Kvalita sedimentov vo vodárenských nádržiach na Slovensku

Úvod

Cieľom systematického sledovania kvality sedimentov má byť identifikácia časových zmien prítomných látok v sedimentoch a zhodnotenie potenciálneho rizika ohrozenia prirodzenej rovnováhy vo vodnom ekosystéme. Zmena environmentálnych podmienok, či už prírodných alebo antropogénnych, môže silne ovplyvniť správanie sa toxických prvkov a organických látok, pričom ich synergický účinok môže následne negatívne pôsobiť na celý vodný ekosystém.

Význam riešenia kvalitatívnych vlastností sedimentov podporila aj Európska únia, keď Európsky parlament a Rada vydali 16. decembra 2008 smernicu 2008/105/ES o environmentálnych normách kvality v oblasti vodnej politiky [1]. Podľa tejto smernice by mali členské štáty zlepšiť informovanosť a dostupné údaje o zdrojoch prioritných látok a spôsoboch znečisťovania s cieľom identifikovať možnosti cielených a účinných opatrení. Okrem iného by mali členské štáty podľa potreby a s primeranou frekvenciou monitorovať sediment a biotu a zabezpečiť tak dostatok údajov na vykonanie spoľahlivej analýzy dlhodobého trendu výskytu tých prioritných látok, ktoré majú tendenciu akumulovať sa v sedimente a/alebo v biote.

Pre obdobie rokov 2016 – 2021 bol vypracovaný „Rámcový program monitorovania vôd Slovenska na roky 2016 – 2021“ [2] (ďalej „Program“). „Program“ nadväzuje na predchádzajúce rámcové programy monitorovania (2008 – 2010, 2010 – 2015) a bol vypracovaný v súlade s požiadavkami národnej a medzinárodnej legislatívy. Vytvára sa tak dostatočná informačná báza pre splnenie požiadaviek uvedenej legislatívy. V roku 2016 sa do „Programu“ monitoringu zaradilo sledovanie sedimentov z 23 vodných nádrží [3], medzi ktorými je aj 7 vodárenských nádrží (VN), tabuľka 1. Tým sa „Program“ dopĺňa o každoročné sledovanie trendov v sedimentoch vodných nádrží. Pre sledovanie sa odoberá 1 zmiešaná vzorka sedimentov z odberového miesta spravidla lokalizovaného pri priehradnom múre (vrchných 10 cm vrstvy sedimentov) z každej nádrže.

Príspevok je zameraný na hodnotenie výsledkov monitorovania kvality sedimentov akumulovaných vo vodárenských nádržiach na Slovensku. Hodnotenie je vykonané za roky 2016 – 2020 v skupine ukazovateľov stopové prvky a špecifické organické látky.

Materiál a metódy

Odbery vzoriek sedimentov

Samotný odber vzoriek sedimentov sa riadil požiadavkami noriem ISO 5667 časť 1, 4, 12, 14 a 15 a Guidance document No. 25 [4]. Monitorovanie kvality sedimentov sa vykonávalo
v súlade s článkom 3 ods. 2 smernice 2008/105/ES o environmentálnych normách kvality v oblasti vodnej politiky [1] transponovanej do našej právnej úpravy nariadením vlády SR č. 270/2010 Z. z. [5] a vyhlášky Ministerstva pôdohospodárstva, životného prostredia
a regionálneho rozvoja Slovenskej republiky č. 418/2010 Z. z., § 4, ods. 5, bod f [6].

Pre účely monitoringu kvality sedimentov vo VN sa odoberala jedna zmiešaná vzorka z miesta lokalizovaného čo najbližšie k priehradnému múru (na úrovni jeho stredu). Zmiešaná vzorka sa vytvorila zo štyroch jednoduchých vzoriek z vrchných 10 cm vrstvy sedimentu. Pre odber vzoriek sedimentov sme použili odberové zariadenie CORER 90 od firmy UWITEC v súlade s STN EN 5667-12: 2001 [7]. Zoznam sledovaných vodárenských nádrží (VN) je uvedený v tabuľkách 1 a 2.

Spracovanie vzoriek a sledované ukazovatele

Vzorky sedimentov sa odoberali do zodpovedajúcich vzorkovníc. Po dobu transportu boli vzorky uchovávané v autochladničke, resp. v izotermnom boxe. Vzhľadom k tomu, že na analýzu sedimentu sa použila iba frakcia ≤63 µm, boli dovezené vzorky sitované zamokra na site o veľkosti 63 µm. Získaná frakcia sedimentu bola vysušená pri laboratórnej teplote, podrvená v trecej miske a takto pripravená vzorka sa ďalej analyzovala.

Vo vzorkách sedimentov odobratých zo sledovaných VN sa stanovili stopové prvky: arzén (As), kadmium (Cd), celkový chróm (Cr_celk), meď (Cu), ortuť (Hg), nikel (Ni), olovo (Pb), zinok (Zn) a organické látky (polycyklické aromatické uhľovodíky, priemyselné polutanty a prípravky na ochranu rastlín: benzo(a)pyrén, fluorantén, polybrómované difenylétery (BDE-28, BDE-47, BDE-99, BDE-100, BDE-153, BDE-154), di-(2-etylhexyl)ftalát (DEHP), dikofol, hexabrómcyklododekán (HBCDD), hexachlórbenzén (HCB), heptachlór, heptachlór epoxid, lindan, hexachlórbutadién, polychlórované bifenyly (kongenéry PCB-8, PCB-28, PCB-52, PCB-101, PCB-118, PCB-138, PCB-153, PCB-180, PCB-203, suma PCB), pentachlórbenzén, kyselina perfluóroktán-1-sulfónová a jej deriváty (PFOS), tributylciničitý katión (TBT) a chlóralkány (C10-13)). Tučne sú uvedené maximálne zistené hodnoty.

Výsledky a diskusia

Stopové prvky

Výsledky stanovenia vybraných stopových prvkov v sedimentoch sledovaných VN vo frakcii ≤63 µm sú uvedené v tabuľke 2. Pre účely výpočtov priemernej hodnoty v prípade hodnôt menej ako limit kvantifikácie (LOQ) sa použila jeho polovičná hodnota.

Hodnotenie kvality sedimentov je uvedené len vo vzťahu k absolútnemu obsahu daného prvku a navzájom sú porovnané zistené výsledky. Dôvodom takéhoto hodnotenia je skutočnosť, že na Slovensku nie sú pre uvedené prvky v sedimentoch stanovené environmentálne normy kvality (ENK).

Arzén sa vo vzorkách sedimentov v sledovaných VN vyskytoval v rozsahu od 1,86 mg/kg do 409,0 mg/kg, s priemernou hodnotou 40,31 mg/kg. Najvyššia hodnota arzénu 409,0 mg/kg bola zistená v sedimente z VN Bukovec v roku 2018. Priemerná hodnota As bola prekročená vo vzorkách sedimentov z tejto VN aj v rokoch 2016, 2017, 2019 a 2020.

Kadmium sa vo vzorkách sedimentov v sledovaných VN vyskytovalo v rozsahu od 0,141 mg/kg do 2,87 mg/kg, s priemernou hodnotou 0,60 mg/kg. Pri výpočte priemernej hodnoty sa použila hodnota polovice limitu kvantifikácie (LOQ). Najvyššia hodnota kadmia 2,87 mg/kg bola zistená v sedimente z VN Bukovec v roku 2018. Priemerná hodnota Cd bola prekročená vo vzorkách sedimentov z tejto VN v rokoch 2016, 2017, 2019 a 2020.

Celkový chróm sa v sedimentoch v sledovaných VN vyskytoval v rozsahu od 16,0 mg/kg do 63,0 mg/kg, s priemernou hodnotou 33,72 mg/kg. Maximálna hodnota celkového chrómu 63,0 mg/kg bola zistená v sedimente z VN Nová Bystrica v roku 2018. Priemerná hodnota Cr bola prekročená vo vzorkách sedimentov z VN Starina a Nová Bystrica v každom sledovanom roku, z VN Turček v roku 2017 a z VN Klenovec a Málinec v rokoch 2016, 2017 a 2018.

Meď sa v sedimentoch v sledovaných VN vyskytovala v rozsahu od 19,0 mg/kg do 496,0 mg/kg, s priemernou hodnotou 78,12 mg/kg. Najvyššia hodnota medi 496,0 mg/kg bola zistená v sedimente z VN Starina v roku 2017. Priemerná hodnota Cu bola prekročená ešte v sedimentoch z VN Bukovec, Turček, Hriňová, Klenovec a Málinec v roku 2017,  z VN Starina a Nová Bystrica v roku 2018.

Ortuť sa v sedimentoch v sledovaných VN vyskytovala v rozsahu od 0,061 mg/kg do 0,823 mg/kg, s priemernou hodnotou 0,235 mg/kg. Najvyššia hodnota ortuti 0,823 mg/kg bola zistená v roku 2019 v sedimente z VN Bukovec. Priemernú hodnotu Hg prekročili výsledky z VN Bukovec v rokoch 2016 – 2018, 2020 a sedimenty z VN Turček a Klenovec, obidva v roku 2017.

Nikel sa v sedimentoch v sledovaných VN vyskytoval v rozsahu od 25,1 mg/kg do 750,0 mg/kg, s priemernou hodnotou 109,38 mg/kg. Najvyššia hodnota niklu 750,0 mg/kg bola zistená v sedimente z VN Hriňová v roku 2017. Priemerná hodnota Ni bola prekročená v sedimentoch z VN Starina, Bukovec, Turček, Klenovec a Málinec, všetky v roku 2017 a z VN Bukovec v roku 2018.

Olovo sa v sedimentoch v sledovaných VN vyskytovalo v rozsahu od 16,3 mg/kg do 109,0 mg/kg, s priemernou hodnotou 38,49 mg/kg. Najvyššia hodnota olova 109,0 mg/kg bola zistená v sedimente z VN Bukovec v roku 2018. Priemerná hodnota Pb bola prekročená v sedimentoch z tejto VN aj v rokoch 2016, 2017, 2019 a 2020,  z VN Klenovec v roku 2020 a z VN Málinec v rokoch 2017 a 2018.

Zinok sa v sedimentoch v sledovaných VN vyskytoval v rozsahu od 62,0 mg/kg do 1700,0 mg/kg, s priemernou hodnotou 310,23 mg/kg. Najvyššia hodnota zinku 1700,0 mg/kg bola zistená v sedimente z VN Turček v roku 2017. Priemerná hodnota Zn bola prekročená v sedimentoch z VN Starina, Bukovec, Hriňová, Klenovec a Málinec, všetky v roku 2017  a z VN Bukovec, Hriňová, Klenovec a Málinec v roku 2018.

Najvyššie namerané hodnoty sledovaných stopových prvkov boli zistené v piatich vodárenských nádržiach, a to vo VN Starina (meď) v r. 2017, vo VN Bukovec (arzén, kadmium, olovo) v r. 2018 a (ortuť) v r. 2019, vo VN Nová Bystrica (celkový chróm) v r. 2018, vo VN Turček (zinok) v r. 2017 a vo VN Hriňová (nikel) v r. 2017.

Organické látky

Výsledky stanovenia vybraných organických látok v sedimentoch v sledovaných VN vo frakcii ≤63 µm sú uvedené v tabuľke 3. Rovnako ako u stopových prvkov sa pri výpočte priemernej hodnoty v prípade hodnôt menej ako limit kvantifikácie (LOQ) použila polovica tohto limitu.

Hodnotenie kvality sedimentov v sledovaných VN je uvedené vo vzťahu k absolútnemu obsahu danej organickej látky, navzájom sú porovnané zistené výsledky. Neuvádzame látky, ktoré sa počas celého obdobia sledovania vyskytovali pod limitom kvantifikácie.

Benzo(a)pyrén sa v sedimentoch v sledovaných VN vyskytoval v rozsahu od limitu kvantifikácie <0,02 mg/kg do 0,782 mg/kg, s priemernou hodnotou 0,075 mg/kg. Maximálna hodnota 0,782 mg/kg bola zistená v sedimente z VN Nová Bystrica v roku 2018. Priemerná hodnota benzo(a)pyrénu bola prekročená v tejto VN vo všetkých sledovaných rokoch.

Fluorantén sa v sedimentoch v sledovaných VN vyskytoval v rozsahu od limitu kvantifikácie <0,02 mg/kg do 1,911 mg/kg, s priemernou hodnotou 0,177 mg/kg. Maximálna hodnota 1,911 mg/kg bola zistená v sedimente z VN Nová Bystrica v roku 2018. Priemerná hodnota fluoranténu bola prekročená v sedimentoch z VN Nová Bystrica v roku 2017, 2019, 2020 a Bukovec v roku 2018.

DEHP (di-(2-etylhexyl)ftalát) sa v sedimentoch v sledovaných VN vyskytoval v rozsahu od limitu kvantifikácie <0,4 mg/kg do 7,223 mg/kg, s priemernou hodnotou 1,47 mg/kg. Maximálna hodnota 7,223 mg/kg bola nameraná v sedimente z VN Klenovec v roku 2018, kde bola v roku 2017 prekročená aj priemerná hodnota. Priemerná hodnota DEHP zo všetkých VN bola prekročená tiež v sedimentoch z VN Bukovec v rokoch 2016 a 2018, Turček a Málinec v rokoch 2017 a 2018, Nová Bystrica v rokoch 2016 a 2020 a Hriňová v rokoch 2017, 2018 a 2020.

Dikofol sa v sedimentoch VN v období od r. 2016 do 2020 nesledoval len v roku 2018. V sledovanom období sa vyskytoval v rozsahu od limitu kvantifikácie <0,3 µg/kg do 3,60 µg/kg, s priemernou hodnotou 0,722 µg/kg. Maximálna hodnota 3,60 µg/kg bola zistená v sedimente z VN Málinec v roku 2017. Priemerná hodnota dikofolu zo všetkých VN bola prekročená v sedimentoch z VN Bukovec, Nová Bystrica, Turček, Hriňová, Klenovec a Málinec, všetky v roku 2016.

Hexachlórbenzén sa v sedimentoch v sledovaných VN vyskytoval v rozsahu od limitu kvantifikácie <2,5 µg/kg do 20,0 µg/kg, s priemernou hodnotou 2,746 µg/kg. Maximálna hodnota 20,0 µg/kg bola zistená v sedimente z VN Nová Bystrica v roku 2018. Priemerná hodnota hexachlórbenzénu zo všetkých VN bola prekročená v sedimentoch z VN Starina v rokoch 2018 a 2020, z VN Hriňová, Turček a Klenovec v roku 2018.

Heptachlór sa v sedimentoch v sledovaných VN vyskytoval v rozsahu od limitu kvantifikácie <2,5 µg/kg do 60,0 µg/kg, s priemernou hodnotou 6,594 µg/kg. Maximálna hodnota 60,0 µg/kg bola nameraná v sedimente z VN Nová Bystrica v roku 2018. Priemerná hodnota heptachlóru bola prekročená v sedimentoch z VN Nová Bystrica v roku 2016, Starina v rokoch 2018 a 2020, Turček v roku 2016 a Hriňová v roku 2018.

Lindan sa v sedimentoch v sledovaných VN vyskytoval v rozsahu od limitu kvantifikácie <2,5 µg/kg do 39,4 µg/kg, s priemernou hodnotou 4,513 µg/kg. Maximálna hodnota 39,4 µg/kg bola zistená v sedimente z VN Nová Bystrica v roku 2018. Priemerná hodnota lindanu zo všetkých VN bola prekročená v sedimentoch z VN Klenovec a Turček v rokoch 2016 a 2018, Starina a Bukovec v rokoch 2018 a 2020 a Hriňová v roku 2018.

Pentachlórbenzén sa v sedimentoch v sledovaných VN vyskytoval v rozsahu od limitu kvantifikácie <2,5 µg/kg do 16,5 µg/kg, s priemernou hodnotou 2,980 µg/kg. Maximálna hodnota 16,5 µg/kg bola zistená v sedimente z VN Nová Bystrica v roku 2018. Priemerná hodnota pentachlórbenzénu bola prekročená v sedimentoch z VN Starina v rokoch 2018 a 2020, Nová Bystrica v roku 2016, Turček a Hriňová v roku 2018, Klenovec v rokoch 2017 a 2018 a Málinec v roku 2017.

Tributylciničitý katión (TBT) sa v sedimentoch v sledovaných VN vyskytoval v rozsahu od limitu kvantifikácie <0,1 µg/kg do 0,52 µg/kg, s priemernou hodnotou 0,082 µg/kg. Maximálna hodnota 0,52 µg/kg bola nameraná v sedimente z VN Turček v roku 2017. Priemerná hodnota TBT zo všetkých VN bola prekročená v sedimentoch z VN Hriňová v roku 2017 a Málinec v rokoch 2016 a 2017.

Chlóralkány (C10-13) sa v sedimentoch v sledovaných VN analyzovali len v r. 2019 a 2020. V sledovaných VN sa vyskytovali v rozsahu od limitu kvantifikácie <22 µg/kg do 111 µg/kg, s priemernou hodnotou 57,21 µg/kg. Maximálna hodnota 111 µg/kg bola zistená v sedimente z VN Málinec v r. 2020. Priemerná hodnota C10-13 bola prekročená v sedimentoch z VN Bukovec, Hriňová a Klenovec v roku 2020, Nová Bystrica a Turček v rokoch 2019 a 2020.

Z hľadiska výskytu maximálnych hodnôt sme zistili, že najvyššie hodnoty sledovaných organických látok boli dosiahnuté v štyroch vodárenských nádržiach, a to vo VN Nová Bystrica (benzo(a)pyrén, fluorantén, hexachlórbenzén, heptachlór, lindan a pentachlórbenzén) v r. 2018, Turček (TBT) v r. 2017, Klenovec (DEHP) v r. 2018, Málinec (dikofol) v r. 2017 a (C10-13) v r. 2020.

Závery

V predloženom príspevku sú vyhodnotené výsledky monitoringu sedimentov akumulovaných vo vodárenských nádržiach, zaradených do „Rámcového programu monitorovania vôd Slovenska na obdobie rokov 2016 – 2021“, z hľadiska výskytu stopových prvkov a organických látok pre sledovanie trendov za roky 2016 – 2020.

V zmysle prijatej metodiky sa odobrala 1 zmiešaná vzorka sedimentov z odberového miesta spravidla pri priehradnom múre (vrchných 10 cm vrstvy sedimentov) z každej vodárenskej nádrže. Z odobratej vzorky sa odseparovala frakcia ≤63 µm, ktorá sa následne analyzovala.

Vzhľadom k absencii environmentálnych noriem kvality (ENK) pre sedimenty na Slovensku zatiaľ vychádza hodnotenie získaných výsledkov z ich vzájomného porovnania. Výskyt maximálnych hodnôt sledovaných stopových prvkov ukazuje, že maximálne hodnoty boli dosiahnuté v piatich vodárenských nádržiach, a to vo VN Starina (meď), vo VN Bukovec (arzén, kadmium, olovo a ortuť), vo VN Nová Bystrica (celkový chróm), vo VN Turček (zinok) a vo VN Hriňová (nikel).Výskyt maximálnych hodnôt sledovaných organických látok ukazuje, že maximálne hodnoty boli dosiahnuté v štyroch vodárenských nádržiach, a to vo VN Nová Bystrica (benzo(a)pyrén, fluorantén, hexachlórbenzén, heptachlór, lindan a pentachlórbenzén), Turček (TBT), Klenovec (DEHP), Málinec (dikofol a C10-13).

Poďakovanie: Sledovanie sedimentov sa uskutočnilo v rámci projektu Výskumného ústavu vodného hospodárstva v Bratislave „Monitorovanie a hodnotenie stavu vôd Slovenska – III. etapa“ (kód projektu 310011A3665001) z Operačného programu kvalita životného prostredia.

Literatúra/References

Ing. Pavel Hucko, CSc.¹⁾ (autor pre korešpondenciu)
Ing. Vladimír Roško²⁾
Ing. Lucia Pediačová³⁾
Ing. Ladislav Babej³⁾

¹⁾Slovenská vodohospodárska spoločnosť
člen Zväzu slovenských vedeckotechnických spoločností
Koceľova 15
815 94 Bratislava
huckopav()gmail.com

²⁾Východoslovenská vodárenská spoločnosť, a.s.
úpravňa vody Stakčín

³⁾Výskumný ústav vodného hospodárstva
Národné referenčné laboratórium pre oblasť vôd na Slovensku
Nábr. arm. gen. L. Svobodu 5
812 49 Bratislava