AQUARIUS

Zhodnocení možností zlepšování kvality povrchové a podzemní vody z hlediska zátěže živinami a farmaky v malých povodích

Czech-Norwegian Research Programme (CZ09), projekt n. 7F14341 (2014 – 2017)

Koordinátor: Česká zemědělská Univerzita v Praze

Partneři:

• Výzkumný ústav vodohospodářský T.G. Masaryka, v.v.i.
• Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v.v.i.
• VODNÍ ZDROJE, a.s.
• Norský výzkumný ústav pro výzkum zemědělství a životního prostředí (NIBIO)

Projekt AQUARIUS je zaměřen na zjišťování původu zdrojů znečištění povrchových a podzemních vod živinami a farmaky a bilancování podílů bodových a nebodových zdrojů v povodích za různých hydrologických situací. Cílem je posouzení možností různých opatření v povodí z hlediska posílení vodo-retenčních schopností krajiny a minimalizace zátěže vod uvedenými polutanty. Dalším cílem je zhodnotit účinnost různých způsobů nakládání s komunálními odpadními vodami, vč. možností využití kořenových čistíren, především v malých obcích. Monitorovací aktivity projektu jsou podkladem pro modelování krátkodobé i dlouhodobé hydrologické bilance složek odtoku a jimi transportovaného znečištění a pro simulaci variantních scénářů způsobu využití území / půdy, zemědělského hospodaření, nakládání s odpadními vodami a zapojení různých biotechnických opatření na pilotních lokalitách projektu. Smyslem projektu je předpovědět zvýšení retenční a akumulační schopnosti povodí a zlepšení jakosti povrchových a podzemních vod za různých podmínek.

Zapojení modelovacích nástrojů umožní návrh takového způsobu využití území, zemědělského hospodaření a nakládání s odpadními vodami, které povedou ke zmírnění zátěže vod farmaky či jejich pohybu ve zvodni. Poznatky, které budou dosaženy řešením navrhovaného, komplexně pojatého projektu budou zohledněny v přípravě koncepčních i odborných dokumentů pro vodo a půdoochranný management povodí či území, ze kterých pocházejí vody využívané pro vodárenské (pitné) účely.

Výzkumný plán projektu AQUARIUS je rozdělen na 4 technické a jednu diseminační aktivitu (WP).

WP1: Testování efektivity odstraňování nutrientů a farmak z odpadních vod

Cílem aktivity je otestovat efektivitu různých alternativních přístupů a metod čištění odpadních vod a stanovení jejich využitelnosti pro malé obce a usedlosti. Zohledňovány budou aspekty kvality a kvantity vody, nákladů a řízení procesů.

WP2: Monitorování typů odpadních vod a jejich vlivů na znečištění povrchových a podzemních vod v rámci mikropovodí

Cílem aktivity je zjištění skutečné dynamiky poměru koncentrace a zátěže ve vztahu ke zdrojům hlavních nutrientů a farmak. Dalším cílem je posouzení efektivity stávajících technologií úpravy odpadních vod s obsahem farmak a výzkum procesů přirozené atenuace farmak v půdním prostředí.

WP3: Modelování hydrologických a environmentálních dat

Integrace dat získaných v rámci aktivit WP2 a WP3 za účelem vytvoření hydrologických a transportních modelů na vybraných oblastech (povodí, mikropovodí, vlastní systémy mokřadů)

WP4: Socioekonomické analýzy

V aktivitě WP4 budou provedeny analýzy možných opatření a změn v oblasti úprav odpadních vod a správy povodí s ohledem na nákladovou efektivitu. Výstupem analýz bude návrh variantních řešení (re)konstrukce čistíren odpadních vod a umělých mokřadů a/nebo změn využití půdy v rámci povodí (zatravňování orné půdy atd.)

WP5: Koordinace, management a diseminace

WP6: Socioekonomické problémy farmak ve vodách

Tento pracovní balíček byl přidán v roce 2016 jako podpora socioekonomických aktivit a analýz v rámci projektu.

Jedním z témat řešeným projektem AQUARIUS je charakteristika procesů, účastnících se vyplavování farmak do vod, migraci v prostředí nasycené i nenasycené zóny a další “osud” těchto látek. Poznatky, které budou dosaženy, nejsou v současné době v ČR, ani v Norsku k dispozici, přestože jsou nezbytným předpokladem pro naplnění závazných cílů Rámcové směrnice o vodách, Nitrátové směrnice i Směrnice o podzemních vodách.

Problematika existence farmak v povrchových, podzemních a následně v i pitných vodách spolu přináší významný sociální dopad. Ten se projeví ve dvou sférách. Zveřejnění informací o existenci potenciálně nebezpečných substancí v pitných vodách může negativně ovlivnit chování určité skupiny obyvatelstva. Otázkou je, jaká bude ochota lidí akceptovat zvýšené finanční náklady spojené s uplatněním nových technologií čistění odpadních vod a managementu vodních zdrojů. Nové technologie se totiž projeví zdražením vodného a stočného.

Přístup obyvatelstva je dokladován formou statistického vyhodnocení dotazníkového šetření distribuovaného v síti českých a norských obcí v okolí stávajících pilotních lokalit projektu. Dotazník, který bere v úvahu sociální a ekonomické faktory, a zohledňuje otázky věku a vzdělání byl již vykonáván českými a norskými partnery v rámci WP4. Slabinou dosavadního řešení byla ale omezená vypovídací schopnost této ankety, která vycházela z omezeného počtu odpovědí z omezeného počtu lokalit.

Cílem WP6 a tedy i navrženého rozšíření sociálního průzkumu bylo tento problém odstranit a aplikovat dotazníkovou akci na podstatně širší spektrum respondentů jak v ČR, tak Norsku. Nová studie je tak založena na statisticky významnější počtu dat, která budou zahrnovat pestřejší zpracovávaný soubor (zahrnující např. i městskou populaci, obce z chráněných krajinných oblastí a také v ekologicky velmi postižených regionech). Tím dojde k výraznému zkvalitnění plánovaného výstupu.

Stránky projektu AQUARIUS.

V lednu 2016 prošel projekt AQUARIUS úspěšnou oponenturou, v březnu 2016 byla uzavřena roční zpráva za rok 2015.

Práce v roce 2016 probíhají podle původního projektu, tak jak byly schválené na workshopu týmu v Norsku, na podzim 2015.

Na workshopu byl diskutován pokrok v rámci realizace všech 5 pracovních balíčků projektu, plán prací na rok 2016 a reportingové povinnosti jednotlivých partnerů.

Projekt AQUARIUS úspěšně završil 3. rok oponenturou, která proběhla v lednu 2017.

V současné době probíhá vyhodnocování dat a příprava výstupů projektu.

Srážko-odtokové epizody (SOE) významně ovlivňují celkový odtoky vody i odnos znečišťujících látek z odvodněné zemědělské půdy. V letech 2012 – 2016 jsme monitorovali deset malých odvodněných povodí (4 – 38 ha) v ČR; měření drenážního průtoku probíhalo kontinuálně a pravidelný 14 denní monitoring jakosti vody byl doplněn vzorkováním vod během srážko-odtokových epizod pomocí automatických vzorkovačů s krokem odběru vzorku 20 – 120 minut. Na základě měřených dat byl vyvinut nový vztah pro identifikaci SOE, založený na změnách průtoku a teploty drenážní vody. Zhodnotili jsme vliv SOE na celkový odtok a odnos dusíku (N) a fosforu (P) a porovnali jsme šest metod pro výpočet ročního a měsíčního látkového odnosu. Výsledky ukázaly na značnou variabilitu mezi sledovanými lokalitami, obdobími a hodnocenými metodami. Podíl SOE na odnosu N se pohyboval v průměru mezi 5-30%, zatímco pro P byl tento podíl průměrně 10-80%. Nejpřesnější metoda pro stanovení látkových odnosů byla ta se zahrnutím epizodního vzorkování. Metody pro výpočet látkových odnosů, založených na bodovém monitoringu průtoků a jakosti vody, podhodnocovaly odnosy N o 10-20%, odnosy P o 30-80%. Dosažené poznatky jsou zásadní pro kvalifikovaný odhad látkových odnosů N a P z malých odvodněných povodí Krystalinika ČR, stejně jako pro dimenzování ochranných opatření na odvodněné zemědělské půdě či v její návaznosti.

Fučík, P.; Zajíček, A.; Kaplická, M.; Duffková, R.; Peterková, J.; Maxová, J.; Takáčová, Š. Incorporating Rainfall-Runoff Events into Nitrate-Nitrogen and Phosphorus Load Assessments for Small Tile-Drained Catchments. Water 2017, 9, 712.