E-mail | SIS | Moodle | Helpdesk | Knihovny | cuni.cz | CIS Více

česky | english Přihlášení



Většina dusíku v Labi podle izotopového složení pochází z odpadních vod

Už od začátku monitorování kontaminace dusičnanů v Labi v 60. letech 20. století jsou jejich koncentrace poměrně vysoké a příliš se nemění. Vědci z Přírodovědecké fakulty a Spojených států se zaměřili na výzkum izotopového složení dusíku v Labi přítomných dusičnanech. Ukázalo se, že mezi lety 2008-2009 většina dusičnanů pocházela z odpadních vod lidských sídel, a to zejména menších obcí.

Přestože se kvalita vody v povrchových tocích sledovaná od 60. let celkově znatelně zlepšila, kontaminace sloučeninami dusíku (především dusičnany) zůstává stále vysoká. Vědci analyzovali měsíční údaje o koncentraci dusičnanů a průtoku řek na 138 monitorovacích stanicích ČHMÚ v letech 2000-2008 a v letech 2008-2009 analyzovali vzorky vody na izotopy dusíku na 63 vybraných místech na řekách v povodí Labe: Berounce, Ohři, Vltavě a na Labi nad soutokem s Vltavou. Cílem studie bylo pokusit se zjistit, z jakých zdrojů dusičnany pochází.

Přírodní dusík je tvořen dvěma stabilními izotopy 14N a 15N, ale kvůli izotopové frakcionaci se tyto izotopy vyskytují v různých poměrech. Například v rámci dusíkového cyklu potravinovým řetězcem dochází k tomu, že lehčí izotopy (14N) jsou vylučovány, zatímco těžší (15N) zůstávají v tělech organismů, což vede k tomu, že živočichové výše v potravním řetězci budou vylučovat více těžších izotopů. Poměr izotopů dusíku 15N/14N v povrchových vodách lze tak použít ke zjištění jeho původu. Tento poměr se udává relativně vůči poměru v atmosférického dusíku, který je tzv. standardem a značí se δ15N.

Hodnoty naměřeného izotopového složení δ15N v promile:
3.5 ‰ komerční syntetická hnojiva, 3.5-9 ‰ minerální půdní dusík, nad 9 ‰ živočišné a lidské fekálie. (Zdroj: autoři článku)

Izotopová informace tak odráží způsoby využití půdy: hodnoty δ15N pod 3.5 ‰ ukazují na dominantní využití komerčních syntetických hnojiv, hodnoty 3.5-9 ‰ jsou typické pro minerální půdní dusík a hodnoty δ15N nad 9 ‰ představují původ dusíku v živočišných a lidských fekáliích.

Zatížení dusičnany v povodí Labe je podobné jiným povodím v Evropě, pokud hodnoty přepočteme na plochu a počet obyvatel. Pro celou českou část Labe je to cca 706 kg/km2/rok, roční dávka dusičnanů na obyvatele je tedy cca 5,7 kg. Přibližně 76 % dusičnanů v povodí Labe má izotopové složení odpovídající živočišnému a lidskému původu, a 24 % odpovídá minerálním hnojivům a půdním zdrojům.

Z výsledků studie dále vyplynulo, že tři studovaná dílčí povodí Berounky, Ohře a Vltavy mají podobné zatížení dusičnany, zatímco povodí Labe nad soutokem s Vltavou má, přepočteno na plochu, zatížení mnohem vyšší. Na obyvatele je to pro Labe 8,2 kg, což je významně více než na Berounce (5,5 kg), Vltavě (4,4 kg) i Ohři (4 kg). V povodí Labe nad soutokem s Vltavou je i původ znečištění odlišný: 84 % pochází z lidských a živočišných zdrojů, zatímco v povodí Ohře a Berounky to je pouze 52 %, respektive 64 %. Z umělých hnojiv tak podle tohoto jednorázového vzorkování pochází jen menší část znečištění: na Labi nad soutokem s Vltavou to je tedy 16 %, na Vltavě 25 %, na Berounce 36 %, ale na Ohři dokonce 48 %.

Vzhledem k použité metodice jsou ale přesto výsledky diskutabilní. Velká část vody ve studovaných řekách totiž pochází z podzemní vody, kde je koncentrace dusičnanů znatelně menší. Ing. Bůzek z České geologické služby zabývající se dusičnany ve vodách sledoval odtok potoků v Polabí nebo řeku Jizeru celoročně a zjistil, že vyšší jarní odtoky přinesou více dusíku z povrchu než v zimním nebo podzimním období. Podíl dusíku z odpadů prezentovaný ve studii tak může být přeceňován.

Přesto popsaná variabilita izotopového složení dusičnanů odráží jak rozdílný způsob využití půdy, tak dostupnost čistíren odpadních vod v jednotlivých povodích. V roce 2009 totiž jen 30 % čistíren odpadních vod odstraňovalo sloučeniny dusíku, a to zejména ve větších obcích. Velikost sídla tak ovlivňovala kontaminaci dusičnany, a to natolik, že odpadní voda z lidských sídel byla jedním z hlavních zdrojů dusičnanů v povodí celého Labe. A přestože od roku 2009 došlo ke zvýšení počtu čistíren odpadních vod, stále jen jejich malá část je schopna odstraňovat dusík a fosfor.

Tomáš Weiss

Mayo, A. L., Ritter, D. J., Bruthans, J., & Tingey, D. (2019). Contributions of commercial fertilizer, mineralized soil nitrate, and animal and human waste to the nitrate load in the Upper Elbe River Basin, Czech Republic. HydroResearch, 1, 25-35.

Publikováno: Čtvrtek 07.05.2020 12:05

Akce dokumentů