Inovace tohoto předmětu je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Techniky pro ošetření sedimentů a
problematika sedimentů
Proč ošetřování a odstraňování SEDIMENTŮ?
Sedimenty jsou v trofizovaných nádržích zdrojem:
Živin
Organických látek (kyslíkových deficitů)
Inokula sinic
Možnosti ošetření sedimentů
• Mechanické
• těžba na sucho
• Těžba sacími bagry
• Překrývání inertními materiály, příp. sorbenty a kompozity
(volné, v rohožích atd.)
• Chemické
• Oxidace dusičnany
• Klasická, nebo difůzní aerace vzduchem (příp.s příměsí
kyslíku, ozonu)
• Srážení fosforu (Fe,Al.)
• Biologické
• Podpora přirozené aktivity mikroorganisnů
• Bioaugmentace
Odsávání sedimentu
Těžba sedimentu
Srážení síranem hlinitým
Al(OH)3 + PO4
3AlPO4
+ 3 OH
Al(OH)3
+ PO4
3Al(OH)3
~ PO4
3-
Aplikace hydroxidu železa
Srážení trojmocným železem
FeO(OH) + H3PO4 FePO4 + 2 H2O
FeO(OH) + PO4
3FeO(OH)
~ PO4
3-
Provzdušňování
Zařízení HYPOX
Rozptýlené provzdušňování
Difůzní mikroaerace
• Čím větší je povrch bublinek, tím je účinnější přestup
kyslíku do vody
• bublina o průměru 20mm má objem 4.19 cm3 a povrch
12.6 cm2.
• Z této velké bubliny můžeme udělat 296 jemných
bublinek, každá o průměru 3mm. Tyto jemné bublinky
budou mít celkovou plochu 83.6 cm2.
• To je 6.6-krát větší plocha!!!
• Malá bublinka stoupá pomaleji
Provzdušňování – účinná technika
Provzdušňování hypolimnia
Södra Hörken, Švédsko
Ošetření sedimentu
4NO3
+
5CH2O 5CO2 + 2N2 + 3 H2O + 4OH
-
Bioaugmentace in situ?
Možnosti:
Patentované kultury
Smesné mikrobiální preparáty
Probiotické kompozice s enzymy a živinami
Podpora nativních bakterií živinami a aerací
Brněnská přehrada
(294 ha, 17 mil m3, max. hl. 18 m,
přítok 8 m3/s),
2,8mil. m3 sedimentů
toxic cyanobacterial bloom (from June
to half of October) more than 15 years
„Brno – City in the Centre of Europe
Fireworks Competition – Harmony of the
light and music“
Integrované hodnocení sedimentů
Nutnost provést integrované hodnocení
sedimentů:
• Kvantifikace a mapa dna
• Chemické analýzy
• Ekotoxikologické analýzy
• Kvantifikace infekceschopmého inokula
Rozhodnout:
• Prioritní oblasti pro těžbu, ošetření a konzervaci
sedimentů
• Možnosti nakládání se sedimenty
Sampling and analyses of sediments:
•140 points to measure sediment thickness and describe quality
•43 samples were taken for:
Chemical analysis:
•total N, P, org. C
•heavy metals (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn)
•non-polar extractable substances,
•chlorinated pesticides (HCB, SDDT, p,p'-DDT, p,p'-DDD, p,p'-DDE, SHCH, aHCH,
b-HCH, g-HCH)
•PCB (SPCB and PCB 28, 62, 101, 118, 138, 153, 180)
•PAHs (SPAH, dibenz(ah)antracen, indeno(123cd)pyren, benzo(a)pyren,
benzo(k)fluoranten, benzo(b)fluoranten, chrysen, benz(a)antracen, pyren,
fluoranten, antracen, fenantren, naftalen, acenaftylen, acenaften, fluoren)
•radioactive isotopes (126Ra, 128Ra, 137Cs, 4K) (chosen because of uranium
mining until 1965)
Biological analysis and ecotoxicological biotests:
•quantification of cyanobacterial inoculum
•Inhibition of growth of Sinapis alba root and biomarkers of oxidative stress
•Mortality of Tubifex tubifex and biomarkers of oxidative stress
•Inhibition of growth Pseudomonas putida
Výsledky
Prakticky žádná ekotoxicita, ani radioaktivita,
Vysoký obsah živin
Vysoký objem sedimentů (2,8mil. m3)
Těžba, nebo biologické ošetření je
možné !
Výsledky
Sedimenty (cm)
Cyanobacterial inoculum
millions cells/cm3 of sediments
0 – 0,15
0,15 – 0,8
0,8 – 1,5
1,5 – 2,5
2,5 – 3,5
3,5 - 5
5 – 7,5
> 7,5
Kvantifikace inokula
cyanobakterií v
sedimentech nádrže
Výsledky
P-total
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
localities
mg/kg dry matter
0-20cm
20-40cm
40-60cm
60-100cm
mixed samp.
N-total
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
localities
mg/kg dry matter
0-20cm
20-40cm
40-60cm
60-100cm
mixed samp.
High content of primary nutrients
Výsledky
Generally no significant ecotoxicity (only in sporadic samples)
Pseudomonas putida - growth inhibition
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
s ample numbe r
inhibition%
40%
80%
4 5 7 8 10 12 14 17 18 19 20 25 27 28 35 39 40 43
Pseudomonas putida - growth inhibition
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
s ample numbe r
inhibition%
40%
80%
4 5 7 8 10 12 14 17 18 19 20 25 27 28 35 39 40 43
Výsledky
Content of contaminants – not high
Limits are presented according to Methodical recommendation of Ministry of the Environment of the Czech Republic 8/1996
126
Ra/128
Ra
0
0,5
1
1,5
2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
localities
0-20cm
20-40cm
40-60cm
60-100cm
mixed samp.
Limit 1a
Limit 1b
Limit 2
PAU
0
5
10
15
20
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
localities
mg/kg dry matter
0-20cm
20-40cm
40-60cm
60-100cm
mixed samp.
Limit A
Limit B
(190 mg/kg)
Kovy
Zn
0
300
600
900
1200
1500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
localities
mg/kg dry matter
0-20cm
20-40cm
40-60cm
60-100cm
mixed samp.
Limit A
Limit B
Pb
770
0
50
100
150
200
250
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
localities
mg/kg dry matter
0-20cm
20-40cm
40-60cm
60-100cm
mixed samp.
Limit A
Limit B
Statistical evaluation of analytical chemistry,
ecotoxicological bioassays and biomarkers I.
GR
GST
GSH
logGPx
algae
Dafnia magna
Sinapis alba
Tubifex tubifex
LPAHsHPAHs
PCBs
DDTs
As
Cr
Cu
Ni
Zn
-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0
Factor 1 : 42,14%
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
Factor2:15,26%
Statistical evaluation of analytical chemistry,
ecotoxicological bioassays and biomarkers II.
12
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
Factor 1: 52,36%
-3
-2
-1
0
1
2
3
Factor2:14,50%
12
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
Factor 1: 52,36%
-3
-2
-1
0
1
2
3
Factor2:14,50%
Krásná věda, ale co s tím???
- hluboké části odtěžit sacím bagrem (nejvíce org. látek,
nejvíce inokula sinic!!!
-aerace + mineralizace in situ!!!
Možnosti :
- snížit hladinu o 8-9m a nechat přes léto letnit a za sucha
odvodněné sedimenty vyhrnout
Reálný objem k těžení či ošetření je 1,78 milionů m3… Zbytek ponechat
Zároveň s projekty na ošetření sedimentů
realizovat preventivní opatření!!!
Prevence transportu
živin:
12 nových ČOV a 17
rekonstrukcí s terciálním
dočištění v povodí nad
nádrží
Konstrukce přednádrží
Protierozní opatření
- Změny v užívání
krajiny
Hranice zájmového území
Návrh revitalizace toků
Studie protierozní ochrany
v prostoru před vtokem do
vodní nádrže Vír
Studie protierozní ochrany
v prostoru před vtokem
do brněnské přehrady
Zranitelné oblasti – přikázané
způsoby hospodaření
dle NV 103/2003 Sb
Definice oblastí
citlivých k erozi
v citlivých oblastech
konstrukce protierozních
bariér
Hranice zájmového území
Zahájení KPÚ
Protierozní opatření
a delimitace kultur
na ohrožených půdách
Realizace navržených
protierozních opatření
ve schválených KPÚ
Závěr:
• Sedimenty jsou klíčovým parametrem v procesu obnovy
nádrže a povodí
• Kumulují živiny a inokulum sinic
• Řešení je finančně a odborně náročné
• Nutná volba prioritních lokalit
• Sedimenty má smyl řešit až poté, když je omezen přísun
živin a částic z povodí nad nádrží…..prevence!!!
Inovace tohoto předmětu je spolufinancována
Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem
České republiky