Pôda

Portál: E-learningový vzdelávací portál Slovenskej poľnohospodárskej univerzity v Nitre
Kurz: Kurz monitoringu zložiek životného prostredia
Kniha: Pôda
Vytlačil(a): Hosťovský používateľ
Dátum: nedeľa, 24 novembra 2024, 15:22

1. Úvod do problematiky

Pôda tvorí vrchnú časť pedosféry, zvyšok je tvorený úlomkami hornín a minerálov, ktoré sú výsledkom zvetrávania. Pôda je systém, v ktorom prebiehajú biologické, chemické a fyzikálno-chemické procesy. Bezchybným fungovaním tohto systému je pôda schopná zabezpečovať svoje produkčné i mimoprodukčné funkcie. V prírode pôda predstavuje hlavnú súčasť prostredia pre mnohé organizmy, najmä však pre vyššie rastliny, ktorým poskytuje potrebné živiny a priestor (Holéczyová et al., 2011).

Zmeny vlastností pôd v negatívnom i pozitívnom zmysle, ako aj znečisťovanie pôd súvisiace s aktivitami človeka sa prehĺbili s rozvojom priemyslu, intenzívneho spaľovania fosílnych palív, ako aj s rozvojom poľnohospodárstva používajúceho agrochemikálie a mechanizáciu obrábania pôd. Dochádza tým k poškodeniu najcitlivejších biologických zložiek krajiny, zhoršovaniu zdravotného stavu obyvateľstva a v rôznej miere postihuje aj pôdy. Zmeny v pôdnych vlastnostiach prebiehajú spravidla pomalšie, majú však trvalejší charakter a veľmi ťažko sa naprávajú (Soják et al., 2002).

Hlavné funkcie pôdy sú:

  • produkcia biomasy ako základná podmienka života človeka a iných organizmov na Zemi - zdroj výživy ľudstva,
  • filtrácia, neutralizácia (pufrácia) a premena látok v prírode ako súčasť funkčných a regulačných mechanizmov prírody - zásobáreň pitnej vody,
  • udržiavanie ekologického a genetického potenciálu živých organizmov v prírode - biodiverzita druhov, deštruktor zložitých organických látok,
  • priestorová základňa pre ekonomické aktivity človeka a sociálne istoty obyvateľstva,
  • zásoba a zdroj surovín - voda, íl, piesok, horniny, minerály - zdroj nerastného bohatstva,
  • kultúrne dedičstvo štátov a Zeme vrátane ukrytých paleontologických a archeologických artefaktov (Odporúčanie Rady Európy R(92)8 o ochrane pôdy, 1992).

2. Monitoring pôd

Cieľom monitoringu poľnohospodárskych a lesných pôd vrátane pôd nad pásmom lesa je sledovanie vývoja najmä tých vlastností, ktoré sú dôležité z hľadiska úrodnosti pôd, z hľadiska ekologických (neprodukčných) funkcií pôd, ako aj sledovanie ich kontaminácie rizikovými látkami, ktoré by mohli vstupovať do potravinového reťazca. Poľnohospodárske pôdy sú monitorované na všetkých druhoch pozemkov (na všetkých kultúrach využívania), s výnimkou záhrad v zastavaných územiach obcí, ostatných pôd a časť zastavaných plôch a nádvorí (Králiková et al., 2016). Pre zhodnotenie zdravotného stavu lesov sa sleduje a dokumentuje priebeh zmien tých vlastností pôd, ktoré určujú ich citlivosť k pôsobeniu imisií, ako aj vyhodnocujú vzťahy medzi pôdnymi vlastnosťami a stavom drevinovej zložky lesa s cieľom prispieť k objasneniu súvislostí poškodzovania lesov imisiami (Soják et al., 2002).

Pôdne jednotky sa nachádzajú v stave dynamickej rovnováhy so súčasným stavom pôsobenia aktívnych zložiek ich okolia (napr. klíma, vegetácia, ľudský činiteľ a jeho vplyvy, podzemná voda) a sú v rovnováhe aj s pôsobením prevažne pasívnych zložiek (geologický pôdotvorný substrát a reliéf). Dynamická rovnováha pôd s ich okolím sa prejavuje zmenami parametrov vlastností, ktoré v danom časovom okamihu zisťujeme. Zmeny môžu byť jednoznačne nevratné (napr. kumulatívna kontaminácia pôd, erózia), vratné alebo dlhodobo nevratné (zmeny teploty, vlhkosti, pôdnej reakcie, objemovej hmotnosti a pod.).

Monitoring pôd sleduje tendenciu k nevratným zmenám vlastností pôd ako aj stabilitu parametrov pôdnych vlastností. Dôkazy tendencie týchto zmien, resp. stability, sa realizujú so zohľadnením variability parametrov pôdnych vlastností, aby sa ich rozdiely v priestore nezamieňali za nevratné vývojové zmeny v čase (Králiková et al., 2016).

Jednou zo základných technických podmienok monitoringu pôd je dôkladná unifikácia, t.j. štandardizácia jeho činností, ako aj štandardizácia chemických a fyzikálnych metód analýz tak, aby sa zachovávala metodická kontinuita monitoringu. Štandardizácia monitoringu pôd zahrňuje:

  • trvalú základnú sieť monitorovacích lokalít s geodetickým zameraním súradníc ich stredu,
  • štandardný odber vzoriek, hĺbku odberu, spracovanie a archivovanie pôdnych vzoriek,
  • štandardný súbor sledovaných vlastností pôd, ktoré sa v odôvodnených prípadoch môžu rozširovať, napr. o sledovanie obsahu ďalších stopových prvkov a iných vlastností pôd,
  • štandardizáciu výberu a metód analýzy chemických, fyzikálnych a fyzikálnochemických vlastností pôd a kontrolný systém kvality vykonávaných analýz,
  • štandardný popis identifikácie monitorovacích lokalít a použitých pedologických klasifikačných systémov pôd a ich vlastností,
  • štandardizované archivovanie údajov v báze dát,
  • archivovanie pôdnych vzoriek (Soják et al., 2002).


2.1. Monitorované vlastnosti pôdy

Základné a referenčné vlastnosti pôd sa analyzujú v jemnozemi. Získané údaje slúžia pre pedologickú charakterizáciu profilov pôd monitorovacích lokalít základnej siete ako referenčné údaje pre porovnanie monitorovaných vlastností pôd a pre interpretáciu získaných údajov. Stanovujú sa jednorázovo vo všetkých hĺbkach odberu vzoriek, vrátane pôdotvorného substrátu (v plošnom prieskume kontaminácie pôd sa tieto vlastnosti nestanovujú). Základné a referenčné vlastnosti sledované v poľnohospodárskych a lesných pôdach sú:

  • označenie a hrúbka pôdnych horizontov,
  • morfologický popis pôdnych horizontov (farba, štruktúra, konzistencia, obsah skeletov, novotvary),
  • zrnitosť,
  • katiónová výmenná kapacita a suma bázických katiónov.

Pri monitorovaní vlastností pôd sa analyzuje zemina s priemerom zrna pod 2 mm (jemnozem I). Obsah humusu, uhličitanov a celkový obsah rizikových prvkov sa analyzuje v zemine s priemerom zrna pod 0,2 mm (jemnozem II) s dodatočnou úpravou vzorky pre mikrovlný rozklad rozotrením v achátovej miske a preosiatím cez sito pod 0,125 mm (úprava súvisí s malou navážkou vzorky pre analýzu) (Soják et al., 2002).

Predmetom monitorovania sú tie pôdne vlastnosti, u ktorých je predpoklad vývojových zmien súvisiacich s degradačnými alebo regradačnými procesmi. Takými sú kontaminácia pôd, acidifikácia a salinizácia pôd, zmeny v obsahu a kvalite humusu a obsahu prístupných živín, vývoj erózie pôd, zmeny fyzikálnych a hydrofyzikálnych vlastností pôd, prípadne iných vlastností.

V rámci monitoringu pôd v SR sa sleduje značný počet ukazovateľov hygienických, agrochemických, fyzikálnych a niektorých hydrofyzikálnych vlastností pôdy.



2.2. Metódy merania vybraných ukazovateľov pôdy

Stanovenie ťažkých kovov

Na stanovenie celkového obsahu, potenciálne a potencionálne prístupných foriem ťažkých kovov, ako sú Cd, Pb, Cu, Zn, Ni, Co, Cr, As a Se sa používa atómová absorpčná spektrometria. Avšak, líši sa spôsob extrakcie, resp. výluhu pôdy v závislosti od zvolenej metódy - bližšie informácie Soják et al., 2002.

Stanovenie pôdnej reakcie

  • stanovenie vo vodnej suspenzii v hmotnostnom pomere pôdy k vode 1 : 2,5 (pHH2O) potenciometricky - pomocou čítacieho zariadenia a elektród (pozri návody na cvičenia str. 12),
  • stanovenie výmennej pôdnej reakcie v KCl (pH/KCl) v pomere pôdy k roztoku 1 : 2,5 potenciometricky ako v predchádzajúcom prípade,
  • stanovenie výmennej pôdnej reakcie v CaCl2 (pH/CaCl2) v suspenzii zeminy v roztoku 0,01 mol.L-1 CaCl2 v pomere pôdy k roztoku 1 : 2 potenciometricky - nie veľmi často používaná metóda (Soják et al., 2002),
  • stanovenie výmennej pôdnej reakcie priamo v pôde potenciometricky - v rámci oficiálneho monitoringu sa táto metóda zatiaľ nevyužíva a slúži najmä na rýchle orientačné stanovenie hodnoty priamo na mieste bez potreby odberu a úpravy vzorky.


Stanovenie zrnitostného zloženia pôdy
  • pipetovacia metóda - pôdne agregáty sa rozrušia hexametafosforečnanom sodným, vzorka sa nasype do sedimentačného valca, zaleje destilovanou vodou, pipetovaním v určitom čase a hĺbke vo valci sa odoberie presné množstvo vzorky, ktoré sa následne vysuší, zváži a výpočtom sa zistí percentuálne zastúpenie jednotlivých frakcií,
  • Kopeckého vyplavovacia metóda - využíva rôzne rýchlosti vzostupného prúdu vody vo valcoch Kopeckého prístroja. Vzostupný prúd vody pôsobí proti smeru usadzovania častíc, unášané sú častice ktorých sedimentačná rýchlosť je menšia než rýchlosť protiprúdu vody, a tak dochádza k ich roztriedeniu,
  • hustomerná (areometrická, metóda zrnitostného rozboru podľa A. Casagrandeho) - špeciálnym hustomerom sa určuje pokles hustoty suspenzie ako funkcie času, ktorý je spôsobený postupným usadzovaním pôdnych častíc,
  • laserová difrakcia - optická metóda, ktorá na meranie priemeru pôdnych častíc využíva rozptyl elektromagnetického vlnenia na časticiach (Igaz et al., 2017).
Stanovenie základných fyzikálnych a niektorých hydrofyzikálnych vlastností pôdy
  • stanovenie špecifickej (mernej) hmotnosti pôdy, ktorou je hmotnosť v gramoch 1 cm3 čistej pôdy bez pórov alebo pomer hmotnosti tuhého podielu pôdy k jej objemu, ktorý je možné zistiť z objemu vody vytesnenej tuhým podielom pôdy, všetky hodnoty zisťujeme vážením skleneného pyknometra s rôznymi obsahmi (voda, pôda),
  • stanovenie mernej hmotnosti vzdušným pyknometrom (podľa Langera) - objem pôdy bez pórov zisťujeme pomocou podtlaku vytvoreného ortuťovým stĺpcom po vložení pôdnej vzroky do vzdušného pyknometra,
  • stanovenie objemovej hmotnosti pôdy, hmotnosť 1 cm3 pórovitej pôdy v prirodzenom uložení neredukovaná alebo redukovaná vysušením pôdy,
  • stanovenie pôdnej pórovitosti ako celkové množstvo pórov (v percentách) na objem pôdy v prirodzenom uložení. Stanovuje sa celková pórovitosť, nekapilárna pórovitosť, semikapilárna pórovitosť, kapilárna pórovitosť (sily gravitačné vs. pórovité), maximálna kapilárna kapacita a retenčná vodná kapacita, kapilárna nasiaklivosť, a stanovenie vlahy v pôde po 15 min. odsávania pôdy absolútne nasýtenej vodou,
  • stanovenie penetrometrického odporu pôdy - zistenie miery odporu pôdy proti vnikaniu hrotu o známom uhle (30°alebo 60°) a vlhkosti pôdy, pričom hrot je tlačený do pôdy pri štandardnej rovnomernej rýchlosti a údaje sú zaznamenávané v pravidelných intervaloch počas prenikania koncového hrotu do pôdy,
  • stanovenie pôdnych hydrolimitov - pôdne vzorky vo valčekoch nasýtených vodou sa vystavia účinku rôznych tlakov a gravimetricky sa stanoví množstvo vody, ktoré pôda zadrží pri danom tlaku (určitý tlak zodpovedá určitému hydrolimitu) (Igaz et al., 2017).
Stanovenie pôdnej vlhkosti
  • gravimetrické stanovenie z neporušenej vzorky - rozdiel hmotnosti pôdy s momentálnym obsahom vody a vysušenej pôdy, pričom výsledok je objemová vlhkosť pôdy,
  • gravimetrické stanovenie z porušenej vzorky - princíp je rovnaký ako v predchádzajúcom prípade, avšak výsledkom je hmotnostná vlhkosť pôdy, ktorú následne prepočítame na objemovú vlhkosť pôdy,
  • TDR (time-domain reflectometry) metóda,
  • odporová metóda, 
  • diaľkový prieskum,
  • neutrónová sonda, kapacitnou metódou, na základe
  • merania koncentrácie látok,
  • FDR (frequency domain reflectometry) metóda a ďalšie.
Stanovenie hydraulickej vodivosti pôdy
  • s konštantným hydraulickým sklonom - nad meranou pôdnou vzorkou sa udržuje konštantná výška hladiny vody,
  • s premenlivým hydraulickým sklonom - nad meranou pôdnou vzorkou hladina vody v čase klesá,
  • jednosondová metóda - sondu vyvŕtame pod hladinu podzemnej vody, ktorú následne vyčerpáme. Postupne meriame nárast hladiny podzemnej vody v čase až do jej ustálenia,
  • metóda plnenej sondy - do vrtu nalejeme vopred vypočítaný objem vody a meriame pokles hladiny vody v čase,
  • meranie Guelphským permeametrom - v sonde je udržiavaná ustálená voľná hladina vody pomocou permeametra, ktorého vnútorná trubica zabezpečuje prístup vzduchu a vonkajšia prívod vody (Igaz et al., 2017).
Bližšie informácie k spôsobom stanovenia zrnitostného zloženia, fyzikálnych a hydrofyzikálnych vlastností môžeme nájsť v Igaz et al., 2017 alebo Báťková et al., 2013.

3. Chemické vlastnosti pôdy

Medzi základné chemické vlastností patrí:

pôdna reakcia,

  • sorpčná schopnosť pôdy a charakter sorpčného komplexu,
  • chemické zloženie minerálneho podielu pôdy,
  • organický podiel pôdy (obsah humusu a jeho kvalitatívne zloženie).

Chemické zloženie pôdy závisí od:

  • pôdnej horniny, z ktorej pôda vznikla,
  • pôdotvorných procesov,
  • činnosti človeka.

Podiel anorganických a organických látok je vo všetkých pôdach približne 10 : 1.

Anorganické látky

Pôda obsahuje najviac kyslíka a kremíka. Z ostatných prvkov je to najmä hliník (íl), železo, vápnik (vápenec, sadrovec), sodík, draslík, horčík, vodík, titan, v menšom množstve uhlík, chlór, fosfor, síra a mangán. Osobitné postavenie má dusík, ktorý sa do pôdy dostáva zo vzduchu.

Organické látky

Organická hmota v pôde je základnou súčasťou pôdy, ktorou sa rozumie súbor všetkých odumretých zvyškov a humus.

Humus predstavu zložitý, dynamický komplex organických zlúčenín tvoriacich sa pri rozklade a humifikácii organických látok v pôde. Z chemického hľadiska je humus heterogénnym materiálom, v ktorom možno vyčleniť dve skupiny látok, a to:

  • samotné humusové látky (humínové látky) - humínové kyseliny, fulvokyseliny a humíny (humusové uhlie),
  • nešpecifické látky (nehumínové látky) - produkty rozkladu organických zvyškov.

Pôdna reakcia ovplyvňuje rozpustnosť látok v pôde, a tým aj ich využiteľnosť živými organizmami, prístupnosť živín, adsorpciu a desorpciu katiónov, biochemické reakcie, štruktúru pôdy, a tým aj fyzikálne vlastnosti (Holéczyová et al., 2011).

4. Fyzikálne vlastnosti pôdy

Sú to vlastnosti, ktoré možno ohodnotiť vizuálne alebo ohmatom a určiť pomocou škál a stupníc tvar, silu a intenzitu.

Základné vlastnosti spojené najmä s priestorovým usporiadaním pôdnej hmoty a jej kvalitatívnymi vlastnosťami:

  • merná a objemová hmotnosť,
  • štruktúrnosť,
  • pórovitosť.

Funkčné vlastnosti sú závislé od základných a sú výsledkom funkcie pôdy ako prostredia obývaného rastlinami a živočíchmi, pričom charakterizujú vzťah pôdy k vzduchu, teplu, vody a fyzikálno-mechanickým vlastnostiam:

  • vzdušný, tepelný a vodný režim,
  • súdržnosť, lepivosť, konzistencia,
  • vláčnosť, plastickosť, napučiavanie, usadanie, orbový odpor,
  • zrelosť pôdy a pôdny prísušok.

Teplotné pomery v pôde ovplyvňujú biochemické procesy prebiehajúce v pôde (Holéczyová et al., 2011).

5. Biologické vlastnosti pôdy

Mineralizácia uhlíka, mineralizácia dusíka a nitrifikácia v pôde sú zatiaľ jediné zovšeobecnené vlastnosti pre celú výmeru poľnohospodárskych pôd.

V pôde žijú organizmy, ktoré sa rozhodujúcim spôsobom podieľajú na samočistiacich procesoch prebiehajúcich v pôde - edafón tvorený makroedafónom (hmyz, červy, hlodavce a pod.) a mikroedafónom (mikrooganizmy). Makroedafón zlepšuje najmä aeráciu pôdy kyprením a konzumujú organické zvyšky v pôde. Časť mikroedafónu sa priamo podieľa na rozkladných procesoch prebiehajúcich v pôde (Holéczyová et al., 2011).

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).

7. Samočistiaca schopnosť pôdy

S vodou prenikajú do pôdy nečistoty, ktorých nahromadenie môže spôsobiť zničenie akéhokoľvek života v pôde.

Proces samočistenia pôdy pozostáva z nasledujúcich procesov:

  • filtrácia,
  • sorpcia,
  • chemické a biologické pôsobenie pôdy,
  • mineralizácia,
  • rozklad,
  • mikroorganizmy.

8. Ochrana pôdy

Rekultivácia je obnova za určitých podmienok a z určitého dôvodu znehodnotených alebo zdevastovaných pozemkov. Rozoznávame technickú a biologickú rekultiváciu. Technická rekultivácia zahŕňa technické opatrenia na zabránenie šíreniu škodlivín, kontaminácii pôdy alebo predchádzajú vzniku degradácie pôdy, napr. protierózne opatrenia, odvodňovanie, rekonštrukcia a modernizácia hnojísk a pod. Biologická rekultivácia obsahuje zúrodňovanie, zalesnenie, zavezenie vrstvou zeminy, sadovnícke úpravy a pod.

Izolácia zabezpečuje odolnosť a nepriepustnosť objektov znečisťujúcich pôdu. Používajú sa prírodné (napr. íl alebo prírodný asfalt) alebo umelé materiály (geotextília, PVC, PE, PP fólie a pod.).

Metóda uzavretia (inkapsulácia) je doplnenie povrchového prekrytia v spoločnom systéme o bočné vertikálne bariéry vsadené do nepriepustného podložia, ktorými sú vo všeobecnosti tesniace steny, pričom sa využíva aj prirodzená dolná bariéra. Inkapsulácia je zvyčajne nevratný proces, ktorý vytvorí umelý súvislý obal ochrannej prekážky okolo oblasti znečistenia v prirodzenom prostredí.

Podzemné tesniace steny sú konštrukcie používané na pasívnu sanáciu znečistených území v jemnozrnných zeminách nachádzajúcich sa v blízkosti otvorených vodných plôch alebo v oblasti s vysokou hladinou podzemnej vody. Ide o vertikálnu, zvyčajne dočasnú bariéru používanú na zabránenie alebo obmedzenie pohybu vody v pôdy (Králiková et al., 2016).

Dekontaminácia je odstránenie znečistenia. Ide o súbor opatrení, princípov, metód, postupov a činností, ktorých cieľom je očistenie pôdy od materiálu biologického pôvodu (Frankovská et al., 2010).

Sanáciou sa myslí odstránenie škôd úpravou územia a územných štruktúr.

8.1. Metódy sanácie kontaminovaného prostredia

Podľa druhov polutantov - ropné látky, tekuté chlórované uhľovodíky, polychlórované bifenily, ťažké a toxické kovy a pod.

Podľa miesta použitia sanačného zákroku - „in situ“ (na mieste v horninovom prostredí), „ex situ“ (mimo lokalitu po separácii kontaminovaného média), „on situ“ (na povrchu znečisteného miesta).

Podľa použitého mechanizmu čistenia - fyzikálno-chemické, biologické, termické...

Podľa stupňa a metódy odstránenia znečistenia - pasívne (konzervačné) alebo aktívne.

Podrobný popis jednotlivých nižšie uvedených metód uvádzajú Králiková et al. (2016).

Fyzikálno-chemické metódy

  • vymývanie (pranie zemín) - ide o extrakciu znečistenia z kontaminovaného horninového prostredia
  • dekontaminácia mokrým osievaním, mletím a preplachovaním - používa sa pri vysokom alebo nízkom pH pôdy
  • elektrokinetická dekontaminácia - využíva jednosmerné elektrické pole v kontaminovanom pórovitom prostredí, kde pôsobením uvedeného poľa vzniká elektromigrácia a elektroosmóza
  • solidifikácia - fyzikálna premena a uzatvorenie kontaminovaného materiálu do monolitickej, mechanicky odolnej a obmedzene priepustnej štruktúry (používa sa cementácia, bitumenácia, vitrifikácia a fixácia do vhodných materiálov)
  • stabilizácia - proces chemickej väzby škodlivín prítomných v kontaminovanom materiáli do stabilnej a málo rozpustnej formy
  • extrakcia - technológia založená na odsávaní vzduchu z kontaminovaného prostredia, prípadne pri chemickej extrakcii je kontaminant extrahovaný z matrice pomocou rozpúšťadiel, gélov alebo organických polymérov
  • chemická redukcia - konverzia kontaminujúcich látok na netoxické alebo menej toxické, príp. menej mobilné produkty
  • chemická oxidácia - využitie oxidačného činidla v nesaturovanej alebo saturovanej zóne na deštrukciu prítomných kontaminujúcich látok
  • chemická dehalogenácia - proces odstraňujúci halogény z nebezpečných polutantov a mení ich na menej nebezpečné látky

Biologické metódy

  • air sparging
  • bioslurping
  • bioventing
  • biopiles
  • landfarming
  • fytosanácia
  • fytoremediácia
  • podporovaná bioremedácia
  • dekontaminácia pomocou vegetačného koreňového systému
  • monitorovaná prirodzená atenuácia
  • kompostovanie

Biodegradácia

  • postupy „ex situ“
  • enzymatická degradácia ropných látok v pôde
  • suspenzná biosanácia v bioreaktoroch

Termické metódy dekontaminácie pôdy

  • termicky podporovaná extrakcia pary z pôdy
  • vitrifikácia
  • termické metódy „ex situ“ - nízkoteplotná termická desorpcia, vysokoteplotná termická desorpcia
  • vitrifikácia „ex situ“
  • spaľovanie

Iné

  • copping
  • skládkovanie

9. Použitá literatúra

Báťková, K., Matula, S., Miháliková, M. 2013. Multimediální učebnice hydropedologických terénních měření. 2. doplněné vydání [on-line]. Česká verze. Česká zemědělská univerzita v Praze. Praha. Nestránkováno. ISBN: 978-80-213-2434-3. Dostupné na: http://hydropedologie.agrobiologie.cz.

Holéczyová G., Čipáková A., Dietzová Z. 2011. Hygiena životného prostredia. Košice: Univerzita Pavla Jozefa Šafárika. 202 s. ISBN 978-80-7097-892-4.

Igaz D., Kondrlová E., Horák J., Čimo J., Tárník A., Bárek V. 2017. Základné merania v hydropedológii. Nitra: Slovenská poľnohospodárska univerzita. 110 s. ISBN 978-80-552-1686-7.

Králiková R., Badida M., Dzuro T. 2016. Technológie ochrany životného prostredia III. Ochrana pôd. Košice: Technická univerzita, Strojnícka fakulta. 117 s. ISBN 978-80-553-3039-6.

Soják L., Chmielewská E., Krištín J., Kubinec R., Mátel J. 2002. Monitoring kontaminácie životného prostredia. Bratislava: Univerzita Komenského. 176 s.