Kvalita povrchových vod v povodí Litavky

Petr Kaiml

Souhrn magisterské práce

Vedoucí magisterské práce: Dr. Jakub Langhammer

Praha
2000

Předmět a cíl práce
Souhrn hlavních výsledků
Závěr

Předmět a cíl práce

Hlavním cílem práce bylo zhodnocení vývoje a současného stavu jakosti vody v povodí Litavky v období 1974 – 98. Po dohodě s vedoucím práce byly pro zjištění jakosti vody vybrány tyto nejdůležitější kvalitativní ukazatele – BSK5 , CHSKMn , N(NO3-) , N(NH4+) , P(PO43-) , TP, Rozpuštěné látky (RL), Nerozpuštěné látky (NL).
Protože základní chemické vlastnosti vody jsou odrazem přírodního prostředí v okolí toku, je úvodní část věnována charakteristice fyzickogeografických a socioekonomických poměrů povodí.
Analytická část práce začíná kapitolou č. 4, v níž jsou detailně sledovány stavební úpravy toků v celém povodí. Kapitola č. 5 obsahuje vlastní analýzu kvality povrchových vod, jenž je nejprve zhodnocena v pětiletých intervalech podle ČSN 75 7221. Zařazení do tříd jakosti podle charakteristických hodnot se týká pěti profilů na hlavním toku a pěti profilů, které monitorují jakost vody na přítocích. Dlouhodobý vývoj znečištění je zhodnocen pomocí ročních klouzavých průměrů v základních profilech Trhové Dušníky a Beroun, které jsou určující pro vývoj na horním, respektive dolním toku Litavky. Dále se zabývám analýzou závislosti jednotlivých kvalitativních ukazatelů na průtoku a na ročním období v profilech na hlavním toku - Trhové Dušníky, Čenkov a Beroun a sleduji plošné znečištění v dílčích povodích uzavřených jakostním profilem metodou bilance specifického látkového odnosu.
Značnou pozornost jsem věnoval znečištění v podélném profilu. Na základě vlastních terénních odběrů jsem vytvořil detailní podélné profily pro jednotlivé ukazatele. Tyto pokusné profily jsem porovnal s trendy podélných profilů vytvořených pomocí pětiletých průměrů kvalitativních ukazatelů znečištění v odběrných profilech Povodí Vltavy.
Tato studie byla vypracována v rámci GAUK Výzkum kvality vodní složky přírodního prostředí povodí Berounky, který byl zadán Katedře fyzické geografie a geoekologie Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy. Práce by měla seznámit s vývojem a stavem znečištění povrchových vod v povodí Litavky v posledních letech.

Souhrn hlavních výsledků

Úpravy vodních toků

Jako celek lze povodí Litavky považovat za značně zasažené stavebními úpravami. Největší počet stavebních úprav pochází ze 70. a 80. let. Patří v duchu tehdejšího necitlivého přístupu ke krajině mezi opravdu nefunkční části toku s velice nízkou estetickou a krajinotvornou funkcí. Jde zejména o úseky toku Litavky v intervilánu Příbrami a také o některé úseky v Berouně. Jako nejméně šetrní správci toků v povodí se ukázaly Státní meliorační správy Beroun a Příbram. Citlivější přístup se až na výjimky projevil v úpravách Povodí Vltavy, které vedle betonových prefabrikátů využívalo také přírodní materiály (lomový kámen). Úpravy ze strany posledního správce vodních toků v povodí – Lesů ČR – nemohly být detailně analyzovány, neboť potřebné materiály mi nebyly poskytnuty. Největší počet stavebních úprav toků je vytvořen z betonových prefabrikátů (úpravy ze 70. a 80. let) a z lomového kamene (úpravy do 70. let). Z dílčích povodí Litavky je nejvíce upraveno povodí Chumavy. Pro 90. léta je typický odklon od rozsáhlých zákroků jednak z celkového obratu přístupu k zásahům do vodního prostředí a také ze zcela prozaického nedostatku finančních prostředků.

Jakost povrchových vod

Třídy jakosti vody. Kvalita povrchových vod byla zhodnocena podle normy ČSN 75 7221 za období 1994-98.
BSK5 - Organické znečištění dosahuje vysokých hodnot bezprostředně pod největšími bodovými zdroji. Nejvyšší koncentrace se pravidelně objevují pod Příbramí (V. třída), směrem k ústí se Litavka zlepšuje na III. třídu (Beroun). Znečištění Červeného potoka není tak vysoké díky menší velikosti sídel v povodí (BSK5 - III. třída).
CHSKMn – Narozdíl od BSK5 je celkové org. znečištění nejvyšší na středním toku Litavky (Čenkov, Počaply – III. třída). Horní tok je charakterizován o něco nižším znečištěním a Litavka je zde ve II. třídě (Bohutín, Trhové Dušníky). Tuto nižší úroveň znečištění nalézáme také v profilu Beroun. Červený potok je pod Hořovicemi ve II. třídě, poté hodnoty narůstají (Zdice – III. třída).
N(NO3-) – Pro Litavku je charakteristický nárůst koncentrací od pramene k ústí (z II. do IV. třídy). Situace na přítocích je ještě vážnější – Červený potok je již od Hořovic ve IV. třídě, Příbramský potok od obce Brod v V. třídě, stejně jako Chumava v Libomyšli. Zátěž z minulých let kdy nadměrná aplikace dusíkatých hnojiv byla v socialistickém zemědělství pravidlem, nadále přetrvává. Koncentrace dusičnanů se stále i při mnohonásobně nižších dávkách hnojiv udržují na jen o málo nižších hodnotách.
N(NH4+) – Na Litavce jsou koncentrace nejvyšší pod Příbramí (V. třída). Díky odbourávání amoniakálního dusíku v toku se čistota zlepšuje až k ústí Litavky na III. jakostní třídu. Červený potok a Chumava jsou ve III. třídě. Příbramský potok je pod ČOV Příbram neúnosně zatížen (V. třída).
TP – V tomto ukazateli podobně jako u většiny našich toků je situace pravděpodobně nejvážnější. Litavka je již v Bohutíně značně zatížena (III. třída) a od Trhových Dušníků je řazena do V. třídy díky ČOV Příbram, která samozřejmě postrádá IV. stupeň čištění (defosfataci). Neutěšený stav trvá až k ústí, kde je Litavka ve IV. třídě díky participaci bodových a plošných zdrojů (větší význam však mají patrně zdroje bodové). U Červeného potoka je situace podobná – pod Hořovicemi je tok v V. třídě a k ústí se zlepšuje pouze na IV. třídu. Nejméně zasaženým tokem je Chumava, která je řazena v Libomyšli do III. třídy.
Rozpuštěné látky – Znečištění je na hlavním toku až na výjimky nízké (II. třída). Zvýšené koncentrace se objevují v profilu Beroun (vápencové podloží na pravém břehu, železárny a hutě v Králově Dvoře). Důvodem vysokých koncentrací na horním toku Příbram. p. je průsak důlních vod (III. třída). U Chumavy zvyšuje hodnoty vápencové podloží na pravém břehu dolního toku. Červený potok je pod Hořovicemi ve II. třídě a směrem k ústí koncentrace mírně narůstají.
Nerozpuštěné látky – Litavka je prakticky neznečištěna až po Lochovice (I. nebo II. třída). Z lochovické papírny pochází znečištění, které se projevuje v Počaplech (IV. třída). Profil Beroun je již opět ve II. třídě. Červený potok se od Hořovic pohybuje na rozhraní II. a III. třídy. Ostatní přítoky jsou klasifikovány I. nebo II. třídou.
Dlouhodobý vývoj kvality vody – Analýza byla provedena pomocí ročních klouzavých průměrů a doplněna zhodnocením charakteristických hodnot za pětileté období od roku 1974.
V ukazatelích organického znečištění se pro Litavku jako přelomová událost ve vývoji jeví výstavba nové ČOV v Příbrami. Díky kvalitnějšímu čištění vod poklesly koncentrace BSK5 a CHSKMn na poloviční hodnoty na celém toku.
Koncentrace N(NO3-) plynule rostou až do přelomu 80. a 90. let, podobně jako u většiny našich toků. Období 1990-95 má na dolním toku již poklesovou tendenci, ale na horním toku se ještě v tomto období udržují velmi vysoké koncentrace. Po roce 1995 dochází k výraznému snížení koncentrací. Omezení hnojení se tedy na kvalitě vody odrazilo, ale díky omezené rychlosti vyplavování dusičnanů z půdního profilu, později a zatím s mnohem menším dopadem než bychom očekávali.
Vývoj N(NH4+) charakterizuje kontinuální pokles po celé sledované období. Pod ČOV Příbram se podařilo vypouštěné koncentrace snížit v průměru o 7 mg/l, přesto je zde Litavka stále neúnosně zatížena. Koncentrace v Berouně poklesly za celé sledované období o téměř 1,5 mg/l. Amoniakální znečištění zde však má od roku 1995 vzestupný trend, který je pravděpodobně způsoben poklesovou průtokovou tendencí v posledních hodnocených letech nebo s technickými problémy v ČOV Příbram, o nichž jsem dostal informaci na Povodí Vltavy.
Vývoj P(PO43-) a TP je v obou částech povodí odlišný. Mnohem podstatněji plošně ovlivněný profil Beroun vykazuje výrazný úbytek již od pol. 80. let. V bodově zasaženém profilu Trhové Dušníky na horním toku došlo po vrcholu v roce 1992 k přechodnému snížení. Od roku 1997 zde registrujeme strmý nárůst, na kterém má patrně největší podíl nízká vodnost Litavky. Zmíněné poklesové tendence jsou však nevýrazné, neboť toky po celá 90. léta zůstávají v V. jakostní třídě. Produkce z plošných zdrojů (hnojení) byla pravděpodobně nahrazena zvýšenou zátěží ze zdrojů bodových (komunální vody).
Výška koncentrací RL je po celé sledované období naprosto stabilizovaná. Hlavní podíl na úrovni mineralizace toků mají přírodní podmínky dílčích povodí a antropogenní ovlivnění ustupuje zatím v tomto ukazateli do pozadí.
Vývoj v ukazateli NL také ukazuje setrvalý stav, který je narušován pouze ojedinělými extrémy, které jsou dosahovány po intenzivních srážkách. Úroveň a počet extrémních hodnot je nejvyšší v 70. letech.
Hodnocení závislosti znečištění na průtoku – Prokázalo se, že na faktoru průtoku jsou nejtěsněji závislé koncentrace TP, RL a N(NH4+). Ukazatele CHSKMn a NL nevykazují žádnou nebo velice malou závislost na průtoku. Obecně platí že nejtěsnější závislosti byly zjištěny v profilech na horním toku, naopak v nejvodnějším profilu Beroun jsou koncentrace znečišťujících látek na průtoku závislé nejméně.
Hodnocení závislosti koncentrací znečištění na ročním období - Prokázal se výrazný sezónní cyklus u N(NH4+) (max. v zimě), TP (min. na přelomu zimy a jara), RL (min. na jaře), NL (max. na jaře ). Zajímavý typ závislosti byl identifikován u N(NO3-), který má v horní části povodí nejvyšší koncentrace v zimním období a nejnižší na jaře. V dolní části povodí je tento cyklus posunut asi o dva měsíce, takže maxima dusičnanů připadají na přelom zimy a jara a nejnižší koncentrace na léto. Z uvedeného vyplývá význam odčerpávání dusičnanů z půdy rostlinstvem ve vegetačním období a rozdílnost přírodního charakteru obou částí povodí (lesy a orná půda) . Podobně rozdílný roční chod má BSK5, které je v horní části toku nejvyšší v zimních měsících, zatímco na dolním toku jsou maxima hodnot posunuta opět až na přelom zimy a jara. Tato závislost potvrzuje, že pod Příbramí znečištění pochází především z bodových zdrojů a na dolním toku jde pravděpodobně o participaci obou typů zdrojů znečištění. Žádnou sezónní závislost nevykazuje CHSKMn.
Hodnocení bilance SLO - Potvrdilo se výjimečné postavení města Příbrami jako bezkonkurenčně největšího znečišťovatele povodí téměř ve všech ukazatelích. Byl zjištěn význam středního toku Litavky jako oblasti, kde dochází k výraznému odbourávání znečištění a dochází tak k úbytkům SLO. Je potěšující, že to platí také pro dusičnany, což se zřetelem na vzrůstající intenzitu zemědělství směrem k ústí Litavky je poměrně překvapivé. Na středním toku jsou přírůstkové specifické odnosy pouze v ukazatelích TP a NL. Problém zatížení fosforem, jehož nadměrnou produkci vodní toky nestíhají odbourávat v žádném úseku toku, potvrzuje také bilance SLO, neboť odnos fosforu roste od pramenných povodí až k ústím jednotlivých toků. Také SLO NL je na středním toku Litavky výrazně přírůstkový, na čemž má hlavní podíl znečištění odpadními vodami papírenského průmyslu v Lochovicích. Zajímavé je rozložení SLO RL, který je závislý hlavně na podloží dílčích povodí. Nejvyšší odnosy tak registrujeme v povodích zahrnujících Český kras.
Pro průkaznější zhodnocení SLO v povodí Červeného potoka chybí nejméně jeden jakostní profil situovaný nejlépe na dolním toku Stroupinského potoka. Takto jsou ve výpočtu hodnoty SLO v dolní části povodí příliš ovlivňovány rozlehlostí dílčího povodí profilu Zdice. Ve většině SLO jsou hodnoty právě v této dolní části povodí nižší, s výjimkou RL. Vyšší látkový odnos RL signalizuje nižší erozní odolnost oproti více zalesněnému horního toku Červeného potoka.

Znečištění v podélném profilu

Statistickou analýzu kvality povrchových vod v povodí jsem doplnil vlastními terénními odběry, na základě kterých jsem sestrojil detailní podélné profily kvalitativních ukazatelů znečištění s výjimkou NL. Ve většině případů se podařilo zachytit trendy, které korespondují s dlouhodobými průměry sledovaných ukazatelů znečištění v jakostních profilech Povodí Vltavy. Přestože byl uskutečněn u každého jakostního ukazatele pouze jeden náhodný odběr ve 36 stanovených profilech, lze se domnívat, že se podařilo zachytit obvyklé „pozaďové“ znečištění v toku Litavky.

BSK5 – V podélném profilu je tento ukazatel patrně nejrozkolísanější Zajímavé je vysoké znečištění Litavky již v Bohutíně. Jak v kategorii org. znečištění, tak ani v dalších ukazatelích se neprojevilo zhoršení koncentrací pod ČOV Jince, přestože na středním toku jde o největšího znečišťovatele. Naopak jako značná zátěž pro tok se ukázalo hospodaření Zem. spol. Hluboš.

CHSKMn – Zajímavá je vysoká koncentrace u pramenného profilu hluboko v brdských lesích, jenž musí být způsobena pouze autochtonně (opad jehličí, výluhy z půdy). Nejvyšší koncentrace byly zachyceny v úseku Litavky nad soutokem s Červeným potokem.

N(NO3-) - Podélný profil zatížení toku dusičnany potvrdil výlučné postavení Příbrami, pod níž jsou koncentrace maximální. Velice pomalé odbourávání dusičnanů v toku signalizuje drobné difuzní zdroje na středním a dolním toku Litavky.

N(NH4+) - Podélný profil amoniakálního dusíku zdařile vystihuje rychlou denitrifikaci fekálního znečištění z Příbrami. Průběh tohoto procesu vynesený na základě lineární interpolace z profilů Povodí Vltavy se jeví s největší pravděpodobností jako chybný.

TP - Podélný profil fosforečnanů se ve srovnání s pětiletými průměry v profilech Povodí Vltavy liší, avšak celkový trend znečištění fosforem je u obou křivek v podstatě stejný. Nepříjemným zjištěním je fakt, že podélný profil z července 1999 ukazuje vyšší hodnoty fosforečnanů než pětileté průměry TP z období 1994-98. Markantní je tento fakt zejména v úseku Litavky nad Příbramí a pod soutokem s Červeným potokem.

Měrná vodivost - Podélný profil konduktivity se ohledně mírně stoupajícího trendu od pramene k ústí s výraznějším navýšením pod Příbramí naprosto shoduje s pětiletými průměry Rozpuštěných látek v profilech Povodí Vltavy. Navíc bylo zachyceno odlehčení z Kovohutí Příbram, jenž informuje o možné výšce koncentrací přímo pod bodovým zdrojem v době špičkové zátěže.

Rozpuštěný. O2 - Nejvyšší kyslíková nasycenost je v berounské kotlině bezprostředně před soutokem Litavky s Berounkou.o něco nižší pak v pramenných profilech v Brdech. Nejnižší obsah Rozpuštěného O2 byl naměřen v okolí města Příbram a pod ním.

pH - Ukazatel pH se v odběrech projevil jako velice stabilní a na celém toku se pohybuje v rozmezí 6,0 až 6,6.
N(NO2-) – Podélný profil dusitanového zatížení dobře koresponduje s podélnými profily dusičnanů a amoniakálního dusíku. Srovnání všech třech podélných profilů umožńuje identifikaci úseků postupné transformace těchto sloučenin dusíku.

nahoru

Závěr

Kvalita povrchových vod v povodí říčky Litavky, hodnocená podle ukazatelů : BSK5, CHSKMn, N(NO3-), N(NH4+), P(PO43-), TP, Rozpuštěných a Nerozpuštěných látek výrazně nevybočuje z celorepublikového průměru.
Lze konstatovat, že organické a amoniakální znečištění klesá již v průběhu 80. let. Po výstavbě (Zdice, Žebrák, Tmaň, Jince) či modernizaci (Příbram, Hořovice) řady ČOV během 80. let se podařilo vypouštěné množství znečištění snížit a omezit rozkolísanost koncentrací. V souvislosti s rozsáhlým útlumem průmyslových odvětví v povodí (doly, železárny), změnou technologických postupů zachovaných výrob a snížením spotřeby vody se během 90. let tento pozitivní trend prohlubuje. Navíc se v posledních letech dokončuje několik dalších projektů ČOV (Hostomice, Hluboš), takže je možné očekávat další zlepšení jakosti povrchových vod v povodí.
Velkým problémem zůstává zatížení vodních toků dusičnany a fosforem, přestože obě skupiny znečištění zaznamenaly po omezení intenzity hnojení na počátku 90. let určitý pokles. V případě dusičnanů, pro něž je charakteristické pomalejší odbourávání z půdního fondu, je pozitivní trend zřetelný až v letech 1997-98 a je pravděpodobné, že se koncentrace ve vodních tocích v nejbližších letech výrazněji sníží. V případě fosforu není podobně optimistická prognóza na místě, neboť vývoj během 90. let naznačuje fakt, že dominantní úlohu převzaly špatně čištěné (nedefosfatizované) splaškové vody, které zásadním způsobem ovlivňují kvalitu vody hlavně v příbramské oblasti. Do budoucna se jeví jako nezbytná modernizace zejména příbramské ČOV na IV. stupňové čištění odpadních vod. Problém v povodí by také mohla pomoci řešit výstavba retenčních nádrží s kratší dobou zdržení vody, ve kterých by se mohl fosfor vegetačně spotřebovávat ve větší míře než v samotném toku. Lokalizace těchto nádrží pro okres Příbram již byla ostatně navržena ve zpracovaných studiích.
Není možné podléhat uspokojení z dílčího zlepšení stavu našich vodních toků, neboť obrat v celkovém přístupu na úrovni legislativní není podpořen změnou pohledu na jejich využití v jednotlivých průmyslových a zemědělských podnicích. Spíše prezentuje útlumy těchto odvětví, které jsou celospolečenským fenoménem 90. let. Stav čistoty našich toků však není podmíněný pouze existencí nových legislativních úprav ochrany vod, ale hlavně osobním přístupem každého člověka. Bohužel řada lidí zapojených v nejrůznějších výrobních strukturách našeho státu si stále neuvědomuje nezbytnost šetrného přístupu k vodním zdrojům v České republice.

nahoru