Biologické centrum AV ČR, v. v. i., Hydrobiologický ústav Na Sádkách 7, 37 5 České Budějovice www.hbu.cas.cz Příčiny eutrofizace a zhoršování jakosti vody ve vodárenské nádrži Karhov: vnitřní zatížení nebo procesy v povodí? J. Hejzlar, J. Borovec, J. Jan, J. Kopáček, P. Mošnerová, J. Žaloudík Hydrobiologický ústav BC AV ČR, České Budějovice J. Potužák, V. Rohlík Povodí Vltavy, s. p., České Budějovice Konference VODÁRENSKÁ BIOLOGIE 21 KC Novodvorská, Praha, 3.-4. února 21
Cíl studie: - zjistit příčinu nárůstu koncentrace huminových látek a eutrofizace nádrže Pracovní hypotézy: - P pochází ze sedimentů, které třeba odtěžit/sanovat - huminové látky se vyplavují z rašelinných luk v povodí a meliorovaných lesních vodotečí Metodika: - látková bilance nádrže vstup-výstup - průzkum a analýza sedimentů (frakce P, stáří) - průzkum složení vody a půd v povodí
Klatovec Zhejral Karhov Charakteristiky n. Karhov: Plocha 23 ha Objem 39 tis.m 3 Max./prům. hloubka 1,7 m / 3 m Doba zdržení vody 8 d Vodárenský odběr 1 l s -1 Plocha povodí 8,2 km 2 (les 71%, zem.p. 24%, sídla 1%)
Vzorkované profily 27-29
Vývoj chemických ukazatelů jakosti vody: n. Karhov-hladina (a) 14 12 1 8 6 4 C org CHSK-Mn DOC (b),6,4,2 P-PO4 Prozp Pcelk fosfor CHSK, DOC, mg/l (c) 5 9,8 4 3 2 1 N-NO3, mg/l P, mg/l NO - (d) 3 12 9 6 3 chlorofyl Chla, µg/l (e) 2 1,5 1,5 Fe 5 sírany 4 (f) 3 2 1 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Fe, µg/l SO4, mg/l
Vodní a látková bilance nádrže Karhov Hydrologie a).1.8.6.4.2. Přítok a odtok Objem Zhejral Qi Qo b) 45 36 27 18 9 Q, m3/s V, tis.m3 Zhejral Karhov 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 c).15.12.9.6.3 Qi Qo d) 5 4 3 2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Q, m3/s 1 Karhov Zhejral 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 TRT, d 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Karhov Doba zdržení vody 27 28 27 28
Látková bilance nádrže Karhov - 28 Ukazatel Přísuny Retence Odsun prof. 29 prof. 6 prof. 4 nevzork. celkem abs. rel. CHSKCr t rok -1 18,3 2,4 3,7 5,5 29,8 36,6-6,8-23% DOC t rok -1 6,5,9 1,4 2,1 11, 12,5-1,5-14% NL15 t rok -1 3,2,3,3,5 4,4 6,5-2,2-5% Pcelk kg rok -1 17 2 3 4 26 32-6 -22% Prozp kg rok -1 11 2 2 3 17 18 -,4-3% Ncelk kg rok -1 176 178 28 348 181 169 12 7% NO3-N kg rok -1 371 89 75 147 683 339 344 5% KNK kmol rok -1 116 13 26 35 189 172 17 9% Cl - t rok -1 1,7,3,6,8 3,3 3,,4 11% SO4 2- t rok -1 2,3 4,6 3,5 7,3 35,7 35,6,2 % Fecelk kg rok -1 416 32 89 111 649 711-63 -1% Alcelk kg rok -1 317 68 29 87 52 452 49 1% Mncelk kg rok -1 67 9 14 22 112 37-194 -173% - založena na vzorkování 81 % plochy povodí a 1měsíčním intervalu vzorkování - negativní retence u ukazatelů organického znečištění a kovů a pozitivní retence u KNK indikují chybějící zdroj v povodí, resp. nespolehlivost dat - nelze jednoznačně doložit, že sediment je zdrojem P pro nádrž
Monitoring odtoku z typových ploch v povodí III.-XI.29 (N=5) Fe-celk, mg/l Al-r, mg/l Pcelk, ug/l DOC, mg/l 3 2 1 25 2 15 1 5 2, 1,5 1,,5, 1 8 6 4 2 DOC 4 8 9 11 12 6 14 19 21 22 23 24 Pcelk 4 8 9 11 12 6 14 19 21 22 23 24 Al-r 4 8 9 11 12 6 14 19 21 22 23 24 Fe-celk 4 8 9 11 12 6 14 19 21 22 23 24 rašelinné louky lesní potoky prameny
Průzkum sedimentů proveden v říjnu 28 zaměřeno 163 bodů v 18 příčných transektech
1 2 3 4 5 5 cm Sedimenty v podélném profilu n. Karhov
Transekt A Odběrový bod č. Hloubka, m Sedimenty v příčných transektech nádrží Karhov zjištěné průzkumem 1.-12.1.28 (1/5) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21,1,2,3 rašelinový písek tmavohnědý, zemitý, tuhý šedý jíl s pískem hnědý s nerozl.org.zbytky vrchní organický,4 vodní sloupec (1x zmenšeno),5,6,7 Transekt B Hloubka, m,1,2,3,4,5,6,7 Odběrový bod č. 33 32 31 3 29 28 27 26 25 24 23 22 rašelinový písek tmavohnědý, zemitý, tuhý šedý jíl s pískem hnědý s nerozl.org.zbytky vrchní organický vodní sloupec (1x zmenšeno)
Sedimenty v příčných transektech nádrží Karhov zjištěné průzkumem 1.-12.1.28 (4/5) Transekt M Hloubka, m,1,2,3,4,5 Odběrový bod č. 136 135 134 133 132 131 13 129 128 rašelinový písek tmavohnědý, zemitý, tuhý šedý jíl s pískem hnědý s nerozl.org.zbytky vrchní organický vodní sloupec (1x zmenšeno) Transekt N Hloubka, m,1,2,3,4,5 Odběrový bod č. 137 138 139 14 141 142 143 144 145 rašelinový písek tmavohnědý, zemitý, tuhý šedý jíl s pískem hnědý s nerozl.org.zbytky vrchní organický vodní sloupec (1x zmenšeno)
Sedimenty v příčných transektech nádrží Karhov zjištěné průzkumem 1.-12.1.28 (5/5) Transekty Q, R a S Odběrový bod č. Hloubka, m 164 163 162 161 16 159 165 166 167 168,1,2,3 rašelinový písek tmavohnědý, zemitý, tuhý šedý jíl s pískem hnědý s nerozl.org.zbytky vrchní organický vodní sloupec (1x zmenšeno),4
Tloušťka organické vrstvy a podklad sedimentu
Sedimenty v n. Karhov organická vrstva obohacená fosforem
Frakcionace fosforu Psenner, Pucsko (1988) H 2 O volně vázaný P NaHCO 3 -Na 2 S 2 O 4 redukovatelný Fe-P PO 4 -P,1M NaOH Al-P, Fe-P P anorg. P celk,5m HCl Ca-P P celk P anorg. =P org. = biologicky přístupné frakce 1M NaOH zbytkový P
Frakcionace P Hráz RRP, mg/g suš. Střed RRP, mg/g suš. (RRP = PO 4 -P, RNP= P org. ), Fe a Al v sedimentech H, cm..5 1. 1.5-1 1-3 5-7 1-13 H2O BD NaOH25 HCl NaOH85 H, cm..5 1. 1.5-1cm 1-3cm 5-7cm 1-13cm H2O BD NaOH25 HCl NaOH85 RNP, mg/g suš. RNP, mg/g suš...5 1. 1.5..5 1. 1.5 H, cm -1 1-3 5-7 H2O BD NaOH25 HCl H, cm -1cm 1-3cm 5-7cm H2O BD NaOH25 HCl - v horní vrstvě -7 cm je cca 6% P vázáno v organické hmotě (6 g P na m 2 ) H, cm 1-13 P celk, mg/g suš...5 1. 1.5-1 1-3 5-7 1-13 NaOH85 H2O BD NaOH25 HCl NaOH85 H, cm 1-13cm P celk, mg/g suš...5 1. 1.5-1cm 1-3cm 5-7cm 1-13cm NaOH85 H2O BD NaOH25 HCl NaOH85 - anorganický P je vázán na Al (redoxně stabilní) - Fe se na vazbě P v se- H, cm Fe, mg/g suš. 5 1 15-1 1-3 5-7 1-13 H2O BD NaOH25 HCl NaOH85 H, cm Fe, mg/g suš. 1 2 3-1cm 1-3cm 5-7cm 1-13cm H2O BD NaOH25 HCl NaOH85 dimentech neúčastní Al, mg/g suš. 1 2 3 Al, mg/g suš. 1 2 3 H, cm -1 1-3 5-7 H2O BD NaOH25 HCl H, cm -1cm 1-3cm 5-7cm H2O BD NaOH25 HCl 1-13 NaOH85 1-13cm NaOH85
Datace stáří sedimentu 21 Pb, 137 Cs a) Sušina, % b) ZŽ, % c) 21 Pb - 226 Ra, Bq/kg d) 137 Cs, Bq/kg 13 26 39 1 13 16 19 15 3 45 6 12 18-1 -1-1 -1 1-2 1-2 1-2 1-2 2-3 2-3 2-3 2-3 3-4 3-4 3-4 3-4 4-5 4-5 4-5 4-5 Hloubka, cm 5-6 6-7 7-8 8-9 9-1 1-11 5-6 6-7 7-8 8-9 9-1 1-11 5-6 6-7 7-8 8-9 9-1 1-11 5-6 6-7 7-8 8-9 9-1 1-11 11-12 11-12 11-12 11-12 12-13 12-13 12-13 12-13 13-14 13-14 13-14 13-14 14-15 14-15 14-15 14-15 Vertikální profily sedimentu odebraného z odběrového místa č. 1 u hráze nádrže Karhov: a) sušina, b) ztráta žíháním, c) rozdíl koncentrací izotopů 21 Pb a 226 Ra a d) koncentrace izotopu 137 Cs. Úsečky u nepodporované aktivity 21 Pb a aktivity 137 Cs představují chybové intervaly na hladině významnosti,5. - horní 7cm vrstva sedimentu má průměrné stáří >23 let - teoretická doba akumulace přítomného množství P, Fe a Al je >14 let
Průzkum odvodněných a mokřadních půd podmáčená niva
odvodněná niva
Extrahovatelné látky z odvodněných a zamokřených půd C org-h2o, mg g -1 P-PO 4-H2O, µg g -1 Fe H2O, µg g -1 Al H2O, µg g -1,,5 1, 1,5,,5 1, 3 6 9 2 4 6 odvodněná niva (č. 25) odvodněná niva (č. 25) odvodněná niva (č. 25) odvodněná niva (č. 25) -4-4 -4-4 H, cm 4-6 6-8 4-6 6-8 4-6 6-8 4-6 6-8 8-1 8-1 8-1 8-1 H, cm zamokřená niva (č. 26) -3 3-4 zamokřená niva (č. 26) -3 3-4 zamokřená niva (č. 26) -3 3-4 zamokřená niva (č. 26) -3 3-4 4-6 4-6 4-6 4-6 POPIS A SLOŽENÍ VZORKŮ Název barva Corg, mg g -1 Pcelk, mg g -1 Fe, mg g -1 Al, mg g -1 odvodněná niva (č. 25) -4 cm písek-jíl světlé 76 1,2 19 46 4-6 cm hlína-jíl tmavé 16,99 12 42 6-8 cm písek světlé 11,22 6,3 19 8-9 cm rašelina tmavé 172,46 5,6 27 podmáčená niva (č. 26) -3 cm rašelina tmavé 192 2,5 9,2 3 3-4 cm jíl světlé 44,83 8,7 33 4-6 cm písek světlé 4,29 2,7 5,8
Závěry: - Bilanční hodnocení nádrže neprokázalo významné vnitřní zatížení fosforem ze sedimentů. - Hlavním zdrojem organických látek, Fe a zřejmě i P jsou boční přítoky do nádrže Karhov. - Sedimentu v nádrži je relativně málo a má P vysokou schopnost vázat P, která nezávisí na oxii či anoxii. - Odvodněné a částečné mineralizované půdy střídavě zamokřované a vysušované jsou zřejmě hlavním zdrojem organických látek, Fe, Al i P. - Opatření je tedy třeba směřovat zejména do povodí.
Děkuji za pozornost!