QUO VADIS, SCIENTIA? QUO VADIS, SCIENTIA? reg. č. CZ.1.07/3.1.00/37.0136 II / MMXIII
Živly jsou tři, tak jako jsou tři největší samostatné části světa, ZEMĚ, VZDUCH a VODA. Liší se stálou tuhostí, plynutím, tekutostí. Země totiž neplyne. Vzduch netuhne. Voda může obojí: jedině ona je v koloběhu. Jan Amos Komenský, Pansofie Elementa sunt tria, tanquam tres maximae Mundi partes integrantes, TERRA, AER, AQVA: differentia per Consistentiam, Fluorem, Liquorem perpetuum. Terra enim non fluit, Aer non consistit. Aqua potest utrumque: sola illa circulatur. Iohannes Amos Comenius, Pansophiae Dílně lidské všemohoucnosti se říká MYSL (rozum) a je to Bohem věnovaný nástroj pro vyzvědění všeho. Skládá se z nadání, úsudku, paměti neboli z vnímání, rozsuzování, vštěpování. Jan Amos Komenský, Pansofie Omniscientiae Humanae fabrica dictur Mens (Ratio) qvae est omnia sciscitandi divinitus datum Instrumentum. Absolvitur Ingenio, Judicio, Memoria Sive Perceptione, Dijudicatione, Infixione. Iohannes Amos Comenius, Pansophiae OBSAH Ochrana přírody založená na vědeckých důkazech Čistá půda, nutná podmínka naší existence Podzemní voda Raci jsou považováni za indikátory kvality vody Jako ryba ve vodě odpadní Kvalita a využití odpadů Stručná historie měření ozonu v České republice Efekt motýlích křídel znesnadňuje meteorologům práci Výkupy zachraňují orchideové louky, pralesy i cenné mokřady Kdy je přírodě nutné pomoci I V VII X XII XIV XVI XVIII XX QUO VADIS, SCIENTIA? Vydává COMENIUM o. p. s. www.comenium.cz IČ 283 64 694 Správní rada doc. RNDr. Zdeněk Kukal, DrSc. (předseda) prof. RNDr. Jaroslav Spížek, DrSc. prof. RNDr. Emanuel Svoboda Dozorčí rada Ing. Pavel Franče, CSc. (předseda) RNDr. Irena Přádná prof. Ing. Vladimír Wsól, DrSc. Grafická úprava Lucie Burešová Tisk REVON Praha s. r. o. za spolupráce s LOGOSIGN a. s.
Ochrana přírody založená na vědeckých důkazech V ideálním případě poskytují věda a výzkum ochraně přírody nejen nezbytný koncepční rámec, ale především data, důkazy a argumenty získané výzkumem, monitorováním a hodnocením modelových složek biodiverzity. Ochrana přírody je potřebuje nejen pro vytváření a naplňování koncepcí, strategií a programů, ale zejména pro každodenní činnost. Ve Spojeném království působí uznávané Středisko pro ochranu přírody založenou na důkazech (Centre for Evidence- -based Conservation, www.cebc.bangor.ac.uk) a prosazovat obdobný přístup se snaží i iniciativa ConservationEvidence.com. Bouřlivý rozvoj systémové analýzy, matematického modelování, využití scénářů a nakládání s neurčitostí umožňují daleko lépe než v minulosti co nejobjektivněji hodnotit možné dopady rozhodnutí státní správy a samosprávy na přírodní prostředí. Jak to chodí v Úmluvě o biologické rozmanitosti (CBD) Protože ochrana biologické rozmanitosti a udržitelné využívání jejích složek by měly být Podporu veřejnosti pro péči o životní prostředí pomáhají získávat oblíbená, charismatická a nekonfliktní zvířata, jako je panda velká (Ailuropoda melanoleuca). Označujeme je proto jako vlajkové druhy ochrany přírody. založeny na nejnovějších dostupných poznatcích přírodních a stále častěji také společenských a hospodářských věd, nikoli ideologicky předpojatých názorech, uplatňuje se i v CBD postup, známý z jiných mezinárodních mnohostranných úmluv zaměřených na životní prostředí. Poradní orgán pro vědecké, technické a technologické záležitosti (Subsidiary Body on Scientific, Technical and Technological Advice, SBSTTA) má za úkol připravovat smluvním stranám Úmluvy o biologické rozmanitosti odborně podložená doporučení, nutná pro její účinné naplňování. Přitom uvedená doporučení by neměla být ovlivněna ani předem danými politickými stanovisky, ani otázkou, jaké si jejich realizace vyžádá náklady. Zasedání SBSTTA se proto účastní nebo by se ho alespoň oficiálně měli účastnit odborníci zastupující státní i nevládní sektor. Doporučení SBSTTA jsou, ať už v jedné, nebo několika variantách, následně předkládána zasedání konference smluvních stran CBD, která po často zdlouhavém vyjednávání přijímají konkrétní politická rozhodnutí. V České republice působí jako národní kontaktní místo SBSTTA odborná instituce Ministerstva životního prostředí Agentura ochrany přírody a krajiny ČR (AOPK ČR). Její pracovník dva roky vědeckému panelu Úmluvy o biologické rozmanitosti předsedal a AOPK ČR se pravidelně podílí na přípravě a recenzi podkladů projednávaných SBSTTA. Podle nedávného výzkumu, uskutečněného Evropskou agenturou životního prostředí (EEA), vnímá většina Evropanů městskou zeleň jako část lidských sídel jednoznačně zkvalitňujících jejich život. Na snímku park Esplanade v centru Kodaně. I
Invazní nepůvodní druhy již delší dobu nepředstavují hrozbu jen pro izolované ekosystémy. Tokozelka sličná (Eichhornia crassipes), známější spíše pod označením vodní hyacint, se původně vyskytovala pouze v Jižní Americe. V rozvojových zemích má na svědomí újmu v hodnotě větší než 100 milionů USD (1,95 miliardy Kč) ročně zejména tím, že znehodnocuje vodní zdroje vytvářením souvislého porostu jako na thajské řece Čaopraja. Ochrana biodiverzity potřebuje vědu i na nové problémy Protože biologická rozmanitost představuje značně široký zastřešující pojem, zabývá se SBSTTA kromě tradičních, dlouhodobě řešených témat i aktuálními otázkami souvisejícími s problematikou biodiverzity. Při hodnocení dopadu biopaliv na přírodu se ukazuje jako podstatné brát v úvahu celý cyklus jejich výroby a dopravy na místo určení. Do výpočtů musíme zahrnout například palivo spotřebované zemědělskými stroji při pěstování plodin, z nichž se vyrábějí biopaliva I. generace neboli agropaliva, či při vlastním zpracování biopaliv nebo energii nutnou na výrobu hnojiv nebo látek na hubení škůdců (pesticidů). Energetická návratnost biopaliv se navíc může významně lišit nejen podle druhu pěstované plodiny, ale závisí i na klimatických a půdních podmínkách či na nadmořské výšce. Pod pojmem geoinženýrství chápeme snahu stabilizovat klimatický systém Země technologickými zásahy do energetické rovnováhy planety s cílem omezit dopady změn podnebí. Jedná se jednak o metody snažící se ovlivnit dopad a následné pohlcování slunečního záření na Zemi (používání aerosolů síry ve stratosféře, využití zrcadel ve vesmíru a posilování albeda, schopnosti odrážet dopadající záření v mracích řízenou změnou počasí), jednak o odstraňování uhlíku z atmosféry (ukládání CO 2 do vodního sloupce, na mořské dno nebo do podpovrchových geologických útvarů, hromadění biomasy v oceánu, sycení oceánu sloučeninami železa). Známý zakladatel firmy Microsoft a vyhlášený filantrop Bill Gates je například velkým podporovatelem myšlenky přesměrování a potlačování hurikánů, a stal se proto spoluautorem amerického patentu na rozsáhlou manipulaci vodního sloupce v mořích vháněním teplé vody z povrchu oceánu do spodních vrstev. I když naše znalosti o možných dopadech geoinženýrství na biologickou rozmanitost zůstávají omezené, zdá se, že v tuto chvíli neexistuje žádná geoinženýrská metoda, která by byla současně dostatečně účinná, bezpečná a cenově dostupná. Na rozdíl od genového inženýrství, které dědičnou informaci upravuje, ji syntetická biologie nově vytváří, přičemž se inspiruje existujícími formami života, nebo ji proměňuje zcela zásadním způsobem. Vědci se snaží zjednodušit stávající biologické systémy například vytvořením minimálního genomu, nebo naopak sestavit ze základních skladebných částí složitější, ale přitom odpovídajícím způsobem fungující celky, jako je umělá buňka. Syntetičtí biologové se soustřeďují na viry, bakterie, kvasinky a řasy. Ochranáře nejvíce zajímají možné nevratné škody na přírodě, pokud by se nový obor vymkl kontrole. Obdobně jako v případě geneticky modifikovaných organismů nebo přístupu ke genetickým zdrojům nebude ani v tomto případě jednoduché najít politicky přijatelný a přitom odborně podložený kompromis. Již dnes našly nanomateriály široké uplatnění v lékařství, strojírenství, stavebnictví, textilním průmyslu, výrobě potravin, spotřební elektronice a kosmickém nebo vojenském průmyslu. V lékařství se s úspěchem využívají v umělých kloubech či srdečních chlopních a mohou se využívat i při náhradě tkání. Také vysokokapacitní záznamová média a zobrazovací zařízení s vysokým rozlišením se bez nich už neobejdou. U automobilistů si pochopitelnou oblibu získaly samočisticí nepoškrabatelné laky: jimi natřený povrch stačí ošetřovat čistou vodou. Na druhou stranu mohou právě nanočástice poškozovat dědičnou hmotu (DNA), způsobovat záněty a významně napomáhat nebezpečným látkám vstupovat do našeho organismu.
Turistika dokáže lidem přiblížit krásy přírody a krajiny: měla by ale být citlivá k přírodě. Švýcarská část pohoří Jura se netěší takovému zájmu návštěvníků jako Alpy. Celosvětový úlovek mořských ryb, který se od konce 2. světové války, odkdy máme k dispozici hodnověrné údaje, zvýšil více než šestnáctinásobně, vrcholil na konci 80. let 20. století a od té doby pomalu, ale vytrvale klesá. Uvádí se, že až 70 % rybích populací ve světovém oceánu trpí nadměrným rybolovem. Rozdíl mezi poptávkou po rybách a jejich globálním úlovkem musí doplňovat chov těchto obratlovců. Obrázek představuje rybí trh v norském Trondheimu. Pomůže úplně nová struktura? Protože se delegáti SBSTTA v nedávné době soustřeďovali stále více místo odborných diskusí na zdlouhavá politická vyjednávání a protože úspěch rozsáhlého projektu Hodnocení ekosystémů na začátku tisíciletí (Millennium Ecosystem Assessment, MA, www.maweb. org) jasně ukázal možnosti i omezení současné vědy, rozhodlo v prosinci 2010 Valné shromáždění OSN po víceleté nejednoznačné diskusi o ustavení Mezivládního panelu pro biodiverzitu a ekosystémové služby (Intergovernmental Platform on Biodiversity & Ecosystem Services, IPBES, www.ipbes.net). Stalo se tak v dubnu 2012 v Panama City. Měl by být obdobou dobře známého Mezivládního panelu pro změnu klimatu (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC, www.ipcc.ch) a zprostředkovávat nejen CBD, ale i dalším mezinárodním mnohostranným úmluvám zaměřeným na biodiverzitu současné vědecké poznatky uplatnitelné v praxi. RNDr. Jan Plesník, CSc. Agentura ochrany přírody a krajiny ČR foto: autor článku Poměr mezi rozlohou, kde již bylo původní prostředí pozměněno člověkem na zemědělskou půdu nebo zástavbu, a chráněnou plochou je nejvyšší u travinných porostů mírného pásu, savan a křovinných porostů. Národní park Niokolo-Koba v Senegalu byl zřízen zejména na ochranu velkých savců, jako je buvol krátkorohý (Syncerus caffer brachyceros). Jejich početnost ale v posledních dvaceti letech významně snížili pytláci. III
Půda je nejsvrchnější, zemitá vrstva zvětralé pevné kůry zemské, směs drobných, pevných částic zemitých, kapalin a plynů; zvláštní fázi tvoří v ní půdní zvířectvo neboli edafon, soubor ústrojenců, jejichž život je s půdou svázán (bakterie, řasy, prvoci, červi, členovci atd.). Ottův slovník naučný/ Dodatky, 1938 IV
Čistá půda, nutná podmínka naší existence Jak vzniká půda Půdu vnímáme jako něco zcela samozřejmého, běžnou součást našeho prostředí. Půda přitom vzniká velmi pomalu, jeden centimetr půdy v průběhu zhruba jednoho sta roků, v závislosti na přírodních podmínkách. Půda je živý útvar složený z minerálního podílu, který vzniká z tzv. půdotvorného substrátu větrajících hornin a dále organického podílu, tzv. půdní organické hmoty, kterou tvoří uhynulá těla rostlin a živočichů v různém stupni rozkladu. Aby se mohla organická složka půdy rozložit a přeměnit až na humusové látky, musí být půda osídlena obrovským množstvím mikroorganizmů a dalších zástupců ze skupiny členovců a obratlovců. Kdo by u nás neznal populárního krtka, který je na půdním prostředí zcela závislý? K čemu půda slouží Půda má několik základních funkcí. Je prostředím nutným pro růst rostlin a živočichů, zajišťuje obživu zvířatům a lidem, je zdrojem obrovské druhové rozmanitosti (biodiverzity), je obrovskou zásobárnou vody a filtruje nečistoty z vody pronikající do hlubších vrstev půdy, a tím podmiňuje čistotu tzv. podzemní vody. Půda má tu vlastnost, že dokáže dlouhodobě kumulovat různé typy látek, a to povahy anorganické i organické. Má to své výhody i nevýhody. Pozitivní je kumulace živin nutných pro růst rostlin. Negativní je naopak kumulace znečišťujících látek, které mohou ohrozit řadu základních funkcí půdy. V poslední době je půda i rychlým zdrojem zbohatnutí, když se výhodně prodává pro výstavbu logistických, nákupních a zábavních center, výstavbu infrastruktury apod. Podle statistik Ministerstva životního prostředí ubývá v České republice každý den téměř 15 hektarů zemědělské půdy, která je překryta nepropustným povrchem. To je rozloha 15 fotbalových hřišť každý den! Přitom každý den na zeměkouli přibývá obrovské množství hladových krků. Co až bude tato půda scházet? Nebude už pozdě? Je všude půda stejná? Půda se může významně lišit podle toho, za jakých podmínek vzniká. V současné době je již vypracován tzv. klasifikační systém půd a vědní obor, který se půdou zabývá, se jmenuje pedologie (známý je i český název půdoznalství). O tom, jaká půda na kterém místě zeměkoule vznikne, rozhodují dva základní faktory půdotvorný substrát (typ horninového podloží) a klima. Jenom v České republice existuje rozmanité množství půd, které se klasifikují jako půdní typy. Mezi nejúrodnější patří černozemě, k pěstování cukrovky se hodí zejména hnědozemě, na horách se setkáme s podzoly a podél říčních toků vznikají sedimentací erodovaných půdních částic fluvizemě. Nejrozšířenějším půdním typem u nás jsou kambizemě, dříve označované jako hnědé půdy. Podle využití se půda může dělit na půdu zemědělskou, lesní a nezemědělskou. Zemědělská půda se dále dělí na ornou, travní porosty, chmelnice, vinice atd. Způsob využití půdy utváří charakter krajiny. Jaký význam má čistá půda? Nejenom dostatečné množství zemědělské půdy, ale také její kvalita je důležitá z pohledu výroby nezávadných výrobků rostlinného a živočišného původu. Půda je základní složkou potravního řetězce, na znečištěné půdě lze těžko vypěstovat nezávadné plodiny pro lidskou výživu nebo výkrm zemědělských zvířat. Znečištění půdy má však i další negativní dopady, kdy jsou ohroženy základní funkce půdy. Například omezení činnosti půdních mikroorganizmů vlivem znečištění omezuje i vznik humusových látek, které stmelují půdní částice. S tím je pak spojena větší náchylnost půdy k vodní i větrné erozi unášení půdních částic vodou a větrem. Erodovaná půda má pak menší schopnost zadržovat vodu a lehce vysychá. Je více náchylná ke zhutnění při pojezdu zemědělské techniky a do zhutnělé půdy se špatně vsakuje voda. Ta pak rychle odtéká po povrchu, tím se opět urychluje proces vodní eroze a dochází k silnému omezení schopnosti krajiny akumulovat vodu. Velké množství vody při prudkých deštích nebo tání sněhu pak odtéká do povrchových vod a vzniká velmi nebezpečný jev povodně. Z uvedeného je patrné, že zdravá půda má v krajině a v životě člověka obrovský význam. Tím, že se člověk k půdě často chová nešetrně nebo kořistnicky, si v důsledku sám komplikuje vlastní existenci. V
Winston Churchill řekl: Společnost, která ničí půdu, ničí sama sebe. Jakým způsobem dochází ke znečištění půdy? Kumulace vysokých obsahů nežádoucích chemických prvků a sloučenin v půdě se nazývá kontaminace. Může se jednat o anorganické prvky (např. těžké kovy) a jejich sloučeniny nebo organické látky (chlorované uhlovodíky, dioxiny apod.). Všechny tyto chemické sloučeniny se dostávají do půdy několika způsoby. Významné jsou exhalace z dopravy, průmyslu, spalování fosilních paliv apod. dopadající na půdu ve formě imisních spadů. Rovněž přímé znečištění z nelegálních skládek odpadů může vážně narušit čistotu půdy, dále rozkladem různých typů umělých hmot vznikají nebezpečné sloučeniny, které působí přímo v půdě nebo jsou splaveny do povrchových vod, kde působí toxicky na vodní organismy. Také zemědělská výroba zatěžuje půdu nevhodnými látkami, zejména některé starší typy přípravků na ochranu rostlin (DDT) byly toxické pro celou řadu půdních organizmů. Vyšší obsahy nežádoucích látek mohou obsahovat i některé typy anorganických a organických hnojiv. Proto je jejich aplikace ve většině případů vázána na registraci hnojiv nebo právní předpisy. Jejich obcházení může často vést ke zbytečné zátěži půd nežádoucími látkami. Vztah půdy a vody v krajině Půda a voda v krajině se významně ovlivňují a platí to i v oblasti znečištění. Na jednu stranu se mohou ze znečištěné půdy vyplavit nežádoucí sloučeniny do povrchových i podzemních vod, avšak dochází i k opačnému případu, kdy znečištěná voda kontaminuje půdu. K takovým situacím dochází v záplavových zónách podél velkých vodních toků, kdy pravidelné nebo extrémní povodně vedou k zaplavení rozsáhlých ploch. Voda z těchto toků zpravidla obsahuje (zejména při velkých povodních) znečišťující látky z vyplavených průmyslových objektů, provozů, čerpacích stanic apod. Ale i nedostatečné čištění odpadních vod významně přispívá ke znečištění vody a následně půdy podél vodních toků. Tyto půdy (fluvizemě) jsou zpravidla velmi úrodné a tradičně využívané k zemědělské výrobě, často se na nich pěstuje i zelenina. Bohužel kvůli pravidelným záplavám patří zároveň i mezi naše nejvíce znečištěné půdy, takže vyžadují pravidelnou kontrolu. Je možné znečištění půdy regulovat? V dnešní době již díky výzkumu umíme určit, kdy už je půda nebezpečně kontaminována a nemůže být využita jako půda zemědělská. Zároveň jsou v našich právních předpisech uvedeny podmínky použití hnojiv a dalších materiálů, které se k zúrodnění půd v zemědělství využívají, a tím je regulován vstup nežádoucích sloučenin do zemědělských půd a potravin, které jsou nezřídka podrobeny kontrole. Protože spektrum znečišťujících látek je široké a jsou stále objevovány negativní účinky mnoha dalších sloučenin, je věnována výzkumu na tomto poli vysoká pozornost i v České republice. doc. Ing. Radim Vácha, Ph.D. Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v. v. i. VI
Podzemní voda Podzemní voda se v souladu se svým označením nachází pod zemí, tedy pod zemským povrchem. Ve starších a někdy i v současných popularizačních pracích bývá ve stejném smyslu označována nevhodným synonymem spodní voda. Původní přírodní podmínky se v současném životním prostředí, významně ovlivňovaném člověkem, značně změnily. Roli podzemní vody je nyní v souvislosti s všeobecně se prohlubujícím poznáním přírodních procesů a se současným technickým rozvojem přisuzován daleko větší význam než dříve. Podzemní voda se kromě své odvěké funkce zdroje pitné a užitkové vody pro člověka stává významným, často omezujícím činitelem při inženýrské činnosti člověka a médiem přenosu přírodních látek i kontaminantů antropogenního původu. Podzemní voda je také stále více chápána jako činitel podstatně spolupůsobící při řadě geologických procesů. Podzemní voda spolu s vodou povrchovou tvoří součást celkového oběhu vod na Zemi. Přes odlišnosti v odhadech zastoupení jednotlivých druhů vod v zemské hydrosféře se různí autoři shodují v názoru, že z celosvětového objemu všech vod zaujímají vedle cca 94 až 97 % slaných vod v mořích a oceánech ze zbývajících vod sladkých (tedy prostých, neslaných) největší podíl podzemní vody a vody ledovců. Odhady všech vod v ledovcích se pohybují kolem 2 %, u podzemních vod kolísají mezi 1 až 4 %. Přitom veškerá neslaná povrchová voda řek a jezer je odhadována pouze v setinách až tisícinách procent. Poměr všech sladkých podzemních a povrchových vod světové hydrosféry, člověkem využitelných a běžně využívaných, vyznívá tedy jednoznačně v poměru 100 : 1 až 1 000 : 1 ve prospěch vod podzemních. Je však nutno téměř vždy počítat s podstatně delšími časovými intervaly pohybu a obnovování podzemní vody oproti vodě povrchové. V územích s omezenou tvorbou přírodních zdrojů podzemní vody anebo v místech jejího intenzivního využívání pak může dlouhodobě docházet jak ke zmenšování množství vody, které člověk využívá, tak ke zhoršování kvality vody pozvolnou kontaminací. Stejně dlouhodobá, pokud vůbec technicky a ekonomicky možná, pak bývá také reparace původních, člověkem neovlivněných přírodních poměrů. Vzhledem ke geografické pozici Česka na pomyslné střeše Evropy podél hlavních evropských rozvodnic můžeme právem pokládat podzemní vodu za naše nesmírně cenné přírodní bohatství, neboť většina spadlých atmosférických srážek z našeho státního území poměrně rychle odtéká velkými přeshraničními toky Labem, Moravou a Odrou do sousedních států. Na našem území pak zůstává jen menší část vody, která se během svého přírodního koloběhu stačila vsáknout do horninového prostředí, a dala tak vzniknout podzemním vodám. Toto vše, a jistě ještě mnoho dalších faktorů, vede v Česku k dlouhodobému zájmu o podzemní vody. Unikátní geologická stavba našeho státního území spolu s jeho hustou geologickou prozkoumaností podnítily zájem několika generací odborníků o podzemní vody, a staly se tak základem pro rozvoj špičkového vědního oboru regionální hydrogeologie, který v průběhu uplynulých dekád přinesl obrovské množství poznatků. Těm však po uplynulém více než půlstoletí chyběla regionální syntéza systematicky popisující podzemní vody na celém území České republiky a v jejím blízkém příhraničí. VII
Důvodů k sestavení monografie o podzemních vodách České republiky (Krásný et al., 2012) a jejímu následnému vydání ve vydavatelství České geologické služby možno vyjmenovat povícero. Namátkou lze uvést stále stoupající význam podzemní vody pro lidskou společnost, zvětšující se rizika jejího ohrožení v souvislosti s postupující urbanizací a průmyslovým a zemědělským rozvojem krajiny, potřebu její ochrany jako významného přírodního zdroje a složky životního prostředí. Dalším podstatným důvodem byla skutečnost, že na začátku devadesátých let dvacátého století došlo k zásadní změně charakteru prováděných hydrogeologických prací. V souvislosti se změnou společenských poměrů byly po roce 1989 velmi omezeny státem financované regionálně zaměřené hydrogeologické práce. Hydrogeologická praxe v následujících letech se stále více orientovala na řešení environmentálních problémů obvykle lokálního rozsahu. Devadesátými lety dvacátého století téměř úplně skončilo období systematicky řízených regionálně hydrogeologických průzkumů a také programů přehledného hydrogeologického mapování. V předcházejícím takřka půlstoletém období, zahájeném pracemi zakladatele české regionální hydrogeologie profesora Oty Hynie, bylo v mnoha oblastech provedeno velké množství hydrogeologických studií regionálního rozsahu nejrůznějšího zaměření. V průběhu tohoto dlouhého období se rovněž značně změnila a rozšířila metodika hydrogeologického studia a byly získány nové důležité geologické a hydrogeologické poznatky. Druhou polovinu dvacátého století tak lze bez nadsázky označit jako etapu zásadního příspěvku k regionálně-hydrogeologickému poznání Česka. V rozsáhlých územích byly provedeny regionální hydrogeologické průzkumy s oceněním přírodních zdrojů a využitelného množství podzemních vod. Celé území dnešního Česka bylo zpracováno odborníky z tehdejšího Ústředního ústavu geologického a zobrazeno v tiskem vydané hydrogeologické mapě měřítka 1 : 200 000 doprovázené textovými vysvětlivkami. Celé naše státní území bylo také pokryto 211 publikovanými listy hydrogeologické mapy měřítka 1 : 50 000, tvořícími součást Souboru geologických a ekologických účelových map přírodních zdrojů, vydávaného po více než jedno desetiletí Českým geologickým ústavem. V průběhu tohoto dlouhého období se rovněž značně změnila a rozšířila metodika hydrogeologického studia a byly získány nové závažné geologické a hydrogeologické poznatky. Došlo i k významným posunům v hodnocení praktického významu různých hydrogeologických prostředí větší význam začal být zcela oprávněně přisuzován mj. oblastem s převahou či výlučným zastoupením krystalinických a dalších tvrdých hornin. Postupně bylo sice stále větší množství prací orientováno na aplikované hydrogeologické problémy, i ty však byly často řešeny v regionálním rozsahu, jako hydrogeologická problematika důlních oblastí, otázky geneze, rozšíření a ochrany minerálních vod, některé problémy regionální kontaminace podzemních vod apod.
Regionální hydrogeologické průzkumy prováděné za spolupráce dalších specialistů významně přispěly k prohloubení hydrogeologického poznání v různých částech našeho státního území a vedly k nahromadění ohromného množství informací. Jen relativně malé množství výsledků bylo publikováno tiskem. Většina hydrogeologických zpráv je pouze archivována především v České geologické službě, v archivu bývalého Geofondu. Toto informační bohatství od doby vydání prvního hydrogeologického zpracování celého tehdy ještě celého československého území profesorem Otou Hyniem v dvoudílné publikaci o prostých podzemních vodách (1961) a o minerálních vodách (1963), doplněné o kompendium věnované problematice důlních vod (Homola Klír, 1975), nebylo nikdy později syntetizováno v rámci celé dnešní České republiky. Jako v jiných oborech lidské činnosti také v hydrogeologii formulace obecných zákonitostí prohlubuje poznání existujících jevů a procesů a umožňuje stanovení jejich obdobných rysů nebo naopak odlišností. Při použití kvantitativních přístupů lze stanovit charakteristické vlastnosti různých hydrogeologických prostředí, ale také popsat jevy anomální. Rozbor příčin zjištěných rozdílů vede k dalším zevšeobecňujícím závěrům a umožňuje provedení prognóz a stanovení námětů k dalším hydrogeologickým průzkumům a výzkumům. Tím se výsledky zdánlivě pouze teoretické dostávají do sféry širokého praktického uplatnění při využití a ochraně podzemních vod. Shrnutí regionálních poznatků, hodnocení a porovnání různých hydrogeologických prostředí a jejich možností akumulovat podzemní vodu, ocenění přírodních zdrojů a kvality podzemních vod to vše umožní širší regionální pohledy při přípravě podkladů ke stanovení podmínek ochrany podzemních vod a přírodního prostředí ve vzájemném vztahu, posouzení možností kontaminace podzemních vod i budoucího vývoje jejich kvality. Těchto hydrogeologických informací je možné využít v neposlední řadě při územním plánování a rozhodování o výstavbě průmyslových podniků, velkých liniových staveb, ukládání odpadů atd. Stav hydrogeologického poznání České republiky k počátku třetího milénia je vysoký. Je však třeba zdůraznit, že konkrétní situace se vlivem antropogenních zásahů, zejména v lokálním měřítku, průběžně různým způsobem někdy i zásadně mění. Jedná se především o časově proměnlivou výši odběrů podzemních vod včetně následného kvantitativního ovlivnění a v čase a prostoru variabilní kvalitu podzemních vod včetně vlivů kontaminace vod, půd a hornin, ale i následných sanačních zásahů. Také v územích s výskytem minerálních vod dochází k mnohým změnám v počtu a charakteru využívání jímacích objektů. RNDr. Jan Čurda Česká geologická služba IX
Raci jsou považováni za indikátory kvality vody Voda to je zcela nezbytný a přitom často nedoceňovaný předpoklad veškerého života na Zemi. Její kvalita hraje zásadní roli v životě vodních i suchozemských organismů. Nehledě na to, že voda pokrývá více než 70 % povrchu naší planety, pouze méně než 1 % je přístupné pro využití člověkem. Bohužel i tuto malou část dovedeme velmi neefektivně využívat a přitom ještě často nenávratně znečišťovat. Jak se tedy dívat na vodní zdroje, jejichž dostupnost i kvalita vinou lidské činnosti soustavně klesá? Je evidentní, že s ohledem na zásobování obyvatelstva pitnou vodou vyžadují klíčové vodní zdroje náležitou, nejlépe soustavnou kontrolu. Je tomu tak zejména v těch případech, kdy je velké nebezpečí jejich zasažení škodlivými látkami průmyslovými haváriemi, jedy, zbytky drog a léčiv a mnoha dalšími polutanty. Způsoby řešení problému Na jednu stranu existuje mnoho druhů kontaminace vody způsobené člověkem, na stranu druhou člověk vymýšlí mnoho různých řešení pro podchycení a kontrolu tohoto stavu. Jedním z možných a na první pohled snad i zvláštních způsobů je biologický monitoring v reálném čase využívající raky. Ti žijí v nepřetržitém přímém kontaktu se sledovaným prostředím a prostřednictvím svého srdečního tepu poskytují informace o jeho stavu kvalitě. Hlavní princip tohoto přístupu není velkým tajemství: pokud je člověk pod vlivem nevyhovujících (stresových) podmínek, mění se mu některé charakteristiky srdečního tepu (především frekvence). Totéž platí i o racích. Světové zkušenosti využívající princip tohoto způsobu sledování to jasně dokazují. Tento systém byl postupně vyvíjen a modifikován v Británii, Norsku, Rusku a nyní i v České republice. Stěžejní a pro měření nezbytnou částí je poměrně jednoduchý snímač, který může okamžitě a přesně změřit frekvence stahů račího srdce (stejně jako dalších velkých bezobratlých majících krunýř, lasturu nebo ulitu). V podstatě se tak jedná o speciálně opravený pulzometr pro měření tepu lidí. Přirozený výběr V Českých vodách žijí v pravém slova smyslu pouze 2 původní druhy raků: rak říční (Astacus astacus) a rak kamenáč (Austropotamobius torrentium). Oba druhy jsou velmi citlivé na kvalitu životního prostředí, vyžadují dobré nasycení vody kyslíkem i její vysokou čistotu. Z tohoto důvodu jsou považováni za indikátory kvality vody. Tyto původní druhy jsou ohrožené, což je způsobeno jak v mnoha ohledech stále neutěšeným stavem životního prostředí, tak i vytlačováním nepůvodními druhy raků pocházejícími ze Severní Ameriky. Těmi jsou rak signální (Pacifastacus leniusculus) a rak pruhovaný (Orconectes limosus). Tyto druhy jsou v mnoha ohledech výrazně silnějšími konkurenty, a navíc přenášejí pro evropské raky smrtelné onemocnění, tzv. račí mor. Sami jsou však proti němu velmi rezistentní. Primárním cílem tohoto přístupu sledování kvality vody není využívat původní druhy raků v situacích, kdy by měly být vystavovány zhoršeným životním podmínkám, či dokonce chemikáliím. Dle sledování jsou totiž tak citlivé, že mohou neadekvátně reagovat i na velmi slabé podněty, které však nepředstavují podstatné riziko ve smyslu zhoršení kvality vody. Nepůvodní druhy jsou vůči podmínkám jejich životního prostředí více odolné a tolerantní. Tím však poskytují svým způsobem hodnotnější data, neboť jejich případná reakce souvisí s již významnou změnou v kvalitě sledované vody. Z obdobného důvodu jsou na stráž kontroly kvality vody využíváni jen individuálně držení račí samci. Jsou totiž považováni za více odolné vůči stresu, a tudíž poskytují důvěryhodnější informace o kvalitě vody. X
Jednota samců Kromě reakcí raků na různé kontaminanty je velmi užitečné znát i jejich reakci na každodenní podněty impulzy. Je totiž zřejmé, že samci raků reagují nejen na různé druhy znečištění (např. průchod toxické vlny z průmyslové havárie, úmyslné otrávení vodního zdroje), ale i na další podněty, jako jsou feromony jejich potencionálního predátora (dravé ryby), k reprodukci připravených samic, ale i dalších samců téhož druhu tedy potencionálních soupeřů. Podobné reakce lze pozorovat i při předložení potravy, kterou si v přírodních podmínkách nezřídka těžko získávají. Vizuální kontakt s podobnými podněty standardně u raků vyvolává jasně detekovatelnou reakci, která vychází ze změn charakteristik srdečního tepu. V reálných podmínkách však často není průhlednost vody taková jako v laboratoři. V těchto situacích raci získávají informace z chemických podnětů - signálů. Jejich zdroje mohou být i poměrně vzdálené. Raci aktivně vytvářejí pomocí ústních ústrojí a připojení tykadel a tykadélek (obr. 1) tok vody, Samec raka signálního se snímačem na sledování jeho srdeční činnosti kterou očichávají. Při detekci významného podnětu zareagují změnou srdeční činnosti. Sledováním srdečního tepu samců raků signálních jsme zjistili, že se v řadě ohledů chovají podobně jako lidé. Dle intenzity změn charakteristik srdečního tepu byla nejvíce podnětnou přítomnost vůně potravy ve vodě. Na druhé místo se dostali přátelé, totiž samci téhož druhu. Třetí místo si rozdělily vůně samice raka signálního a samce jiného druhu raka říčního. Přítomnost vůně potencionálního predátora a jiných nepůvodních druhů raků měla pouze slabou odezvu. V případě těchto výsledků sice můžeme diskutovat o metodologických přístupech či dalších nesledovaných vlivech, avšak to, že samci raků pozitivně kvitují hojnost jídla, přítomnost přátel a pěkné dámy, nás může zavést k zamyšlení Aplikace S ohledem na výše uvedené informace lze raky využít k tak zásadním úkolům, jako je například kontinuální monitorování kvality vody v rámci vodohospodářsky, průmyslově či potravinářsky klíčových objektů. V těchto případech by vstup kontaminované nebo jinak technologicky závadné vody totiž měl rozsáhlé a závažné dopady. Spíše než vlastní kvalita vody je zde raky hlídána její náhlá změna, kdy na nastalou situaci lze z technologického hlediska v reálném čase příslušně zareagovat. Velké pole působnosti lze rovněž spatřovat v přítomnosti raků ve vodárnách ve smyslu zamezení vstupu vody s příliš velkým množstvím desinfekčních činidel do vodovodního řadu, stejně jako na vyústěních dnes již plošně zbudovaných čistíren odpadních vod. Zde by raci opět rychle upozornili na technologické chyby v čištění, které mají za následek zhoršení kvality vypouštěných vod. Raci tak mohou být užiteční v řadě oblastech. Kromě změn v charakteristikách srdečního tepu lze rovněž pozorovat a vyhodnocovat pohybovou aktivitu končetin ústního ústrojí, která rovněž může signalizovat stresový stav. V klidu je pohyb ústních končetin prakticky nepozorovatelný, zatímco při stresu je pozorováno významné zvýšení jejich pohybové frekvence. Toto je možně pozorovat i vizuálně. Na takovéto na první pohled jednoduché reakci také může být založen určitý způsob biologického monitoringu. Nejlepší variantou je však kombinování několika přístupů v jednu metodu s cílem dosáhnout důvěryhodnější obraz o skutečném stavu kvality vody. Zcela ideální je nicméně přístup založený na citlivém a ohleduplném vztahu k přírodě jako celku, a především k jejím vodním zdrojům. Pak bychom nemuseli žít s podvědomým strachem plynoucím, jak se dnes zdá, z neřešitelné situace nedostupnosti a nízké kvality vody pro lidskou populaci. Avšak jsme my, lidé, ještě schopni takové změny přístupu a smýšlení? Rak kamenáč MSc. Iryna Kuklina, Ing. Antonín Kouba, Ph.D., a doc. Ing. Pavel Kozák, Ph.D. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Fakulta rybářství a ochrany vod XI
Jako ryba ve vodě - odpadní V letošním roce uplyne 51 let od vydání knihy Silent Spring (Tiché jaro), která vyvolala bouřlivou diskusi mezi odbornou i širokou laickou veřejností. Autorka Tichého jara Rachel Carsonová v roce 1962 poprvé výrazně upozornila na nebezpečí znečištění životního prostředí. Ve své knize popsala toxické účinky pesticidů na dravé ptáky, obvinila chemický průmysl ze šíření nepravdivých informací a zákonodárce z jejich lehkovážného přijímání bez dalšího kritického posouzení dostupných dat. Od doby vydání zmiňované knihy se mnohé změnilo, ale ke znečišťování přírodních ekosystémů Mnoho polutantů nacházejících se ve všech složkách vodního prostředí vykazuje biologické účinky již při stopových koncentracích. Cizorodé látky vykazující nízkou akutní toxicitu mohou v mnoha případech způsobovat negativní biologické účinky při chronickém působení nízkých koncentrací. Ryby jsou účinkům biologicky aktivních látek vystaveny po celou dobu života a negativní vliv působení postihuje také následující generace. Především raná vývojová stádia ryb vykazují vysokou citlivost k účinkům cizorodých látek. Tyto sloučeniny se navíc v povrchových vodách nevyskytují jednotlivě, naopak jejich vzájemné působení vyvolává takzvaný koktejl efekt, při kterém se projevuje synergické i antagonistické působení polutantů ve směsi. Porozumění toxickému koktejl-efektu je jedním z nejzávažnějších problémů současné ekotoxikologie. Pro hodnocení vlivu znečištění na vodní organismy byly navrženy různé přístupy od chemických a biochemických analýz až po hodnocení složení celých populací. Jedním z nejefektivnějších způsobů hodnocení účinků cizorodých látek na organismy žijící ve vodním prostředí je využití biomarkerů, které odrážejí vliv těchto látek na důležité životní pochody v exponovaných organismech. Často využívanými biomarkery jsou u ryb antioxidační parametry, aktivita detoxikačních enzymů, reprodukční parametry, biochemický profil krve a energetická bilance. Využití biomarkerů při hodnocení účinků znečištění na vodní organismy představuje, i přes určitá úskalí, významné doplnění chemických analýz identifikujících přítomné polutanty a jejich koncentrace a významně doplňuje ekotoxikologické studie. Loď vybavená hlubinným elektrickým agregátem pro kontrolní odlovy ryb dochází bohužel stále. Mediální zprávy přinášejí takřka denně informace o velkoplošném nebo lokálním znečištění životního prostředí a o způsobech jeho prevence a náprav. Růst populace a s ním spojené zintenzivnění všech činností člověka od počátku dvacátého století má nepříznivý dopad na všechny složky životního prostředí, přičemž konečným rezervoárem většiny cizorodých látek se stávají řeky, jezera a oceány. Mezi nejvýznamnější zdroje znečištění vodního prostředí patří průmyslová výroba, cílené používání chemických látek v zemědělství a komunální odpadní vody vypouštěné přes čističky odpadních vod. Vypouštění cizorodých látek do životního prostředí, ať už úmyslné nebo havarijní, a následné negativní vlivy polutantů na organismy si zaslouží zvláštní pozornost. Čističky odpadních vod nejsou schopny odstranit všechny cizorodé látky, které se v odpadních vodách vyskytují. Přestože čistírenské procesy s velkou účinností odstraňují z odpadních vod makroprvky a celou řadu dalších chemických sloučenin, velké množství cizorodých látek prochází přes stávající technologie čištění vody a vstupuje do vodního prostředí prostřednictvím vyčištěných odpadních vod zaústěných do recipientů. Jedná se zejména o skupinu látek označovaných jako PPCPs, která zahrnuje farmaka včetně v této souvislosti často zmiňovaných kontraceptiv, a dále spektrum sloučenin ze skupiny tzv. Personal Care Products, tedy v podstatě chemikálií hojně používaných při běžných denních činnostech člověka (např. složky pracích a čisticích přípravků a kosmetiky). Současný rozvoj analytických metod umožnil kromě sledování klasických polutantů také identifikaci široké škály látek, jejichž nebezpečnost spočívá především v jejich potenciálu způsobovat poškození složek ekosystému již při stopových koncentracích během dlouhodobého působení. Akvarijní laboratoř používaná pro provádění toxikologických experimentů XII
Pozornost vodních toxikologů se zaměřuje na nově identifikované skupiny polárních polutantů. V současnosti probíhá intenzivní výzkum výskytu a biologických účinků reziduí farmak, drog, přípravků osobní hygieny, retardantů hoření a nanočástic. Především aktivní složky léčiv, které patří do širokého spektra sloučenin ze skupiny výše zmiňovaných PPCPs, mohou potencionálně ovlivňovat také necílové organismy. Výzkum působení humánních léčiv na vodní organismy je v současnosti jedním z nejvíce se rozvíjejících okruhů vodní toxikologie. Mnoho z nich má totiž vysoký potenciál pro vyvolání nepříznivých biologických účinků u exponovaných organismů, a to i v koncentracích reálně se vyskytujících v životním prostředí. Ryby jsou z pohledu svých ekologických nik a podobnosti fyziologických procesů v porovnání se savci pravděpodobně nejcitlivější skupinou organismů pro působení léčiv ve vodním prostředí. Nejčastěji nalézanými skupinami farmak v prostředí povrchových vod jsou: syntetické steroidní estrogeny, nesteroidní protizánětlivá léčiva, antidepresiva, antimykotika, léčiva regulující hladinu cholesterolu v krvi, léčiva kardiovaskulárních chorob a antibiotika. Doufejme, že zájem veřejnosti o stav životního prostředí bude i nadále hnacím motorem pro intenzivní výzkum, který přináší evidentní důkazy o působení polutantů na vodní organismy a slouží jako důležitý podklad pro prosazování ochranných a regulačních legislativních opatření. doc. Ing. Vladimír Žlábek, Ph.D. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích Fakulta rybářství a ochrany vod I přes celosvětový nárůst počtu léčiv v povrchových vodách je množství informací vypovídající o účincích těchto nových polutantů na vodní organismy jen omezené. Léčiva byla nalezena nejen v povrchové, ale také v podzemní a pitné vodě. Největším zdrojem farmak v životním prostředí je jejich klinické užívání a nevhodná likvidace. Extrémní případy popisují studie zaměřené na rozvojové země, kde dochází k průmyslové výrobě účinných látek léčiv, představující významnou část celosvětové výroby farmak. Nedostatečná úprava odpadních vod pocházejících z farmaceutického průmyslu v těchto zemích vede k nebývale vysoké kontaminaci v povrchových a podzemních vodách. Koncentrace léčiv v odpadní vodě vypouštěné z čistíren odpadních vod dosahují až terapeutických koncentrací používaných u člověka a kromě přímých účinků na vodní organismy představují velice nebezpečný potenciál pro rozvoj bakteriální rezistence vůči antibiotikům. Popsaná situace však není problémem jen rozvojových zemí. Léčiva zde vyrobená jsou z převážné části exportována na světové trhy a vzhledem k možnosti snadného šíření rezistentních bakterií se tento problém stává globálním.
Kvalita a využití odpadů Odpady nebo některé věci, o kterých si myslíme, že mezi odpady patří, jsou kolem nás od nepaměti. Jedná se o množství, která nejsou zanedbatelná, ve většině případů nejsou příjemná pro oko a prospěšná zdraví a životnímu prostředí. Roční produkce odpadů v ČR se pohybuje okolo 25 mil. tun. Ve srovnání s ostatními státy EU patří Česká republika v produkci odpadů na jednoho obyvatele k těm uvědomělejším (asi 6. místo). Základním právním předpisem definujícím povinnosti a požadavky kladené na nakládání s odpady je zákon o odpadech č. 185/2001 Sb., v platném znění. Ten v 3 uvádí, že odpad je každá movitá věc, které se osoba zbavuje, nebo má úmysl se zbavit. Ale pro jednoho jedince či subjekt věc nepotřebná, které se potřebuje zbavit, může pro druhého být cennou surovinou, která nahradí úplně, nebo alespoň z části surovinu prvotní. To, že se vedou diskuse o náhradě neobnovitelných zdrojů surovin potřebných pro další generace, nejsou tedy jen planá slova. Řada odpadů může být dále využita buď přímo, anebo, a to je častější případ, po určité úpravě, po určitém přepracování. Další využití se vždy musí odvíjet od kvality odpadu. V rámci odpadového hospodářství musí být dodržována tato hierarchie způsobů nakládání s odpady: a) předcházení vzniku odpadů, b) příprava k opětovnému použití, c) recyklace odpadů, d) jiné využití odpadů, například energetické využití a až na posledním místě je uvedeno e) odstraňování odpadů. Před základním rozhodnutím co s ním, tj. co se vzniklým odpadem, je nezbytně nutné znát jeho skutečnou kvalitu, resp. jeho skutečné vlastnosti. Co se tedy může skrývat pod pojmem hodnocení odpadu? Může to znamenat ověření nebezpečných vlastností odpadů (H1-H15) a nebo porovnání výsledků laboratorních zkoušek s limity uvedenými v příslušných právních předpisech. Prováděcí právní předpisy k zákonu o odpadech vyhlášky uvádějí pro jednotlivé toky odpadů požadavky na nakládání s nimi včetně kvalitativních požadavků vztažených k určitým způsobům nakládání. Základním pojmem u zjišťování kvality je popis odpadů. Jedná se o průvodní dokumentaci odpadu zahrnující všechny dostupné informace, které lze o odpadu získat. Tedy nejen výsledky laboratorních zkoušek, ale například technologii, při které odpad vzniká, protokol o odběru vzorku a případně požadavek na sledování kritických ukazatelů. Po zpracování tohoto popisu je původce odpadu seznámen s kvalitou a může se již poměrně jednoduše rozhodnout, jaký další způsob nakládání zvolí. Ne vždy ale mohou jednoznačně rozhodovat výsledky kvality, obvykle je nutno zvažovat ekonomiku nakládání, poptávku po určitém materiálu, v řadě případů je nutno překonat i určitou averzi spotřebitele k původu určitého materiálu. Případů, kdy je odpad po přepracování využit samostatně, je poměrně málo, spíše upravené odpady vstupují dále do výroby jako surovina. Příkladem přímého použití upraveného odpadu mohou být kaly z čistíren odpadních komunálních vod (ČOV). Pokud splňují požadavky vyhlášku č. 382/2001 Sb., o podmínkách použití kalů na zemědělskou půdu, jsou výborným zdrojem XIV
organické hmoty a živin pro půdu. Organická hmota příznivě působí na řadu fyzikálně-chemických vlastností půdy, zlepšuje v půdě hospodaření s vodou, omezuje působení vodní a větrné eroze v půdě a v neposlední řadě příznivě ovlivňuje obsah přístupného fosforu v půdě. Tento způsob využití napomáhá zamezení, nebo alespoň snížení degradace půd, a to především následkem pokračující eroze, záborů volné půdy (převážně stavební činností), acidifikace, ztráty organické hmoty, zhutňování a sesuvů. Bohužel je ale málo osvícených majitelů pozemků, kteří volí uvedený způsob doplnění organické hmoty a živin. Obdobná situace je u využití kompostů vyrobených z odpadů. I když produkt z kompostáren odpovídá přísným požadavkům právních předpisů, tj. jejich použitím nedojde k negativnímu dopadu na složky životního prostředí či zdraví člověka, stále není dostatečný zájem o použití této kvalitní organické hmoty na půdu jak zemědělskou, tak i ostatní. Uvedený nezájem o upravené odpady či o výrobky vyrobené z odpadů se samozřejmě netýká pouze kalů z ČOV či kompostů. Pro použití ve stavebnictví, a to u staveb všech typů, je k dispozici velké množství přepracovaných stavebně demoličních odpadů, které mohou v mnoha případech nahradit prvotní suroviny. Nutno je ovšem opět zdůraznit dodržování požadavků kvality a požadavků technologických postupů. Názornou ukázkou zneužívání neobnovitelných zdrojů surovin je těžba kamene, štěrku a písku používaných na liniové stavby. Závěr V rámci České republiky na jedné straně produkujeme poměrně velké množství odpadů, na straně druhé těžíme nerostné suroviny, dovážíme suroviny, zavážíme skládky a v nejlepším případě odpady spalujeme. Stále je ještě dostatečný prostor pro využití zatím nevyužívaného odpadu, ovšem vždy na základě posouzení kvality příslušnými odbornými subjekty. Ing. Dagmar Sirotková Výzkumný ústav vodohospodářský TGM, v. v. i. Orgány státní správy by měly mít možnost a odvahu ovlivňovat stavební projekty financované z veřejných rozpočtů podmíněním použití maximálního možného množství recyklovaných stavebních a demoličních odpadů a investoři, projektanti a dodavatelé staveb by měli preferovat využívání recyklátů ze stavebních a demoličních odpadů jako ekologicky přijatelného materiálu, a to všude tam, kde je to s ohledem na jejich stavebně technické vlastnosti možné. Tím by se zamezilo plýtvání přírodními surovinovými zdroji, které nejsou nevyčerpatelné. Mediálně je vedena v poslední době diskuse o nakládání s komunálními odpady kdy skládkovat a kdy materiálově či energeticky využívat. Hodně se hovoří o nakládání s dalšími biologicky rozložitelnými odpady, nejen výše uvedenými kaly z ČOV. Samostatnou kapitolu tvoří elektroodpady či autovraky. XV
Stručná historie měření ozonu v České republice Fyzikální stav ozonové vrstvy představují dva základní parametry: vertikální rozložení ozonu (ozonový profil) a celkový obsah ozonu v atmosféře (celkový ozon). Ozonová vrstva chrání zemský povrch před škodlivým ultrafialovým zářením, zejména v oblasti UV-C (100 280 nm) a částečně i v oblasti UV-B (280 320 nm). Celkové množství ozonu v zemské atmosféře je ale velice malé: pokud by byla celá ozonová vrstva převedena do tzv. normálních podmínek (1013,25 hpa a 0 C), pak by celkové množství ozonu v našich zeměpisných šířkách tvořilo vrstvičku silnou v průměru jen asi 3,5 mm. Největší množství ozonu se nachází v tzv. ozonosféře, ve výškách kolem 25 km. Jsou to oblasti donedávna těžko přístupné pro přímé měření. Proto bylo nutné zejména zpočátku využívat metod dálkové detekce pomocí metod atmosférické spektroskopie v ultrafialové (UV) oblasti spektra. První spolehlivý přístroj na měření celkového ozonu Dobsonův spektrofotometr byl zkonstruován ve 20. letech 20. století. Porovnává intenzitu UV záření na dvou vlnových délkách, jedné se silnou a druhé se slabou absorpcí ozonu. Jejich porovnání s využitím matematického modelu přenosu UV záření v atmosféře umožňuje určit celkové množství ozonu ve vertikálním sloupci (celkový ozon). V posledních desetiletích jsou Dobsonovy spektrofotometry postupně nahrazovány plně automatickými Brewerovými spektrofotometry. Ty pracují na stejném principu jako Dobsonův spektrofotometr, k měření ale využívají více vlnových délek UV záření. Dobsonovy a Brewerovy spektrofotometry ovšem umožňují i orientační měření vertikálních profilů ozonu. Používá se k tomu tzv. umkehr metoda. Využívá toho, že při východu nebo západu Slunce ozonem rozptýlené UV záření mění svou intenzitu v závislosti na optické dráze paprsků procházejících různými hladinami ozonové vrstvy. Přímá měření vertikálního rozložení ozonu se nejčastěji provádějí pomocí tzv. ozonových sondáží. Analyzátory jsou vynášeny pomocí balonů do výšek až nad 30 km. Během výstupu nasávají okolní vzduch a chemickou analýzou je určován obsah ozonu v něm. Naměřené hodnoty jsou okamžitě předávány radiovým signálem do pozemního zařízení, které zpracovává tyto údaje spolu s informacemi o geografické a výškové poloze radiosondy. XVI
V posledních desetiletích je ozon měřen i pomocí satelitů. Ty proměřují pomocí radiometrů vybrané vlnové délky v různých částech spektra nebo mikrovlnné vyzařování molekul vzduchu, na kterých dochází k odlišné absorpci a rozptylu ozonem. Některé sondy skenují záření z nadiru (bod přímo pod sondou), jiné naopak přímé záření ze slunečního kotouče v blízkosti okraje zemského disku v době východu nebo západu Slunce. Kombinací obou přístupů lze měřit jak celkové množství ozonu, tak i jeho vertikální profil. Měření celkového ozonu byla v Hradci Králové na Solární a ozonové observatoři (SOO) zahájena v roce 1961 pomocí Dobsonova spektrofotometru. Ten je po několika modernizacích používán dodnes. Od roku 1994 je zde v provozu i plně automatický Brewerův spektrofotometr (jednoduchý monochromátor) a od roku 2004 další Brewerův spektrofotometr dvojitý monochromátor. Tím se SOO zařadila mezi nejlépe vybavené ozonové observatoře sítě GAW (Global Atmosphere Watch). Všechny přístroje jsou nejen porovnávány navzájem, ale i s výsledky družicových měření a pochopitelně procházejí pravidelnými kalibracemi pomocí referenčních přístrojů. Výsledky měření jsou ukládány ve WOUDC (World Ozone and Ultraviolet Radiation Data Centre) v kanadském Torontu. Další Brewerův spektrofotometr je v současné době umístěn na argentinské stanici Marambio v Antarktidě. Slouží zde k měření stavu ozonové vrstvy v oblasti okraje tzv. antarktické ozonové díry. Od roku 1982 jsou prováděna i ozonosondážní měření na stanici ČHMÚ Praha-Libuš. Měření je prováděno vždy v pondělí, středu a pátek v období od ledna do dubna, tedy v době, kdy v našich oblastech dochází k nejvýraznějším změnám ozonové vrstvy v důsledku cirkulačních změn. Ve zbylé části roku se měření neprovádí z důvodu vysokých finančních nákladů. Do počátku 90. let 20. století se používaly sondy z bývalé NDR, nebyly ale kvalitativně dostatečně stabilní. V roce 1992 došlo k přechodu na sondy ECC (USA), které se používají dosud. Také ozonosondážní data jsou předávána do WOUDC v Torontu. Ozonová měření na SOO Hradec Králové a v Praze-Libuši patří v současné době k nejkvalitnějším datovým řadám v síti GAW. Délka a soustavnost měření, precizní dokumentace, kvalitní údržba přístrojů a jejich pravidelné kalibrace zaručují vysokou kvalitu dat z této stanice. Není tedy divu, že tato data jsou používána odborníky z celého světa při zpracování různých studií nebo v základním i aplikovaném výzkumu ozonové vrstvy. RNDr. Ladislav Metelka, Ph.D. Český hydrometeorologický ústav Ozonová sonda
Efekt motýlích křídel znesnadňuje meteorologům práci Nedávné povodně v Česku ukázaly, jak důležitá je práce meteorologů a v návaznosti i hydrologů. Správná a včasná předpověď místa výskytu a úhrnů srážek může podstatně snížit nejen materiální škody, ale mnohdy zachránit i lidské životy. Nutno konstatovat, že předpověď srážek ze strany meteorologů byla při povodni z počátku léta 2013 velmi úspěšná. Proč tomu tak v některých případech není? Shodou okolností byla přesně před půl stoletím publikována zásadní práce amerického meteorologa Edwarda N. Lorenze, která se postupem času stala základem pro teorii, které dnes říkáme teorie deterministického chaosu. Tato teorie je pokládána za třetí revoluci ve fyzice 20. století (společně s teorií relativity a kvantovou teorií). Dnes představy teorie deterministického chaosu nachází uplatnění napříč obory včetně takových, jako je sociologie nebo ekonomie. V čem byl Lorenzův objev převratný? Na příkladu z meteorologie ukázal, že i chování systému, o kterém jsme si dříve mysleli, že může být jen spořádané (ustálené nebo periodické jako například obíhání planet kolem Slunce), může vypadat nahodile. Ve skutečnosti však nahodilé není, protože zákonitosti a pravidla, kterým takové jevy podléhají, jsou dobře známé nebo poznatelné říkáme, že jsou deterministicky chaotické. Vývoj takového systému probíhá na tzv. chaotickém atraktoru (viz obr. 1). Úspěšnost předpovědi počasí pro Českou republiku v období květen 2012 až květen 2013 na jeden až čtyři dny dopředu Zdroj: Český hydrometeorologický ústav