Úvod

Persistentní organické polutanty (POP) jsou na observatoři Českého hydrometeorologického ústavu v Košeticích pravidelně monitorovány jako součást tzv. integrovaného monitoringu ve všech složkách prostředí od roku 1988. Monitoring POP na této observatoři zajišťuje pro ČHMÚ Centrum RECETOX. Observatoř ČHMÚ v Košeticích je charakterizována jako středoevropská pozaďová stanice. EMEP (European Monitoring and Evaluation Programme) byl založen s cílem poskytnout členským státům Úmluvě o dálkovém znečišťování ovzduší přecházejícím hranice států (Convention on Long Range Transboundary Air Pollution – CLRTAP), podepsané v roce 1979, kvalifikované vědecké informace o problémech znečištění ovzduší různými znečišťujícími látkami a o hodnocení důsledků jejich přítomnosti v ovzduší pro stav ekosystémů a zdraví člověka. V roce 1998 byl podepsán také protokol o persistentních organických polutantech. EMEP stanice, jež monitorují POP jsou uvedeny na obr. II.6.1. Z celkem 15 stanic, pouze 6 sleduje POP v ovzduší a depozici, ale pouze observatoř v Košeticích díky aktivitám centra RECETOX monitoruje POP také v dalších složkách prostředí jako jsou povrchové vody, sedimenty, půdy, mechy a jehličí.

Monitoring POP

Monitoring POP v rámci programů observatoře Košetice je součástí dlouhodobé spolupráce ČHMÚ, RECETOX, PřF MU Brno a TOCOEN, s.r.o. Tento monitoring je důležitou součástí dvou dlouhodobých projektů centra RECETOX, a to projektu TOCOEN (Toxic Organic Compounds in the Environment, od roku 1988) a INCHEMIOL (Interactions among the chemicals, environment and biological systems and their consequences on the global, regional and local scales, od roku 2005). Design monitoringu je založen na monitorovací strategii POP vydanou EMEP.

Na základě doporučení programu EMEP jsou dlouhodobě ve všech uvedených matricích sledovány polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH, 16 US EPA), polychlorované bifenyly (PCBs: IUPAC kongenery 28, 52, 101, 118, 153, 138, 180), hexachlorbenzen (HCB) a pentachlorbenzen (PeCBz), α- a γ-hexachlorcyklohexany (HCHs), p,p�-DDT, p,p�-DDD a p,p�-DDE.

Monitoring POP na observatoři v Košeticích probíhá již 19 let, což představuje velmi unikátní řadu výsledků. Pokud jde o monitoring POP ve volném ovzduší, byla vzorkovací frekvence v období 1988–1993 jedenkrát za tři měsíce, ke konci tohoto období jedenkrát měsíčně. Od roku 1994 jsou vzorky odebírány jednou týdně velkoobjemovým vzorkovačem (každou středu, 08.00 – čtvrtek, 08.00), což představuje 52–53 vzorků ročně. Pokud jde o mokrou depozici, je analyzována každá srážková událost. Vzorky jsou analyzovány na obsah polycyklických aromatických uhlovodíků (PAH), polychlorovaných bifenylů (PCB) a organochlorových pesticidů (OCP).

Regionální monitoring POP na observatoři Košetice slouží jako základ pro hodnocení úrovně kontaminace prostředí těmito polutanty a data o sledování POP jsou využívána v rámci aktivit EMEP pro validaci globálních a regionálních modelů pro transport a osud těchto látek. POP jsou na observatoři v Košeticích stanovovány ve vzorcích volného ovzduší (odběr jedenkrát týdně), mokré depozici (každá srážková událost) a v povrchových vodách, sedimentech, půdách, mechu a jehličí (jedenkrát ročně na osmi dalších lokalitách v areálu observatoře). Tento světově unikátní program je v současné době realizován v tomto rozsahu pouze na observatoři Košetice jako součást programů EMEP zaměřených na monitoring ovzduší, depozice a tzv. integrovaný monitoring.

Výsledky

V tab. II.6.1 jsou shrnuty nalezené koncentrace sledovaných POP za období 1996–2005 (průměry, mediány, minima, maxima naměřených koncentrací všech skupin POP).

Maxima koncentrací PAH ve volném ovzduší dosahují stovek ng.m^-3 pro sumu 16 PAH v plynné i aerosolové fázi (medián 8 ng m^-3 a 2 ng m^-3). Naproti tomu maxima nalezených koncentrací sledovaných chlorovaných látek se pohybují ve stovkách pg.m^-3. Zatímco přibližně polovina je vázána na tuhé atmosférické částice, většina chlorovaných látek byla přítomna v plynné fázi. Pokud jde o jednotlivé sledované látky, nejvyšší koncentrace v plynné fázi byly nalezeny v případě fenantrenu (median = 4 ng m^-3, maximum = 31 ng m^-3) a fluorenu (median = 2 ng m^-3, maximum = 23 ng m^-3), zatímco na částicích dominoval fluoranten (median = 0.5 ng m^-3, maximum = 19 ng m^-3), pyren (median = 0.5 ng m^-3, maximum = 13 ng m^-3) a fenantren (median = 0.3 ng m^-3, maximum = 15 ng m^-3). Pokud jde o PCB, nebyla nalezena ve volném ovzduší žádná predominance některého ze sledovaných kongenerů. V případě sledovaných izomerů hexychlorcyklohexanu (HCHs), naměřené koncentrace γ- HCH (lindanu) byly přibližně dvakrát vyšší něž v případě α-HCH, a pokud jde o DDT a jeho metabolity, množství p,p�-DDE bylo přibližně dvakrát vyšší než nalezené množství p,p�-DDT. Výskyt PCB odpovídá běžným hladinám evropského pozadí. U DDT je nadále pozorovatelná převaha degradačních metabolitů (DDE, DDD), tedy stará zátěž spíše než významný dálkový transport.

Typické sezónní variace s maximy v zimním období, tedy v době zimní topné sezóny, jsou na obr. II.6.2. Nejvyšší hladiny jsou detekovány v lednu a únoru, kdy mohou být až o tři řády vyšší než hodnoty v červenci a srpnu, kdy jsou emitovaná množství výrazně nižší a navíc dochází k jejich fotochemickému rozkladu slunečním zářením. Lednové měsíční průměry se pohybují v rozsahu 22 a 86 ng.m^-3, zatímco červencová se pohybují mezi pouze 1 a 4 ng.m^-3. Koncentrace PCB a OCP vykazují velmi odlišný profil (obr. II.6.3–II.6.6). Většina z těchto látek byla v Evropě zakázána před řadou let a jejich maxima nejsou spojena s jejich výrobou či sezónními aplikacemi. Jsou přítomny v atmosféře z důvodu vytěkávání ze starých zátěží (půdy, sedimenty, odpady) nebo díky dálkovému transportu z regionů, kde se stále vyrábějí a používají. Ve shodě s touto hypotézou se jejich sezónní maxima vyskytují v teplejších obdobích roku, kdy vzhledem k vyšším teplotám těkají v podmínkách ČR především z kontaminovaných půd a skládek. Sezónní trendy nejsou v případě chlorovaných látek tak jasně zřetelné, jako je tomu v případě PAH (obr. II.6.2–II.6.6).

Koncentrace POP nalezené ve srážkových vodách odrážejí koncentrace nalezené ve volném ovzduší. Pokud jde o PAH, nejčastěji se vyskytovaly fenantren, fluoren a pyren; γ-HCH byl ve všech vzorcích detekován v nejvyšších hladinách ze všech sledovaných PCB a OCP. Zatímco průměrné nalezené koncentrace PAH (EPA 16) byla 120 ng.l^-1, průměrné koncentrace chlorovaných látek byly nižší: 0,5 ng.l^-1 pro sumu 7 PCB, 5 ng.l^-1 pro sumu HCH, 0,2 ng.l^-1 pro sumu DDT a 0,05 ng.l^-1 pro HCB. Sezónní variace sledovaných POP ve srážkových vodách jsou podobné sezónním variacím ve volném ovzduší zvláště v případě PAH (obr. II.6.7). Zatímco letní minimum bylo pouze 2 ng.l^-1, zimní maximum dosáhlo 6 310 ng.l^-1.

Pro všechny sledované skupiny POP (PAH, PCB, DDT, HCH a HCB) ve volném ovzduší (plynná fáze a částice) a ve srážkových vodách byly vypočteny mediány ročních koncentrací a tyto hodnoty byly pro hodnocené období 1996–2005 pro každou skupinu srovnány s dlouhodobými trendy (obr. II.6.8–II.6.10). Tyto analýzy postihují změny časových trendů koncentrací sledovaných látek. Zajímavý vývoj vykazují koncentrace sumy 16 PAH v plynné fázi volného ovzduší (obr. II.6.8) kdy docházelo k poklesu v létech 1996 až 2000 a následoval nárůst v létech 2001–2002 způsobený pravděpodobně lokální ekonomickou situací v ČR po nárůstu cen zemního plynu a návratu spalování uhlí a dřeva v lokálních topeništích. Podobný trend byl zaznamenán i u koncentrací PAH na atmosférických částicích a srážkách.

Roční mediány PCB a OCP také vykazují klesající trend narušený dvěma obdobími vyšších koncentrací (obr. II.6.8) v letech 1997–1998 a 2002–2003. Jak je patrné i z obr. II.6.3, byla nalezena významná letní maxima PCB koncentrací v letech 1997 a 1998 (maxima 390 pg.m^-3 a 337 pg.m^-3 pro sumu 7 PCB kongenerů v roce 1997 a 1998). Podobná situace byla detekována v případě organochlorových pesticidů (obr. II.6.4–II.6.6).

Tato zvýšení mohou být spojena se záplavami v létech 1997 a 2002. Rozsáhlé oblasti střední a jižní Moravy (východně od Košetic) byly zaplaveny v roce 1997 včetně průmyslových a zemědělských podniků. Podobně oblast středních Čech (západně od Košetic včetně Prahy) byla zaplavena v roce 2002. Byla zaplavena řada chemických podniků, skladů a skládek s potenciálním obsahem různých chemických látek včetně POP. Po těchto povodních následovaly extrémně horké letní měsíce a to vedlo k tomu, že po vysušení rozlitých povrchových vod došlo k vypařování redistribuovaných chemických látek ze starých zátěží a zaplavených průmyslových podniků, a tím i zvýšení hladin POPs ve volném ovzduší na regionální pozaďové observatoři v Košeticích. Povodně tak kromě řady tragických důsledků mohou i negativně přispívat k redistribuci chemické zátěže prostředí.

Z grafů je patrný klesající trend koncentrací regionálního pozadí sledovaných látek. Souhrnné statistické zhodnocení koncentrací všech sledovaných POP ve volném ovzduší (plynná a tuhá fáze) (mediány, 25–75%, rozsah, odlehlé hodnoty a extrémy) jsou uvedeny na obr. II.6.11–II.6.15.

Pouze hexachlorbenzen vykazuje statisticky významný trend nárůstu koncentrací ve volném ovzduší způsobený ve sledovaném období vysokými hladinami v popovodňových letech.

Tab. II.6.1 Přehled koncentrací POP, observatoř Košetice, 1996–2005

Obr. II.6.1 POP monitoring, síť EMEP, 2000

Obr. II.6.2 ΣPAH ve volném ovzduší, observatoř Košetice, 1996–2005

Obr. II.6.3 ΣPCB ve volném ovzduší, observatoř Košetice, 1996–2005

Obr. II.6.4 ΣHCH ve volném ovzduší, observatoř Košetice, 1996–2005

Obr. II.6.5 ΣDDT ve volném ovzduší, observatoř Košetice, 1996–2005

Obr. II.6.6 HCB a PeCB volném ovzduší, observatoř Košetice, 1996–2005

Obr. II.6.7 ΣPAH ve srážkových vodách, observatoř Košetice, 1996–2005

Obr. II.6.8 Časové trendy koncentrací POP v plynné fázi volného ovzduší. Přímka představuje odhadovaný trend

Obr. II.6.9 Časové trendy koncentrací POP v tuhé fázi volného ovzduší. Přímka představuje odhadovaný trend

Obr. II.6.10 Časové trendy koncentrací POP v mokré depozici. Přímka představuje odhadovaný trend

Obr. II.6.11 Koncentrace ΣPAH ve volném ovzduší, plynná a tuhá fáze, (mediány, 25–75 %, rozsah nalezených hodnot, odlehlé hodnoty a extrémy)

Obr. II.6.12 Koncentrace ΣPCB ve volném ovzduší, plynná a tuhá fáze, (mediány, 25–75 %, rozsah nalezených hodnot, odlehlé hodnoty a extrémy)

Obr. II.6.13 Koncentrace ΣHCH ve volném ovzduší, plynná a tuhá fáze, (mediány, 25–75 %, rozsah nalezených hodnot, odlehlé hodnoty a extrémy)

Obr. II.6.14 Koncentrace ΣDDT ve volném ovzduší, plynná a tuhá fáze, (mediány, 25–75 %, rozsah nalezených hodnot, odlehlé hodnoty a extrémy)

Obr. II.6.15 Koncentrace ΣHCB ve volném ovzduší, plynná a tuhá fáze,(mediány, 25–75 %, rozsah nalezených hodnot, odlehlé hodnoty a extrémy)