Eutrofizace vod

Eutrofizace (úživnost) je proces zvyšování obsahu živin v povrchových vodách a půdách. Jedná se o přirozený jev, který v důsledku lidské činnosti překročil v zasažených ekosystémech přijatelnou mez. Viditelným důsledkem eutrofizace je zarůstání povrchových sladkovodních i mořských vod vodním květem (autor Oppeltová) sinic a řas.

Emise komunálních (a průmyslových) odpadních vod byly jedním z prvních všeobecně zjevných environmentálních problémů. Přítomnost látek rozložitelných bakteriálně v odpadních vodách umožňovala prudký nárůst mikrobiální aktivity, jehož důsledkem bylo spotřebování rozpuštěného kyslíku. Následoval úhyn ryb a dalších vodních organismů. Nedostatek kyslíku ve vodách byl prvním pozorovaným projevem zvýšeného množství živin ve vodách. Vedle biologicky rozložitelných látek jsou hlavní příčinou eutrofizace především emise nutrientů - dusíku a fosforu ze splaškových či odpadních vod, splachů z polí (autor Oppeltová) a z pracích prostředků.

Nadměrný nárůst živin v prostředí má za následek nežádoucí změny v druhovém složení ekosystémů či výrazný nárůst biomasy často nežádoucích organismů. Eutrofizací jsou postiženy především menší sladkovodní ekosystémy, velká sladkovodní tělesa a moře a půdní ekosystémy. Podle množství fosforu obsaženého ve vodách lze rozlišit vody na fosfor chudé (oligotrofní), středně bohaté (mesotrofní) až velmi bohaté (eu-hypertrofní).

Eutrofizované vody vlivem nadměrného obohacení živinami podporují rozvoj primárních producentů (autotrofních organismů schopných fotosyntézy) a následně dochází buď k nadprodukci biomasy fytoplanktonních organismů (sinic a řas rozptýlených ve vodě), nebo k zvýšenému rozvoji vodní makrovegetace, případně se objevují makroskopické nárosty vláknitých sinic a řas na ponořených podkladech. Vysoká biomasa fytoplanktonu způsobuje (vlivem své fotosyntetické aktivity) růst pHvody (často nad hodnoty 9,0) a nadměrnou spotřebu kyslíku v blízkosti dna.

V současné době je pojem eutrofizace používán zejména ve vztahu k zachování ekologické kvality vody. Ve směrnicích Evropské unie a různých mezinárodních smlouvách je definován jako složitý jev, vyvolaný přebytkem živin v prostředí (hlavně sloučenin dusíku a fosforu), jehož důsledkem je narušení ekologických procesů a negativní ovlivnění kvality, biodiverzity a udržitelného využívání vody. Podle dnešního pojetí charakterizuje eutrofizace spíše stav než trend a je kvalitativním popisem podmínek narušeného vodního prostředí a nekvantifikuje produkci biomasy. (http://hgf10.vsb.cz/546/Ekologicke%20aspekty/cviceni/cviceni_lenticky/eutrofizace.htm)

K rozvoji eutrofizace je zapotřebí několik podpůrných faktorů. První podmínka, kromě přísunu živin, je dostatečná doba zdržení vody. Z ostatních fyzikálních faktorů (v různých oblastech a v různých zeměpisných šířkách) jsou to teplota, světlo a termální stratifikace stojatých vod. Ta může být způsobena různou hustotou vodních vrstev, kdy se u jezer a pomalu proudících řek svrchní a spodní vrstvy vzájemně nemísí. Projevy eutrofizace mají výrazný sezónní charakter. V našich podmínkách je v zimním období primární produkce fytoplanktonu vesměs nízká a k hlavnímu rozvoji fytoplanktonu dochází nejčastěji koncem jarního a začátkem letního období.

Příčiny eutrofizace jsou buď přirozené - spad vulkanického popela, lesní požáry v povodí jezera, rozklad odumřelých vodních organismů anebo umělé - odlesnění, eroze a vyluhování živin z hnojených zemědělských pozemků, přísun nitrátů, fosfátů a amoniaku z odpadů živočišné produkce, splachy a eroze v důsledku zemědělské výroby, těžby a stavebnictví, přísun odpadních vod (autor Bartoš) a přísun neúplně čištěných odpadních vod (zdroj VAS, a.s.), přísun detergentů a zplodiny spalování.

Nadměrné obohacování vod živinami v důsledku lidské činnosti, tedy antropogenní eutrofizace, je způsobována především splachy, erozí a vyluhováním živin z hnojených zemědělských pozemků. Jedná se především o prvek dusík. Dalším zdrojem nechtěných živin v povrchových vodách jsou komunální a průmyslové vody, které jsou vypouštěny do vodotečí a které obsahují především biologicky rozložitelné látky a fosfor z detergentů. Další poměrně významná může být i atmosférická depozice dusíku z masového chovu dobytka a spalovacích zplodin, které mají svůj původ v dopravě. Další příčinou eutrofizace může být také intenzivní hospodářské využívání vod - kaprokachní chovy, dokrmování ryb, rybí exkrementy atd. Eutrofizace má mnoho negativních důsledků na vodní ekosystémy i případné uživatele takto znehodnocených vod (www.ekologie.upol.cz/ku/ahdo).

Nejčastěji užívanými kritérii pro určení stupně eutrofizace nádrží a jezer a jejích projevů je koncentrace celkového fosforu nebo lépe rozpuštěného reaktivního fosforu, který je přímo dostupný pro metabolismus řas, a koncentrace chlorofylu-a, jako míra množství fytoplanktonu v epilimniu. Mezi další ukazatele lze zařadit průhlednost vody (v době před rozvojem fytoplanktonu a ve vegetačním období) a koncentraci kyslíku.

K rychlému rozvoji fytoplanktonu dochází na jaře a v závěru jarního období dosahují hodnoty chlorofylu-a často nejvyšších hodnot za celou vegetační sezónu. Obvykle koncem srpna a začátkem září dochází k postupnému poklesu biomasy fytoplanktonu. V období od října do března jsou hodnoty minimální. Časové období rozvoje fytoplanktonu závisí však na řadě faktorů (především klimatických podmínkách).

Pro produkci biomasy je třeba, aby byl splněn stechiometrický poměr C:N:P = 106:16:1. Limitujícím faktorem biologické produkce se může stát kterýkoliv z těchto prvků, jehož koncentrace klesne pod požadovanou hodnotu (podle pravidla minima). Z tohoto hlediska je důležitý molární poměr celkového dusíku k celkovému fosforu (N:P). Kritickou hodnotou tohoto poměru je hodnota 16 (Redfieldův poměr), odpovídající výše uvedenému stechiometrickému poměru. Je-li ve vodě N:P › 16, je limitujícím prvkem fosfor, v opačném případu limituje růst fytoplanktonu dusík. Ve většině nádrží v ČR je poměr N:P podstatně větší než 16, proto je fosfor považován za klíčový faktor eutrofizace (Pitter, P., 2009). Hromadění biogenních prvků ve vodě a s tím spojená zvýšená produkce fytoplanktonu vyvolává nebezpečí sekundárního znečištění vody organickými látkami, které vznikají životní činností rozbujelého fytoplanktonu. Toxiny sinic se nazývají cyanotoxiny a mohou být příčinou např. alergických respiračních reakcí, poruch trávicího traktu, dermatitid, zánětů spojivek, onemocnění jater. Kromě produkce toxických látek dochází v rámci sekundárního znečištění ke zhoršení organoleptických vlastností vody (pach, barva, chuť). Proto nelze v kritických obdobích využívat takové vody k úpravě na pitnou vodu, ani k rekreačním účelům.