Pôda

6. Znečistenie pôdy

Znečisťovanie pôdy je mimoriadne závažným hygienickým problémom, pričom zdroje znečistenia môžeme rozdeliť na:

kontaminanty prirodzeného pôvodu - odumreté časti rastlín a živočíchov s ich výlučkami, patogénna a podmienečne patogénna mikroflóra, ktorá sa do pôdy dostáva prostredníctvom živočíšneho odpadu,
kontaminanty antropogénneho pôvodu - z poľnohospodárstva (pesticídy a priemyselné hnojivá), priemyslu, energetiky a dopravy (forma emisií z týchto činností), príp. zo závlahy znečistenou vodou, z kalov z odpadových vôd alebo odpadov.

Toxický vplyv rizikových prvkov sa hneď vizuálne neprejavuje. Znečistenie pôdy ťažkými kovmi má zvyčajne bodový charakter. Výnimkou je zvýšené používanie priemyslových hnojív a atmosférických spadov (Holéczyová et al., 2011).

Organický materiál sa často veľmi zle rozpúšťa vo vode. Z veľkej časti preto, že hustota často záleží na hustote vody, preto organické znečistenie často pláva na povrchu vody (plávajúca vrstva) alebo naopak klesá (ťažké vrstvy), kým nedosiahnu nepriepustnú vrstvu (íl). Malé percento sa rozpustí vo vode, čo znamená, že podzemná voda sa znečistí taktiež.

Kvapalné znečistenie

Únik kvapalín (z nádrží, potrubí, cez pôdu) je druh znečistenia pôdy, ku ktorému dochádza veľmi často. Jedná sa o kvapaliny, ktoré sú ťažšie ako voda a ktoré sú ľahšie ako voda (petrolej, naftu, kerozín). V dôsledku kapilarity pôdy sa kvapalina vzlína smerom nahor a do strán. Keď kvapalina dosiahne hranicu podzemnej vody, potom kvapalina pláva na hladine a vytvára tzv. plávajúcu vrstvu. Malé percento kvapaliny sa rozpustí v podzemnej vode, čím dôjde k jej znečisteniu. Podzemná voda tečie (napr. smerom ku kanálu), znečistenie je nesené ďalej, a teda roznášané, čo spôsobí podstatné zvýšenie nákladov na sanitáciu.

Z plávajúcej vrstvy sa môže kvapalina vypariť. Vytvorené pary prúdia preč v dôsledku ventilácie v pôde, pôsobením vetra alebo sú pohltené mikroorganizmami v pôde. Časť znečistenia pôdy sa stratí v dôsledku prirodzených procesov. Podzemná voda napriek tomu zostane znečistená.

Kvapaliny, ktoré sú ťažšie ako voda sa nemôžu vyparovať, pretože tieto kvapaliny sú pokryté vrstvou vody, ktorá môže byť veľmi silná.

Úniky ropných látok do prostredia môžeme podľa rozsahu rozdeliť na:

úniky malého rozsahu - únik len niekoľko litrov ropnej látky,
úniky väčšieho rozsahu - únik niekoľko desiatok litrov ropnej látky v maximálnom objeme do 200 l,
ropné havárie - únik viac ako 200 l ropnej látky (Králiková et al., 2016).

Pevné znečistenie

Železné časti skorodujú najskôr, syntetické časti a nerezové časti a pod. môžu vydržať mnoho storočí, než sa rozložia. Rozložené častice sa môžu rozložiť v dažďovej vode, ktorá vsiakne do pôdy. Znečistenie sa rozšíri ďalej cez pôdou prúdiacu podzemnú vodu.

Rizikové stopové prvky v pôdach

Rizikové stopové prvky sa vyskytujú v pôdach v rôznych koncentráciách a v rôznych formách. Rôzny je aj ich pôvod a zdroj. Charakteristický je ich vysoký obsah v prirodzených endogénnych geochemických anomáliách (častých v horských oblastiach Slovenska), ako aj ich výskyt zapríčinený vplyvom imisií z antropogénnych aktivít zahŕňajúcich priemysel, energetiku, kúrenie, dopravu a poľnohospodárstvo. Stopové prvky sa monitorujú, pretože sa kumulujú v pôdnom kryte, ktorý predstavuje veľký objem, a tým aj značný potenciálny zdroj ich uvoľňovania do biologického kolobehu a potravinového reťazca.

V rámci monitoringu pôd SR sa sleduje celkový obsah rizikových prvkov, ich potenciálne prístupná forma, resp. mobilná a mobilizovateľná forma. Význam je zrejmý napr. z normatívu pre asanáciu zeminy, ktorý je v prípade mobilného pôdneho chrómu Cr6+ 16-násobne prísnejší ako pre celkový obsah Cr. Celkový obsah zahrňuje všetky formy, v ktorých sa daný prvkov vyskytuje v pôde. Pri posudzovaní hygienického stavu pôdy je zrejmé, že len určitá časť z celkového obsahu prvku sa môže dostať do potravinového reťazca. Obsah Cd, Pb, Cu, Zn, Ni, Co a Cr vo výluhu v 2 mol.L-1 HNO3 a u As v 2 mol.L-1 HCl charakterizuje potencionálne uvoľniteľný obsah prvku a zahrňuje rôzne frakcie prvkov podľa ich rozpustnosti. Použitie výluhov v 2 mol.L-1 HNO3, resp. 2 mol.L-1 HCl vychádza z tradície, je menej nákladné ako stanovenie celkového obsahu pri umožnení stanovenia všetkých rizikových prvkov v pôdach. Poskytuje informáciu o kontaminácii pôd a umožňuje aj zhodnotenie územia najmä z geochemického hľadiska, ale nie je objektívnym kritériom pre odhad rizík ich vstupu do potravinového reťazca a biologického kolobehu prvkov pri ich nižších obsahoch v pôdach, aké sú typické pre pôdy v SR. Pri vysokých hodnotách celkového obsahu sú u všetkých rizikových prvkov relatívne vysoké aj obsahy ich mobilných foriem.

Preto sa normatívy pre posudzovanie miery kontaminácie pôd s ohľadom na obsah rizikových prvkov v rastlinách definujú len pre silno kontaminované pôdy a odvodzujú sa od transferových koeficientov, čo je pomer medzi celkovým obsahom prvku v pôde a jeho obsahom v rastline.

Ďalším problémom je, že napríklad pri nízkom celkovom obsahu Cd vo veľmi kyslých pôdach je jeho obsah v rastlinách vysoký, zatiaľ čo pri podobnom alebo vyššom obsahu v slabo kyslých a neutrálnych pôdach je jeho obsah v rastlinách nízky. To dokazuje potrebu vhodných metód pre určenie mobilných a mobilizovateľných foriem a spolu s tým aj limitov pre hodnotenie kontaminácie pôd s cieľom získať preukaznú závislosť medzi obsahom týchto foriem rizikových prvkov v pôdach a ich obsahom v rastlinách aj v slabo kontaminovaných pôdach, ktoré v SR prevládajú.

Mobilné a mobilizovateľné formy predstavujú súhrn ľahko uvoľniteľných a z veľkej časti rastlinami prijateľných foriem rizikových prvkov významných pre posudzovanie hygienického stavu pôd (biotoxicity). Vzhľadom na rôzne správanie sa jednotlivých prvkov nie je zatiaľ vo svete jednotná a štandardná metóda, príp. definovaný jeden výluh pre stanovenie obsahu týchto foriem rizikových prvkov. Mobilné formy zahrňujú vodorozpustné a výmenné - nešpecificky adsorbované formy, a ľahko rozpustné komplexné organické zlúčeniny s rizikovými prvkami. Mobilizovateľné zahrňujú formy viazané na uhličitany, formy špecificky adsorbované a okludované na povrchu koloidných častíc, ďalej organominerálne komplexy, v ktorých sú rizikové prvky slabo viazané, prípadne ešte frakcie viazané na oxidy Mn a formy organicky viazané.

Pri charakterizácii obsahu rizikových prvkov v pôde zo štatistických charakteristík sa uvažuje ako priemerná hodnota geometrický priemer, pretože aritmetický priemer je ovplyvnený extrémne vysokými málo početnými hodnotami, ktoré však pre charakterizáciu pôd by nebolo správne zo štatistických súborov vyradiť, pretože sa získali ako reálne hodnoty namerané v pôdnom kryte. Na základe meraní údajov zo základnej siete sond sa zostavujú metódou geoštatistiky mapy odstupňovaného obsahu rizikových látok v pôdach.

Z organických zlúčenín sa monitorujú najmä polycyklické aromatické uhľovodíky (PAU), vyznačujúce sa dlhším pretrvávaním v pôde. Vznikajú pri nedokonalom spaľovaní palív, sú vytvárané aj mikroorganizmami. K ich prenosu dochádza prevažne vzdušnou cestou, tiež transportom odpadov vodou pri záplavách. V emisiách sú PAU viazané na častice prachu. Zvýšené hodnoty PAU pri hornej hranici pozadia 300-500 mg.kg-1 sa zistili najmä na kyslejších pôdach pod trvalým trávnym porastom. Nad referenčnou hodnotou A, ktorá je pre sumu PAU 1 000 mg.kg-1, sa vyskytuje len 6% lokalít SR. Zvýšené hodnoty nad referenčnou hodnotou A sa zistili v okolí priemyselných centier a v nivách väčších riek, príp. v tesnej blízkosti diaľnic. Najvyššie hodnoty PAU sa zistili na fluvizemiach – v nivách riek od 3 200 do 9 400 mg.kg-1. Podobné tendencie ako celkový obsah PAU vykazujú aj jednotlivé kongenéry, najnižšie obsahy sú pre antracén a perylén (2-3 %) a najvyššie pre indeno(1,2,3)pyrén, benzo(g,h,i)perylén a benzo(b,j,k) fluorantén (10-20 %).

Benzofluorantény sa zistili najmä v antropogénne znečistených lokalitách. Keďže sa jedná o uhľovodíky, ktoré vykazujú mutagénne a karcinogénne účinky, ich monitoring je z hygienického hľadiska dôležitý (Soják et al., 2002).