Obsah sborníku | Časopis BIOM, články a sborníky | Domovská stránka     

Soubor kritérií hodnocení zátěží půd a zemědělských plodin persistentními kontaminanty

Ing. Eliška Podlešáková, CSc.

Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy Praha

Prof. RNDr. Jan Němeček, DrSc.

Česká zemědělská universita Praha

Úvod

Hodnocení zátěží půd i zemědělských plodin se do nedávné doby opíralo o empiricky odhadnuté limitní hodnoty, o kterých není známo jak byly odvozeny a jaká je jejich ekologická relevance.

V hodnocení zátěží půd se v současné době prosazuje vícestupňový systém kritérií, který odráží narůstající kritéria: zvýšených atropických vstupů do půdy, vstupů rizikových látek do rostlin z hlediska ohrožení potravního řetězce a / nebo rostlinné produkce, ohrožení půdních organismů a transformačních procesů v půdě, přímého ohrožení zdraví člověka hlavně perorálními a inhalačními vstupy. Narůstající riziko je posuzováno na základě eko- a humanotoxických kritérií (EPA 1993, Eleveld 1993, Rosenkranz 1988-1997).

V hodnocení zátěží rostlin, které jsou sumou příjmů škodlivin z půdy a mimopůdních zdrojů, převládá podle Vollmera (1995) dosud zcela empirický způsob. Základem krmivářských a potravinářských norem nejsou ekotoxikologické poznatky, ale statisticky zhodnocené obsahy škodlivin v pícninách a potravinářských surovinách.

Materiál a metody

K stanovení zvýšených vstupů škodlivin do půdy i pícnin jsme odvodili limity kontaminace půd a analogicky i rostlin rizikovými prvky (RP). Byly stanoveny pro celkové obsahy konfrontací 90% percentil a hodnot GM.GD², u RP diferencovaně podle 9 tříd, při respektování geochemických zátěží. K odvození limitů kontaminace bylo použito u půd 1240 vzorků, u rostlin 504 vzorků analyzovaných na obsah RP.

Oficiální ekologické hodnocení maximálně přípustných obsahů RP v půdách bylo provedeno podle směrnice 13/1994 Sb. MŽP k zákonu o ochraně ZPF, v pícninách podle krmivářské směrnice MZe 194/1996 a podle Vollmera (1995). K odvození vědecky zdůvodněných limitů ohrožení potravního řetězce anebo fytotoxicity použijeme výsledky našich studií mobilit RP v půdě a sledování jejich transferu do rostlin v nádobových pokusech a při terénním sledování na půdách s reálnou zvýšenou zátěží na ZPF ČR. Mobilní formy RP jsme stanovili v extraktu 1M MH₄NO₃ a 0,01M CaCl₂, potenciálně mobilizované formy v 0,025Na₂EDTA. Výsledky byly zpracovány metodami základní a vícerozměrné statistiky.

Výsledky a jejich diskuse

Limity kontaminace půd RP jsou uvedeny v zkrácené formě v tab. 1, spolu s nejnižšími hodnotami u prvků specifických pro tři z uvedených typů geochemických zátěží. Tab. 2 podává v % případů překročení těchto limitů v nejrizikovějších okresích a stanovištích ČR ve srovnání s čistým okresem v členění na antropogenní a geogenní zátěže. Antropogenní zátěže narůstají v pořadí regionů Severočeského, Severozápadočeského, Severomoravského, Prahy a nejzatíženějších fluvizemí. Z údajů jsou jasné i specifické kvalitativní rysy zátěží regionů.

Tab. 3 představuje svrchní meze variability a mediány obsahů RP v pícninách. Mediány leží v rozmezí průměrných obsahů uváděných v literatuře (Kabata-Pendias 1992). Signifikantní překročení tohoto pozadí pícnin odráží tab. 4, zejména rozdíly mezi čistými regiony a nejzatíženějším ostravským regionem. U prvků As, Co, Cr, Cu, Ni a Pb se v zátěži rostlin v severo- a severozápadočeském imisním regionu uplatňují zřejmě částečky půdy, ulpívající na rostlinách v zónách geogenních zátěží. O převážném původu zátěží pícnin RP z imisí svědčí skutečnost, že tyto zátěže odrážejí obecné regionální a nikoli konkrétní stanovištní kontaminace.

V hodnocení ekologicky relevantních zátěží půd použitá oficiální kritéria ukazují nízkou atropickou kontaminaci půd i nejrizikovějších regionů (tab. 5), s výjimkou As a zatížení některých fluvizemí a Prahy, což dokazují i nálezy ÚKZÚZ (1994). I u pícnin se překročení limitů (tab. 6) týká hlavně prvků (Cr, Cu, Mn, Ni), u kterých hodnoty pozadí a stanovené empirické hodnoty tolerovaných obsahů jsou si blízké. Možno však konstatovat shodu v hodnocení nízké zátěže pícnin s údaji kontroly pícnin (SVŠ 1995).

Výsledky studia mobilit a transferů, zpracované faktorovou analýzou přináší tab. 7. Vyhodnocení celého souboru půd a obsahů v testovací rostlině ředkvičce ukázalo, že mezi stopovými prvky významné místo zaujímají Mn, Cd, Zn, Co, Ni, (Be). U nich jsou mobility (absolutní i relativní) nepřímo korelovány s pH a přímo s rostlinou na úrovni zátěže 1.faktoru. Zátěž druhého faktoru koreluje s celkovým a potenciálně mobilizovatelným podílem prvku. Podíl zátěží 1. a 2. faktoru na celkové variabilitě se pohybuje mezi 60-70%. U těch z uvedených prvků, které mají vyšší transferové faktory (> 0,1), zejména pak vyšší toxicitu, je možné na základě vícenásobné regrese odvodit výrazně půdně diferencované hodnoty půdních zátěží ve vztahu k ohrožení potravního řetězce či fytotoxicity. Předpokladem tohoto řešení, ležícím mimo sféru pedologie je ekotoxická relevance kritických obsahů stopových prvků v rostlině. Ostatním prvkům s jiným chováním, daným pevnějšími vazbami v půdě je společné, že jejich limitní hodnoty budou stanoveny bez velké diferenciace podle celkových obsahů nebo mobilit. Svědčí o tom skutečnosti, že ani vysoké geochemické zátěže As, Cr, Cu a Pb s nízkou mobilitou, ani výrazné antropické fluviální zátěže těmito prvky s výraznou mobilitou, nevedou k překročení soudobých kritických mezí rostlin na základě terénních šetření.

Résumé :

Criteria of soil and crop loads with persistant contaminants

The reports proves necessity to set up harmonized multilevel system of soil and crop loads. The soil and plant contamination limits for both trace elements and persistent organic substances have been used for evaluation of ecologically impacted regions. Criteria of food chain and crop productivity protection are being derived on the basis of pot experiments and field investigations of trace elements mobilities and their transfers into plants leading to critical concentrations in crops.

Literatura

Eleveld, R. 1993: Risk assessment for contamination of soils in the Netherlands. Training course - sil pollution investigation methods, risk assessment and remediation techniques for contaminated sites. 52 p.

EPA 1994: Soil Screening Guidance. EPA USA, 540, R-M II 61, PB 95-963529, 18 p., tab.

Kabata-Pendias, A., Pendias, H. 1992: Trace Elements in Soils and Plants. 2nd Ed. CRC Press, Boca Raton, FL, p. 364.

Vollmer, M.K. (1995): Herleitung und Anwendung von Prüf- und Sanierungswerten für schwermetallbelastete Böden in der Schweiz. Eidgenössische Forschungsanstalt für Agrikulturchemie und Umwelthygiene (FAC), Schweiz, 102s.

Rosenkranz, D., Bachmann, G., Einsele, G., Hareß 1988-1997: Bodenschutz. 1-2 B., Erich Schmidt Verlag.

Tab. 1 Limity kontaminace půd stopovými prvky a nejnižžší hodnoty stopových prvků v geogenně extrémních půdách (mg/kg^-1)

Tab. 2 Překročení limitů kontaminace půd v % případů

A....antropogenní, G ...geogenní

Tab. 3 Svrchní meze variability (90% percentila) a medián pozaďových hodnot rizikových prvků v pícninách (odvozeno z 514 vzorků) v mg.kg^-1suš.

*Kabata-Pendias, Pendias 1992

Tab. 4 Procento překročení svrchní meze pozaďových hodnot zatížení pícnin v ekologicky nejzatíženějších regionech a v čistých oblastech

Tab. 5 Překročení maximálně přípustných hodnot (počet/%) rizikových prvků v půdě podle13/1994Sb.

Tab. 6 Procento překročení referenčních hodnot rizikových prvků v pícninách podle MZe (1996) a Vollera (1995)

Tab. 7 Faktorová analýza

* Cox, clay omitted, ** > 0,5, > 0,5, DM = dry matter

Adresa autorů : Ing. Eliška Podlešáková, CSc., Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy Praha,

Žabovřeská 250, 156 27 Praha 5

Prof. RNDr. Jan Němeček, DrSc., Česká zemědělská universita, kat. pedologie a geologie,

Kamýcká 127, 165 21 Praha 6