Projekt je zaměřen zejména na prohloubení znalostí v oblasti interakce jednotlivých složek životního prostředí. Vzhledem k tomu, že jde o téma v současnosti velmi málo prozkoumané, budou výsledky projektu klíčové jako znalostní základna v dané problematice a mohou být podkladem pro návrhy efektivních opatření pro prevenci nebo odstranění následků znečištění životního prostředí, kdy bude možné například odlišit situace, kde byl zdroj znečištění odstraněn a znečištění přetrvává pouze jako trvající zátěž v různých složkách prostředí a zacílení opatření na zdroj by tedy bylo neefektivní.
Dílčí části projektu, které se zaměří na interakci složek prostředí v různých klimatických podmínkách (vyhodnocení v časových krocích, analýza humusu a sedimentu) dodají výsledky vhodné jako výchozí bod ke studiu této problematiky.
Projekt je v souladu s Národními plány povodí pro 2. plánovací cyklus, schválenými 21.12.2015, které navrhují opatření celorepublikového charakteru zaměřené na výzkum v této oblasti. Jde o opatření ke zlepšení stavu útvarů povrchových vod typu C: CZE208001 - Snižování znečištění v atmosférické depozici, bod 2) výzkumný úkol – zjištění vztahu mezi znečištěním ovzduší (zaměřené na znečištění PAU a kovy) a dalšími složkami životního prostředí - zejména vodním prostředím, zaměřit se na koncentrace v ovzduší s ohledem na přestup do vodního prostředí a na dodržování limitů předepsaných pro dobrý stav útvarů povrchových a podzemních vod. Toto opatření dosud nebylo realizováno.
Předpokládá se, že metody vyvinuté a použité v rámci projektu zkvalitní sledování a hodnocení kvalitativního stavu podzemních a povrchových vod a pomohou k definování vlivů a případně identifikaci výjimek z dobrého stavu vod podle Rámcové směrnice o vodách.
Z vyhodnocení stavu vodních útvarů, které probíhá ve tříletých cyklech, opakovaně vychází vysoký podíl útvarů nedosahujících dobrého stavu podle Rámcové směrnice o vodách (2000/60/ES) z hlediska prioritních látek, zejména vybraných těžkých kovů a polycyklických aromatických uhlovodíků. Za jeden z hlavních zdrojů tohoto znečištění je považováno ovzduší a vstup do vodního prostředí prostřednictvím atmosférické depozice. Vliv ovzduší přitom nebyl jednoznačně potvrzen a způsob transportu znečišťujících látek v prostředí nebyl podrobně zmapován. Kromě současného vstupu znečištění z ovzduší zde hraje roli i znečištění z dřívějších dob, které se atmosférickou depozicí dostalo do svrchních vrstev humusu a nyní je za extrémních srážek splavováno.
Klimatické podmínky se přitom projevují několikerým způsobem – mají vliv na rychlost depozice jako takové, intenzivnější výkyvy v podobě sucha nebo přívalových srážek zvyšují odnos sedimentu a změny klimatických podmínek způsobují změny v krajinném pokryvu a tím i jiné chování znečišťujících látek v prostředí.
Obsah prvků v mechu, který nemá kořeny a nepřijímá chemické prvky z podkladu, slouží od konce 60. let minulého století jako rychlá a ekonomická proxy metoda stanovení průměrných aktuálních úrovní atmosférického spadu prvků. Druhá biologická matrice, lesní nadložní humus a velkou adsorpční kapacitou (kolem 500 meq/100 g), dlouhodobě prvky z atmosférického spadu hromadí, takže jejich obsah v humusu představuje historicky akumulovaný spad za období např. stáří daného lesa. Obsah prvků v erodovaném materiálu ovlivňuje i vertikální gradient obsahu rizikových prvků v minerální půdě, která obsahuje prvky ze zvětrávání lokálních matečných hornin. Míru eroze humusu a minerální půdy pak ovlivňuje reliéf terénu a intenzity srážkových epizod. Zjištěné obsahy rizikových prvků v horních či hlubších vrstvách nivních sedimentů mohou určovat relativní míru skutečného aktuálního či dřívějšího odnosu prvků z území.
Očekává se, že výstupy projektu, zejména pak specializované mapy a databáze, budou využitelné v procesu plánování v oblasti vod. Hlavními uživateli výstupů by tedy měli být zpracovatelé plánů, podniky povodí a vodoprávní úřady, zejména na vyšší úrovni.
Projekt dále také pomůže rozšířit vědomostní základnu pro rozhodování v oblasti ostatních složek životního prostředí (vzduch, krajinný pokryv).
Projekt bude sestávat z následujících na sebe navazujících činností:
Na základě stávajících dat budou vyvinuty metody pro stanovení celkové atmosférické depozice benzo(a)pyrenu (dále b(a)p) jako významného zástupce polycyklických aromatických uhlovodíku a zároveň látky u níž jsou dlouhodobě překračovány povolené limity jak v ovzduší, tak v povrchových i podzemních vodách. Pro b(a)p a pro vybrané těžké kovy – Cd, As případně Pb a Ni - budou vytvořeny mapy celkové atmosférické depozice pro Českou republiku ve 3-4 časových horizontech tak, aby byla zachycena jak běžná situace, tak klimatický extrém. Činnost realizuje ČHMÚ.
Souběžně budou podrobně vyhodnoceny dostupné údaje o stavu povrchových a podzemních vod podle vybraných ukazatelů (b(a)b a vybrané kovy – zejména Cd, As, Hg, Ni, Pb) v několika časových horizontech a po očištění od vstupů z bodových zdrojů bude vyhodnocen trend. Vyhodnocení kovů bude porovnáno s údaji o biomonitoringu kovů (VÚKOZ 2008-2010). Činnost realizuje VÚV TGM, v. v. i.
Na základě dostupných údajů a průběžných částečných výsledků z činnosti 1 a 2 budou vybrány 3 modelové lokality o rozloze dílčího povodí útvaru povrchových vod (tedy cca 100km2), na kterých bude proveden odběr a vyhodnocení biologického materiálu (činnost 4), vody a sedimentu v toku (činnost 5). Lokality budou vybírány s ohledem na pravděpodobné zatížení, snahou bude vybrat alespoň v jednom povodí lokalitu s vzrostlým lesem a v odpovídajících podmínkách pro porovnání s čerstvým odlesněním. Pro vyhodnocení budou v maximální míře využita data dostupná z jiných projektů. Na činnosti se budou podílet všichni řešitelé.
Na území modelových lesních povodí budou rovnoměrně odebrány vzorky mechu Pleurozium schreberi a lesního nadložního humusu, případně nivního sedimentu. Počet odebraných vzorků matric bude stanoven podle výskytu mechu a reliéfu, např. v síti 5×5 km (kolem 10 vzorků každé matrice a povodí). Ve vzorcích bude stanoven celkový a u humusu či sedimentu také extrahovatelný/biodostupný obsah rizikových prvků dle předpokladu znečištění v dané oblasti, tedy nejméně 30× mech, 30× humus, několikrát sediment či minerální půda. Celkové/biodostupné obsahy rizikových prvků ve vzorcích budou zjištěny validovanými metodami ICP-OES, ICP-MS a Hg pomocí Hg-AAS (AMA 254) v laboratoři VÚKOZ. Odběry budou probíhat první a druhý, vyhodnocení první, druhý a třetí rok projektu.
Na území modelových povodí budou odebrány vzorky vody a sedimentu. Odběry budou probíhat opakovaně v rámci jednoho roku. Na dvou lokalitách (znečištěné ovzduší, méně znečištěné ovzduší) bude vyhodnocen obsah b(a)p ve vodě, říčním sedimentu a spadech (bulk). Celkem 30 vzorků vody a 40 vzorků sedimentu vyhodnotí laboratoř VÚV TGM, v.v.i., pobočka Ostrava. Na třech lokalitách bude vyhodnocen obsah kovů ve vodě, v sedimentu a ve spadech (bulk). Celkem 70 vzorků vody a sedimentu vyhodnotí VÚV TGM, v.v.i., pobočka Praha.
Výsledky stanovení rizikových prvků ve spadu, mechu, humusu, vodě a sedimentu budou porovnány s obsahy prvků ve vodě vytékající z každého povodí. Na modelových povodích bude na základě získaných výsledků popsán vztah jednotlivých zkoumaných složek životního prostředí, případně definovány další významné aspekty. Pro každé modelové území bude vytvořena specializovaná databáze obsahující získané údaje. Výsledky budou publikovány v odborném periodiku. Zakončení této činnosti se očekává ve třetím roce projektu.
Výsledky všech předchozích činností budou shrnuty formou výzkumné zprávy. Na základě výsledků činností 1, 2 a 5 a s přihlédnutím k vyhodnocení modelových území bude sestavena specializovaná mapa a specializovaná databáze rizikovosti útvarů povrchových vod z hlediska atmosférické depozice s určením míry spolehlivosti tohoto vyhodnocení.
