 |
|
|
|
GISáček |
|
|
|
Analýza kontaminace půd těžkými kovy Monika Konečná Institut geoinformatiky VŠB - Technická univerzita Ostrava tř. 17. listopadu, 708 33 Ostrava - Poruba E - mail: mysicka@netron.cz
Abstract This work concerns of possibility of using GIS in analysis of agricultural soil pollution by heavy metals. This issue is intensively discussed in several last decades, since heavy metals seriously threaten lifes of humans and animals. For the analyse, I have used data for the Frydek-Mistek city. This data was provided by ZEMPOLA sdruzeni Hnojnik company. Monitored factor is content of dangerous substances in agricultural soils according to the ordinance no. 13/97 Sb of law 334/92 Sb.. Data from monitored area was stored into the database and graphically figured in thematic maps. The purpose of this work is to evaluate contamination of agricultural soils by heavy metals and to provide furhter suggestions for additional utilization of GIS in analysis of agricultural soil pollution by heavy metals. Abstrakt Práce se zabývá možností využití GIS v oblasti analýz znečištění zemědělských půd rizikovými kovy. Problematice těžkých kovů je zvlášť v posledních desetiletích věnována zvýšená pozornost, neboť vážně ohrožují při zvýšené koncentraci zdraví lidí a zvířat. K analýze bylo využito dat pro město Frýdek - Místek, které poskytla firma ZEMPOLA sdružení Hnojník. Sledovanými ukazateli je obsah rizikových látek v zemědělských půdách dle vyhlášky č. 13/94 Sb. k zákonu č. 334/92 Sb.. Data z monitorované oblasti byla uložena do databáze a v další části graficky zobrazena v podobě tématických map. Konečným řešením projektu je zhodnocení kontaminace půd rizikovými kovy a návrh na další využití možnosti GIS pro řešení problematiky znečištění zemědělských půd rizikovými ko vy.
1. Úvod Geografické informační systémy se dnes stále častěji stávají nástrojem práce geografů, kartografů, ekologů a dalších odborníků. Využití geografických informačních systémů v geografii je značné, protože geografické informační systémy poskytují prostředky pro sběr, správu, analýzu a prezentaci digitálních prostorových dat popisujících geografické prostředí. Typickými příklady aplikací geografických informačních systémů v geografii jsou vyhledávání optimálních lokalit a nejkratších tras, výpočty orientace a sklonu svahů, tvorba tématických map a podobně. Vzhledem ke stále se zvyšující kontaminaci všech složek životního prostředí, vyvstává potřeba monitorování znečištění. Cílem je získání co nejvíce informací o stavu kontaminace a zejména monitoring toxického účinku na zdraví člověka. Jedním z hlavních problémů je tedy zabezpečení nezávadné zemědělské produkce, které lze docílit pouze omezením vstupu kontaminantů do potravního řetězce. V popředí našeho zájmu je půda, která patří spolu s atmosférou a vodou mezi základní složky životního prostředí. Její postavení je výjimečné od ostatních dvou jmenovaných složek. Voda a vzduch se mohou pohybovat, což umožňuje ředění. Znečištění vody a vzduchu lze v podstatě omezit nebo i zcela vyloučit, pokud přestane působit zdroj znečištění. Znečištění půdy rizikovými prvky je zpravidla nevratné a o to závažnější.
2. Cíl Cílem práce je vytvoření sady tématických map města Frýdku – Místku a přilehlých oblastí, která budou graficky znázorňovat znečištění půd těžkými kovy. Součástí práce je navrhnutí vhodné databáze pro přehlednou evidenci všech potřebných dat.
3. Systém hodnocení rizikových prvků Hodnocení obsahu rizikových prvků v půdách bylo prováděno podle Vyhlášky MŽP ČR č. 13/1994 Sb., ve které jsou stanoveny maximálně přípustné hodnoty rizikových prvků v kyselém výluhu. Výčet látek považovaných za potenciální kontaminanty půd je uveden v našich legislativních předpisech (vyhláška č. 13/94 Sb. k zákonu č. 334/92 Sb.).
Tabulka č. 1: Limitní hodnoty rizikových látek v zemědělských půdách dle vyhlášky MŽP č. 13/94 Sb a zákona č. 334/92 Sb. Všechny prvky, které byly sledovány, se vyznačují různým stupněm toxicity či kancerogenity a vážně tak ohrožují při zvýšených koncentracích zdraví lidí i zvířat. Kadmium K nejnebezpečnějším toxickým prvkům náleží kadmium, které snadno vstupuje prostřednictvím rostlin do potravního řetězce. Na člověka působí kadmium z ovzduší, z vody, z půdy a z potravin. V půdě se nachází v množství cca do 1,00 mg.kg -1. Pro obsah v půdě je významný vnos používáním hnojiv, která ho obsahují relativně velká množství.
4. Zájmové území 1. července 1960 vznikl okres Frýdek – Místek, který spadá dle současného územně-správního dělení do kraje Moravskoslezského a je nejvýchodnější částí České republiky. Okres Frýdek – Místek se rozprostíral mezi 49°25´ až 49°40´ severní zeměpisné šířky a mezi 18°10´ až 18°50´ východní zeměpisné délky. Severovýchodní a východní hranici okresu tvořila státní hranice s Polskou republikou, jihovýchodně sousedí se Slovenskou republikou, na jihozápadě s okresem Vsetín, na západě s okresem Nový Jičín a na severu s okresy Ostrava a Karviná. Nejvyšším místem v okrese je vrchol Lysé hory – 1323 m.n.m., nacházející se v oblasti Moravsko-slezských Beskyd, které byly v roce 1973 vyhlášeny jako chráněná krajinná oblast. Naopak nejníže položené místo leží na soutoku Ondřejnice s Odrou – 220 m.n.m.. Dne 31.12.2002 zanikají v České republice okresy a jejich činnost přebírají obce a kraje ČR. (Pozn. Jelikož tato bakalářská práce vznikla na přelomu let 2002/2003, jsou všechny dostupné mapové podklady vázány k dělení dle okresů.) Území, na němž se provádělo monitorování obsahu těžkých kovů v půdách, zasahuje do 16 - ti katastrálních území, která jsou zobrazena na 9 - ti mapových listech základní mapy ( ZM ) v měřítku 1:10 000.
Obr. č.1: Monitorované katastry na území okresu Frýdek - Místek
5. Přípravné práce pro sběr dat Na základě požadavků zadavatele práce byl proveden odborný návrh řešení soudním znalcem dle zákona č. 334/92 Sb. pro specializaci - ochrana zemědělského půdního fondu, panem RNDr. Miroslavem Konečným, CSc., a kolektivem z firmy ZEMPOLA sdružení, která sídlí v obci Hnojník a je privátním pracovištěm Výzkumného ústavu meliorací a ochrany půdy v Praze - Zbraslavi.Vzhledem k finanční náročnosti bylo lokalizováno 200 odběrných míst. Odběrná místa nejsou rozdělena rovnoměrně pro všechny sledované oblasti. Vyšší akumulace odběrných míst v lokalitě je dána předpokladem zvýšené koncentrace rizikových prvků. V oblastech, kde lze předpokládat tento zvýšený výskyt sledovaných těžkých kovů, byla také volena odběrná místa pro provedení chemického rozboru, tzv. totální obsah.
5.1. Met oda odběru půdních vzorkůOdběr půdních vzorků se uskutečnil v říjnu 1995. Každé odběrné místo je tvořeno pěti až deseti bodovými vzorky, které jsou od sebe rozmístěny ve vzdálenosti i několika desítek metrů. Bodový vzorek půdy je odebírán do maximální hloubky 30 cm. Tímto způsobem provedený odběr půdy se odborně nazývá směsný vzorek. Každému směsnému vzorku je přiřazeno odběrné číslo totožné s odběrným identifikátorem v mapě. Na závěr odběru směsného vzorku se zaznamená druh pozemku.
5.2. Chemické vyhodnocení Směsné vzorky se musí před laboratorními analýzami připravit: vysušit a přesít. Laboratorní analýzy byly provedeny firmou EKOCENTRUM v Ostravě - Martinově. Tato firma je autorizovaným pracovištěm a referenční laboratoří pro diagnostiku cizorodých látek v potravních řetězcích Českého ekologického ústavu MŽP v Praze. Na laboratorních analýzách pracoval vedoucí pracoviště pan Ing. Jiří Pavelka, CSc., soudní znalec pro specializaci toxikologie. Na metodice analýz se podílel pan Ing. Lubomír Smrček, specialista pro ekoagrotechniku a další pracovníci firmy EKOCENTRUM. Měření hodnot pH půdních vzorků v roztoku vody a v roztoku chloridu draselného byla provedena ve firmě ZEMPOLA sdružení Hnojník. Analýzy půdních vzorků byly provedeny dle metodiky vyhlášky č. 13/94 Sb. a dle této vyhlášky a jejich limitů byly též vyhodnoceny.
5. 3. Chemická analýza a zápis hodnot Z důvodu vysoké finanční náročnosti byla provedena analýza na všechny rizikové prvky pouze u omezeného množství odběrných míst. U metody "Výluh" byla analýza na všechny rizikové prvky sledována u celkového počtu 46 půdních odběrů, u devíti vzorků rozšířená analýza (kadmium, olovo, zinek, arzén, chrom, měď, nikl) . Zbývající vzorky byly analyzovány na rizikové prvky : kadmium, olovo a zinek. V databázi odběrná místa, kde nebyla analýza na sledované prvky provedena nabývají hodnoty 0,00. U metody "Totální obsah" byla analýza provedena u třiceti odběrných míst. Odběrná místa, která nebyla analyzována nabývají hodnoty 0,00.
6. Stanovení souřadnic odběrných míst Souřadnice x a y odběrného místa byla určována ze Základní mapy 1 : 10 000. Z pozemku, kde se uskutečnil odběr půdního vzorku, byl nalezen přibližný střed, který určuje odběrné místo směsného vzorku.
7. Po žadavky na db, relaceNa základě prostudovaných podkladů a požadovaných mapových výstupů jsem navrhla databázi, která se skládá ze sedmi tabulek (entit) nutných pro přehlednou evidenci všech potřebných dat. Všechny použité názvy, označení a hodnoty v databázi jsou psány bez diakritiky z důvodu různých kódování češtiny.
Obr. č. 2: Relace
8. Vizualizace dat Zjištěné nadlimitní hodnoty je potřeba ještě názorně zobrazit v mapové podobě. K dispozici jsem měla vektorovou vrstvu 2pr3802.dgn, kterou mi poskytl Katastrální úřad ve Frýdku - Místku, se sídlem na ulici T.G. Masaryka 453. Poskytnutá data obsahovala liniovou vrstvu katastrálních území v okrese Frýdek - Místek. Vrstva vznikla digitalizací definičních bodů Základní mapy České republiky 1 : 10 000 a 1 : 50 000. Data jsou v souřadnicovém systému S - JTSK.
8. 1. Produkt ArcView Mapové výstupy byly provedeny v produktu ArcView společnosti ESRI (Environmental Systems Research Institute, Inc.). Společnost ESRI byla založena v roce 1969 jako výzkumná organizace, která vyvíjela nové metody správy geografických informací. Naprogramovanou databázi ve formátu .mdb jsem přeexportovala do formátu dBase, ve které ArcView pracuje .
8. 2. Mapové výstupy Mapové výstupy tvoří kolekci tématických map v měřítku 1 : 100 000. U všech mapových výstupů jsem zvolila tři třídy pro klasifikaci znečištění zemědělských půd. První třída se nachází v oblasti nepřekračující limit stanovený vyhláškou č. 13/94 Sb.. Druhá třída se nachází v oblasti nepřekračující limit stanovený vyhláškou č. 13/94 Sb., ale již se k hraničním hodnotám blíží. Třetí třída nám graficky zobrazuje odběrná místa, kde byl zjištěn nadlimitní výskyt sledovaných rizikových kovů v zemědělských půdách.
Obr. č. 3 : Výluh arzénu
Obr. č. 4: Výluh kadmia
9. Závěr Práce se zabývá využitím geografických informačních systémů v oblasti sledování kontaminace zemědělských půd rizikovými prvky, které jsou stanoveny zákonem ministerstva životního prostředí České republiky v Praze, vyhláška č. 13/1994 Sb., k zákonu č. 334/ 92 Sb.. Za rizikové prvky jsou výše uvedenou vyhláškou stanoveny tyto těžké kovy: kadmium, olovo, zinek, arzén, berylium, kobalt, chrom, měď, molybden, nikl, vanad a rtuť. Odběrná místa směsných půdních vzorků zasahovala do šestnácti katastrálních území, která jsou přilehlá k městu Frýdek - Místek. Jedná se o tato katastrální území: Baška, Bruzovice, Dobrá u Frýdku - Místku, Frýdek, Kunčičky u Bašky, Lískovec, Lysůvky, Místek, Palkovice, Panské Nové Dvory, Sedliště, Skalice, Staré Město, Staříč, Sviadnov, Žabeň. K evidenci všech dat, která jsou nutná pro vyhodnocení stavu znečištění zemědělských půd rizikovými prvky slouží databáze navržená v produktu Micros oft ACCESS 2000.Výsledkem práce je kolekce tématických map monitorované oblasti. Kolekci tvoří celkem deset tématických mapových listů v měřítku 1 : 100 000 a jeden mapový list v měřítku 1 : 300 000 zobrazující okres Frýdek - Místek. Pro mapové výstupy bylo použito produktu od firmy ESRI - ArcView GIS 3.2. Ve sledované oblasti byly překročeny limitní hodnoty dle vyhlášky č. 13/94 Sb. pro výluh u prvků: kadmium, olovo, arzén a zinek, pro totální obsah byl překročen stanovený limit u prvků kadmia a zinku. Limit stanovený dle vyhlášky č. 13/94 Sb. pro totální obsah byl překročen v těchto katastrálních území: Frýdek, Lískovec a Sedliště. Limit stanovený dle vyhlášky č. 13/94 Sb. pro výluh byl překročen v těchto katastrálních území: Frýdek, Místek, Sviadnov ,Žabeň, Lískovec. V katastrálním území Baška, Sedliště, Dobrá, Skalice a Kunčičky u Bašky se vyskytuje vždy jeden směsný vzorek s nadlimitními hodnotami. Přestože se jedná pouze o výskyt jednoho odběrného místa s nadlimit ní hodnotou, musíme dle vyhlášky č. 13/94 Sb. i tuto oblast považovat za kontaminovanou ve vztahu k zemědělské výrobě.Kontaminované půdy se vyskytují především v zastavěné oblasti města a v okolí emisního zdroje - Válcoven plechu ve Frýdku. Na základě všech poskytnutých dat, je možno práci v budoucnu doplnit v oblasti:
Přehled použité literatury: 1. Konečný, M. 1995. Průzkum plošného znečištění zemědělských půd rizikovými kovy města Frýdku - Místku. 318 s. 2. Voženílek,V. 2000. Geografické informační systémy I - pojetí, historie, základní komponenty. Dotisk 1. výdání, Polygrafické středisko VUP Olomouc, 173 s. ISBN 80-7067-802-X. 3. Viescas, J. 1999. Mistrovství v Microsoft Access 2000. 1. vydání Praha: Computer Press, 2000. 819 s. ISBN 80-7226-274-2. 4. Pracujeme s geografickým informačním systémem ArcView GIS. 1. vydání Praha: Computer Press, 1999. 364 s. ISBN 80-7226-214-9. 5. Tuček, J. 1998. Geografické informační systémy - principy a praxe. 1. vydání Praha: Computer Press, 1998. 424 s. ISBN 80-7226-091-X. 6. Vyhláška č. 190/96 Sb., kterou se provádí zákon č. 265/92 Sb. o zápisech vlastnických a jiných práv k nemovitostem ve znění zákona č. 210/93 Sb. a zákona č. 90/96 Sb. a zákon České národní rady 344/92 Sb. o katastru nemovitostí České republiky (katastrální zákon) ve znění zákona č. 89/96 Sb, ve znění vyhlášky č.179/98 Sb. (úplné znění). Příloha k vyhlášce Českého úřadu měřickéh o a katastrálního č. 126/93 Sb..7. http://www.env.cz - ministerstvo životního prostředí České republiky. Zákon č. 334/1992 Sb. o ochraně Zemědělského půdního fondu. Vyhláška č. 13/1994 Sb. ministerstva životního prostředí, kterou se upravují některé podrobnosti ochrany zemědělského půdního fondu. 8. http://www.ceu.cz/Puda - Český ekologický ústav 9. http:/www.frydek-mistek.cz - oficiální stránky města Frýdku - Místku |
|
Copyright (C) VŠB - TU Ostrava,
Institut geoinformatiky, 2001-3. Všechna práva vyhrazena. |
