslán do recenzovaného časopisu. Článek Svobodová, J. Faktory ovlivňující populaci raka kamenáče v Zákolanském potoce byl uveřejněn v srpnovém čísle recenzovaného časopisu (VTEI). (3608_3379) Článek o průběhu zimování vodních ptáků ve Středních Čechách v sezóně 2009/10 bude odeslán do odborného periodika. Článek Bergmann, P., Bílý, M., Mourková, J., Jelínek, M. Zimní sčítání vodních ptáků ve středních Čechách v sezóně 2009/10 bude odeslán do bulletinu Aythya během první polovony října

86 Proběhne prezentace výsledků výzkumu vlivu antropogenního narušení hostitelskoparazitických vazeb na výskyt ohrožených druhů velkých mlžů na konferenci 6 th Congress of the European Malacological Societes (CEMS). Konference (Malacologia 2011) proběhla v červenci 2011, byl prezentován jeden ústní příspěvek a jeden poster. Příspěvek získal 1. cenu v celkovém hodnocení prezentací. (3608_final8_2011) Další výstupy: V recenzovaném sborníku konference UCOLIS 2010, která proběhla v roce 2010 již po termínu předání výstupů pro kontrolní den VZ v r. 2010, byl publikován článek (Vítek, L., Bílý, M., Maciak, M. Anodonta anatina as a biomarker for monitoring arsenic in the Sázava river) (3608_final9_2011) Ve spolupráci se subprojektem 3615 byl vyroben a otestován funkční vzorek (Simon, O., Douda, K., Kladivová, V., Kubíková, L. Funkční vzorek gravitačního koncentračního kontinuálního sampleru, Výzkumný ústav vodohospodářský T.G.Masaryka, v.v.i) (3615_3344) 85

87 5. ODDÍL E PLOŠNÉ A DIFÚZNÍ ZDROJE ZNEČIŠTĚNÍ 5.1 VLIVY ZEMĚDĚLSKY OBHOSPODAŘOVANÝCH POVODÍ NA KVALITU ODTÉKAJÍCÍ VODY Předmět řešení Řešení v subprojektu je v roce 2011 opět rozděleno do tří tematických okruhů, které se věnují znečištění dusíkem, fosforem a mikrobiálnímu znečištění. Znečištění vod dusíkem První okruh, související s problematikou dusíku a nitrátové směrnice, se zaměřuje na dokončení procesu certifikace metodiky vymezení zranitelných oblastí podle eutrofizace vod, která byla předložena k závěrečnému kontrolnímu dni v roce V souvislosti s revizí vymezení zranitelných oblastí v roce 2011 budou aplikovány postupy uvedené ve výše zmíněné metodice a ve spolupráci s úkolem pro MŽP, zabývajícím se revizemi zranitelných oblastí (Ing. A. Hrabánková), bude zpracována novela nařízení vlády č. 103/2003 Sb. Pro potřeby přehledného zobrazení výsledků hodnocení eutrofizace vod a vymezení zranitelných oblastí budou zpracovány přehledné mapové výstupy. Kromě výše uvedených prací, které souvisejí s implementací nitrátové směrnice, budou vyhodnocena data o odtoku dusíku z experimantálních povodí, sledovaných v letech a bude vypočítána celková bilance v jednotlivých letech a za celé období. Ze získaných výsledků bude zpracován článek, který bude odeslán do redakce vybraného recenzovaného, případně impaktovaného časopisu. Znečištění vod fosforem V druhém okruhu řešení, který je zaměřen na problematiku zatížení vod fosforem, je hlavním cílem v roce 2011 postupné zpřesňování bilance odtoku fosforu z výhradně zemědělských povodí a to metodami statistické analýzy i hydrologického modelování. Jedná se zejména o charakterizování variability odnosu fosforu na základě dat průzkumného monitoringu v roce 2006 a tříletého období sledování pilotních povodí Důraz bude kladen na analytické zpracování databáze naměřených údajů (popř. budou doplněny nutné podpůrné charakteristiky). Výsledky dílčích okruhů budou publikovány, aby postupně mohla být budována syntetická studie zahrnující všechny zdroje variability, které byly během pěti let sledovány. Zvláštní péče bude věnována odhadu podílu odnosu ze vzorků zachycených pomocí pasivních lapačů. Právě vzorky zachycené v lapačích (nejedná se pouze o erozní události, ale o všechny události se zvýšeným průtokem, tj. i jarní tání i dlouhodobé deště nedoprovázené povrchovým odtokem!) násobnou měrou navyšují celkový roční odnos fosforu. Proto, aby mohly být výsledky z let statisticky zpracovány a následně publikovány, bude potřeba v terénu geodeticky zaměřit hladinu pasivních lapačů a hydraulicky odvodit korespondující průtoky. Pro hlavní povodí budou zakoupena data o denních resp. detailnějších intervalech srážek od ČHMÚ (z pozemních srážkoměrů). Pro vybraná povodí budou testována data z radarových měření srážek. Do tezí článku budou zpracována také data z mikropovodí Vintířovského potoka shromážděná v roce

88 V roce 2011 bude dokončen vývoj nového typu lapače, který bude zahrnovat provedení laboratorních zkoušek prototypu. Bude-li vhodná meteorologická situace, proběhnou testy i v poloprovozních zkouškách. Dílčí i souhrnné výsledky budou průběžně presentovány na domácích i zahraničních konferencích, workshopech a seminářích. Mikrobiální znečištění vod Ve třetím okruhu, který je věnován mikrobiálnímu zemědělskému znečištění vod, bude vyhodnoceno využití stanovení enterokoků k odlišení fekálního znečištění antropogenního a zemědělského původu (na základě výsledků získaných v minulých letech řešení). Dále bude zmapováno mikrobiální znečištění toků v intenzivně zemědělsky zatížených oblastí jižní Moravy. V části, která se věnuje hygienickým rizikům spojeným s intenzívním hospodařením na rybnících (chov ryb a vodní drůbeže) bude v roce 2011 pokračováno v hodnocení vlivu intenzifikace rybářského hospodaření při použití tuhých statkových hnojiv (chlévská mrva) a srovnání mikrobiálního znečištění rybníků s přísunem znečištění zemědělského původu (aplikace organických hnojiv) s intenzivním přísunem komunálního znečištění Postup řešení a výsledky Znečištění vod dusíkem V prvním řešeném okruhu, který se zabývá zemědělským znečištěním vod dusíkem byla upravená verze metodiky vymezování zranitelných oblastí podle eutrofizace vod (verze 2, upravená podle zkušeností s vymezováním zranitelných oblastí v roce 2011) předána k posouzení dvěma nezávislým oponentům Ing. Milanu Lánskému, PhD. (1. SčV, a.s.) a prof. Ing. Tomáši Kvítkovi, CSc. (VÚMOP, Jihočeská univezita). Do termínu konání kontrolního dne by měla být připravena finální verze metodiky se zapracováním připomínek oponentů. Do konce října by měl být také ukončen proces její certifikace. Pro přehledné zpracování výsledků vymezení zranitelných oblastí s použitím výše uvedené metodiky jsou v současné době dokončovány specializované mapy, které budou zobrazovat vyhodnocení koncentrací fosforu a předpokládaný podíl zdrojů znečištění podle poměru dusičnanového a celkového anorganického dusíku v monitorovacích profilech ve všech dílčích povodích podle vyhlášky č. 393/2010 Sb., o oblastech povodí. Mapy budou zpracovány v průběhu října I s použitím metodiky vymezování zranitelných oblastí podle eutrofizace vod byly navrženy revize vymezení zranitelných oblastí. Po řadě jednání s MŽP, MZe, zástupci odborných subjektů, nevládních organizací a zájmových skupin byl přijat původní návrh zpracovaný VÚV TGM, v.v.i.. Ten byl poté zpracován do podoby novely nařízení vlády a v současné době je nový seznam zranitelných oblastí (katastrálních území) schválen ministrem životního prostředí i ministrem zemědělství. V současné době se čeká na ukončení legislativního procesu. Během roku bylo dokončeno vyhodnocení dat o odtoku dusíku z experimentálních povodí sledovaných v letech a byla zpracovávána pracovní verze publikace do recenzovaného časopisu. Její finální verze bude odeslána do časopisu Vodní hospodářství nebo VTEI do konce října. Znečištění vod fosforem V okruhu zaměřeném na fosfor bylo hlavním cílem v roce 2011 zpřesnění bilance jeho odnosu z výhradně zemědělských povodí. Za tím účelem jsme v pilotním mikropovodí 87

89 Vintířovského potoka v terénu geodeticky zaměřili hladinu pasivních lapačů a hydraulicky odvodili korespondující průtoky. Následně byl použit epizodický hydrologický model pracující s hodnotami vzorků z pasivních lapačů. Předběžné výsledky byly publikovány na konferenci Hydrologie malého povodí 2011 v únoru t.r. Pro stejné povodí jsme vyhodnotili variabilitu odnosu při bazálním průtoku a výsledky publikovali na konferenci Vodárenská biologie 2011 v lednu t.r. Manuskript článku je připraven pro odeslání do redakce časopisu VTEI. Srážkoměrná a průtoková data od Povodí Vltavy, a.s., která jsou nezávislou kontrolou výpočtů z radarových měření a průtoků získaných ze standardní sítě ČHMÚ poslouží jako verifikace výstupů modelu. Po jejich zpracování bude optimalizovaného postupu použito pro další sledovaná povodí a syntéza obou částí předmětem další publikace. Pro dosažení vyšší validity dat průzkumného monitoringu (2006), jejichž cílem je charakterizování prostorové variability odnosu fosforu, jsme od ČHMÚ zakoupili data z radarových měření srážek a vyhodnotili pravděpodobnost koincidence se sestupnou fází hydrogramu v jinak nesledovaném profilu pomocí indexu API (Antecedent Precipitation Index). Touto cestou je eliminován vliv doznívající odtokové vlny, resp. možné zkreslení zdrojové databáze. Rovněž jsme zažádali MZe o poskytnutí aktuálních dat z posledního uzavřeného cyklu Agronomického zkoušení půd, která mohou být velmi vhodným prediktorem koncentrace fosforu v odtoku. Vzhledem k právním komplikacím se bohužel podařilo data získat až po pětiměsíčním jednání, a proto nemohla být zpracována v prostředí GIS a metadata tedy ani statisticky vyhodnocena. Tím se značně opozdily i práce na rukopisu. Předběžné výsledky byly ale prezentovány na mezinárodní konferenci Catchment Science 2011 v irském Dublinu, kde byl Mgr. D. Fiala na základě dosažených výsledků vyzván ke zpracování kapitoly do chystané monografie (Preliminary title: Catchment Science, eds. Jordan,P. & Haygarth P.), která se předpokládá, že bude publikována koncem roku S odesláním rukopisu do impaktového časopisu se přesto počítá v původním termínu, tj. do konce roku V červenci byly ukončeny laboratorní zkoušky zcela inovativního typu vzorkovače. Vynález resp. technické řešení zcela unikátní metody vhodné pro časově integrovaný odběr vzorků vody či nerozpuštěných látek umožňuje odběr jak během vzestupné, tak i během sestupné fáze hydrogramu. Výnález resp. technické řešení byly dne přihlášeny u Úřadu průmyslového vlastnictví pod číslem E resp. E Mikrobiální znečištění vod Ve třetím okruhu, který je věnován mikrobiálnímu zemědělskému znečištění vod, je postupně hodnoceno využití stanovení enterokoků k odlišení fekálního znečištění antropogenního a zemědělského původu (na základě výsledků získaných v minulých letech řešení). Za účelem zmapování mikrobiálního znečištění toků v intenzivně zemědělsky zatížených oblastí jižní Moravy byly provedeny analýzy na 20 profilech menších toků (ve spolupráci se subprojektem 3630). Výsledky jsou zpracovány pro presentaci na semináři Mikrobiologie vody a prostředí v říjnu V části, která se věnuje hygienickým rizikům spojeným s intenzívním hospodařením na rybnících (chov ryb a vodní drůbeže) se pokračuje v hodnocení vlivu intenzifikace rybářského hospodaření při použití tuhých statkových hnojiv (chlévská mrva) a srovnání mikrobiálního znečištění rybníků s přísunem znečištění zemědělského původu (aplikace organických hnojiv) s intenzivním přísunem komunálního znečištění. Výsledky získané v předchozích letech na rybnících s různým zatížením (kejdování, hnojení chlévskou mrvou, rybníky s přísunem komunálního znečištění, kontrolní nehnojené rybníky) jsou zpracovány pro presentaci na konferenci Health Related Water Mikrobiology

90 5.1.3 Výstupy Dokončení procesu certifikace Metodiky vymezení zranitelných oblastí podle eutrofizace vod. K datu konání kontrolního dne bude k dispozici konečná verze metodiky upravená podle připomínek dvou nezávislých oponentů Ing. Milana Lánského, PhD. a prof. Ing. Tomáše Kvítka, CSc. Proces certifikace metodiky bude ukončen nejpozději v říjnu (3617_3110) Vyhodnocení dat o odtoku dusíku z experimentálních povodí v letech , a publikace v odborném periodiku. Publikace do recenzovaného časopisu je ve finální fázi zpracování a bude odeslána do redakce během října Zpracování novely nařízení vlády č. 103/2003 Sb. ve spolupráci s úkolem MŽP (Ing. A. Hrabánková). Ve spolupráci s úkolem č. I/4 (MŽP A. Hrabánková) byla vytvořena konečná verze novely nařízení vlády 103/2003 Sb. k revizi zranitelných oblastí. Od posledního kontrolního dne proběhlo několik jednání o revizích zranitelných oblastí s MŽP i MZe a zájmovými skupinami i nevládními organizacemi, na kterých byl způsob a rozsah změn ve vymezení obhájen. K datu zpracování zprávy byla tato verze nařízení vlády odsouhlasena ministrem životního prostředí i ministrem zemědělství. V současné době se čeká na dokončení legislativního procesu. Příprava technického řešení nové konstrukce odběrového zařízení a podání návrhu na patent popř. užitný vzor. Patent a užitný vzor byly přihlášeny u Úřadu průmyslového vlastnictví pod číslem E resp. E dne (3617_3357, 3617_3358) Příprava publikace variability odnosu P v rámci mikropovodí do recenzovaného časopisu. (J neimp ). Manuskript je připraven k odeslání do redakce v recenzovaném časopisu VTEI pod názvem: Fiala, D. a Rosendorf, P (2011): Variabilita odnosu fosforu ze zemědělské půdy v měřítku mikropovodí.- VTEI - ISSN Příloha Vodního hospodářství č. Y/201X. (3617_3359) Publikace výsledků průzkumného monitoringu odnosu fosforu z hlavních půdních typů ČR v impaktovaném periodiku. (J imp ). Byly zpracovány radarové snímky (data ČHMÚ) a byla provedena část statistických hodnocení vlastních dat. Vyhodnocení aktuálních dat Agronomického Zkoušení Půd (data MZe) a jejich závislosti na proměných prostředí nemohlo být s ohledem na právní komplikace s poskytnutím dat provedeno. Do konce roku 2011 bude článek postoupen do vybraného časopisu. Mlejnková, H, Sovová, K. Impact of fish pond manuring on water quality and health risk potential. Rukopis bude odeslán do Water Research, jeho další osud bude záviset na rychlosti a úspěšnosti recenzního řízení. Rukopis byl odeslán do Water Research. Článek byl po zamítnutí ve Water Research přepracován a zaslán do Water Science and Technology, po zamítnutí byl odeslán s upraveným názvem: Mlejnková H, Sovová K.: Impact of fish pond manuring on microbial faecal pollution. do časopisu Microbiology (3617_final1_2011) 89

91 Prezentace výsledků na konferencích: Výsledky řešení subprojektu budou prezentovány na mezinárodní konferenci Catchment Science 2011 v irském Dublinu, na dvou domácích konferencích Vodárenská biologie 2011 a Hydrologie malého povodí Připravena je účast s prezentací výsledků výzkumu na mezinárodní konferenci Health Related Water Microbiology na Novém Zélandu a domácí konferenci Mikrobiologie vody a prostředí 2011 o Fiala, D., Rosendorf, P., David, V., Dvořáková, T., Krása, J. Modelový výpočet hydrologické odezvy pro potřeby zpřesnění odhadu odnosu fosforu ze zemědělského mikropovodí.- In Šír,M. & Tesař,M. Hydrologie malého povodí Praha, Ústav pro hydrodynamiku AV ČR, v.v.i., 2011, ISBN (3617_3238) o Fiala, D. & Rosendorf, P. Variabilita odnosu fosforu ze zemědělské půdy v měřítku mikropovodí příklad z povodí VN Želivka. In: Říhová-Ambrožová,J. & Veselá, J. Vodárenská biologie Praha, Vodní zdroje Ekomonitor s.r.o., Chrudim, ISBN (3617_3136) o Konference Mikrobiologie vody a prostředí 2011 (říjen) Byl přijat příspěvek Mikrobiální kontaminace toků v oblastech s intenzivním zemědělským hospodařením, sborník vyjde až po konferenci, do konce letošního roku. o Mlejnková a kol. Impact of fish farming on fish ponds microbial water quality Health Related Water Microbiology (HWRM), Sept. 2011, Rotorua, New Zealand. Abstrakt přijat, je přiložen (3617_final2_2011), konference se koná v druhé půlce září. Sborník bude poté. o Fiala, D., Rosendorf, P. (2011): Spatial variability of phosphorus concentration among agricultural headwaters within Czech Republic. In Jordan, P. & Haygarth, P. Catchment Science 2011, Dublin, Ireland, Teagasc/Defra, Wexford, Ireland, s. 84. (3617_3356) Další výstupy a výstupy, které jsou výsledkem dřívějších aktivit: Rosendorf, P., Klír, J., Hrabánková, A., Prchalová, H. a Wollnerová, J. (2011): Developments in monitoring the effectiveness of the EU Nitrates Directive Action Programmes: Approach by the Czech Republic. In Fraters, B., Kovar, K., Grant, R., Thorling, L., Developments in monitoring the effectiveness of the EU Nitrates Directive Action Programmes. Amsterdam, Bilthoven : National Institute for Public Health and the Environment (the Natherlands), 2011, s (3617_3343) Beránková T.: (2011): Managing non-point source phosphorus - a literature review. Journal of Landscape Studies, 2011, roč. 4, č. 1, s ISSN (3617_3346) S ohledem na neúspěšné předchozí pokusy o uplatnění článku Pavonič, M., Pospíšil, Performance of low-cost semipermeable membrane devices for monitoring organic contaminants in surface water v impaktovaných časopisech Chemosphere a poté Journal of Environmental Monitoring byl do redakce recenzovaného časopisu Vodní hospodářství odeslán článek Možnosti použití nízkonákladových semipermeabilních membrán pro sledování pesticidů a jiných organických mikropolutantů. (3617_final3_2011) 90

92 5.2 VÝVOJ KOMPLEXNÍHO KONCEPTUÁLNÍHO MODELU PRO ŘEŠENÍ VLIVŮ A DOPADŮ ANTROPOGENNÍ ČINNOSTI NA PODZEMNÍ VODY V INTERAKCI S POVRCHOVÝMI EKOSYSTÉMY Předmět řešení Práce subprojektu byly pro výzkumnou část v roce 2011 zaměřeny na řešení dvou typů cílů: i.) kvalitativních a ii.) kvantitativních. Společným rysem obou těchto aktivit je shrnutí a syntéza poznatků získaných v předchozích etapách prací. i.) Prvním cílem bylo posouzení vlivu horninového prostředí na formování výsledného chemismu podzemních vod v území postižených antropogenní činností v oblasti Krkonoš a srovnání výsledků s předchozími posuzovanými oblastmi Jizerskými horami a Krušnými horami. ii.) Paralelně s touto aktivitou pokračoval monitoring časoprostorových změn hladin podzemní vody na experimentálním povodí Na Lizu a povodí Uhlířská v Jizerských horách. Ve spolupráci se zahraničními partnerskými pracovišti byl vyvinutý a publikovaný konceptuální model postupně aplikován na zahraničních lokalitách, s klimaticky a geologicky odlišnými podmínkami. Práce v letošním roce směřovaly ve shrnutí poznatků. Metodická část subprojektu je zaměřena na návrhy postupů při implementaci směrnice o ochraně podzemních vod před znečištěním a zhoršením stavu s přihlédnutím k doporučeným postupům podle směrných dokumentů Postup řešení a výsledky V průběhu roku 2011 byl dokončen monitoring jakosti podzemních vod Krkonoš a byl zhodnocen vývoj zdravotního stavu lesa tohoto regionu. Shromážděná data umožnila syntézu, vzájemné srovnání vývoje chemického složení v Krušných horách, Jizerských horách a Krkonoších ve vztahu k lesnímu pokryvu. Tento výstup byl publikován jako samostatná kapitola v knize K. Voudouris (ed.), Water Quality /Book 2. Intech, Rijeka Z této publikace vyjímáme stěžejní závěry: Chemické složení podzemních vod Krušných hor dokládá nejvyšší postižení acidifikací ze všech tří srovnávaných oblastí. Po celou dobu monitoringu převládají nízko mineralizované vody typu Ca SO 4, HCO 3. Z Krušných hor bohužel nejsou k dispozici regionální data z monitoringu jakosti podzemních vod v osmdesátých let. Sedmdesátá léta však jasně dokumentují až řádový rozdíl průměrného ph podzemních Krušných hor a Jizerských hor a Krkonoš. V devadesátých letech zůstávaly obsahy síranů více než pětinásobné oproti složce HCO 3. Zřetelný pokles obsahů síranů je registrován až u nejnovějších analýz, nicméně sírany i nadále zůstávají dominantní složkou. Z výsledků monitoringu vyplývá, že v Jizerských horách převládají podobné nízko mineralizované vody chemického typu Ca SO 4, HCO 3 s jakými jsme se setkali v Krušných horách. Z dlouhodobého hlediska je chemické složení podzemních vod vcelku stabilní. Přesto ale u některých složek, především těch, které jsou indikátory acidifikace, je zřetelný vývojový trend. Prameny odvodňují mělkou přípovrchovou zónu krystalinika, kde doba kontaktu vody s horninovým prostředím je krátká a výsledný chemismus je proto značně ovlivňován jakostí srážkových vod. S ohledem na pokles atmosférické depozice v důsledku ekologické politiky státu proto není překvapivý pokles koncentrací síranů z 33 mg.l -1 v sedmdesátých letech na 21 mg.l -1 v současnosti. Stejný trend zaznamenávají i dusičnany, 91

93 které klesly z 14 mg.l -1 v sedmdesátých letech na dnešní úroveň 4 mg.l -1. Tyto hodnoty se již blíží úrovni přirozeného pozadí. Podzemní vody v Krkonoších prodělaly za posledních třicet let zajímavý vývoj. V sedmdesátých až devadesátých letech dvacátého století byl charakteristický totožný chemický typ, s jakým jsme se setkávali v Krušných horách a v Jizerských hor Ca - SO 4, HCO 3. Nejnovější analýzy z let však ukázaly tak výrazný pokles síranů, že podzemní vody lze zařadit k typu Ca - HCO 3, SO 4, v některých případech až vyhraněnému Ca HCO 3. Tato skutečnost není nahodilým jevem, ale výsledem dlouhodobého trendu, což naznačuje postupný nárůst HCO 3 a naopak pokles síranů. Podobný poklesový trend je registrován i v případě dusičnanů, jejichž průměrné hodnoty se pohybují okolo 5 mg.l -1. Ve srovnání s předchozími srovnávanými regiony vykazovaly podzemní vody v Krkonoších vždy výrazně vyšší průměrnou hodnotu ph a výrazně nižší stupeň acidifikace. Tento fakt mimo jiné dokládá skutečnost, že v průběhu dvacátého století ph na žádném sledovaném povodí nekleslo pod hodnotu 6,0 a to ani na lokalitách s nadmořskými výškami nad 1000 m.a.s.l. Jakost podzemních vod v jednotlivých testovacích regionech vykazovala značné prvky nehomogenity s hojnými anomáliemi. Podrobná analýza faktorů, které jakost podzemních vod v regionech postižených atmosférickou depozicí ovlivňují, prokázala významnou roli lesa. Ve většině případů byl negativní dopad depozice na jakost podzemní vody intenzivnější v oblastech pokrytých lesem. Tato skutečnost byla nejnázornější u jehličnatého, především smrkového lesa, který má výrazně větší schopnost zachycovat suchou atmosférickou depozici v podobě prachových části a aerosolů. V lesních povodích se častěji vyskytovaly analýzy s anomálně zvýšenými koncentracemi toxického hliníku, případně i berylia. Z toho vyplývá, že existuje i opačná vazba nejen že les se podílí na zhoršování jakosti podzemní vody, ale špatná jakost podzemních vod zpětně ovlivňuje zdravotní stav lesa. V povodí s vysokým stupněm acidifikace se častěji vyskytoval poškozený, případně až zcela mrtvý les. Výsledky kvantitativní části subprojektu byly shrnuty a prezentovány ve formě zvané keynote přednášky na workshopu NATO v tureckém Izmiru. Z tohoto zasedání vyšel v letošním roce v nakladatelství Springer recenzovaný sborník, zahrnující tento příspěvek. Kromě toho v letošním roce vyšly další dvě shrnující impaktové publikace a další je ve stavu evaluace. Dále byly výsledky prezentovány na IAH International Conference on GROUNDWATER: OUR SOURCE OF SECURITY IN AN UNCERTAIN FUTURE v Pretorii (viz seznam výstupů). V metodické části byly v roce 2011 zpracovány dvě metodiky: Metodika hodnocení zvratu trendů polutantů v podzemních vodách pro druhý cyklus plánů oblastí povodí v ČR a Metodika a obsah koncepčního modelu útvarů podzemních vod pro druhý cyklus plánů oblastí povodí v ČR. Dokončená metodika hodnocení zvratu trendu znečišťujících látek v podzemních vodách byla doplněna o doporučení na rozšíření monitoringu pro relevantní objekty, resp. zvýšení četnosti sledování ze dvou na čtyři či ideálně pět hodnot podle daných kritérií. Zejména v případě objektů, kde byl indikován významný stoupající trend polutantu a bylo přijato adekvátní opatření ke zvratu trendu např. sanace nebo omezení hnojení či aplikace pesticidů, je problematické zjišťovat zvrat trendu ze dvou ročních hodnot, či dokonce méně. Pět hodnot ročně je minimální počet pro prokazování zvratu trendu, neboť umožňuje použití mediánu pro stanovení a porovnávání ročních hodnot. Tento jednoduchý přístup dále umožňuje hodnocení více objektů a navíc lze zjišťovat závislosti na rocích (a regionech) s vyšší/nižší infiltrací srážkové vody. Druhou možností je statistické hodnocení trendů celé časové řady, to je však nutno používat individuálně. Problematika přítomnosti dat pod mezí stanovitelnosti v časových řadách koncentrací znečišťujících látek by měla být řešena v prvním kroku zjištěním, zda je analytická metoda dostatečně přesná a pokud tomu tak není, neměla by se zatím přijímat žádná nadstandardní opatření, vzhledem k nedostatečné hodnověrnosti výsledků. Přesnost je v tomto případě 92

94 posuzována na základě porovnání meze stanovitelnosti se stanoveným limitem (prahovou hodnotou). Doporučená hodnota meze stanovitelnosti je rovna nebo nižší než 1/3 limitu. Pro objekty/ukazatele s více než polovinou dat pod mezí stanovitelnosti se musí použít mnohem jednodušší hodnocení rozhoduje počet dat nad mezí (ovšem pouze za předpokladu, že se velikost meze stanovitelnosti nemění v hodnoceném období). Pokud je mez stanovitelnosti dostatečně přesná, neměla by být v hodnocených objektech po dobu rozšířeného sledování měněna, aby bylo možno výsledky porovnat. Dále je doporučeno přidat do hodnocení objekt ze stejného útvaru ale s nižšími koncentracemi jako referenční. Nejprve je však nutno na základě naměřených hladin podzemní vody či vydatnosti pramenu prokázat stejný nebo podobný režim hladin v referenčním a hodnoceném objektu. Porovnáním výsledků referenčního a hodnoceného objektu po jednotlivých letech je možné odlišit vliv srážek a zasakování od změny míry vnosu znečišťující látky do podzemních vod. Při použití metody kontinuálního hodnocení trendů znečišťujících látek je využitelnost porovnání s výsledky referenčního objektu komplikovaná, proto je lepší volit porovnávání výsledků jednotlivých roků. Metodika a obsah koncepčního modelu útvarů podzemních vod pro druhý cyklus plánů oblastí povodí v ČR: Zpracování této metodiky bylo v projektu navrženo teprve v letošním roce. Podnětem k metodice byly požadavky směrných dokumentů (Guidances) pro společnou implementaci Rámcové směrnice a to hlavně Guidance document No. 26 Guidance on risk assessment and the use of conceptual models for groundwater, který byl publikován v roce Ačkoliv použití koncepčního modelu je v dokumentu spojováno hlavně s hodnocením rizikovosti útvaru podzemních vod (tedy s charakterizací), pro českou metodiku byl zvolen mírně odlišný přístup využití koncepčního modelu pro přehledné informace o útvarech podzemních vod pro celý proces plánování. Metodika zároveň respektuje různou úroveň podrobnosti koncepčního modelu podle přírodních charakteristik útvaru, ale zároveň podle významných vlivů v útvaru a výsledků hodnocení monitoringu, respektive stavu útvaru. Tak např. pro útvary s hydraulicky spojitým prouděním (tj. útvary v hlubokých strukturách, kde není vymezena pouze přípovrchová zóna) je požadována alespoň jednoduchá mapka směrů proudění a pro útvary podzemních vod s plochou větší než 700 km 2 (a zároveň bez hydraulicky spojitého proudění) hodnocení jak charakteristik, tak výsledků stavu podle pracovních jednotek. K povinným charakteristikám byla přidána informace o možném významném vlivu podzemních vod na povrchové vody i informace o oblastech s přirozeně zvýšenými koncentracemi kovů v podzemních vodách. Stejně tak informace o významných vlivech je rozlišena podle toho, jestli byl útvar (nebo jeho část) vyhodnocena z hlediska stavu jako nevyhovující, případně podle existence dostatečného počtu sledovaných a hodnocených monitorovacích objektů. Koncepční model tak v podstatě kromě návrhu požadovaných informací a jejich detailu podle přírodních charakteristik a výsledků hodnocení relativně jednoduchým způsobem shromažďuje všechny potřebné zjištěné informace z různých fází plánovacího cyklu a ostatních aktivit (výzkumné projekty, případové studie, výsledky modelů proudění a pod.) a přehledným způsobem je vizualizuje. Zároveň však platí, že struktura koncepčního modelu by měla být přinejmenším pro další cyklus plánování revidována a upravena podle nových typů informací či nových potřeb plánování. Co se týče naplňování koncepčního modelu, vzhledem k omezeným finančním prostředkům lze určit priority dat a doplňovat je postupně podle možností i když by se všemi daty, které jsou obsahem koncepčního modelu, mělo při přípravě a zpracování plánů oblastí povodí pracovat. 93

95 5.2.3 Výstupy Články v impaktovaných časopisech, které jsou v tisku a budou bodově uplatněné v roce 2011: Jiráková H., Procházka M., Dědeček P., Kobr M., Hrkal Z., Huneau F., Le Coustumer P. (2011): Geothermal assessment in the aquifers of the north western part of the Bohemian Cretaceous Basin, Czech Republic. Geothermics, 40 (2011) IF 0,667 Článek byl publikován. (3618_3263) Jiráková, H. Huneau, F. Celle-Jeanton, H. Hrkal, Z. LeCoustumer, P. (2010) Insight into palaeorecharge conditions of European deep aquifers. Hydrogeology Journal. Článek byl publikován. (3618_3326) Hrkal, Z. Efficiency of the groundwater protection in Krkonoše National park and Jizerské hory Mts. Hydrogeology Journal. Rozsah nabídnutého prostoru v časopise pro článek neodpovídal nárokům pro prezentaci syntézy výstupu dílčího projektu 3618 za celou dobu trvání projektu. Proto byla zvolena jiná forma výstupu samostatná kapitola v odborné knize. Kapitola byla zpracována, předložena a byla přijata. Kniha vyjde tiskem v nakladatelství INTECH. Hrkal, Z., Burda,J., Fottová,D., Hrkalová,M., Nováková, H., Novotná, E. Groundwater quality development in area suffering from long term impact of acid atmospheric deposition the role of forest cover in Czech Republic case study (in K. Voudouris (ed.), Water Quality /Book 2. Intech, Rijeka (3618_3324) Články, které budou předloženy do impaktového časopisu do konce roku 2011: Vencelides, Z., Hrkal, Z., Nováková, H., Prchalová, H. Impact of atmospheric deposition on natural background of metal concentration in groundwater, Czech Republic, Water, Air, and Soil Pollution. Článek byl předložen redakci a je v procesu evaluace. Certifikovaná metodika v roce 2011: Metodika hodnocení zvratu trendů polutantů v podzemních vodách pro druhý cyklus plánů oblastí povodí v ČR. Před dokončením. Bude předána k certifikaci v průběhu října Návrh na další metodiku: Metodika a obsah konceptuálního modelu útvarů podzemních vod pro druhý cyklus plánů oblastí povodí v ČR. Před dokončením. Bude předána k certifikaci v průběhu října Další výstup článek v mezinárodním sborníku: Hrkal, Z. Climate change and water resources challenge of our civilisation in Baba A. editor. Climate change and its effect on water resources Issues of national and global security. In Baba,A., Gokmen, T.,Gunduz, O., Howard. K., Friede Climate Change and its Effects on Water Resources. Izmir, Turkey, Spolková republika Německo : Springer, 2011, s ISSN Článek byl publikován. (3618_3298) 94

96 Další výstup prezentace výtupů projektu na mezinárodní konferenci: Hrkal, Z., Fottová, H., Hrkalová, M., Nováková, H., Novotná, E. Impact of forest cover on groundwater quality in Jizerské hory Mts., Czech Republic. Sborník IAH International Conference on GROUNDWATER: OUR SOURCE OF SECURITY IN AN UNCERTAIN FUTURE Pretoria. South Africa

97 5.3 KOMBINOVANÉ SYSTÉMY ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD V OBLASTECH S NADSTANDARDNÍMI NÁROKY NA OCHRANU VOD Předmět řešení Při řešení problematiky čištění odpadních vod především z menších zdrojů jsou v některých oblastech z důvodu vyšší ochrany vod požadovány výrazně nižší odtokové koncentrace vybraných ukazatelů znečištění, než je v dané velikostní kategorii ČOV obvyklé. Nejčastějšími důvody pro stanovování přísnějších emisních limitů, než jsou emisní limity pro nejlepší dostupné technologie uvedené v příloze č. 7 nařízení vlády č. 61/2003 Sb. ve znění nařízení vlády č. 23/2011 Sb., je výskyt vzácných a ohrožených druhů organismů, které jsou velmi citlivé na jakost povrchových vod (např. perlorodka říční, rak kamenáč apod.) nebo skutečnost, že v povrchových vodách sloužících jako recipient pro vypouštěné vyčištěné odpadní vody jsou překračovány imisní standardy. V těchto případech je nutné používat nejnovější technologie nebo jejich vhodné kombinace. Možným příkladem těchto technologií jsou například vhodně navržené mechanickobiologické čistírny s třetím stupněm čištění nebo dalším způsobem dočištění. Dlouhodobým cílem subprojektu je navrhnout, ověřit a metodicky popsat způsoby čistění odpadních vod, které mohou v podmínkách ČR splnit nadstandardně přísné limity požadované pro odpadní vody vypouštěné ve zvláště chráněných územích. V roce 2011 byla hlavní pozornost zaměřena na shrnutí celé problematiky možnosti využití kombinovaných způsobů čištění odpadních vod a na přípravu závěrečného výstupu z řešené problematiky. Současně ještě v 1. pololetí pokračovaly některé terénní práce, jejichž smyslem je rozšíření množství naměřených dat Postup řešení a výsledky Vybraná lokalita ČOV Zbytiny byla v roce 2011 navštěvována v období leden květen, poslední odběr doplňující data z vegetačního období pak proběhl v srpnu. Byly odebírány dvouhodinové směsné vzorky pro chemický rozbor. Vzorky byly odebírány jak z ČOV Zbytiny, tak i ze dvou sériově řazených biologických rybníků umístěných za ČOV sloužících k dočištění odpadních vod vypouštěných z ČOV. Průměrné koncentrace znečištění a průměrné účinnosti čištění pro jednotlivé profily jsou uvedeny v tabulkách a Z dosažených výsledků vyplívá, že biologické rybníky jsou i ve třetím roce provozu přínosem pro celkovou kvalitu vyčištěných odpadních vod vypouštěných do recipientu Zbytinského potoka. Výjimku tvoří pouze parametry BSK 5 a NL. Naopak výborných účinností odstraňování je dosahováno pro celkový fosfor a nově i pro amoniakální dusík. V uplynulém zimním období byly na ČOV zaznamenány problémy s nedostatečnou účinností nitrifikace, která vedla ke zvýšeným hodnotám koncentrace amoniakálního dusíku na odtoku z ČOV. Průměrná koncentrace amoniakálního dusíku na odtoku z biologických rybníků do recipientu se ovšem i nadále pohybuje pod hodnotou 1 mg.l -1. Z biologických rybníků byly rovněž odebírány vzorky pro stanovení kvalitativního a kvantitativního složení fytoplanktonu a zooplanktonu. Výsledky naměřené v roce 2011 jsou uvedeny v tabulce Od počátku roku je pozorována značná dynamika vývoje kvalitativního a kvantitativního složení fyto a zooplanktonu. Cyklus rozvoje a následného potlačení fytoplanktonu byl i v tomto roce během vegetačního období několikrát zopakován. 96

98 Tab Profil Průměrné hodnoty koncentrace znečištění v jednotlivých profilech za období 1/2011 8/2011 CHSK (mg.l -1 ) BSK 5 (mg.l -1 ) NL 105 (mg.l -1 ) N-NH 4 + (mg.l -1 ) N-NO 3 - (mg.l -1 ) Norg. (mg.l -1 ) Nc (mg.l -1 ) Pc (mg.l -1 ) P-PO 4 3- (mg.l -1 ) Přítok na ČOV ,7 1,1 27,3 72,2 7,6 5,5 Odtok z ČOV 39,5 3,5 3,1 13,6 12,9 1,2 26,5 2,7 2,5 Odtok z 2 BR do recipientu 40,6 8,3 19,6 0,8 8,9 1,8 11,6 0,5 0,3 Tab Průměrná účinnost čištění v jednotlivých profilech za období 1/2011 8/2011 Profil Přítok na ČOV Odtok z ČOV Odtok z ČOV Odtok z 2 BR do recipientu CHSK (%) BSK 5 (%) NL 105 (%) N-NH 4 + (%) N-NO 3 - (%) Norg. (%) Nc (%) Pc (%) P-PO 4 3- (%) 94,1 98,6 98,5 69,0 x 95,6 63,3 64,8 55,1-2, ,9 30,4-46,7 56,2 82,6 87,9 Tab Kvantitativní složení fyto a zooplanktonu Chlorofyl-a Datum Profil (μg.l -1 ) Zooplankton (jedinci.ml -1 ) BR 1 61,3 120 BR 2 I. 119,3 6 BR 2 II. 151,2 54 BR1 237,1 186 BR2 I. 257,2 540 BR 2 II. 218,3 187 BR BR 2 I BR 2 II BR BR 2 I BR 2 II V letošním roce bylo rovněž provedeno měření základních parametrů (rozpuštěný kyslík, konduktivita, ph, teplota vody) ve vybraných profilech obou biologických rybníků a to jak při hladině, tak i u dna nádrže. Výsledky jsou uvedeny v tabulkách a Z výsledků je patrné, že i mimo vegetační období je v obou biologických nádržích zachován aerobní režim a to jak u dna tak i na hladině obou nádrží. Tab Výsledky měření biologického rybníka 1 Datum měření Profil Parametr BR1 I. hladina O 2 (mg.l -1 ) 5,3 16,7 12,6 6,3 Konduktivita (μs.cm -1 ) t ( C) 3 1,1 6,3 18,5 97

99 Datum měření Profil Parametr ph 7,6 6,86 8,9 7,3 BR1 II. dno hladina dno O 2 (mg/l) 5,1 18 8,6 1,8 3,6 Konduktivita (μs.cm -1 ) t ( C) 3,6 3,9 6,5 21,7 16,9 ph 6,8 8,8 7,6 4 O 2 (mg.l -1 ) 4,8 14,3 7,3 Konduktivita (μs.cm -1 ) t ( C) 1,1 0,7 18,4 ph 6,8 6,9 7,4 O 2 (mg.l -1 ) 14 3,3 Konduktivita (μs.cm -1 ) t ( C) 3,2 16,5 ph 6,8 7,3 Tab Výsledky měření biologického rybníka 2 Datum měření Profil Parametr BR2 I. BR2 II. hladina dno hladina dno O 2 (mg.l -1 ) 7, , ,7 Konduktivita (μs.cm -1 ) t ( C) 0,7 1,1 6,4 20,4 ph 6,8 6, O 2 (mg.l -1 ) 5,4 22 6, ,5 Konduktivita (μs.cm -1 ) t ( C) 4 3,5 6, ,7 ph 6,8 9, O 2 (mg.l -1 ) 11, ,4 Konduktivita (μs.cm -1 ) t ( C) 0,2 0,6 6,6 21,1 ph 6,7 6,9 9,9 9,4 O 2 (mg.l -1 ) 41,8 6 14,4 Konduktivita (μs.cm -1 ) t ( C) 3,4 2,5 6,6 21 ph 6,7 6,9 7,5 9,4 V tomto roce byla rovněž provedena analýza naměřených dat z celého tříletého provozu ČOV Zbytiny a jejich biologických dočišťovacích rybníků. Cílem bylo porovnat vliv vegetačního a mimovegetačního období na funkci těchto dočišťovacích rybníků 98

100 v jednotlivých ukazatelů znečištění. Výsledky jsou shrnuty v připravovaném článku. Z přiložených grafů až je patrný rozdíl účinnosti čištění v těchto obdobích. Ve vegetačním období je dosahováno lepších účinností čištění pro celkový dusík a celkový fosfor, vlivem rozvoje fytoplanktonu ale dochází ke zhoršení účinnosti pro organické znečištění. COD average concetration Susp. solids average concetration [mg.l-1] [mg.l-1] Total Vegetation Non-vegetation Total Vegetation Non-vegetation Graf Srovnání průměrné koncentrace CHSK na odtoku z biologického rybníka do recipientu ve vegetačním a nevegetačním období Graf Srovnání průměrné koncentrace NL na odtoku z biologického rybníka do recipientu ve vegetačním a nevegetačním období Total Nitrogen average concetration Total Phosphorus Average concetration [mg.l-1] [mg.l-1] Total Vegetation Non-vegetation Total Vegetation Non-vegetation Graf Graf Srovnání průměrné koncentrace N celk. na Srovnání průměrné koncentrace P celk. na odtoku z biologického rybníka do odtoku z biologického rybníka do recipientu ve vegetačním a nevegetačním období recipientu ve vegetačním a nevegetačním období 99

101 5.3.3 Výstupy Decreasing trophic status of a second-order stream after operating a new wastewater treatment plant (publikace článku v recenzovaném časopise Silva Gabréta). Článek byl vrácen z recenzního řízení s připomínkami recenzentů. Tyto připomínky byly zpracovány a článek odeslán zpět do redakce. Přislíbeno vydání v nejbližším čísle časopisu. (3619_final1_2011) Srovnání letního a zimního režimu nízkozatěžovaných biologických rybníků (pracovní název) (odeslání článku do redakce impaktovaného časopisu). Manuskript článku Low loaded stabilisation pond for post-treatment: Comparison of seasonal treatment efficiency je před dokončením. Probíhají překladatelské práce. Do termínu KD2 bude článek odeslán do redakce časopisu Ecological Engineering. Příprava a prezentace příspěvků na vybraných odborných seminářích a konferencích. Benáková A., Baudišová D., Wanner Změny mikrobiálních společenstev během čištění odpadních vod na malé ČOV (450 EO), 9. Bienální konference a výstava VODA 2011, , Poděbrady. 100

102 5.4 EXTENZÍVNÍ METODY ČIŠTĚNÍ VOD A JEJICH ÚČINNOST Předmět řešení Hlavním cílem posledního roku řešení subprojektu bylo dokončit poslední plánované analýzy a vyhodnotit nashromážděná data, která ještě nebyla vůbec nebo byla nedostatečně publikována. Výčet plánovaných činností pro letošní rok byl následující: Dokončit analýzy některých charakteristických vlastností poslední série vzorků filtračních materiálů použitých ve vybraných realizovaných kořenových ČOV (stanovení pórovitosti, sušiny kalu, koeficientů hydraulické vodivosti). Provést statistické vyhodnocení dlouhodobého sledování vodní bilance a výparu na jednom vybraném filtračním kořenovém poli provozované kořenové ČOV a na modelech kořenových polí. Provést zpracování a analýzu dosavadních výsledků a zahrnout je do publikačních výstupů. Součástí je i prezentování vybraných problematik na seminářích a odborných konferencích. Dále vytvořit specializovanou mapu s odborným obsahem. Mapový výstup prezentuje informace shromažďované do databáze čistíren s extenzivními technologiemi čištění, která byla průběžně doplňována během celé doby řešení výzkumného záměru. Specifické zaměření na oblasti povodí řek Moravy a Dyje také navazuje na výzkumné aktivity řešené v rámci projektů zaměřených na problematiku antropogenních tlaků na vodní ekosystémy a na eutrofizaci vod (projekty VaV SP/2e7/73/08 a VaV/650/3/03). Předpokládá se, že tento výstup by mohl sloužit jako vhodný podklad např. při aktualizaci plánů oblastí povodí a plánů rozvoje vodovodů a kanalizací pro kategorie zdrojů znečištění do cca 1000 EO Postup řešení a výsledky Od kontrolního dne v červnu 2011 se práce zaměřily na dokončení všech plánovaných výstupů. Vzhledem k poměrně velkému rozsahu naplánovaných publikací nejsou k dnešnímu dni ještě všechny otištěny, ale plánované výstupy jsou připraveny a probíhají poslední korektury nebo recenzní řízení. Podrobný přehled stupně rozpracovanosti je uveden v kapitole Byly zpracovány nashromážděné podklady z měření vodní bilance kořenových polí. Byla provedena poslední aktualizace databáze kořenových čistíren odpadních vod. Charakteristické údaje ke kořenovým čistírnám realizovaným v oblastech povodí řek Moravy a Dyje byly zapracovány do souboru specializovaných map s odborným obsahem. Tyto mapové listy obsahují informace o délce provozu, typu předčištění, převládajícím druhu vegetace, dočištění a také data o dlouhodobé účinnosti čištění nerozpuštěných látek, CHSK, BSK, jednotlivých forem dusíku a celkového fosforu. Na obrázku Obr je příklad jednoho z mapových listů. Příspěvky prezentované v loňském roce na konferenci 12th IWA International Conference on Wetland Systems for Water Pollution Control v Benátkách byly vybrány k otištění ve Water Practice & Technology. Byl připraven článek do sborníku odborné konference VODA

103 Obr Charakterizace kořenových ČOV v oblastech povodní Moravy a Dyje Výstupy Příprava a odeslání článku do redakce recenzovaného periodika: Rozkošný, M., Sedláček, P. Biologie a účinnost stabilizačních nádrží pro dočištění odtoků z kořenových ČOV. Zahrnuto do redakčního plánu časopisu VTEI. Podkladové práce, včetně hodnocení biologie vodního prostředí sledovaných nádrží, byly dokončeny. Článek prochází korekcemi (stav ke dni odeslání zprávy) a do termínu KD bude odeslán do recenzního řízení časopisu VTEI. Příprava a odeslání článku do redakce vybraného zahraničního periodika recenzovaného, případně s IF: Rozkošný, M., Sedláček, P. Dražovice reed beds and stabilisation pond wastewater treatment system: long-term operation and monitoring results. Splněno. Rozkošný, M., Sedláček, P., Sova, J., Funková, R. Dražovice reed beds and stabilisation pond wastewater treatment system: long-term operation and monitoring results. Water Practice & Technology, 2011, Vol. 6, No. 3, ISSN X. (3620_3330) Příprava a odeslání článku do redakce českého i zahraničního recenzovaného periodika prezentujícího analýzu dlouhodobého sledování vodní bilance filtračních kořenových polí a výparu z různých typů makrofytní vegetace využívané pro osázení těchto polí. Byl připraven článek Rozkošný, M., Kriška, M. Evapotranspiration of the wetlands vegetation and water balance of reed-bed filters. Článek prochází korekcemi a předpokládá se odeslání do časopisu s IF Ecological Engineering. Dále byl aktualizován článek Rozkošný, M., Kriška, M. Sledování evapotranspirace vegetace makrofyt a její vliv na bilanci vody ve filtračních kořenových polích. Předpokládá se odeslání do redakce vybraného českého časopisu (Vodní hospodářství, VTEI). Příprava podkladů pro článek k problematice kolmatace filtračních kořenových polí a změnám vlastností filtračních materiálů v čase. 102

104 Byl připraven článek s pracovním názvem: Rozkošný, M. a kol. Impact of the Clogging Process and Changes of Filtration Media Characteristics on the Treatment Efficiency of Wastewater Treatment Constructed Wetlands. Článek bude předložen ke korekcím a odeslán do časopisu Journal of Environmental Science and Engineering, nebo Water Science and Technology. Příprava a odeslání článku do redakce recenzovaného periodika: Mlejnská, E. Porovnání účinnosti čištění biologických nádrží ve vegetačním a nevegetačním období. Zahrnuto do redakčního plánu časopisu VTEI. Cílem je také nabídnout modifikovaný článek redakci zahraničního recenzovaného periodika. Splněno. Mlejnská, E. Porovnání účinnosti čištění biologických nádrží ve vegetačním a nevegetačním období. VTEI, příloha Vodního hospodářství, 2011, roč. 53, č. 4, s ISSN (3620_3327) Zpracování a podání návrhu na zapsání užitného vzoru pro zařízení využitelné při vzorkování na ČOV a kanalizačních sítích. Přihláška užitného vzoru Vzorkovač smyvu a průsaku (autoři Rozkošný, M., Sova, J.) byla podána. Proběhlo vypořádání připomínek ze strany Úřadu průmyslového vlastnictví a očekává se obdržení zápisu do databáze Úřadu. Příprava specializované mapy s odborným obsahem pracovní název: Charakterizace využití kořenových čistíren odpadních vod v oblastech povodí řek Moravy a Dyje. Soubor specializovaných map byl dokončen. Představuje grafické vyjádření stavu realizace kořenových ČOV v oblastech povodí řek Moravy a Dyje podle aktualizovaných podkladů, které jsou průběžně ukládány do databáze těchto čistíren. (3620_final3a,b,c_2011) Příprava a prezentace příspěvků na vybraných odborných seminářích a konferencích. o Mlejnská, E. Zemní filtry a možnosti jejich použití v horských oblastech. In sborník přednášek ze semináře "ČOV pro objekty v horách" Přírodní řešení nebo high tech?. Pec pod Sněžkou, , s (3620_3261). o Šálek, J., Kriška, M., Rozkošný, M. Čistící procesy v půdním a mokřadním prostředí. In sborník přednášek ze semináře "ČOV pro objekty v horách" Přírodní řešení nebo high tech?. Pec pod Sněžkou, , s (3620_final1_2011) o Kriška, M., Rozkošný, M., Šálek, J. Koncepce uspořádání malých ČOV využívajících přírodní způsoby čištění. In sborník přednášek ze semináře "ČOV pro objekty v horách" Přírodní řešení nebo high tech?. Pec pod Sněžkou, , s (3620_final2_2011) o V rámci cyklu odborných přednášek organizovaných na pracovištích VÚV TGM, v.v.i. pro odbornou a širokou veřejnost byla v březnu uspořádána přednáška na téma Umělé mokřady pro čištění odpadních a znečištěných povrchových vod (garant a přednášející Ing. Miloš Rozkošný, Ph.D.). o Na žádost GWP Slovensko se na konci května uskutečnila přednáška zaměřená na zkušenosti s využitím extenzivních technologií čištění odpadních vod pro malé zdroje během semináře v Košicích. Součástí prezentace byla i účast v diskuzním fóru se zástupci státní správy (za účasti zmocněnce slovenské vlády pro ingerované hospodaření v krajině) a samosprávy Slovenské republiky a zástupci slovenských nevládních a profesních organizací. Byly prezentovány poznatky a výsledky získané během řešení tohoto subprojektu VZ01 a s pozitivním ohlasem byly využity odborné materiály připravené v rámci řešení subprojektu (zejména odborná monografie). 103

105 o Na připravované konferenci VODA 2011, která se uskuteční v Poděbradech, bude přednesen příspěvek s názvem Váňa, M., Mlejnská, E., Havel, L. Vliv vypouštění vyčištěných odpadních vod v anaerobních podmínkách na recipient. Výstupy zbývající z předchozích let (plánované v roce 2010): Článek pro recenzovaný časopis k problematice sledování procesů čištění vod ve filtračních polích. Pracovní název: Rozkošný M. Sledování procesů čištění vod ve filtračních polích. Zahrnuto do redakčního plánu časopisu VTEI pro rok 2011 (v roce 2011 odeslání do redakce). Rozkošný, M. Procesy čištění odpadních vod ve filtračních kořenových polích. VTEI, příloha Vodního hospodářství, 2011, roč. 53, č. 4, s ISSN (3620_3329) Příprava a podání návrhu na zapsání užitného vzoru. Výzkumný ústav vodohospodářský T.G. Masaryka, v.v.i.. Přenosné měřidlo výšky hladiny vody na trojúhelníkovém přelivu. Původce vzoru: Rozkošný, M. Int Úřad průmyslového vlastnictví (3620_3331) Příprava článku pro odborný časopis E-VODA na téma kořenové čistírny odpadních vod (odeslání do redakce časopisu). Článek byl připraven na začátku září a bude do termínu KD odeslán do redakce. Vydání odborné publikace. Pracovní název publikace: Rozkošný, M. Hodnocení účinnosti vegetačních kořenových čistíren a návrhy zlepšení jejich funkce. Zahrnuto do edičního plánu redakční rady VÚV TGM, v.v.i. pro rok Článek byl odeslán do redakce, probíhá recenzní řízení. Příprava článku na téma likvidace dopadů vlivu vyčištěné silně anaerobní odpadní vody na recipient. Pracovní název: Váňa, M., Mlejnská, E. Vliv vypouštěných vyčištěných odpadních vod z kořenových čistíren na recipient. Zahrnuto do redakčního plánu časopisu VTEI pro rok Článek byl připraven pod názvem Váňa, M., Mlejnská, E., Havel, L. Vliv vypouštěných vyčištěných odpadních vod z kořenových čistíren na recipient. V současné době probíhají korektury a článek bude do termínu KD2 odeslán do redakce časopisu VTEI, přílohy Vodního hospodářství. 104

106 5.5 VYPOUŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD PŘES PŮDNÍ VRSTVY DO VOD PODZEMNÍCH Předmět řešení Subprojektem 3621 tohoto výzkumného záměru je od roku 2008 řešena problematika vypouštění odpadních vod přes půdní vrstvy do vod podzemních (vsakování). Vsakování odpadních vod do horninového prostředí může mít opodstatnění u rozptýlené zástavby, kde není ekonomické centrální čištění odpadních vod, či tam, kde není v dosahu vhodný recipient nebo není vhodné odpadní vody přímo vypouštět do vod povrchových. Cílem řešení v roce 2010 bylo připravit návrh znění metodického pokynu, zaměřeného na vyjádření osoby s odbornou způsobilostí. Text stanovil rozsah a náležitosti hydrogeologického posudku jako nedílného podkladu při procesu rozhodování o povolení vypouštění odpadních vod do vod podzemních podle 38 odst. (7) vodního zákona. Text metodického pokynu byl plánován jako výstup typu certifikovaná metodika. Cílem pro rok 2011 byla především finalizace procesu certifikace metodiky a doplnění tohoto výstupu o odborné mapy jako doplňkového nástroje pro zpracování vyjádření osob s odbornou způsobilostí v souladu s připravovaným metodickým pokynem odboru ochrany vod MŽP k nařízení vlády č. 416/2010 Sb., o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění odpadních voda náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod podzemních. Na základě analýzy dostupných mapových podkladů (hydrogeologická rajonizace, stav útvarů podzemních vod, místa odběrů podzemní vody a objekty využívané k odběru, oblasti CHOPAV apod.) měly být v roce 2011 vytvořeny mapové podklady, rámcově definující oblasti, ve kterých vypouštění odpadních vod přes půdní vrstvy do vod podzemních z hlediska přírodních poměrů a dalších omezujících podmínek nelze povolit, resp. oblasti, ve kterých je tento způsob vypouštění odpadních vod při dodržení zákonných podmínek a v souladu s metodickým pokynem teoreticky přípustný. Dalším cílem pro rok 2011 byl odběr kontrolních vzorků, resp. prověření kvality podzemních vod na několika lokalitách, vybraných z databáze archivovaných vyjádření osob s odbornou způsobilostí k vypouštění odpadních vod do vod podzemních, s cílem zmonitorovat stav a případně identifikovat možné dopady vypouštění odpadních vod podle 38 odst. (7) vodního zákona Postup řešení a výsledky Certifikovaná metodika V lednu 2011 byl text návrhu certifikované metodiky Metodického pokynu odboru ochrany vod Ministerstva životního prostředí stanovujícího povinnou osnovu vyjádření osoby s odbornou způsobilostí k vypouštění odpadních vod do vod podzemních podle 15a odst. 2 písm. g) a 38 odst. 7 vodního zákona předán dvěma garantem vybraným oponentům, kterými byli Ing. Veronika Jáglová z VRV, a.s. a RNDr. Svatopluk Šeda z OHGS, s.r.o. Na základě doporučení, která zazněla v oponentních posudcích, byl návrh textu dopracován a na počátku března 2011 předán MŽP jako certifikačnímu orgánu k zahájení certifikačního řízení. Dne pak byl text metodického pokynu certifikován. Text certifikované metodiky byl zveřejněn tak, že se stal součástí návrhu metodického pokynu odboru ochrany vod MŽP k nařízení vlády č. 416/2010 Sb., o ukazatelích a 105

107 hodnotách přípustného znečištění odpadních vod a náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod podzemních. Recenzovaný článek Článek, který byl zpracován a nabídnut do redakce časopisu VTEI Vodohospodářské technicko-ekonomické informace, pojednává o tom, co bylo obsahem certifikované metodiky. Na konci srpna 2011 proběhlo řádné recenzní řízení i redakční úpravy a text bude v přiloženém znění uveřejněn v říjnu 2011 v čísle 5/2011 tohoto dvouměsíčníku pod názvem Povinná osnova vyjádření osoby s odbornou způsobilostí k vypouštění odpadních vod přes půdní vrstvy do vod podzemních. Specializovaná mapová vrstva V souladu s obsahem povinné osnovy vyjádření s odbornou způsobilostí podle obsahu certifikované metodiky, resp. připravovaného metodického pokynu byl vytvořen seznam limitů, které musí být zohledněny při vypracování vyjádření ke vsakování odpadních vod přes půdní vrstvy do vod podzemních. Tyto limity lze rozdělit do dvou kategorií, a to na limity, které znemožňují nebo omezují výstavbu vsakovacího prvku jako součásti domovní čistírny odpadních vod, a na limity, které znemožňují nebo omezují možnost vyjádření kladného stanoviska na základě výsledků konceptuálního modelu vypouštění (resp. předpokládané lokalizace oblastí vstupu vsakované odpadní vody do vody podzemní). Následně byla provedena analýza dostupných datových zdrojů, resp. mapových podkladů k těmto limitům, které byly využity pro zpracování specializované mapové vrstvy jako doplňkového nástroje (pomůcky) pro vypracování vyjádření osoby s odbornou způsobilostí Nad vybranými mapovými vrstvami byly provedeny GIS analýzy, jejichž výsledky jsou obsaženy ve dvou specializovaných mapách s odborným obsahem. Těmito mapami jsou: Mapa limitů pro umístění vsakovacího prvku. Mapa limitů pro lokalizaci oblastí vstupu vsakované vody do zóny saturace. První mapa (3621_final1_2011) souvisí s lokalizací samotného vsakovacího prvku jako součásti čistírny odpadních vod a na základě barevného klíče (princip semaforu) vymezuje následující oblasti: umístění vsakovacího prvku je v posuzované lokalitě teoreticky přípustné (zelená), pro umístění vsakovacího prvku se v posuzované lokalitě vyskytují limitující okolnosti, které je nutné individuálně posoudit (žlutá a oranžová), a umístění vsakovacího prvku v posuzované lokalitě není přípustné (červená). Náhled obsahu mapy, kategorizující území ČR podle vhodnosti umístění vsakovacího prvku, ukazuje obrázek

108 Druhá mapa (3621_final2_2011) souvisí s lokalizací oblastí, ve kterých dle výsledků konceptuálního modelu dochází ke vstupu vsakované vody do zóny saturace, a na základě barevného klíče (princip semaforu) vymezuje následující oblasti: vstup vsakované odpadní vody do zóny saturace je v posuzované lokalitě teoreticky přípustný (zelená), v místě vstupu vsakované vody do zóny saturace se vyskytují limitující okolnosti, které je nutné individuálně posoudit (žlutá a oranžová), a vstup vsakované vody do zóny saturace v posuzované lokalitě není přípustný (zelená). Náhled obsahu mapy, kategorizující území ČR podle vhodnosti lokalizace oblastí vstupu vsakované odpadní vody do zóny saturace, ukazuje obrázek Pro usnadnění práce s oběma mapovými výstupy byl vypracován doprovodný text pro práci s mapovými podklady (3621_final4_2011). Pro obě mapy budou zpracovány pracovní mapy se zobrazením v měřítku 1 : , jako podklad je použita rastrová vrstva Základní vodohospodářské mapy (ZVM 50) a zobrazení jednotlivých kategorií limitů je transparentní. Náhled obsahu pracovní mapy, kategorizující území ČR podle vhodnosti lokalizace oblastí vstupu vsakované odpadní vody do zóny saturace, ukazuje obrázek Obě pracovní mapy budou rovněž umístěny jako interaktivní mapy v měřítku 1 : na internetové adrese Ukázku detailu mapového zobrazení části interaktivní mapy v měřítku 1 : zobrazuje obrázek Pro snadnější orientaci budou k dispozici i vrstvy Vodní toky hrubé úseky a Vodní toky jemné úseky. Informace o kvalitě podzemních vod a možných dopadech vypouštění odpadních vod do vod podzemních zjištěných na vybraných lokalitách Z databáze archivovaných vyjádření osob s odbornou způsobilostí k vypouštění odpadních vod do vod podzemních byly vytipovány lokality, na kterých proběhl odběr kontrolních vzorků, resp. prověření kvality podzemních vod. Vlastní odběry vzorků, jejich analýzy a vyhodnocení proběhly v letních měsících roku 2011, a to na těch vytipovaných lokalitách, u nichž příslušné vzorkovací práce dovolily místní přírodní a antropogenní poměry. Podrobné informace o výsledcích měření jsou uvedeny v samotatné příloze Informace o kvalitě podzemních vod a možných dopadech vypouštění odpadních vod do vod podzemních zjištěných na lokalitách Horní Beřkovice a Měděnec (3621_final5_2011). Pro vylepšení databáze archivovaných vyjádření osob s odbornou způsobilostí k vypouštění odpadních vod do vod podzemních na území celé České republiky byly získávány další podklady, které byly průběžně zpracovávány. Na základě získaných údajů byla provedena aktualizace této databáze. V současnosti je evidováno 897 takových archivovaných vyjádření (hydrogeologických posudků), resp. lokalit. Část lokalit z databáze byla v terénu prověřena, byl u nich zjištěn reálný stav realizace vypouštění odpadních vod. 107

109 Obr Mapa limitů pro umístění vsakovacího prvku v měřítku 1 : Obr Mapa limitů pro lokalizaci oblastí vstupu vsakované vody do zóny saturace v měřítku 1 :

110 Obr Pracovní mapa limitů pro lokalizaci oblastí vstupu vsakované vody do zóny saturace v měřítku 1 : Obr Detail mapového zobrazení části dílčí mapy v měřítku 1 :

111 5.5.3 Výstupy Zpracování a předložení článku o řešené problematice a tvorbě metodického pokynu do redakce recenzovaného časopisu. Poláková, K. a Eckhardt, P. Povinná osnova vyjádření osoby s odbornou způsobilostí k vypouštění odpadních vod přes půdní vrstvy do vod podzemních. Vodohospodářské technicko-ekonomické informace, 2011, roč. 53, č. 5, příloha Vodního hospodářství č. 10/2011, s.????. ISSN (3621_3322) Zpracování dvou odborných mapových vrstev jako doplňkového nástroje (pomůcky) pro vypracování vyjádření osoby s odbornou způsobilostí podle metodického pokynu. Mapa limitů pro umístění vsakovacího prvku v měřítku 1 : (3621_final1_2011) Mapa limitů pro lokalizaci oblastí vstupu vsakované vody do zóny saturace v měřítku 1 : (3621_final2_2011) Pracovní mapa limitů pro lokalizaci oblastí vstupu vsakované vody do zóny saturace v měřítku 1 : (3621_final3_2011) Pracovní mapa limitů pro umístění vsakovacího prvku v měřítku 1 : bude zpracována v průběhu října Zpracování doplňkového textu pro práci se specializovanými mapovými vrstvami včetně dílčích map pro jednotlivé kraje. Doplňkový text pro práci se specializovanými mapovými vrstvami ke vsakování odpadních vod do vod podzemních včetně pracovních a interaktivních map. (3621_final4_2011) Interaktivní pracovní mapy včetně informací o projektu na internetové adrese budou dokončeny v průběhu října Zpracování informací o kvalitě podzemních vod a možných dopadech vypouštění odpadních vod do vod podzemních zjištěných na vybraných lokalitách. Informace o kvalitě podzemních vod a možných dopadech vypouštění odpadních vod do vod podzemních zjištěných na lokalitách Horní Beřkovice a Měděnec. (3621_final5_2011) Výstupy z předchozích let: Dokončení a certifikace textu metodického pokynu, který vymezuje rozsah a náležitosti vyjádření osoby s odbornou způsobilostí v hydrogeologii k vypouštění odpadních vod přes půdní vrstvy do vod podzemních (certifikovaná metodika). Poláková, K., Eckhardt, P. Metodický pokyn odboru ochrany vod Ministerstva životního prostředí stanovující povinnou osnovu vyjádření osoby s odbornou způsobilostí k vypouštění odpadních vod do vod podzemních podle 15a odst. 2 písm. g) a 38 odst. 7 vodního zákona. 2010, Ministerstvo životního prostředí, (3621_3065) 110

112 6. ODDÍL F NÁSTROJE 6.1 VÝVOJ OBECNĚ BILANČNÍCH A OPERATIVNĚ PREDIKČNÍCH A HODNOTÍCÍCH SYSTÉMŮ ZAMĚŘENÝCH NA VÝSTUPY PODPORUJÍCÍ VÝKON VEŘEJNÉ A STÁTNÍ SPRÁVY Předmět řešení Podle rámcové směrnice pro vodní politiku EU 2000/60/ES je nutné zpracovávat plány oblastí povodí, ve kterých mají být mimo jiné definovány významné vodohospodářské problémy a navrženy a realizovány programy opatření vedoucí k dosažení dobrého stavu útvarů povrchových a podzemních vod. K tomu je nutné na celém území ČR pravidelně vyhodnocovat dopady antropogenních vlivů. Cílem řešení subprojektu je vytvořit vhodné nástroje, umožňující kvantifikaci těchto dopadů a následné posouzení možnosti dosažení stanovených environmentálních cílů. V rámci tohoto subprojektu jsou zpracovávány metodické postupy a vyvíjeny výpočetní nástroje využitelné v celostátním rozsahu při predikci stavu vod, pro zpracování návrhů opatření a jejich posouzení a při vydávání vodoprávních rozhodnutí. V roce 2011 jsou práce subprojektu zaměřeny zejména na zajištění technické podpory při vyhodnocení jakosti povrchových vod podle novelizovaného nařízení vlády č. 61/2003 Sb., včetně publikace výsledků vyhodnocení v prostředí internetu a na dokončení metodických postupů ocenění významnosti jednotlivých typů zdrojů znečištění s ohledem na aplikaci imisně emisního přístupu k regulaci vypouštění vod. Postupy a výsledky za tyto tematické okruhy jsou podrobněji uvedeny dále. V menším rozsahu pokračuje spolupráce se subprojektem 3623 při aktualizaci a doplnění softwarových nástrojů týkajících se problematiky stanovování emisních limitů kombinovaným přístupem a se subprojektem 3632 v oblasti problematiky minimálních zůstatkových průtoků. V těchto tematických oblastech se práce omezily na poskytování podkladů koncepčního charakteru (např. využití vodohospodářské bilance a simulačního modelování v souvislosti s posouzením dopadu užívání vod na přirozený hydrologický režim a stanovením hodnot minimálních zůstatkových průtoků) a technické podpory (zpracování dat). Výsledky této spolupráce jsou proto uvedeny v subprojektech 3623 a 3632, které jsou na tato témata zaměřeny podrobněji Postup řešení a výsledky Vyhodnocení jakosti povrchových vod v profilech sledování Cílem řešení problematiky bylo vyhodnotit plnění požadavků na jakost povrchových vod určených nařízením vlády č. 61/2003 Sb., v platném znění, a zpřístupnit výsledky hodnocení odborné i širší veřejnosti na příslušném internetovém portálu. Hodnocení jakosti zároveň zohledňuje postupy hodnocení specifikované vyhláškou č. 98/2011 Sb. Řešení proběhlo v několika krocích: V úvodní etapě byla navržena a založena příslušná geodatabáze (zohledňuje datovou strukturu HEIS VÚV a strukturu publikace dat souvisejících evidencí ISVS-VODA) a struktura portálu pro zveřejnění výstupů hodnocení. Z údajů situačního a provozního monitoringu (poskytnuto ČHMÚ) byly vybrány profily, kde v letech 2006 až 2008 byly monitorovány ukazatele uvedené v novelizovaném nařízení vlády č. 61/2003 Sb., a které zároveň mají jednoznačnou územní identifikaci (souřadnice, vodní tok, ČHP). U těchto profilů byla určena poloha vzhledem k hydrologickým úsekům říční sítě vedené v DIBAVOD tak, aby mohl být pomocí strukturálního modelu vodních toků a povodí určen vztah profilů k úsekům toků či 111

113 místům s přísnějšími požadavky na užívání vod. V profilech sledování jakosti byly z časových řad sledovaných hodnot ukazatelů vyhodnoceny potřebné roční statistické charakteristiky. Tyto charakteristiky byly posouzeny vzhledem s jejich přípustným hodnotám uvedeným v nařízení vlády 61/2003 Sb., v platném znění (normy environmentální kvality, obecné požadavky a požadavky pro užívání vody). V dalším kroku byl každý profil a v něm sledovaný ukazatel klasifikován do jakostní třídy podle kritérií uvedených ve vyhlášce č. 98/2011 Sb. Výsledky klasifikace tříd byly dále (pro potřeby zpracování přehledových map) agregovány na úroveň skupin ukazatelů (všeobecné ukazatele, ukazatele pro vyhodnocení chemického stavu a další syntetické a nesyntetické znečišťující látky). Pro hodnocené ukazatele byla rovněž zpracována statistika počtu profilů vyhovujících/nevyhovujících požadavkům na jakost a klasifikovaných v jednotlivých jakostních třídách. Výsledky hodnocení jakosti (geodatabáze a informační stránky) byly zpřístupněny na portálu, dostupném v rámci HEIS VÚV na adrese Údaje jsou dostupné formou interaktivních a přehledových map a datových sad ke stažení ve formátu SHP a TXT. Portál je veřejně dostupný, předpokládanými uživateli jsou zejména vodoprávní úřady pro potřeby své rozhodovací činnosti (povolování vypouštění odpadních vod): portál v současné době přestavuje jediné veřejně dostupné místo s podrobnými výsledky hodnocení povrchových vod vzhledem k požadavkům na jejich jakost. Vyhodnocení jakosti povrchových vod bylo zpracováváno ve spolupráci se subprojektem 25. Zatímco subprojekt 3625 byl zaměřen na metodický postup hodnocení jakosti a zapracování výsledků do map, subprojekt 3622 byl zaměřen na technickou podporu vyhodnocení (viz výše) včetně publikace výsledků v prostředí internetového portálu. Obr Interaktivní mapa na portálu pro publikaci výsledků vyhodnocení jakosti povrchových vod v profilech sledování Metodické postupy ocenění významnosti jednotlivých typů zdrojů znečištění Cílem řešení problematiky bylo zpracovat rámcovou metodiku pro vyhodnocení významu (podílu) jednotlivých typů zdrojů znečištění a souvisejících lidských činností na nepříznivé jakosti povrchových vod (tj. neplnění požadovaných limitů na jakost vod ve vodních tocích a 112

114 nádržích). Metodika je cílově určena státním podnikům Povodí s.p. pro jejich činnosti týkající se plánování a návrhu opatření ke snížení dopadu nepříznivých vlivů na stav vod. Metodika je rozdělena do tří základních částí: První část se zabývá identifikací potenciálních zdrojů znečištění ve vazbě na lidskou činnost (např. podle ekonomické činnosti s využitím klasifikace NACE nebo krajinného pokryvu podle klasifikace Corine Land Cover) a cest (atmosférická depozice, vstupy látky do půdy a horninového prostředí, odvádění a čištění odpadních vod, apod.), kterými se znečišťující látky dostávají do vodního prostředí, (2) popisu chování látek v příslušném prostředí a konečně (3) postupu při vyhodnocení podílu (typů) zdrojů znečištění na vstupu znečišťující látkyt do povrchových vod (vodního útvaru) na základě využití dat z dostupných celostátních databází, včetně případného doplnění chybějících údajů o emisích podle dalších charakteristik zdrojů znečištění. Postupy kombinují využití údajů o vstupech znečištění s údaji z monitoringu složek životního prostředí (atmosférická depozice, půda, podzemní a povrchové vody). Navržené postupy hodnocení vycházejí z metodických a výzkumných materiálů a databází zpracovaných jak na celoevropské úrovni (např. směrné dokumenty pro implementaci rámcové směrnice, projekt SOCOPSE, databáze E-PRTR), tak na úrovni ČR Výstupy Výstupy subprojektu v roce 2011 a stav jejich rozpracovanosti: Internetový portál pro publikaci výsledků vyhodnocení jakosti v profilech sledování povrchových vod pro prioritní látky a další významné ukazatele znečištění dle novelizovaného nařízení vlády č. 61/2003 Sb., v platném znění. Výstup dokončen, portál je veřejně dostupný na adrese /vyhodnocenijakostipov. Metodické postupy pro ocenění významnosti jednotlivých typů zdrojů znečištění s ohledem na aplikaci imisně-emisního přístupu v oblasti ochrany vod. (Výstup typu certifikovaná metodika). Metodika bude dokončena a předložena k oponentuře v říjnu Metodické postupy pro ocenění významnosti jednotlivých typů zdrojů znečištění. Článek v recenzovaném časopise. Článek bude (v návaznosti na metodiku viz výše) zpracován v říjnu Publikován bude v prosincovém vydání recenzovaného časopisu VTEI. 113

115 6.2 VÝVOJ A APLIKACE INFORMAČNÍCH NÁSTROJŮ NUTNÝCH PRO ČINNOSTI SOUVISEJÍCÍ S PLÁNOVÁNÍM V OBLASTI VOD Předmět řešení Náplň subprojektu je již od počátku řešení výzkumného záměru zaměřena na problematiku vývoje a realizace informačních nástrojů (software) zaměřených na plánování v oblasti vod a související činnosti. Cílem prací je vývoj a zejména následná realizace a aplikace programových nástrojů (software) zajišťujících informační zabezpečení řešení odborné vodohospodářské problematiky především v oblasti hospodaření s vodou a vodními zdroji a dále také vývoj a realizace databázových nástrojů a nástrojů pro zpřístupnění (publikaci) dat a informací v prostředí sítě internet. Na rok 2011 byly naplánovány práce zaměřené zejména na inovaci aplikace pro stanovování emisních limitů kombinovaným přístupem, úpravy nástrojů orientovaných na množství povrchové vody zaměřené na možnost jejich využití pro řešení problematiky minimálních zůstatkových průtoků a dále na realizaci nástroje pro hromadné vstupy dat do datového modelu již realizovaných aplikací. Zároveň byla také naplánována příprava článku zaměřeného na publikaci informací o nástrojích realizovaných v rámci celého řešení subprojektu a jejich dosavadním praktickém uplatnění do recenzovaného časopisu Postup řešení a výsledky Plánované úpravy aplikace pro stanovování emisních limitů kombinovaným přístupem byly realizovány. Šlo jednak o drobné úpravy algoritmu aplikace, zejména však o úpravy uživatelského prostředí. Došlo k výraznému rozšíření možností exportu a tisku dat, obsahu mapového okna a dalších výstupů, k rozšíření funkčnosti integrovaného mapového prohlížeče (týká se zejména možnosti výběru informací o objektech) a dále také k vizuálnímu zpřehlednění rozhraní aplikace zejména z pohledu orientace uživatele ve vstupních (uživatelem zadávaných) a výstupních (výsledky vyhodnocení) datech. Jde především o vizuální odlišení vstupních a výstupních dat, zvýraznění povinně zadávaných položek a optické zvýraznění hlavních výsledků výpočtu (včetně tematického barevného zvýraznění výsledných stavů plnění nebo neplnění imisních standardů přímo v zobrazení tabulkových dat kontrolního profilu) viz obrázek Zveřejnění inovované verze pro koncové uživatele je koordinováno se zveřejněním aktualizované datové sady pro výpočty a předpokládá se v průběhu září (pozn.: zpracování datových sad není předmětem řešení výzkumného záměru). 114

116 Obr Ukázka upraveného uživatelského rozhraní aplikace pro stanovování emisních limitů kombinovaným přístupem. Vizuálně jsou nyní odlišeny povinně zadávané vstupní údaje (modré podbarvení), výstupní data (šedé podbarvení) a popisné údaje nemající vliv na výpočet (bílé podbarvení). Hlavní výsledky výpočtu jsou zvýrazněny (tučné písmo), celkové stavy jsou indikovány zelenou (splnění požadavků) nebo červenou (nesplnění požadavků) barvou. Dále bylo realizováno rozšíření funkčnosti simulačního modelu množství povrchových vod z měsíčního na denní časový krok. Došlo k nezbytným úpravám datového modelu (uložení dat) a byly provedeny úpravy modelu (programování aplikace, doplnění dokumentace). Rozšíření modelu na denní krok má ryze funkční podobu a zahrnuje výhradně výpočetní část. Vzhledem k tomu, že hlavním účelem úprav je (alespoň v současné době) poskytnutí vhodného nástroje pro řešení jediné specializované problematiky (minimální průtoky), nebyly realizovány úpravy uživatelského rozhraní aplikace (uživatelské prostředí pro editaci dat), které by byly časově poměrně náročné a jejichž využitelnost by byla (vzhledem k předpokládanému využití rozšířené verze modelu) v současné době značně omezená. Práce na rozšíření již realizovaných aplikací o nástroj pro hromadné automatizované vstupy dat byly zahájeny koncem minulého roku. Hlavním účelem aplikace je vytvoření vhodného rozhraní pro automatizované načítání (importy) a případně také ukládání (exporty) dat z různých datových zdrojů do datového modelu aplikací pro vlastní řešení úloh (kombinovaný přístup, simulační modely množství a jakosti). K datu psaní této zprávy byla realizována první funkční (beta) verze, v níž je implementována hlavní požadovaná funkčnost, tedy načítání (importů) dat z databázových systémů (Oracle). Aplikace je v současné době testována a do konce roku se ještě počítá s úpravami a rozšířením funkčnosti, testováním a dopracováním uživatelské dokumentace (příručky). Dále byl zpracován článek na téma realizovaných modelů a jejich praktického využití do recenzovaného časopisu (VTEI). 115

117 Obr Ukázka aplikace pro hromadné automatizované vstupy dat. Na obrázku je ukázka definic zdrojů dat pro kombinovaný přístup uložených v databázovém systému (Oracle) pro jejich snadné načtení do aplikace a následnou publikaci Výstupy Výstupy vznikající v rámci subprojektu vychází z charakteru řešené problematiky. Z ní vyplývá tematické směřování výstupů zejména na oblast software. Obecně jde o internetové nástroje a o nástroje analytického a výpočetního charakteru (software, programové nástroje pro analýzy, zpracování, transformace, vyhodnocení dat, modelování apod.). Stav rozpracovanosti plánovaných výstupů: Aktualizace aplikace pro kombinovaný přístup (upgrade). Realizováno. Verze simulačního modelu množství povrchových vod s rozšířením na denní krok řešení. Realizováno. Aplikace pro hromadné plnění dat datového modelu pro kombinovaný přístup/simulační modely (jako funkční součást již realizovaných nástrojů). Realizováno (realizována první funkční (beta) verze, do konce roku budou ještě probíhat dílčí úpravy a rozšíření funkčnosti, testování a dopracování uživatelské dokumentace). 116

118 Příprava článku na téma nástrojů realizovaných v rámci subprojektu a jejich využití v praxi do recenzovaného časopisu (předání do redakce). Text článku Picek, J., Vyskoč, P., Rosendorf, P., Svobodová, J. Nástroje pro hodnocení množství a jakosti vod byl předán do redakce, prošel recenzním řízením a byl přijat k publikaci v říjnovém vydání časopisu VTEI. (3623_3323) 117

119 6.3 VÝVOJ A APLIKACE POSTUPŮ S VYUŽITÍM TECHNOLOGIÍ GEOGRAFICKÝCH INFORMAČNÍCH SYSTÉMŮ VE VAZBĚ NA DIGITÁLNÍ BÁZI VODOHOSPODÁŘSKÝCH DAT Předmět řešení Metoda leteckého laserového skenování (dále LLS) patří v současnosti k nejmodernějším technologiím pro pořizování prostorových geografických dat. Od konce roku 2009 probíhá v České republice nové výškopisné mapování celého území s využitím této metody. Vzhledem k hustotě skenovaných bodů, jejich přesnosti a budoucímu pokrytí celého území ČR lze předpokládat, že se produkty LLS stanou jedním ze základních výškopisných podkladů. Díky spolupráci se Zeměměřickým úřadem v Pardubicích jsou od roku 2009 v rámci tohoto výzkumného záměru na pracovišti Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka, v.v.i. zkoumány možnosti využití těchto výrazně přesnějších datových zdrojů k aktualizaci vodohospodářských dat, zejména Digitální báze vodohospodářských dat DIBAVOD. V roce 2009 byla zpracována testovací data v oblasti Dobruška (47 km 2 ) a v roce 2010 dvě lokality o celkové ploše 600 km 2 v Polabí (okolí Poděbrad a Nymburka) a na Jičínsku. Dohromady bylo zkoumáno více než 90 km vodních toků o různých charakteristikách. Po výsledcích a ohlasech předchozího výzkumu není sporu o značných možnostech využití dat leteckého laserového skenování nejen ve vodním hospodářství. Vzhledem k tomu, že analýzy jsou poměrně pracné a časově náročné, pracovní postupy jsou původní a některé produkty mapování nejsou definitivní, pokračovalo se v posledním roce řešení výzkumného záměru v tomto výzkumu s cílem dořešení některých otázek a celkového uzavření tématu včetně zhodnocení a publikování dosažených výsledků. Cíle výzkumu Statistické vyhodnocení dat pro vymezení záplavových území o rozdíl mezi manuálně kontrolovanými a nekontrolovanými daty (Polabí) o rozdíl mezi manuálně kontrolovanými daty a DMR 4G Identifikace příčných překážek o ověření údajných překážek nalezených z dat LLS v terénu a definování možných chyb při uvedeném postupu o vytvoření skriptu pro automatické nalezení příčných překážek z dat LLS Analýza přesnosti stávajících dat vodních toků (DIBAVOD) na území S_030 a S_044 Kontrola nově vygenerovaných hranic povodí IV. řádu z dat LLS v terénu Postup řešení a výsledky Statistické vyhodnocení dat pro vymezení záplavových území Tato část úkolu měla ověřit rozdíly mezi daty po manuální kontrole, použitými v roce 2010, a definitivními daty DMR 5G. Porovnání by probíhalo stejným postupem jako v roce 2010, to znamená relativně k geodetickým datům pro vymezení záplavových. Předpokládalo se, že rozdíly mezi daty LLS budou minimální. Bohužel oproti předpokladu řešitelky nebyl zpracovatel schopen z technických důvodů dodat definitivní data DMR 5G. Podle aktuálních 118

120 informací by měla být data k dispozici do měsíce. Výsledky analýzy budou doplněny do souhrnného článku (viz výstup 3624_3375). Identifikace příčných překážek Řešení pokračovalo navázáním na výsledky z minulého roku. Na základě postupu vyvinutého v roce 2010 byl vytvořen skript pro automatické nalezení příčných překážek z dat LLS (jazyk Python, prostředí ArcGIS). Pro ověření překážek Isypo i údajných překážek nalezených z dat LLS byly provedeny rozsáhlé terénní průzkumy. Komplexní analýza porovnává překážky jak z hlediska reálné polohy, tak spádu hladin. Definuje omezení metody a chyby, které mohou nastat. Vyhodnocení a výsledky jsou prezentovány ve výstupech 3624_3374, 3624_3376 a 3624_3377. Analýza přesnosti stávajících dat vodních toků (DIBAVOD) na území S_030 a S_044 Cílem výzkumu bylo analyzovat polohu vodních toků. Porovnány byly toky současného datasetu vodních toků ZABAGED a osy toků digitalizované podle výškopisu LLS. Úkol byl řešen v roce 2009 na menším území a testovacích datech v okolí Dobrušky. Rozlišeny byly toky dobře zřetelné o šířce větší než 4 m a dobře zřetelné toky do šířky 4 m. Linie os toků byly převedeny na body, jejichž vzdálenost mezi sebou činí 1,0 m. Bodům byly přiřazeny hodnoty vzdálenosti od toku ZABAGED. Tyto hodnoty byly podrobeny statistické analýze. Z výsledků vyplývá, že zpřesnění by se týkalo obou typů toků (průměrný rozdíl je cca 1,6 m se směrodatnou odchylkou 2,4 m a maximem 36 m) zejména těch, které nebylo možno aktualizovat podle ortofoto snímku. Detailněji je problematika popsána ve výstupu 3624_3375. Kontrola nově vygenerovaných hranic povodí IV. řádu z dat LLS v terénu Na základě loňských analýz (vygenerování rozvodnic z dat LLS a jejich porovnání s rozvodnicemi toků IV. řádu) bylo vytipováno několik lokalit s velkými odchylkami v trase rozvodnic. Tyto lokality byly detailně zkoumány z hlediska stávajících i nových výškopisných dat a také byly zjištěny podmínky přímo v terénu. Dva případy jsou popsány ve výstupu 3624_3375. Plošně se jedná o odchylky v ploše povodí přibližně 0,2 km 2. Z poznatků vyplývá, že digitální model terénu vytvořený z dat LLS díky své výškové přesnosti a podrobnějšímu popisu morfologie terénu umožňuje vyřešit odtokové poměry i v místech s nízkým sklonem či v sousedství některých terénních hran. Data LLS jsou vhodným zdrojem pro revizi s uplatněním v místech, kde je jednoduchá struktura toků a lze tím pádem uplatnit automatické nástroje. Částečným řešením by bylo upřesnění vedení rozvodnic ve sporných místech, kde jsou mezi hranicemi povodí velké rozdíly Výstupy Článek Využití dat leteckého laserového skenování v příbřežních zónách jako podklad pro stanovení záplavových území do odborného periodika Vodní hospodářství byl předán redakci v lednu 2011, prochází recenzním řízením. Článek byl po připomínkách recenzentů přepracován a čeká se na další vyjádření redakce, článek vyjde v nejbližším možném termínu. Článek je přiložen v podobě po přepracování. (3624_3378) 119

121 Článek Suitability of nationwide airborne laser scanning data for flood inundation modelling do impaktovaného periodika je dokončen. Byl nabídnut do několika časopisů s vysokým impakt faktorem. Článek byl většinou hodnocen jako dobře připravený, ale vzhledem k tomu, že prezentovaný výzkum je pouze na úrovni národního významu, je obtížné článek uplatnit v odborných časopisech západního světa, kde je výzkum laserového skenování v mnohaletém předstihu. V současné době prochází revizí odborníka z Heriot-Watt University Edinburgh. Dále se snažíme najít vhodné periodikum pro publikování článku. Článek je přiložen v podobě před recenzními opravami. (3624_3380) Článek Využití dat leteckého laserového skenování ve vodním hospodářství identifikace příčných překážek v korytě vodního toku do recenzovaného periodika VTEI bude předán redakci na konci září Článek bude zařazen v prosincovém čísle (3624_3374) Článku do recenzovaného periodika VTEI na téma komplexního využití dat LLS ve vodním hospodářství bude předán redakci na konci října Článek bude zařazen v únorovém čísle (3624_3375) Tematické mapy s odborným obsahem Využití dat LLS pro identifikaci příčných překážek na vodních tocích Náplní jsou reálné stupně, stupně ISyPo a výsledky analýz. Jedná se o 2 mapové listy, měřítko 1 : a 1 : oblasti Jičínsko a Polabí. (3624_3376 a 3624_3377) Prezentace výsledků na mezinárodní konferenci a publikování (zařazení do ISBN publikace). Příspěvek Use of Thermal Imaging and Laser Scan in Updating the Water Management Database byl zařazen do publikace La innovación geotecnológica como soporte para la toma de decisiones en el desarrollo territorial - ISBN: (3624_3276) proběhl seminář VÚV TGM, v.v.i. na téma Využití dat leteckého laserového skenování ve vodním hospodářství II. (zejména na tocích a v příbřežních zónách). 120

122 6.4 VÝVOJ A APLIKACE VHODNÝCH TECHNICKÝCH NÁSTROJŮ NUTNÝCH PRO ZHODNOCENÍ VLIVU EMISÍ NA CHEMICKÝ STAV POVRCHOVÝCH VOD A VÝVOJ SYSTÉMŮ JEHO HODNOCENÍ Předmět řešení Předmětem řešení subprojektu je zdokonalování systémů hodnocení (nástrojů) vzájemného vztahu vlivu emisí ze zdrojů znečištění a chemického stavu povrchových vod. Návrh řešení v roce 2011 navazuje na vývoj technických nástrojů v oblastech: modelování jakosti povrchových vod, vývoje pasivních vzorkovačů odpadních a povrchových vod, vyvíjení metodik vzorkování a monitorování jakosti odpadních vod z různých typů zdrojů bodového znečištění, problematiky stanovení mísicí zóny: vývoj modelu a zpracování metodiky pro vymezení mísící zóny, vývoj a kalibrace zařízení pro pasivní vzorkování vod se zaměřením na kovy a organické nebezpečné látky, výzkum reprezentativnosti kontinuálního monitorování jakosti odpadních vod, vyhodnocení jakosti povrchových vod, studium kinetiky vaznosti PAU a vybraných kovů na pevnou matrici Postup řešení a výsledky Experimentální stanovení mísicí zóny bylo v tomto roce zaměřeno na nebroditelné toky, spočívalo v dokončení měření na dolním úseku toku Labe od Ústí n. Labem po Děčín. Měřený úsek byl rozšířen o Labe od ústí Bíliny po vypouštění z ČOV Neštěmice. Zjištěná délka mísicí zóny je obdobná jako při předešlém měření (18 km). Práce na vývoji softwarového nástroje českého imisního testu (CIT) jsou finalizovány. Spočívají v úpravách programu a vizualizaci jednotlivých obrazovek v návaznosti na zpracovávaný metodický postup pro vymezování mísicích zón. Konečná verze CITu bude zpracována po dokončení metodického postupu, jeho otestování a připomínkách oponentů pro certifikaci. Metodický postup je rozpracován cca z 50 % díky delší nemoci řešitele. Jeho dokončení se předpokládá ke konci října tak, aby mohly být během listopadu zpracovány oponentní posudky pro certifikaci a provedeny další případné změny. Metodika pro vymezování zohledňuje doporučení Guidance dokumentu vydaného EK v prosinci minulého roku, DG Environment k této problematice a místní podmínky ČR. Podle tohoto postupu bude moci kompetentní orgán jednotným způsobem na území ČR přistupovat k určení mísicí zóny pod bodovými zdroji znečištění. Softwarový prostředek CIT byl v roce 2011 koncepčně zcela přepracován a přizpůsoben pro použití kompetentním orgánem pro vymezování mísicích zón. Byl rozšířen o: screeningový test (Tier 1 guidance dokumentu) sloužící k vyhodnocení vstupních charakteristik a rozhodování o zařazení zdroje znečištění do modelového stanovení mísicí zóny (Tier 2 a vyšší), možnost odhadu délky hydraulické mísící zóny pro různé průtokové stavy na jednom listu tak, aby je bylo možno navzájem porovnat, možnost vkládání údajů o průtoku, odpovídající průtočné ploše a odpovídajícím hydraulickém poloměru. 121

123 Obr Ukázka listu Úrovně 1 Českého imisního testu (vyplněné údaje jsou fiktivní) Pro potřeby 2D vizualizace byly naměřená data importována do prostředí Esri ArcGIS. Tento nástroj umožnil jednoduché zpracování a následnou vizualizaci. Pro výpočet výsledků bylo využito metody IDW (Inverse Distance Weighted). Metoda byla použita na základě výsledků podobné problematiky, který proběhl v Kanadě v roce Nastavení parametrů při interpolaci bylo následující: power bylo nastaveno na hodnotu 6, number of samples bylo nastaveno na 20. Výsledky interpolace byly omezeny pouze na samotný vodní tok. Při volbě tříd pro vhodnou prezentaci vypočítaných výsledků bylo využito metody Natural Breaks (Jenks) pro řeku Odru, kde rozdíl hodnot nebyl vysoký a vhodně zachycuje průběh měřené veličiny. Na řece Bečvě bylo využito metody Geometrical Interval, a to z důvodu velkého rozdílu hodnot. Při využití prvně zmiňované metody nebyl dostatečně vidět průběh mísení. Obr Ukázka 2-D vizualizace experimentálně zjištěné mísicí zóny na řece Odře 122