PDF, 4,1 MB

Komentáře

Transkript

PDF, 4,1 MB
ČESKÁ ZEMĚDĚLSKÁ UNIVERZITA V PRAZE
Fakulta životního prostředí
Katedra vodního hospodářství a environmentálního modelování
________________________________________________________________________
Kvalitativní vývoj sněhové pokrývky
na experimentálním povodí Modrava 2
Diplomová práce
Obor: Environmentální modelování
Školitel: Ing. Jirka Pavlásek, Ph.D.
Zpracovala: Radka Hanková
2008
Prohlašuji, že jsem tuto diplomovou práci vypracovala samostatně pod vedením Ing.
Jirky Pavláska, Ph.D. a uvedla jsem všechny prameny a publikace, ze kterých jsem
čerpala.
V Praze dne .........................
.................................................
Poděkování
Poděkování patří především Jirkovi Pavláskovi za spoustu cenných rad a nekonečnou
trpělivost, osazenstvu laboratoře v Kostelci nad Černými Lesy v čele s Markem Vachem
za další spoustu cenných rad a pomoc při analýzách, Zbyňkovi Klose za skalní členství
ve výzkumném týmu a celé jeho rodině za poskytnuté zázemí. A také mnoha dalším, ať
už se účastnili dobrodružných výprav na Malou Mokrůvku, nebo mi byli oporou
v relativním klidu šedého velkoměsta.
Diploma thesis:
Qualitative development of snow cover on experimental catchment Modrava 2
Abstract
Modrava 2 watershed is situated in the Bohemian Forest, one of the rainiest and least
polluted regions of the Czech Republic. Persistence of snow cover in the studied area is
almost six months and snow-water equivalent often represents one half of the total year
precipitation.
Chemistry of snowcover and stream water was monitored there during the winter.
Samples of each layer of a snowpack were taken in a single snowpit that was extended
every week. Physical measurements and descriptions were made and then the snow
samples were collected. Stream water was sampled right below the weir.
The snow and water samples were analyzed to determine the values of conductivity, total
dissolved solids , pH and NH4+, NO3-, Al, Ca2+, Fe, K+, Mg2+, Mn, Na+, P, S04- and Si
concentrations.
Air masses, that brought the snowfall, were identified using the HYSPLIT Trajectory
Model. They were usualy coming from the South-West, West and North-West, less often
from the North and rarely from the North-East. Chemical analyzis of the topmost layer of
a snowpack combined with the computed backward trajectories of the air masses allowed
the identification of the probable origin of the monitored elements.
Rise in the solute concentration has been observed in the topmost snowpack layer. Drop
in the ionic concentrations has been observed in all layers that were metamorphosed and
so were formed by big snow-grains. This winter was mild and temperatures had
occasionally risen above zero, so the solutes were slowly leached to other layers and to
the soils. Differences between the composition of the layers and ionic concentrations in
the snowpack were slightly decreasing during the winter. When the spring melting began,
almost all the layers were metamorphosed and their chemistry became similar. Even
when the snow was relatively pure, effect on the chemistry of stream water has been
observed.
Obsah
1.Úvod................................................................................................................................. 2
2.Rešerše ............................................................................................................................. 5
2.1 Obecné charakteristiky oblasti Šumava .................................................................... 5
2.1.1 Geologie............................................................................................................. 5
2.1.2 Geomorfologie ................................................................................................... 6
2.1.3 Pedologie............................................................................................................ 7
2.1.4 Klima.................................................................................................................. 7
2.2 Přehled stanovovaných látek................................................................................... 12
2.2.1 Kovy a polokovy.............................................................................................. 12
2.2.2 Nekovy............................................................................................................. 16
2.3 Kvalitativní vývoj sněhové pokrývky..................................................................... 21
2.3.1 Sněhové srážky ................................................................................................ 21
2.3.2 Sněhová pokrývka............................................................................................ 22
2.3.3 Příklady konkrétních výzkumů ........................................................................ 24
3.Metodika ........................................................................................................................ 26
4. Výsledky ....................................................................................................................... 33
4.1 Původ a složení vzdušných mas.............................................................................. 33
4.2 Kvalitativní vývoj sněhové pokrývky..................................................................... 37
4.2.1 Vývoj struktury sněhové pokrývky.................................................................. 37
4.2.2 Vývoj chemismu sněhové pokrývky a vody ve vodím toku............................ 38
5. Diskuze ......................................................................................................................... 47
5.1 Původ a složení vzdušných mas.............................................................................. 47
5.2 Kvalitativní vývoj sněhové pokrývky..................................................................... 49
5.2.1 Vývoj struktury sněhové pokrývky.................................................................. 49
5.2.2 Vývoj chemismu sněhové pokrývky a vody ve vodním toku.......................... 49
6.Závěr .............................................................................................................................. 55
7. Literatura....................................................................................................................... 57
8. Přílohy........................................................................................................................... 60
1.Úvod
Termín „kryosféra“ pochází z latinského výrazu pro ledový chlad či námrazu - „kryos“.
Označuje veškeré části planety Země, kde se voda nachází v pevném skupenství. Jedná se
o trvale či sezónně zmrzlou půdu, sněhovou pokrývku, mořský led, ledovce atd.
Kryosféra je jednou ze součástí celosvětového klimatického systému a s ostatními
složkami je úzce propojena, často na principu zpětných vazeb. Ovlivňuje cirkulaci
vzduchu, pohyb oceánických proudů, hydrologickou bilanci, toky energie a látek a
modeluje povrch Země.
Obrázek 1: Rozsah ledové a sněhové pokrývky na severní (a) a jižní (b) polokouli v období svého
maxima v březnu, resp. září. (upraveno z UNEP, 2007)
Sněhová pokrývka je druhou, po trvale a sezónně zmrzlé půdě nejrozsáhlejší, složkou
kryosféry. Rozloha ploch pokrytých sněhem je v období svého maxima přibližně 47
milionů km2, přičemž většina sezónní sněhové pokrývky se nachází na severní polokouli
(obr. 1).
V zimě pokrývá sníh na severní polokouli 45,2 milionů km2, což je asi 49% celkové
rozlohy pevniny, v létě pouze 1,9 milionů km2 (průměrné maximum a minimum z let
1966 až 2004; Lemke et al., 2007). Je tedy zřejmé, že sezónní sněhová pokrývka zdaleka
není zanedbatelným činitelem světového klimatu.
2
Obrázek 2: Satelitní snímky rozsahu sněhové pokrývky v zimě (a) a v létě (b). (zdroj Wikipedia, 2008)
Sníh a led v horských oblastech jsou zdrojem vody pro více než 1/6 světové populace
zejména v oblasti Himálaje a And. Během posledních desetiletí byly sledovány poměrně
významné úbytky masy ledovců a míst, kde se sněhová pokrývka nachází i přes letní
období, a tento trend se předpokládá i v budoucím vývoji (UNEP, 2007).
UNEP (2007) dále uvádí, že průměrný rozsah sněhové pokrývky v jednotlivých měsících
klesá v průběhu posledních 40 let na severní polokouli o 1,3% za deset let. Teploty
vzduchu v horských oblastech trvale stoupají, což způsobuje posun sněhové čáry do
vyšších nadmořských výšek a další změny sněhové pokrývky.
Je-li tedy sněhová pokrývka významnou zásobárnou nejen užitkové, ale i pitné vody, a
dochází-li k jejímu úbytku, který nemůžeme příliš ovlivnit, stává se velmi aktuálním
tématem otázka její kvality.
I ve středoevropských podmínkách je tající sníh v horských oblastech významným
zdrojem vody. Chemismus sněhové pokrývky a následně i vodních toků v pramenných
oblastech je zde ale pravděpodobně poněkud odlišný od výše či severněji položených
lokalit, kde jsou předmětem výzkumu především ledovce a sezónní sněhová pokrývka
nepodléhající během zimy žádnému tání. Dochází zde totiž k výkyvům teplot během
zimy i nad bod mrazu, což poněkud komplikuje situaci při výpočtech zásoby chemických
látek na povodí. Složitější je i odhad chemismu sněhové pokrývky, vody z ní odtékající a
vody v tocích.
3
Tato práce se zabývá vyhodnocením monitoringu kvalitativního složení sněhové
pokrývky na experimentálním povodí Modrava 2.
Zájmové území se nachází na Šumavě v okrese Klatovy, 5 km jižně od obce Filipova Huť
na hranicích s Bavorskem a rozkládá se na východní části severního svahu Malé
Mokrůvky (1330 m n. m.) a na západní části severního svahu Mrtvého vrchu
(1254 m n. m.) na ploše zhruba šestnácti hektarů. Toto území se nachází ve srážkově
nejbohatší části Šumavy, přičemž téměř polovina ročního úhrnu srážek se zde akumuluje
během zimy ve formě souvislé sněhové pokrývky, která zde přetrvává přibližně polovinu
roku.
Monitoring kvalitativního a kvantitativního vývoje sněhové pokrývky probíhal po celou
zimu 2007/2008 v týdenních intervalech. Kvantitativním vývojem sněhové pokrývky se
zabývá diplomová práce kolegy Zbyňka Klose.
Chemické složení sněhové pokrývky závisí především na složení vzduchových mas
přinášejících srážky. Je proto otázkou, odkud tyto masy přicházejí.
Další otázkou je dynamika chemických příměsí sněhu. Odpovídá doba jejich setrvání na
povodí době setrvání sněhové pokrývky, nebo vykazují určitou nezávislost? Je struktura a
složení sněhu homogenní?
Poslední, ale pravděpodobně nejdůležitější otázkou je míra vlivu tání na kvalitu vody
v potoce.
První dvě části kapitoly Rešerše (Obecné charakteristiky oblasti Šumava a Přehled
stanovovaných látek) jsou především teoretickými podklady, které poskytují celé práci
rámec základních podmínek a zákonitostí. Samotnou rešerší zadané problematiky je pak
kapitola Kvalitativní vývoj sněhové pokrývky.
4
2.Rešerše
2.1 Obecné charakteristiky oblasti Šumava1
Šumava je největším národním parkem České Republiky. Národní park Šumava byl
vyhlášen 20.3.1991 nařízením vlády ČR č. 163/1991 Sb. na části původní plochy CHKO
Šumava, která byla vyhlášena výnosem Ministerstva školství a kultury č. 53855/63
(novelizováno výnosem Ministerstva kultury ČSR č. 5954 ze dne 17.3.1975
Rozloha NP Šumava je 68 064 ha. CHKO Šumava dnes tvoří ochranné pásmo národního
parku a rozkládá se na ploše 99 624 ha.
2.1.1 Geologie
Šumava je z regionálně geologického pohledu tvořena dvěma základními geologickými
jednotkami – moldanubikem a moldanubickým plutonem.
Šumavské moldanubikum náleží k tzv. jednotvárné skupině, což znamená, že je tvořeno
středně a silně metamorfovanými horninami s převahou pararul a migmatitů bez
významnějšího podílu odlišných složek. Stáří moldanubických hornin je obecně zatím
nejasné a podle různých autorů se pohybuje v rozmezí od spodního proterozoika až ke
staršímu paleozoiku.
Moldanubický pluton je ve své šumavské větvi reprezentován několika většími
granitovými masivy (prášilský, vyderský, plešný a vyšebrodský masiv) a množstvím
drobnějších granitových těles v jejich okolí. Stáří těchto intruzí je obecně variské,
svrchnopaleozoické.
Žilný doprovod je zastoupen především žulovým porfyrem a žilnou žulou.
Kvartérní uloženiny mají převážně polycyklický vývoj a polygenetický charakter.
Dominují deluviální uloženiny soliflukčního původu, velmi hojné jsou rašeliny, méně
fluviální a deluviofluviální uloženiny, ojedinělé jsou glaciální sedimenty. Kvartérní
sedimenty náležejí stratigraficky většinou do pleistocénu a z části do holocénu až recentu.
Složení svahových sedimentů je litologicky velice proměnlivé a pohybuje se od hlín po
hlinité písky, hlinito-kamenité sedimenty až k blokovým uloženinám různých mocností.
Kamenná moře jsou obvykle založena při mrazových srubech.
1
Tato kapitola čerpá především z publikace AOPK „Šumava“ (Mašková, Bufka, Smejkal, 2003)
a internetových stránek e NP Šumava (2008).
5
Geologická stavba území Šumavy je ovlivněna nejen existencí velkých těles vyvřelých
hornin a uspořádáním moldanubického komplexu, ale také zlomovou tektonikou,
především zlomovými zónami s orientací ZSZ-VJV, SSZ-JJV až S-J a SSV-JJZ. Jejich
stáří je mladopaleozoické až terciérní. V geologickém vývoji se některé pohyby
opakovaly. K jednomu z takových oživení značně přispěla alpinská orogeneze. Jak
dokazují seismické záznamy, trvá mírný tektonický neklid na území Šumavy dodnes.
2.1.2 Geomorfologie
Celková rozloha Šumavy jako geomorfologického celku je téměř 1700 km2 při délce
zhruba 120 km a šířce asi 25 km. Střední nadmořská výška je 921,5 m n. m. a průměrný
sklon svahů 7,6°.
Pohoří je ukloněné k severovýchodu, horský celek je tvořen velkými megaantiklinálami a
megasynklinálami, které jsou porušeny četnými zlomy, s rozsáhlými zbytky zarovnaných
povrchů a na náhorních rovinách a širokých hřbetech, místy s mocným krytem
kvartérních zvětralin. Nad rozlehlá horská temena vyčnívají rozptýlené klenby nejvyšších
vrcholů o 300 i více metrů. Šumava se zvedá z nadmořské výšky kolem 700 m a její
nejvyšší vrcholy (na bavorské straně) přesahují 1400 m n. m. (nejvyšším vrcholem je
Velký Javor 1456,0 m n. m., na české straně je to Plechý 1378,3 m n. m.).
Jádrem Šumavy jsou Šumavské pláně, rozsáhlá náhorní rovina s nadmořskou výškou
okolo 1000 m, z nichž k severozápadu vybíhá Železnorudská hornatina a k jihovýchodu
pohraniční hřbet Trojmezenské hornatiny a vnitrozemský hřbet Boubínské a Želnavské
hornatiny, které od sebe dělí široká Vltavická brázda.
Dnešní polygenetický reliéf šumavské oblasti je výsledkem dlouhého geomorfologického
vývoje, který probíhal v různých fyzickogeografických podmínkách. Na vývoj georeliéfu
působily jak pohyby zemské kůry, tak změny podnebí a geomorfologické vlastnosti
hornin. Nejvýrazněji se při formování povrchových tvarů Šumavy uplatnily vlivy
alpinského vrásnění v třetihorách a zvýšená aktivita vnějších činitelů v průběhu střídání
dob ledových a meziledových ve čtvrtohorách.
Oblast celé Šumavy byla v podstatě po celý známý geologický vývoj vystavena pouze
terigenním, různým destrukčním a veškerým denudačním procesům. V postorogenní
historii nebyl zjištěn žádný mořský sedimentační pokryv.
6
2.1.3 Pedologie
Oblast Šumavy se přes svůj celkově horský charakter s převahou kyselých substrátů
v mnoha směrech odlišuje od jiných pohoří České Republiky. Těmito zvláštnostmi jsou
především:
•
velká střední nadmořská výšky území
•
relativně zarovnaný povrch
•
relativně mírnější klima
Výsledkem je pozměněná půdní pásmovitost území – jednotlivá pásma zasahují do
větších nadmořských výšek, než u jiných pohoří.
Uplatňují se zde především litozem (surová půda), ranker (ranker), kambizem modální
(hnědá půda), kambizem dystrická (hnědá půda kyselá a hnědá půda velmi kyselá),
kryptopodzol (rezivá půda), podzol (podzol), pseudoglej (pseudoglej), stagnoglej
(stagnoglej), fluvizem (nivní půda), glej (glej), organozem (rašelinná půda).2
2.1.4 Klima
Většina Šumavy patří podle klimatického členění (Quitt, 1971) do chladné oblasti,
konkrétně se jedná o mírně chladný až chladný horský region. Podnebí má přechodný
charakter mezi oceánickým a kontinentálním s poměrně malými ročními teplotními
výkyvy a s poměrně vysokými srážkami rovnoměrně rozloženými během roku.
2.1.4.1 Teplota vzduchu
Průměrné roční teploty se pohybují od 6°C (okolo 750 m n. m.) do 3°C (okolo 1300 m n.
m.). Z tohoto rozdělení se výrazněji vymykají některé inverzní lokality v údolních a
lesních enklávách, které jsou v průměru chladnější než odpovídá vertikální stratifikaci
(nejchladnějšími oblastmi jsou mělké terénní sníženiny v Šumavských pláních). Roční
teplotní amplituda je potom výraznější v údolích než ve vrcholových polohách.
Při zimních inverzích, které jsou zde častým jevem, dosahují aktuální rozdíly teplot údolí
či terénních sníženin a blízkých vrcholů běžně až 5°C (ve výjimečných případech až
25°C). Denní chod má maximum kolem 14. hodiny, minimum v době kolem východu
slunce.
2
Názvy vycházejí z Taxonomického systému půd ČR z roku 2001, v závorce jsou uvedeny názvy zavedené
u půdních map 1:50 000 ČGÚ.
7
V nadmořské výšce 1200 m je ročně kolem sedmdesáti ledových dnů (tmax < 0),
mrazových dnů (tmin < 0) je zde kolem stosedmdesáti, ve výškách 700 m je to 40
ledových a 140 mrazových dnů. Vysoko položené inverzní polohy mají ovšem v průměru
až 250 mrazových dnů za rok. Ledové dny se vyskytují převážně v zimě, pouze
v nejvyšších polohách nad 1200 m n. m. od 2. poloviny září až do začátku května.
Mrazové dny se vyskytují na převážné části území po většinu roku kromě července a
srpna, ve výše zmiňovaných inverzních polohách ale i v těchto letních měsících. Počet
letních dnů (tmax > 25 °C), závisí především na nadmořské výšce a pohybuje se kolem
pěti dnů v 1200 m a kolem dvacetipěti dnů v 700 m..
Poloha Šumavy na závětrné straně alpského velehorského masivu a v jeho relativní
blízkosti způsobuje při jižním a jihozápadním proudění výrazný fénový efekt, zejména na
okrajových vrcholech a severovýchodních svazích jejího vnitrozemského pásma.
V důsledku toho jsou tyto polohy v průměru o 0,5 až 0,8°C teplejší a mají o něco méně
srážek oproti stejně vysoko položeným lokalitám v jiných českých pohořích.
2.1.4.2 Vlhkost vzduchu
Roční průměr relativní vlhkosti se pohybuje kolem 80 % v převážné části oblasti. Pouze
při jejím severovýchodním okraji v nižších polohách je tato hodnota poněkud nižší.
Roční kolísání je poměrně malé, maximum připadá na prosinec. Minimum na květen až
červenec. Denní kolísání je mnohem výraznější než roční, a to zejména v konkávních
terénních útvarech. Maximum obvykle nastává ve 2. polovině noci před východem
slunce, minimum kolem 14. - 15. hodiny. Absolutního vlhkostního maxima 100 %
dosahuje ovzduší zejména ve vysokých polohách poměrně často (při husté mlze, ve
srážkách). Absolutní minima klesají za zimních inverzních situací ve vyšších volných
polohách až pod 10 %.
2.1.4.3 Vítr
Směr a rychlost větru jsou členitým reliéfem Šumavy značně ovlivňovány. Obecně mají
nejvyšší průměrné rychlosti volné (nezalesněné) konvexní polohy, a to od 5 do 8 m/s.
Naopak v uzavřených hlubších údolích klesá tato průměrná hodnota na 1 až 2 m/s. Ve
volných polohách všeobecně převládá západní až jihozápadní směr proudění, nejméně
četné jsou směry severní a jihovýchodní. V údolních polohách je proudění usměrňováno
podél hlavní osy údolí, v hřebenových polohách se mírně zvyšuje četnost směrů kolmých
k ose hřebene. Podobně je směr větru deformován i v terénních sedlech.
8
Na některých místech se projevuje při jasném počasí místní cirkulace: katabatické stékání
studeného vzduchu v nočních a ranních hodinách údolím směrem dolů (nejvýrazněji ve
Vltavické brázdě) a anabatické denní proudění po svazích a údolími vzhůru (nejvýrazněji
na severovýchodních svazích, což je dáno celkovou orientací hlavního masivu Šumavy).
Denní chod rychlosti větru s maximem odpoledne a minimem v noci je výraznější
v nižších polohách, na vrcholcích a hřebenech je průměrná rychlost větru ve dne i v noci
prakticky stejná. Roční chod rychlosti je málo výrazný, maximum připadá na zimu
(hlavně v nižších polohách), minimum na druhou polovinu léta. Západní až jihozápadní
směr převládá po celý rok, jeho převaha je však výraznější v zimě a v létě, kdežto na jaře
jsou více zastoupeny i severní a na podzim i jižní směry.
2.1.4.4 Srážky
Průměrné roční srážky se na Šumavě pohybují mezi 800-900 mm na severovýchodním
okraji a směrem k hlavnímu hraničnímu hřebeni rychle přibývají a nejvyšších hodnot
dosahují při státní hranici –v oblasti jižně od Březníku 1600 mm a více, jinde 1400 - 1500
mm a v oblasti mezi Strážným a Novým Údolím klesají na 1200 - 1100 mm. Toto
rozdělení je způsobeno orografickými vlivy při převládajícím západním proudění – na
bavorské straně a podél státní hranice vzniká výrazné návětří a severovýchodní svahy se
nacházejí v závětří.
Rozdělení srážek během roku je v návětrném pásu Šumavy víceméně rovnoměrné
s hlavními maximy v červnu a červenci a podružnými v prosinci (v níže položeném
sušším závětrném pásu je výrazné pouze letní maximum, období od října do března má
vyrovnané, poměrně nízké úhrny). Maximální úhrny připadají v pohraničním pásu na
zimu, v nižších oblastech na léto.
Krátkodobé extrémní srážky zde často mívají bouřkový charakter – denní úhrny někdy
dosahují hodnot i přes 100 mm.
Průměrný počet dnů se srážkami má podobné prostorové i časové rozdělení jako úhrny
srážek. Pohybuje se od 170 - 180 dní v nejvlhčích do 150 dní v nejsušších polohách.
Z toho pak v nejvyšších polohách připadá 80 - 100 dní, tj. zhruba polovina, na srážky
tuhé (sníh), v nejnižších polohách se průměrný počet dní se sněžení pohybuje kolem 50
za rok.
Sněhové srážky tvoří v centrální Šumavě asi 40% z celkového ročního množství.
Nejbohatší sněhové polohy se nacházejí podél státní hranice mezi Debrníkem a Černou
9
horou a mezi Třístoličníkem a Smrčinou, kde sněhová pokrývka přetrvává v průměru 120
– 150 dnů a má mocnost kolem 100 – 150 cm, avšak maxima jsou odhadována na 300 –
400 cm.
Nejméně sněhu spadne v nejníže položených polohách na severovýchodním okraji
popisované oblasti. Souvislá sněhová pokrývka se vyskytuje v průměru v 90 až 100
dnech za rok v nejnižších polohách a ve více než 200 dnech v polohách nejvyšších. Toto
období se souvislou sněhovou pokrývkou bývá zejména v nižších polohách přerušováno i
více dny bez sněhové pokrývky. První den se sněhovou pokrývkou připadá v nejnižších
polohách na konec října, v nejvyšších polohách na začátek října, zde se však sněhová
pokrývka výjimečně může vytvořit i v září. Poslední den se sněhovou pokrývkou připadá
v nejnižších polohách obvykle na konec dubna, v nejvyšších polohách na polovinu
května, zde však ještě zůstává nesouvislá sněhová pokrývka do konce května a výjimečně
až do poloviny června. Největší mohutnost sněhové pokrývky bývá v nižších polohách
v únoru, ve vrcholových partiích Šumavy v březnu. Průměrné maximum výšky sněhové
pokrývky se pohybuje od 40 cm v nejnižších do 150 a více cm v nejvyšších polohách.
Absolutní maxima se v nejnižších polohách pohybují kolem 80 - 100 cm, v nejvyšších
polohách vzhledem k naprostému nedostatku údajů ze starší i novější doby možno
maxima odhadnout na již výše zmíněných 300 – 400 cm.
2.1.4.5 Hydrologie
Celé území Národního parku Šumava je zahrnuto do Chráněné oblasti přirozené
akumulace vod (CHOPAV), která téměř koresponduje s hranicí CHKO Šumava
(nařízením vlády č. 40/1978), podle zákona č. 138/1973 Sb., o vodách. V CHOPAV jsou
uplatňována ochranná opatření, jejichž cílem je zabránit snižování vodního potenciálu
území, nepříznivým změnám jakosti vod a takovým zásahům do přírodních poměrů, které
by mohly negativně ovlivnit vodohospodářskou funkci území (přirozená retenční
schopnost a možný zdroj pitné vody).
Celkový průměrný odtok z území NP Šumava je 14,1 m3/s. Přitom do Otavy odtéká 61 %
uvedeného množství, což je dáno vyšším specifickým odtokem z povodí. Na celkovém
odtoku z povodí Labe v profilu státní hranice se podílí odtok z NP Šumava 4,6 %, přitom
plocha povodí NP Šumava činí pouze 1,4 % povodí Labe na území ČR. To dokumentuje
význam tohoto území jako zdrojové oblasti, kde specifický odtok dosahuje více než
trojnásobek průměrné hodnoty specifického odtoku z celého povodí Labe. Příznivé
10
klimatické podmínky a přírodní podmínky s množstvím mokřadních a rašelinných ploch
ovlivňují příznivě akumulaci vod v území a regulaci jejich odtoku. To dokazuje malá
rozkolísanost odtoků z území, která je 1:15.
Hydrologicky náleží většina území k úmoří Severního moře, povodí Labe s hlavními
řekami Vltavou a Otavou, které pramení v oblasti šumavských plání v centrální části
pohoří, vyznačující se množstvím vrchovišť. Řeka Otava odvodňuje západní část NP
Šumava. Vzniká soutokem dvou významných toků - Vydry a Křemelné, v jejichž dolních
úsecích je patrná zpětná eroze toků, která vytvořila kaňonovitá, strmá údolí. V horních
částech svých toků, a zejména pak přítoky těchto řek, protékají mělčími údolími
zarovnaných šumavských hřebenů - ať už jsou to tři zdrojnice Vydry stékající se u
Modravy - Modravský, Roklanský a Filipohuťský potok nebo významné přítoky
Křemelné - Slatinný a Prášilský potok. Řeka Vltava odvádí vody z jihočeské části NP
Šumava a pramení jako Černý potok na východním svahu Černé hory. Po soutoku
s Vltavským potokem u Borových Lad se stává Teplou Vltavou, sbírá další přítoky a od
Černého Kříže, po soutoku se Studenou Vltavou, se volně meandrujícím tokem blíží
Želnavě. Zde již začíná vzdutí Lipenské přehrady, která je nejvýznamnějším umělým
vodním dílem v území.
11
2.2 Přehled stanovovaných látek3
2.2.1 Kovy a polokovy
Téměř všechny kovy, resp. polokovy jsou alespoň ve stopových množstvích ve vodách
přirozeně obsaženy, a to v závislosti na geologických podmínkách. K obohacení dochází
stykem vody s horninami a půdou. Kovy a polokovy jsou ve vodách přítomné
v rozpuštěné i nerozpuštěné formě.
Atmosferické vody ve formě srážek dopadlých na povodí mohou být znečištěné
exhalacemi ze spalování fosilních paliv a výfukovými plyny a mohou tak být zdrojem
znečištění povrchových vod rtutí, olovem, zinkem, kadmiem aj.
Některé kovy, jsou-li přítomné ve vodách, mají i v nízkých koncentracích negativní vliv
na zdraví vodních i terestrických organismů včetně člověka. Patří mezi ně především
rtuť, kadmium, olovo a arsen. Inhibují růst organismů a činnost enzymů a nepříznivě tak
ovlivňují samočistící pochody v přírodních vodách. U živočichů se akumulují v těle a
mohou být příčinou akutních nebo chronických onemocnění.
Obsah kovů ve vodách je ovlivněn nejenom chemickými, ale, jak se zdá, především
fyzikálně-chemickými procesy (adsorpcí). Proto jejich koncentrace ve vodách závisí
jednak na chemické a jednak na adsorpční rovnováze, přičemž adsorpční rovnováha je
naprosto převažujícím faktorem v případě kovů ve stopových koncentracích.
Změny v koncentraci kovů ve vodě závisí na tzv. imobilizačních a remobilizačních
procesech (viz. tabulka 2), kterými se kovy buď vážou do tuhých fází (sedimentů), nebo
se z nich naopak uvolňují.
Tabulka 1: Přehled procesů ovlivňujících koncentraci kovů ve vodě.
imobilizační procesy
remobilizační procesy
3
▪ alkalizace vody
▪ oxidace
▪ adsorpce na tuhých fázích
▪ inkorporace do biomasy
▪ acidifikace vody
▪ redukce
▪ komplexace
▪ desorpce
▪ uvolňování z odumřelé biomasy
Tato kapitola čerpá z knihy Pavla Pittera Hydrochemie (1999).
12
Kovy a polokovy lze rozdělit podle hygienické závadnosti následujícím způsobem:
•
toxické: Hg, Cd, Pb, As, Se, Be, V, Ni, Ba, Ag, Zn
•
s karcinogenním nebo teratogenním účinkem: As, Cd, CrVI, Ni, Be
•
vykazující chronickou toxicitu: Hg, Cd, Pb, As
•
ovlivňující organoleptické vlastnosti vody: Mn, Fe, Cu, Zn
Toxicita kovů závisí na teplotě, hodnotě pH a celkovém složení vody, které ovlivňují
jejich speciaci. Toxicky většinou působí především jednoduché iontové formy.
Anorganické a organické komplexy jsou většinou méně toxické.
U směsí kovů se mohou jejich toxické účinky sčítat, zesilovat i zeslabovat. Toxičtěji se
projevují jednotlivé složky například ve směsích Cd+Zn, Ni+Zn nebo Hg+Cu.
Hg, Pb, Se, Cu, Zn a další kovy mají významnou bioakumulační schopnost, což znamená,
že se snadno hromadí v sedimentech a ve vodní flóře a fauně. Buňky se o tyto kovy
obohacují tzv. aktivním přestupem (proti koncentračnímu gradientu), který je nevratný.
Genezi a formy výskytu jednotlivých prvků ve vodách uvádí Pitter (1999).
Sodík a draslík
Vyskytují se ve všech přírodních vodách, patří mezi čtyři základní kationty přírodních a
užitkových vod. Koncentrace sodíku je ve vodách až na výjimky vždy vyšší, než
koncentrace draslíku. Nejnižší poměr bývá v atmosferických vodách.
Koncentrace Na a K se obvykle pohybuje v setinách až desetinách mg l-1
v atmosferických vodách, v povrchových a podzemních vodách v jednotkách až
desítkách mg l-1.
Sodík a draslík nejsou v povrchových a podzemních vodách hygienicky významné a
jejich koncentrace není limitována.
Vápník a hořčík
Patří mezi čtyři základní kationty přírodních a užitkových vod. Koncentrace vápníku
obvykle převyšuje koncentraci hořčíku.
V neznečištěných atmosferických vodách bývají koncentrace vápníku a hořčíku obvykle
menší než 1 mg l-1. V prostých povrchových a podzemních vodách se koncentrace
13
vápníku pohybuje řádově od desítek do několika set mg l-1, koncentrace hořčíku se
pohybuje od jednotek do několika desítek mg l-1.
Z hygienického hlediska nejsou vápník a hořčík příliš významné.
Hliník
Vlivem kyselých srážek se zvyšuje migrace hliníku v půdě, což je také jedna z příčin
vzrůstu koncentrace hliníku v podzemních a povrchových vodách.
Koncentrace hliníku v prostých podzemních a povrchových vodách se pohybují obvykle
jen v setinách až desetinách mg l-1.
Hliník je toxický pro ryby a vodní organismy (v koncentracích nad 0,5 mg l-1
u nejcitlivějších), což se může projevit v acidifikovaných vodách v důsledku kyselých
srážek. Toxicita záleží na formách výskytu hliníku – komplexní formy jsou méně toxické
než jednoduché ionty. Toxicitu pro ryby snižuje i přítomnost křemíku (záleží na pH a
poměru Al:Si), ovlivňuje ji i celkové složené vody (v málo mineralizovaných vodách
jsou účinky prokazatelnější). Dále byla prokázána fytotoxicita. Pro člověka může být
vysoký obsah hliníku škodlivý pro jeho možné neurotoxické účinky. Neurotoxicita
hliníku ovšem ještě nebyla jednoznačně prokázána.
Železo
V malých koncentracích je běžnou součástí přírodních vod. Koncentrace železa obvykle
převyšuje koncentraci manganu.
V povrchových vodách se železo vyskytuje v setinách až desetinách mg l-1. Voda většiny
toků ČR obsahuje železa méně než 0,5 mg l-1.V podzemních vodách se může vyskytovat
rozpuštěné železo v oxidačním stupni II v koncentracích dosahujících i desítek mg l-1.
Železo je závadné ve vodě určené pro chov ryb (v koncentracích vyšších než 0,1 mg l-1),
neboť FeII se na alkalicky reagujících žábrách oxiduje a hydrolyzuje a nerozpustné
sloučeniny v oxidačním stupni III pokrývají žaberní lístky a snižují respirační plochu
žaber, takže může dojít až k úhynu ryb udušením.
Mangan
Zvýšená koncentrace železa bývá v přírodních vodách doprovázena i zvýšenou
koncentrací manganu. Ta bývá zřídka vyšší než 1 mg l-1. Koncentrace v podzemních
vodách jsou větší než ve vodách povrchových, kde probíhají oxidační procesy.
14
Mangan je nezbytný pro rostliny i živočichy. V koncentracích vyskytujících se
v přírodních vodách je zdravotně nezávadný, ale významně ovlivňuje organoleptické4
vlastnosti vody.
Měď
V prostých povrchových a podzemních vodách se koncentrace pohybují řádově
v jednotkách až desítkách µg l-1.
Měď patří mezi esenciální prvky pro lidský organismus, onemocnění způsobená
požíváním vody s obsahem mědi nejsou známa. Pro vodní organismy je ovšem značně
toxická a to už od koncentrace 0,05 mg l-1.
Zinek
V prostých podzemních a povrchových vodách bývá zinek přítomen obvykle
v koncentračním rozmezí od 5 do 200 µg l-1.
Zinek patří mezi esenciální stopové prvky pro lidi, zvířata i rostliny. Jeho nedostatek
může být příčinou řady zdravotních problémů, proto je jeho přítomnost ve vodách
z hygienického hlediska málo závadná. Ve větších koncentracích (nad 5 mg l-1) ovšem
ovlivňuje chuť vody.
Zinek je značně toxický pro ryby a jiné vodní organismy a to už od koncentrací řádově
desetin mg l-1. Míra toxicity závisí na formách výskytu ve vodě a přípustná koncentrace
pro jednotlivé organismy se může značně lišit v závislosti na celkovém složení vody.
Kadmium
Kadmium ve vodě doprovází zinek, avšak v podstatně menších koncentracích.
Kadmium je velmi nebezpečným jedem, z kovů je toxičtější pouze rtuť. Značně se
kumuluje v biomase, setrvává v těle velmi dlouho, detoxikace je pomalá a hrozí
nebezpečí chronických otrav. Ukládá se do kůry nadledvinek a způsobuje jejich
disfunkci, způsobuje odvápňování kostí a předpokládají se jeho karcinogenní účinky při
inhalaci. Dále zesiluje toxické účinky jiných kovů jako Cu a Zn.
Je velmi toxické pro vodní organismy již od koncentrací řádově v jednotkách µg l-1.
Toxicky působí především jednouchý ion. Míra toxicity závisí na formách výskytu ve
4
Vlastnosti zjistitelné smyslovými orgány – teplota, barva, zákal, pach a chuť.
15
vodě a přípustná koncentrace pro jednotlivé organismy se může značně lišit v závislosti
na celkovém složení vody.
Rtuť
Ve vodách se přirozeně nachází v koncentraci řádově desetin µg l-1.
Působí všeobecně toxicky. Hromadí se v játrech, ledvinách a mozku, je ledvinovým a
nervovým jedem kumulativního charakteru, má gonádotropní účinky5. Při otravě vyššími
koncentracemi dochází k vážným poruchám centrálního nervového systému a kromě
mentálních poruch může dojít až k úplnému ochrnutí. Organické sloučeniny rtuti mají
mimořádně velkou schopnost akumulovat se v organismech a přenášet se dále potravním
řetězcem.
Olovo
Koncentrace v přírodních vodách je řádově v jednotkách až desítkách µg l-1.
Má velkou schopnost hromadit v sedimentech a biomase a je velmi toxické. Váže se na
některé enzymy, inhibuje tvorbu hemoglobinu, působí neurotoxicky a je považováno za
potenciální karcinogen. V lidském organismu se olovo hromadí především v kostech.
Jako u jiných kovů závisí jeho toxicita pro vodní organismy na celkovém složení vody.
Nejpřísnější omezení je pro chov lososovitých ryb – maximální přípustná koncentrace je
cca 0,004 mg l-1.
Křemík
Křemík se v přírodních vodách vyskytuje řádově v jednotkách až desítkách mg l-1.
Hygienicky je málo významný.
2.2.2 Nekovy
2.2.2.1 Sloučeniny síry
Přeměny anorganických sloučenin síry lze znázornit následovně:
← převážně biochemická redukce
S-II ↔ S0 ↔ S2IIO32- ↔ SIVO32- ↔ SVIO42-
→ biochemická nebo i chemická oxidace
5
Ovlivňuje činnost pohlavních žláz.
16
K biochemické redukci síranů v neutrálním a alkalickém prostředí je zapotřebí značně
záporných hodnot oxidačně-redukčního potenciálu (anaerobních podmínek). Proto se ve
vodách redukují dusičnany na elementární dusík dříve než sírany na sulfidy.
Konečným produktem oxidace sloučenin síry vodách jsou sírany a konečným produktem
redukce sulfan a jeho iontové formy.
Biochemická oxidace probíhá za přítomnosti bezbarvých, purpurových nebo zelených
sirných bakterií, např. rodu Beggiatoa a Chromatium. V silně kyselém prostředí vod
z okolí nalezišť sulfidických rud se na oxidaci sulfanu podílejí acidorezistentní bakterie
rodu Thiobacillus a Thiobacterium. Sirné bakterie patří mezi chemolitotrofní organismy.
Chemická oxidace sulfanu a jeho iontových forem ve vodě je složitým procesem, jehož
meziprodukty mohou být elementární síra, thiosírany, siřičitany a pravděpodobně
i polysulfidy. Rychlost reakce závisí na teplotě, pH (v alkalickém prostředí se sulfidy
oxidují snáze a oxidace probíhá rychleji), počáteční koncentraci sulfidů a katalytickém
účinku kovů6 a některých organických látek (fenoly, aldehydy). Elementární síra se
vylučuje v koloidní disperzi pouze v úzkém rozmezí hodnot pH a oxidačně-redukčního
potenciálu, zejména v kyselém až neutrálním prostředí.
Sírany jsou v oxických a anoxických podmínkách ve vodě stabilní, na sulfidy se
biochemicky redukují teprve v anaerobním prostředí při značně záporných hodnotách
oxidačně-redukčního potenciálu. Redukce síranů je především biochemický proces
(chemická redukce je možná teprve při teplotách od 250°C) způsobený bakteriemi rodu
Desulfovibrio, které se běžně vyskytují v sedimentech, zahnívajících povrchových
vodách a v redukčních zónách hlubších horizontů podzemních vod. Ve vodách ovšem
musí být vyčerpán rozpuštěný kyslík a dusičnany, které se redukují přednostně.
Vzhledem k tomu, že se jedná o bakterie chemoorganotrofní, vyžadují alespoň malé
koncentrace organické hmoty jako zdroj organického uhlíku.
Sírany
Patří mezi hlavní anionty přírodních vod. Atmosferické vody obsahují sírany
v jednotkách mg l-1, ale v průmyslových oblastech se mohou jejich koncentrace
pohybovat i v desítkách mg l-1. Podzemní a povrchové vody obsahují sírany
v koncentraci řádově desítek až stovek mg l-1.
6
Sloučeniny Mn, Ni, Co, Cu, Fe jsou schopny zkrátit dobu oxidace z několika dnů na pouhých několik
minut.
17
V běžných koncentracích nemají sírany ve vodách hygienický význam, při zvýšených
koncentracích ovlivňují organoleptické vlastnosti vody a v kombinaci s vyššími
koncentracemi hořčíku a sodíku způsobuje, že má voda projímavé účinky.
2.2.2.2 Sloučeniny fosforu7
Vzhledem k tvorbě málo rozpustných fosforečnanů s Ca, Mg, Fe, Al a pod. a vzhledem
k jejich významné chemisorpci na tuhých fázích (hlinitokřemičitanech, hydratovaných
oxidech kovů či sedimentech) se fosforečnany vyskytují ve vodách jen ve velmi malých
koncentracích (desetiny mg l-1 a méně). Z přírodních vod jsou na fosforečnany bohatší
vody z rašelinišť, kde může být koncentrace fosforu až 0,4 mg l-1 (původ je v rozkladu
rostlinné biomasy).
Málo rozpustné fosforečnany mají velký význam v hydrochemii, protože ovlivňují
zbytkové koncentrace fosforu ve vodách. Chemie srážení fosforu je poměrně
komplikovaná, protože nevznikají pouze chemická individua, ale uplatňuje se i sorpce a
koprecipitace, takže vzniklé sraženiny nemají stechiometrické složení. Chemii srážení
fosforečnanů výše uvedených prvků uvádí Pitter (1999).
Sloučeniny fosforu jsou jedním z nejvýznamnějších článků v přírodním koloběhu látek.
Jsou nezbytné pro nižší i vyšší organismy. Přeměňují je na organicky vázaný fosfor, který
se po jejich úhynu opět uvolňuje do prostředí. Fosfor hraje klíčovou roli v eutrofizaci
povrchových vod – významně se uplatňuje při růstu řas a sinic. Proto jsou jeho
koncentrace v období intenzivní fotosyntetické asimilace v letním období ve stojatých
vodách nejmenší.
Hygienický význam fosforečnanů ve vodách je malý.
2.2.2.3 Sloučeniny dusíku
Dusík patří spolu s fosforem mezi nejdůležitější makrobiogenní prvky. Patří do skupiny
nutrientů, které jsou nezbytné pro rozvoj mikroorganismů a uplatňuje se při všech
biologických procesech ve vodách.
Sloučeniny dusíku jsou ve vodách málo stabilní a podléhají v závislosti na oxidačněredukčním potenciálu a hodnotě pH zejména biochemickým přeměnám. Dusičnany jsou
stabilní při relativně vysokých hodnotách oxidačně-redukčního potenciálu, nicméně
7
Hmotnostní koncentraci sloučenin fosforu doporučuje Pitter (1999) udávat ve formě prvku (P). Pro
vodohospodářskou a hydrochemickou praxi je významný právě celkový obsah tohoto prvku, nikoliv iontů
PO43- či HPO42-.
18
v anoxických podmínkách mohou podléhat redukci na elementární dusík. K redukci až na
amoniakální dusík je zapotřebí značně záporných hodnot oxidačně-redukčního
potenciálu. Fixace dusíku (přeměna na organicky vázaný dusík bakteriemi a sinicemi)
probíhá ve vodách jen v malé míře.
Biochemickými přeměnami anorganických forem dusíku jsou nitrifikace a denitrifikace.
Nitrifikací rozumíme oxidaci amoniakálního dusíku na dusitany až dusičnany, která je
způsobena autotrofními (litotrofními) a výjimečně i organotrofními organismy.
Chemolititrofní organismy využívají jako zdroj uhlíku CO2 a jako zdroj energie právě
amoniakální dusík. Množství získané energie je ovšem velmi malé, proto je malá i
specifická tvorba nové biomasy těchto organismů. Jedná se o druhy Nitrosomonas, která
přeměňuje amoniakální dusík na dusitany a Nitrobacter, která přeměňuje dusitany na
dusičnany. Oba tyto mikroorganismy se hromadí v půdě, dnových sedimentech a na
nerozpuštěných látkách ve vodě, proto ve vodách a v půdě v oxických podmínkách
probíhá nitrifikace velmi snadno. Díky přítomnosti obou mikroorganismů jsou ve vodě
dusitany přítomny jen v malých koncentracích a nehromadí se, ale jsou přeměňovány
dále na dusičnany.
Nitrifikaci lze znázornit následujícími rovnicemi:
2 NH3 + 3 O2 = 2 NO2- + 2 H+ + 2 H2O
2 NO2- + 2 O2 = 2 NO3Výslednou rovnici oxidace amoniakálního dusíku na dusičnanový dusík lze vyjádřit:
NH3 + 2 O2 = NO3- + H+ + H2O
NH4+ + 2 O2 = NO3- + 2 H+ + H2O
Dochází tedy k uvolňování vodíkových kationtů a tím k okyselování prostředí.
V anoxických podmínkách dochází k denitrifikaci na elementární dusík (výjimečně na
oxidy dusíku) organotrofními, striktně i fakultativně anaerobními mikroby jako
Pseudomonas, Achromobacter či Micrococcus.
Denitrifikaci schematicky popisují rovnice:
5 CH3OH + 6 NO3- = 5 CO2 + 3 N2 + 7 H2O + 6 OH5 C6H12O6 + 24 NO3- = 12 N2 + 18 H2O + 30 CO2 + 24 OHDochází tedy k uvolňování hydroxidových aniontů¨a tím k alkalizaci prostředí.
19
Amoniakální dusík (NH3, NH4+)
V přírodních podzemních a povrchových vodách se nachází v koncentracích desetin,
maximálně jednotek mg l-1. Atmosferické vody jsou na amoniakální dusík relativně
bohaté – obsahují jej v jednotkách až desítkách (v průmyslových oblastech) mg l-1.
Ve vodách je jeho obsah značně nestálý, neboť podléhá nitrifikaci.
Je indikátorem fekálního znečištění vod. I v nízkých koncentracích (od 0,01 mg l-1)je
toxický pro ryby – ovšem pouze v nedisociované formě NH3. Při intoxikaci ryb jsou
nejvýraznější nervové příznaky.
Dusitany
Jsou především nestálými meziprodukty biochemických a chemických transformací
dusíku. Ve vyšších koncentracích způsobují methemoglobinaemii8. Při vysoké kyselosti
prostředí reaguje kyselina dusitá se sekundárními aminy za vzniku N-nitrosoaminů, které
jsou potencionálními karcinogeny. Takové prostředí je například v žaludku, kde mohou
sekundární aminy vznikat rozkladem organických dusíkatých látek (při pH žaludečních
šťáv asi 1,5). Působí toxicky na ryby (způsobují methemoglobinaemii), míra toxicity
ovšem záleží na celkovém složení vody. Přípustnou koncentrací jsou řádově setiny mg l-1.
Dusičnany
Vyskytují se téměř ve všech vodách a patří mezi hlavní anionty přírodních vod. Jejich
koncentrace se pohybují řádově v jednotkách až desítkách mg l-1 a mění se mimo jiné
i v závislosti na vegetačním období. Za oxických podmínek jsou stabilní, za anoxických
podléhají denitrifikaci. Díky své nízké sorpční schopnosti mohou pronikat půdou i do
vzdálených míst a kontaminovat podzemní vody.
Samy o sobě jsou dusičnany málo toxické, ale v trávicím traktu se mohou redukovat na
dusitany, které poté způsobují methemoglobinaemii.
8
Dusitany reagují s hemoglobinem na methemoglobin, který není schopen vázat a přenášet kyslík. Tímto
onemocněním jsou ohroženi především novorozenci do 3 měsíců věku (dusičnanová alimentární
methemoglobinaemie). Jejich krev totiž obsahuje tzv. fetální hemoglobin F, který je přeměňován na
methemoglobin snáze než hemoglobin A obsažený v krvi starších dětí a dospělých. Přirozená hladina
methemoglobinu v krvi je asi 1%. Zvýšený obsah na 10-20% se projevuje cyanózou (šedomodrým
zbarvením okrajových částí těla způsobeným jejich nedostatečným okysličením) a tachykardií (zrychlenou
srdeční činností). Při obsahu methemoglobinu nad 20% se přidávají křeče a průjmy. Obsah vyšší než 50%
je letální.
20
2.3 Kvalitativní vývoj sněhové pokrývky
2.3.1 Sněhové srážky
Sněhové vločky, které se později mění ve sněhová zrna, procházejí několika procesy,
které určují jejich momentální chemické složení.
Zpočátku je jejich složení identické se složením ledových jader nutných pro jejich vznik.
Během pádu k zemskému povrchu se na ně váží další chemické látky, které jsou přítomné
v atmosféře ve formě aerosolů. Na zemském povrchu se stávají součástí sněhové
pokrývky, ve které se mění ve sněhová zrna. Sněhová pokrývka pak prodělává během
svého vývoje a stárnutí další změny fyzikálních i chemických vlastností.
Vývojem tvaru a velikosti krystalů v závislosti na obsahu tekuté vody ve sněhové
pokrývce, teplotě a teplotním gradientu se zabývá např. Colbeck (1982 in Singh, 2001).
Obsah jednotlivých chemických složek v padajícím sněhu podle Richardse (1972 in
Singh, 2001) ovlivňují především:
•
původ vzduchových mas – nad oceány se ve vzduchu nachází relativně více částic
pocházejících z mořských solí, zatímco nad kontinenty je relativně více
prachových částic,
•
fyziografický efekt – ve větších výškách je nižší koncentrace aerosolů,
•
místní klima – v oblastech se suchým klimatem je přítomné větší množství
aerosolů než v oblastech s klimatem humidním,
•
lokální zdroje znečištění – industriální zdroje, vulkány a podobně,
•
blesky, meteorický prach a solární termonukleární reakce – tyto zdroje jsou ovšem
stále předmětem výzkumu a diskuzí.
Sněhové krystaly padají k zemi menší rychlostí než dešťové kapky a cestu k zemskému
povrchu vykonávají po delší dráze, což vede k jejich delší expozici polutantům - jsou tak
lepším indikátorem jejich přítomnosti v ovzduší. Mají navíc oproti dešťovým kapkám
větší relativní povrch, což dále zvyšuje jejich schopnost vymývat z ovzduší znečišťující
látky. Tato schopnost nezávisí na tvaru krystalů a je nepřímo úměrná jejich průměru
(Sood and Jackson, 1970 in Singh, 2001).
Sněhová pokrývka je poté vystavena ještě suché depozici, obsah znečišťujících látek tedy
stoupá (nejvýrazněji v průmyslových oblastech).
21
Složení a množství mokré depozice se může podstatně měnit s typem srážek. Na východě
severoamerického kontinentu byl ve sněhových srážkách zjištěn podstatně větší podíl
dusičnanů a síranů než ve srážkách dešťových (Chan et al., 1987 in Singh, 2001), což má
za následek acidifikaci povodí v období tání a následné okyselování toků a jezer v období
tání (Bales et al., 1993; Stoddard, 1995).
2.3.2 Sněhová pokrývka
Nejranější studie se zabývaly především vývojem kyselosti sněhové pokrývky (Clement,
1966).
Během vývoje a stárnutí sněhové pokrývky dochází k vymývání chemických látek. Děje
se tak dvěma základními procesy – frakcionací a preferenčním vymýváním.
Frakcionace
Tento proces zahrnuje relativní obohacení vody odtékající ze sněhové pokrývky
v prvních fázích tání chemickými látkami. Jak uvádí Singh (2001), v minulosti bylo
provedeno mnoho terénních i laboratorních pokusů dokazujících, že na začátku období
tání jsou koncentrace iontů znečišťujících látek několikanásobně vyšší, než průměrné
koncentrace v celé sněhové pokrývce (Johannessen et al., 1977). Podle Semkina a
Jefferiese (1986 in Singh, 2001) se více než 50% iontů uvolní během prvních 30% tání.
Williams a Melack (1991) aznamenali na horském povodí v pohoří Sierra Nevada (USA)
epizodní zvýšení koncentrací rozpuštěných iontů ve vodě odtékající z tajícího sněhu (dále
bude používán krásný nový termín Ing. Jirky Pavláska, PhD. „sněhotajná voda“, resp. její
zkratka STV) s počátečními koncentracemi dvakrát až dvanáctkrát vyššími, než byly
průměrné koncentrace ve sněhové pokrývce.
Tento jev vychází ze skutečnosti, že znečišťující látky jsou na ledové krystaly poměrně
volně vázány a při rekrystalizaci se nesnadno zabudovávají do nové krystalové mřížky
ledových zrn. Během vývoje sněhu tak migrují k povrchu jednotlivých zrn (Colbeck,
1981 in Singh, 2001). Děje se tak následujícím způsobem:
•
Molekuly vody se ve sněhové pokrývce pohybují díky sublimaci. Rekrystalizace
ledu z plynné fáze vede k oddělení jednotlivých iontů znečišťujících látek a jejich
odloučení na povrch nově vznikajících zrn (Dozier a Melack, 1989).
•
Uvnitř sněhové pokrývky dochází k tání a opětovnému mrznutí, což zvyšuje
koncentraci chemických příměsí ve volné vodě vznikající v pórech, která se
22
následně stává podstatnou částí prvních fází odtoku STV (Colbeck, 1981 in
Singh, 2001; Bales et al., 1989; Williams a Melack, 1991). Množství volné vody
obohacené o chemické látky navíc během stárnutí sněhové pokrývky vzrůstá.
Koncentrace iontů v STV je reprezentována bezrozměrným faktorem koncentrace
definovaným jako poměr aktuální koncentrace chemických látek v STV vůči jejich
koncentraci v původní sněhové pokrývce. Tranter (1991 in Singh, 2001) upřesnil jeho
typické hodnoty na 2 - 6, které poté, co odtálo cca 50% sněhové pokrývky, klesaly až
hodnotám 0,2 - 0,5. Maximální koncentrace iontů znečišťujících látek v STV byly
nepřímo úměrné míře tání. (Při pomalém tání odtéká především volná voda z pórů, při
rychlém tání tají i sněhová zrna, která jsou relativně „čistší“ a dochází tak k „naředění“
STV.)
Vymývání chemických látek bylo v počáteční fázi shledáno heterogenním především
kvůli vzniku preferenčních cest ve sněhové pokrývce (Marsh a Pomery, 1993 in Singh,
2001).
Díky výše popsaným procesům má raná fáze odtoku STV významný vliv na kvalitu vody
ve vodních tocích a jezerech. Problém acidifikace vodních toků a jezer byl podle Singha
(2001) zkoumán především v USA, Kanadě, v Norsku a ve Švédsku a jeho hlavní
příčinou bylo shledáno právě uvolňování vysokých koncentrací chemických látek v první
fázi tání sněhové pokrývky. Pro popis a predikci vlivu odtoku STV na chemismus vody a
vodní organismy horských povodí je dále nezbytné kvantifikovat zásobu chemických
látek na povodí a znát interakci odtoku STV a půdního prostředí.
Preferenční vymývání
Voda v tekutém skupenství, která protéká sněhovou pokrývkou, poté snadno vymývá
rozpustné látky. Ionty jednotlivých látek se ovšem nevymývají stejně rychle. Dochází
k preferenčnímu vymývání – ionty některých látek se vymývají dříve než jiných (Dozier
a Melack, 1989). Obecně jsou dříve vymývány síranové a dusičnanové ionty před ionty
chloridovými (Brimblecombe et al., 1985 in Singh, 2001). Jedna z hypotéz praví, že
důvodem je odlišné umístění jednotlivých iontů v krystalech. Například krystaly vzniklé
nad oceány, tedy z aerosolů obsahujících mořskou sůl, obsahují od počátku ve své mřížce
ionty Cl-, naopak NO3- a SO4- získávají až při transportu atmosférou. Proto jsou SO4- a
NO3- vymývány dříve než Cl- (Tsiouris et al., 1985 in Singh, 2001; Tranter et al., 1986 in
23
Singh, 2001). Brimbelcombe et al. (1987 in Singh, 2001) se zabýval vymýváním kationtů
– jeho studie předkládá pořadí kationtů K+>Ca2+>Mg2+>Na+. Studie se ovšem v názorech
na pořadí vymývaných iontů velmi různí. Je však zřejmé, že nejméně mobilními ionty
jsou Na+ a Cl-, což může být způsobeno jejich větší rozpustností v ledu oproti ostatním
iontům.
2.3.3 Příklady konkrétních výzkumů
Kyselost sněhové pokrývky
Kyselostí sněhové pokrývky se zabýval Clement (1966). Pozoroval vzestup pH
následující po vzestupu teplot a vzestup pH s transformací sněhových zrn. Celkově tedy
zaznamenal vzestupný trend vývoje pH během stárnutí sněhu v průběhu zimy.
Kvalita vzduchových mas
Kvalitou vzduchových mas a znečištěním atmosferické depozice se zabývá dlouhodobý
projekt monitoringu sněhové pokrývky v Rocky Mountains (Ingersoll et al., 2001).
K určení kvalitativních parametrů vzduchových mas se používal jediný vzorek odebraný
z celého profilu sněhové pokrývky před začátkem jarního tání v místech, kde je tání
sněhu v průběhu zimy zanedbatelně malé. V kopaných sondách byla měřena teplota
jednotlivých vrstev, popisována jejich struktura (velikost krystalů sněhu, jejich typ a
tvrdost vrstvy) a pozorovány vrstvy ledu, příznaky tání a nasycenost půdy, aby bylo
ověřeno, že tání ještě nezačalo a odebraný vzorek může být považován za reprezentativní
vzorek atmosferické depozice za uplynulou zimu. Kvůli vyloučení možné kontaminace
vzorků nebylo vzorkováno svrchních 5 a spodních 10 cm sněhové pokrývky.
Vymývání iontů ze sněhové pokrývky
Vymýváním iontů na mezo- a mikroúrovni se v laboratorních podmínkách zabývali Bales
et al. (1989). Dokázali, že pro koncentraci látek v STV odtékající ze spodní plochy
sněhové pokrývky je velmi důležité, jaké je počáteční rozmístění látek v profilu a
v jednotlivých sněhových zrnech. Tracery (kyseliny a soli) byly umístěny do
homogenního bloku sněhu o výšce 40 cm. Látky umístěné navrchu bloku se vyluhovaly
ve značném předstihu před látkami rovnoměrně rozmístěnými v celém profilu. Přibližně
80% solí umístěných ve svrchní části bloku bylo vymyto prvními 20% STV, ze střední
části se s těmito 20% STV vymylo 70% solí. Transport příměsí na povrch zrn během
vývoje sněhové pokrývky a na povrch shluků zrn vznikajících díky tání a mrznutí
urychloval jejich vymývání.
24
Chemické složení sněhové pokrývky a vody ve vodních tocích
Studium chemického složení sněhové pokrývky a vody ve vodních tocích prováděli
Ahmad a Hasnain (2001). Na povodí o rozloze 53 km2, jednom z pramenišť Gangy,
dominovaly ionty Ca2+, Na2+, NO3-, SO4- a HCO3-. Složení vody ve vodních tocích
ukázalo, že STV značně mění své složení při průchodu půdním prostředím.
25
3.Metodika
Charakter zájmového území popisuje Pavlásek et al. (2006).
Experimentální povodí Modrava 2 se nachází na severním svahu Malé Mokrůvky
v pramenné oblasti Ptačího potoka (hydrologické pořadí povodí 1-08-01-002) 5 km jižně
od Filipovy Huti na hranici s Bavorskem. Místní název lokality je „Medvědí doupě“.
Po kůrovcové kalamitě byla v této lokalitě povolena těžba napadeného smrkového
porostu. Původní smrkový porost byl starý přibližně 160 let a na části plochy se
vyskytoval porost starý 26 let. Porost rovnoměrně pokrýval celou plochu povodí. Po
těžbě byla paseka zalesněna smrkem a částečně jeřábem a klenem.
V současné době tvoří povrch terénu vysazené a náletové dřeviny, travní porost, tlející
větve a pařezy, které zde zbyly po těžbě. Půdní horizont je tvořen skeletovitým mělkým
humózním horizontem, ve kterém jsou větve a kořeny v různém stupni rozkladu, a pod
ním je zvětralá granitová matečná hornina, která místy vystupuje na povrch.
Vybrané charakteristiky území shrnuje Tabulka 1:
Tabulka 1: Vybrané charakteristiky experimentálního povodí Modrava 2.
Vybrané charakteristiky experimentálního povodí Modrava 2
Lokalita
Pod Malou Mokrůvkou
Lesní pokryv
Paseka
2
Plocha povodí
0,16 km
Min. nadmořská výška (uzávěrový profil)
1197 m n.m.
Max. nadmořská výška (vrchol M. Mokrůvky)
1330 m n.m.
Stř. nadmořská výška
1247 m n.m.
Délka údolnice
0,745 km
Sklon svahů
0,21
Hloubka půdního profilu
0,2 - 0,3 m
Souřadnice GPS (vrchol M. Mokrůvky)
48°58'10.489"N, 13°30'25.721"E
Z geologického hlediska se zájmové území nachází v oblasti vyderského granitového
masivu tvořeného moldanubickým plutonem, v horní části povodí je zastoupena pararula
(zejména pod vrcholem Malé Mokrůvky). V severovýchodním svahu Malé Mokrůvky se
nachází nivační mísa9.
9
Nivační mísa je útvar vzniklý činností sněhu (sněhovou erozí). Nivace je termín označující konstrukční a
destrukční činnost sněhu. Nejvýrazněji se uplatňují tzv. sněžníky – plochy sněhu přetrvávající i po roztátí
sněhové pokrývky, které mohou být sezónního i trvalého (neroztají 2 i více let) rázu. Sněžníky působí na
své okolí vlivem mrazového zvětrávání, tavných vod a supraniválních pochodů (na povrchu sněžníků se
nachází váty sníh, jehož zrna mají při teplotě -45°C tvrdost 6 a působí tak abrazivně např. na výchozy
některých hornin). (Geologie, 2008)
26
Z půd jsou zde zastoupeny podzosoly – podzol a kryptopodzol. Tyto půdní typy se
vyznačují nízkým pH a vysokým obsahem oxidů železa a hliníku, které jsou značně
mobilní.
Obrázek 3: Poloha experimentálního povodí Modrava 2.
27
K identifikaci původu vzduchových mas přinášejících srážky, byl použit model
HYSPLIT (HYbrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory). Tento model
slouží (mimo jiné) k odvozování reálných přenosových trajektorií částic v mezní vrstvě
atmosféry na základě archivních dat z polárních družic NOAA (National Oceanic and
Atmospheric Administration).
Pro časové zařazení srážkových událostí byla využita data z dobrovolné automatické
srážkoměrné stanice ve Filipově Huti (síť ČHMÚ).
Správnost použitých dat byla testována přímo pomocí modelu HYSPLIT porovnáním
zjištěných trajektorií a údajů o srážkách. Bylo zjištěno, že srážkové události nad
Filipovou Hutí jsou pouze zanedbatelně časově posunuty proti srážkám nad
experimentálním povodím, tudíž není použití dat ze stanice Filipova Huť zkreslující
(obr. 6).
a)
b)
Obrázek 4: Porovnání zpětných trajektorií částic ve vzdušných masách nad Filipovou Hutí (a) a
experimentálním povodím Modrava 2 (b) ve shodném časovém okamžiku.
28
Pro identifikaci původu kontaminantů ve svrchní vrstvě sněhové pokrývky byly vybrány
srážkové události splňující následující podmínky:
•
odehrály se v týdnu před odběrem vzorků
•
jednalo se o srážky sněhové
•
úhrn byl minimálně 1 mm (výjimku tvoří srážky, které se odehrály během 24
hodin před odběrem – zde je minimálním úhrnem 0,5 mm)
Trajektorie částic byly vypočteny v okamžiku největší intenzity sněžení, v případech
nízkých intenzit uprostřed časového intervalu srážkové události. Pokud trvalo sněžení
déle než 10 hodin, bylo vypočteno více trajektorií. V případě, že data (pro experimentální
povodí zjištěná pomocí modelu HYSPLIT) ukazovala na nulové srážky (tato situace
mohla vzniknout v důsledku určité vzdálenosti povodí Mokrůvky od srážkoměrné stanice
Filipova Huť), byl pomocí HYSPLITu dohledán nejbližší časový okamžik, ve kterém byl
úhrn srážek nenulový. V případě, že odběru vzorků předcházelo tání, které ovlivnilo
vrstvu čerstvého sněhu, nebyly trajektorie pro týden před odběrem zjišťovány.
Trasy částic vzduchových mas byly zjišťovány pomocí výpočtu dvacetičtyřhodinových
zpětných trajektorií s počátkem ve výškách 500 m, 1000 m a 1500 m nad terénem
zájmového území tak, aby byla zmapována oblast nejpravděpodobnějšího výskytu
oblaků, z nichž vypadávaly srážky.
Výstupy z modelu HYSPLIT ve formátu .txt byly spolu s výsledky chemických rozborů
vstupy do programu vytvořeného Vachem et al. (2008). Pomocí tohoto programu byly
přepočítány koncentrace znečišťujících látek pro jednotlivé trajektorie a liniím
znázorňujícím tyto trajektorie pak byla přidána váha vyjádřená tloušťkou a barvou.
Nejtmavší a nejsilnější linie značí relativně největší koncentrace dané látky. Pro každou
látku tedy vznikla mapka znázorňující převládající směry jejího původu.
29
Chemismus sněhové pokrývky byl na pokusném povodí Modrava 2 sledován od
1.12.2007. Měření a odběr vzorků probíhal 1x týdně v neděli nebo v pondělí v kopaných
sondách.
První sonda (S2) byla vykopána v úrovni sněhoměrné latě I/2 v dolní části povodí dne
1.12.2007 a byla rozšiřována a využívána do 28.1.2008, kdy byla vyčerpána její kapacita.
13.1.2008 byla vykopána druhá sonda (S8,5) mezi sněhoměrnými latěmi č I/8 a I/9 pod
vrcholem Malé Mokrůvky, která byla využívána až do konce tání sněhu. Měření a odběry
vzorků tedy proběhly 3x na obou sondách, aby bylo zajištěno jejich srovnání.
V čele sondy byl vytvořen svislý profil od povrchu sněhové pokrývky k povrchu země,
ve kterém byla měřena výška SP a jejích jednotlivých vrstev a popisována jejich struktura
– popis byl zaměřen především na velikost zrn a tvrdost a vlhkost sněhu.
Z každé dostatečně silné vrstvy byl pomocí novodurového válce (průměr 5,5 cm, délka
80 cm, stupnice po 5 cm) odebrán vzorek, který byl poté zvážen, aby mohla být
vypočtena hustota (resp. SWE).
Obrázek 5: Čelo sondy 8,5 s vyznačenými místy měřené vodní hodnoty sněhu (vlevo), vážení válce
s odebraným vzorkem z vrstvy pro určení hustoty, resp. vodní hodnoty sněhu (vpravo).
30
Vzorky pro chemický rozbor byly odebírány z každé vrstvy (pokud nebyla příliš tenká –
v takovém případě by byla kontaminace sněhem z okolních vrstev příliš velká) do
širokohrdlých polyetylenových litrových lahví vymytých destilovanou vodou tak, aby
nedošlo k jakékoliv kontaminaci (například stykem sněhu s kovovou lopatkou a
podobně).
V místě uzávěrového profilu pod Thomsonovým přelivem (obr. 5) byl odebírán vzorek
vody odtékající z povodí.
Obrázek 6: Uzávěrový profil povodí Modrava 2 (místo odběru vzorků vody z potoka (vlevo
19.11.2007 a vpravo 23.3.2008)
Vzorky sněhu byly skladovány maximálně 2 dny při teplotě vyšší než 0°C a
nepřevyšující 10°C tak, aby bylo zajištěno jejich přirozené roztátí a zároveň nedocházelo
k nežádoucím chemickým reakcím. Ihned po přepravě do laboratoře v Kostelci nad
Černými Lesy bylo měřeno pH, konduktivita a TDS a provedena analýza obsahu NH4+ a
NO3-. Z počátku byl analyzován i obsah NO2- a Cl-, ovšem dostupné metody (absorpční
spektrofotometrie po reakci s kyselinou sulfanilovou a N-(1-naftyl)-ethylendiamindihydrochloridem respektive titrace dusičnanem stříbrným) nebyly dostatečně citlivé na
velmi nízký obsah těchto látek ve vzorcích a proto bylo od jejich analýzy po třech
várkách upuštěno.
PH bylo zjišťováno přenosným pH metrem WTW pH 330i, který byl před měřením
každé várky kalibrován. Konduktivita a TDS jsou měřeny přenosným konduktometrem
WTW Cond 330i. Obsah amonných kationtů je stanovován absorpční spektrofotometrií
po reakci se salicylanem sodným a chlornanovými ionty za vzniku sloučeniny typu
indofenolové modři na přístroji SPEKOL 11 (Carl Zeiss Jena) při vlnové délce λ = 630
31
nm. Obsah dusičnanových aniontů je stanovován salicylanem sodným absorpční
spektrofotometrií na přístroji SPEKOL 11 při vlnové délce λ = 410 nm.
Pro další analýzy, které probíhají, až když je shromážděno větší množství vzorků, bylo
100 ml každého vzorku zakonzervováno 1 ml 65% Suprapur HNO3.
V laboratoři Geologického ústavu Akademie věd byly metodou AES-ICP analyzovány
obsahy Al, Ca2+, Fe, K+, Mg2+, Mn, Na+, P, S04- a Si.
32
4. Výsledky
4.1 Původ a složení vzdušných mas
Vzduchové masy přinášející srážky na experimentální povodí Modrava 2 v období od
1.12.2007 do 31.3.2008 pocházely především z jihozápadu až severozápadu, méně ze
severu a ojediněle ze severovýchodu.
a)
b)
c)
d)
Obrázek 7 a) až d): Nejobvyklejší trajektorie částic vzduchových mas ve sledovaném období.
33
a)
b)
Obrázek 8 a) a b): Málo obvyklé trajektorie částic vzduchových mas ve sledovaném období.
Výsledky chemických rozborů čerstvé svrchní vrstvy sněhové pokrývky, která vznikla ze
srážek odpovídajících podmínkám uvedeným v metodice a mohla tedy být považována za
úhrn srážek z týdne předcházejícího odběru vzorků jsou uvedeny v tabulce 3.
Tabulka 2: Výsledky chemických rozborů svrchní vrstvy sněhové pokrývky.
datum
odběru
odběrové
místo
pH
К
TDS
NH4+
NO3-
Ca2+
Fe
K+
Mg2+
Mn
Na+
P
SO42-
23.12.2007
S2
4,60
12,3
14
0,266
1,404
0,052
0,015
0,195
0,045
<
0,301
<
0,233
30.12.2007
S2
4,80
6,9
8
0,139
0,423
0,091
0,011
0,180
0,031
0,004
0,118
0,005
0,068
6.1.2008
S2
4,70
10,2
11
0,170
1,280
0,093
<
0,240
0,036
<
0,249
<
0,203
13.1.2008
S2
5,30
6,6
7
0,183
0,716
0,267
0,039
0,219
0,024
0,007
0,102
<
0,127
13.1.2008
S8,5
4,90
6,8
8
0,170
0,727
0,039
0,006
0,182
0,041
<
0,223
0,011
0,101
28.1.2008
S2
4,56
10,2
15
0,215
1,455
0,494
<
0,142
0,045
<
0,142
<
0,386
<
1,149
28.1.2008
S8,5
4,82
8,0
9
0,198
0,434
0,498
<
0,152
0,047
0,001
0,120
4.2.2008
S8,5
4,87
11,4
12
0,385
1,438
0,146
<
0,159
0,029
<
0,153
<
0,213
11.2.2008
S8,5
4,94
6,8
8
0,140
0,451
0,126
<
0,154
0,027
<
0,119
<
0,065
16.3.2008
S8,5
5,61
2,6
3
0,130
0,085
0,060
<
0,125
<
<
<
0,014
0,065
23.3.2008
S8,5
4,95
-
11
0,328
0,908
0,074
0,003
0,133
0,066
<
0,205
<
0,252
30.3.2008
22,6
25
0,880 3,947 0,228 0,013 0,277 0,047 0,007 0,353 0,017 0,538
S8,5
4,60
Koncentrace všech prvků a iontů jsou uvedeny v mg l-1. "<" značí koncentraci příliš nízkou pro rozpoznání dostupnými metodami. Neníli uvedena iontová forma, byl stanovován celkový obsah prvku. К - konduktivita, TDS - rozpuštěné látky celkem
Tučně jsou vyznačeny nejvyšší koncentrace jednotlivých komponent v časové řadě,
v případě výskytu těchto koncentrací ve vzorku z 30.3.2008, který vykazoval v důsledku
působení přechodně silně zvýšených teplot a intenzity slunečního záření zvýšené
koncentrace znečišťujících látek, jsou navíc podtrženy druhé nejvyšší hodnoty.
34
Obrázky 9 – 11 znázorňují míru kontaminace vzdušných mas manganem a sodnými
kationty v závislosti na jejich původu (pro zpětné trajektorie začínající ve výškách 500,
1000 a 1500 m n. m.). Tyto dva prvky vykazují naprostou odlišnost ve specifičnosti
svého původu. Nejsilněji a nejtmavší barvou jsou zvýrazněny nejvyšší koncentrace
daného prvku, tedy jeho převládající původ.
Obrázek 9: Zpětné trajektorie vzdušných mas začínající v 500 m nad zemským povrchem upravené
podle obsahu jednotlivých iontů a prvků.
Obrázek 10: Zpětné trajektorie vzdušných mas začínající v 1000 m nad zemským povrchem
upravené podle obsahu jednotlivých iontů a prvků.
35
Obrázek 11: Zpětné trajektorie vzdušných mas začínající v 1500 m nad zemským povrchem
upravené podle obsahu jednotlivých iontů a prvků.
Všechny výstupy znázorňující míru kontaminace jednotlivými ionty a prvky v závislosti
na jejich původu jsou uvedeny v příloze 1.
36
4.2 Kvalitativní vývoj sněhové pokrývky
4.2.1 Vývoj struktury sněhové pokrývky
Struktura vrstev sněhové pokrývky se vyvíjí do určité míry samostatně. V rámci
jednotlivých vrstev docházelo ke změnám tvaru a velikosti ledových zrn a než nastalo
první výrazné tání, zůstávaly vrstvy poměrně dlouho výrazně odlišené.
V některých vrstvách byl přechodným zvýšením teplot okolního vzduchu urychlen proces
růstu zrn. Tyto vrstvy poté vykazovaly velmi nízké koncentrace rozpuštěných látek – asi
3 až 5 mg l-1 (např. vrstva č.4 na obrázcích 12 a 13). Ve spodní části těchto vrstev pak
docházelo ke vzniku souvislých ledových vrstviček o mocnosti zhruba 1 mm, z nichž
některé z nich zůstaly v této podobě až do nástupu výrazného tání. Ledové vrstvy se
ovšem tvořily i mezi vrstvami ulehlého prachového sněhu (obr. 12). Některé zůstaly silné
pouze 1 mm, jiné se v průběhu zimy zvětšovaly.
čerstvý prachový sníh
ledová vrstvička
vrstva velkozrnného sněhu
vrstva jemnozrnného sněhu
Obrázek 12: Profil sněhové pokrývky s čísly vrstev a detail ledových vrstviček (sonda 8,5, 13.1.2008).
37
4.2.2 Vývoj chemismu sněhové pokrývky a vody ve vodím toku
4.2.2.1 Vývoj chemismu vrstev
Na celkovém obsah rozpuštěných látek se podílí především NO3- a dále NH4+, SO42-,
Ca2+, Mg2+, Na+ a K+. Tyto látky vykazují velmi podobný poměr koncentrací
v jednotlivých vrstvách. Nejméně kolísají koncentrace K+ (výjimkou jsou první čtyři
měření na sondě S2), největší rozptyl hodnot byl zaznamenán u NO3-. Obrázek 13
ilustruje výše zmíněné skutečnosti, grafické výstupy pro všechna měření lze nalézt
v příloze 3.
S8,5 13.1.2008
2,5
25
2,0
20
NO31,5
15
Ca2+
TDS
prvky a sloučeniny
NH4+
1,0
10
K+
Mg2+
Na+
SO42TDS
0,5
5
0,0
0
1
2
3
4
5
6
7
vrstvy
Obrázek 13: Graf průběhu koncentrace látek v jednotlivých vrstvách sněhové pokrývky.
38
Rozdíly v koncentraci látek v jednotlivých vrstvách (vyjádřených pomocí směrodatné
odchylky) v průběhu zimy postihuje obrázek 14 a tabulka 4. Do této analýzy nebylo
zahrnuto poslední měření, protože svrchní vrstva byla velmi tenká a shodou okolností
(náhlé tání dříve zmrzlého povrchu) mnohem výrazněji kontaminovaná než ostatní. Tento
rozdíl byl však pouze přechodný a neměl nic společného s dlouhodobým trendem vývoje
rozdílnosti vrstev.
12,0
směrodatná odchylka
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
22.3.2008
15.3.2008
8.3.2008
1.3.2008
23.2.2008
16.2.2008
9.2.2008
2.2.2008
26.1.2008
19.1.2008
12.1.2008
5.1.2008
29.12.2007
22.12.2007
15.12.2007
8.12.2007
1.12.2007
0,0
Obrázek 14: Graf vývoje proměnlivosti koncentrace TDS v jednotlivých vrstvách sněhové pokrývky.
Tabulka 3: Směrodatné odchylky koncentrací látek v jednotlivých vrstvách sněhové pokrývky.
TDS
NH4+
NO3-
Al
Ca2+
01.12.07
9,798
0,085
09.12.07
4,572
0,079
23.12.07
6,576
0,070
Fe
K+
Mg2+
Mn
Na+
P
SO42-
0,551
-
0,458
0,007
0,088
-
0,899
0,032
0,002
0,253
-
0,134
0,062
0,004
0,045
0,011
0,002
0,073
-
0,485
0,005
0,092
0,360
0,006
1,549
0,015
0,013
0,102
-
0,111
30.12.07
7,020
0,351
0,554
0,004
0,040
0,055
0,722
0,020
0,001
0,116
0,058
0,110
06.01.08
2,000
0,022
0,185
-
0,049
0,007
0,053
0,012
0,002
0,071
-
0,058
13.01.08
5,322
0,071
0,664
-
0,053
0,008
0,017
0,013
0,003
0,090
0,002
0,112
21.01.08
4,275
0,044
0,416
-
0,019
0,008
0,012
0,011
0,002
0,078
0,012
0,071
28.01.08
4,723
0,054
0,435
0,003
0,190
0,007
0,056
0,016
0,001
0,086
-
0,387
04.02.08
3,266
0,072
0,477
0,000
0,042
0,002
0,023
0,010
0,002
0,055
-
0,066
11.02.08
3,204
0,086
0,388
-
0,072
0,011
0,029
0,012
0,002
0,057
-
0,057
17.02.08
5,622
0,120
0,355
0,014
0,071
0,004
0,040
0,020
0,002
0,121
-
0,112
24.02.08
3,606
0,044
0,362
-
0,015
-
0,065
0,120
0,001
0,087
-
0,066
03.03.08
3,601
0,046
0,444
-
0,017
0,002
0,034
0,010
0,001
0,072
-
0,067
09.03.08
1,871
0,026
0,281
-
0,114
0,003
0,019
0,027
0,002
0,084
-
0,072
16.03.08
3,742
0,066
0,426
0,036
0,027
0,005
0,005
0,010
0,001
0,056
0,006
0,099
23.03.08
2,906
0,067
0,370
-
0,045
0,004
0,009
0,019
0,001
0,062
0,002
0,067
39
4.2.2.2 Vývoj chemismu sněhové pokrývky
Následující grafy vyjadřují vývoj pH, konduktivity a koncentrací jednotlivých látek ve
TDS
konduktivita [µS/cm]
29.3.2008
22.3.2008
16.2.2008
15.3.2008
4
8.3.2008
4
1.3.2008
6
23.2.2008
6
9.2.2008
8
2.2.2008
8
26.1.2008
10
19.1.2008
10
12.1.2008
12
5.1.2008
12
29.12.2007
14
22.12.2007
14
15.12.2007
16
8.12.2007
16
1.12.2007
TDS [mg/l]
sněhové pokrývce během období od 1.12.2007 do 31.3.2008.
konduktivita
Obrázek 15: Graf vývoje konduktivity a koncentrace TDS ve sněhové pokrývce.
5,2
1,6
5,1
1,4
1,0
4,9
0,8
4,8
0,6
pH
5,0
1,2
4,7
0,4
4,6
0,2
NO3-
Ca2+
SO42-
29.3.2008
22.3.2008
15.3.2008
8.3.2008
1.3.2008
23.2.2008
16.2.2008
9.2.2008
2.2.2008
26.1.2008
19.1.2008
12.1.2008
5.1.2008
29.12.2007
22.12.2007
15.12.2007
4,5
8.12.2007
0,0
1.12.2007
koncentrace iontů [mg/l]
1,8
pH
Obrázek 16: Graf vývoje pH a koncentrace některých hlavních iontů ve sněhové pokrývce.
40
koncentrace Al a Fe [mg/l]
koncentrace iontů [mg/l]
15.3.2008
22.3.2008
29.3.2008
29.12.2007
5.1.2008
12.1.2008
19.1.2008
26.1.2008
9.2.2008
2.2.2008
16.2.2008
23.2.2008
1.3.2008
8.3.2008
15.3.2008
22.3.2008
29.3.2008
5,2
5,1
pH
5,0
4,9
4,8
4,7
4,6
4,5
0,0040
0,0035
0,0030
0,0025
0,0020
0,0015
0,0010
0,0005
0,0000
41
koncentrace Mn [mg/l]
0,40
8.3.2008
22.12.2007
pH
1.3.2008
0,35
23.2.2008
0,30
Mn
16.2.2008
0,25
9.2.2008
15.12.2007
Na+
Fe
2.2.2008
8.12.2007
Mg2+
26.1.2008
0,20
19.1.2008
1.12.2007
NH4+
12.1.2008
0,15
5.1.2008
0,10
29.12.2007
0,05
22.12.2007
0,00
15.12.2007
Obrázek 17: Graf vývoje pH a koncentrace některých hlavních iontů ve sněhové pokrývce.
0,035
0,030
0,025
0,020
0,015
0,010
0,005
0,000
8.12.2007
Al
Obrázek 18: Graf vývoje koncentrace vybraných kovů ve sněhové pokrývce.
1.12.2007
V následující tabulce je uveden procentuální podíl jednotlivých látek na TDS.
Tabulka 4: Procentuální podíl jednotlivých látek na TDS ve sněhové pokrývce.
Ca2+
K+
Mg2+
Na+
NH4+
NO3-
01.12.07
1,841
11,487
<
1,239
<
4,421
0,352
0,016
2,142
<
1,928
<
09.12.07
1,132
3,924
0,027
0,946
0,016
1,509
0,202
0,009
0,654
<
1,249
<
Al
Fe
Mn
SO42-
P
Si
23.12.07
1,008
7,320
0,009
1,507
0,045
9,363
0,083
0,026
0,371
<
1,090
<
30.12.07
2,523
6,671
0,007
0,507
0,210
3,612
0,168
0,022
0,776
0,196
1,051
<
06.01.08
1,159
7,561
<
0,433
0,028
1,731
0,196
0,007
1,460
<
1,296
<
13.01.08
1,265
6,814
<
0,454
0,067
1,291
0,116
0,038
0,604
0,002
0,948
<
13.01.08
1,648
8,262
<
0,276
0,027
1,364
0,178
0,010
1,045
0,003
1,474
<
21.01.08
1,098
6,142
<
0,254
0,044
1,255
0,123
0,006
0,781
0,047
1,067
<
21.01.08
1,236
6,657
<
0,332
0,044
1,292
0,178
0,016
0,883
0,136
1,225
<
28.01.08
1,373
11,140
0,032
3,258
0,018
1,380
0,340
0,002
0,938
<
3,040
<
28.01.08
1,423
8,342
<
2,900
0,015
1,134
0,322
0,013
1,221
<
4,597
<
04.02.08
1,396
6,145
0,001
0,609
0,005
1,185
0,136
0,008
1,196
<
1,003
<
11.02.08
1,078
3,332
<
0,579
0,013
1,013
0,050
0,011
0,230
<
0,412
<
17.02.08
1,560
5,433
0,107
0,285
0,002
0,928
0,069
0,011
0,554
<
0,585
<
24.02.08
1,396
3,726
<
0,230
<
1,185
0,289
0,005
0,546
<
0,691
<
03.03.08
1,323
3,559
<
0,291
0,005
0,972
0,108
0,010
0,962
<
1,020
<
09.03.08
0,898
2,408
<
0,450
0,006
0,674
0,121
0,014
0,677
<
0,534
<
16.03.08
1,210
4,144
<
0,422
0,008
0,585
0,091
0,007
0,393
0,004
1,081
<
23.03.08
1,825
5,893
<
0,350
0,038
0,801
0,112
0,007
0,610
0,012
0,770
<
30.03.08
1,249
4,583
<
0,307
0,023
1,156
0,269
0,006
1,006
0,011
0,657
<
4.2.2.3 Vývoj chemismu vody v potoce
Následující grafy vyjadřují vývoj pH, konduktivity a koncentrací jednotlivých látek ve
TDS
konduktivita [µS/cm]
29.3.2008
15
22.3.2008
16
15
15.3.2008
16
8.3.2008
17
1.3.2008
18
17
23.2.2008
18
16.2.2008
19
9.2.2008
20
19
2.2.2008
20
26.1.2008
21
19.1.2008
22
21
12.1.2008
22
5.1.2008
23
29.12.2007
24
23
22.12.2007
24
15.12.2007
25
8.12.2007
25
1.12.2007
TDS [mg/l]
vodě v potoce Mokrůvka během období od 1.12.2007 do 31.3.2008.
konduktivita
Obrázek 19: Graf vývoje konduktivity a koncentrace TDS ve vodě v potoce.
42
koncentrace látek [mg/l] a pH
koncentrace NO3- [mg/l]
Si
1.3.2008
8.3.2008
Mg2+
15.3.2008
22.3.2008
29.3.2008
10
23.2.2008
22.12.2007
29.12.2007
5.1.2008
12.1.2008
19.1.2008
26.1.2008
2.2.2008
9.2.2008
pH
Na+
16.2.2008
9
9.2.2008
15.12.2007
NO3-
K+
2.2.2008
8
26.1.2008
7
Ca2+
19.1.2008
6
12.1.2008
5
5.1.2008
4
29.12.2007
3
22.12.2007
2
8.12.2007
Obrázek 20: Graf vývoje koncentrace dusičnanů a pH ve vodě v potoce.
8.12.2007
1
0
6
5
4
3
2
1
0
1.12.2007
15.12.2007
pH
16.2.2008
23.2.2008
1.3.2008
8.3.2008
15.3.2008
22.3.2008
29.3.2008
5,8
5,6
5,4
pH
5,2
5,0
4,8
4,6
4,4
4,2
koncentrace Mg2+ [mg/l]
0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
43
0,00
Obrázek 21: Graf vývoje koncentrace křemíku a hlavních kationtů ve vodě v potoce.
1.12.2007
koncentrace iontů [mg/l]
koncentrace kovů [mg/l]
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
15.3.2008
22.3.2008
0,50
8.3.2008
0,45
1.3.2008
22.12.2007
29.12.2007
5.1.2008
12.1.2008
19.1.2008
26.1.2008
2.2.2008
9.2.2008
16.2.2008
pH
pH
23.2.2008
0,40
16.2.2008
15.12.2007
Mn
9.2.2008
8.12.2007
Fe
SO42-
2.2.2008
0,35
26.1.2008
0,30
19.1.2008
0,25
12.1.2008
0,20
5.1.2008
0,15
29.12.2007
0,10
22.12.2007
0,05
0,00
15.12.2007
1.12.2007
Al
Obrázek 22: Graf vývoje koncentrace vybraných kovů ve vodě v potoce.
8.12.2007
NH4+
Obrázek 23: Graf vývoje koncentrace síranů a amonných kationtů ve vodě v potoce.
1.12.2007
23.2.2008
1.3.2008
8.3.2008
15.3.2008
22.3.2008
29.3.2008
6
5
pH
4
3
2
1
6
5
pH
4
3
2
1
0
44
0
29.3.2008
4.2.2.4 Vývoj koncentrace jednotlivých prvků ve sněhové pokrývce a ve vodě
v potoce
Obrázky 24 a 25 ilustrují vývoj pH a TDS ve sněhové pokrývce ve vodě v potoce. Grafy
vývoje všech iontů a prvků je uveden v příloze 4.
5.8
5.6
5.4
pH
5.2
5.0
4.8
4.6
4.4
4.2
29.3.2008
29.3.2008
15.3.2008
8.3.2008
1.3.2008
22.3.2008
-σ
23.2.2008
16.2.2008
9.2.2008
2.2.2008
+σ
22.3.2008
sníh
26.1.2008
19.1.2008
12.1.2008
5.1.2008
29.12.2007
22.12.2007
15.12.2007
8.12.2007
1.12.2007
4.0
potok
Obrázek 24: Graf vývoje pH ve sněhové pokrývce a ve vodě v potoce.
30
20
15
10
5
sníh
+σ
-σ
15.3.2008
8.3.2008
1.3.2008
23.2.2008
16.2.2008
9.2.2008
2.2.2008
26.1.2008
19.1.2008
12.1.2008
5.1.2008
29.12.2007
22.12.2007
15.12.2007
8.12.2007
0
1.12.2007
TDS [mg/l]
25
potok
Obrázek 25: Graf vývoje TDS ve sněhové pokrývce a ve vodě v potoce.
45
4.2.2.5 Prostorová proměnlivost vlastností a chemismu sněhové pokrývky
Pro hrubé porovnání vlastností a chemismu v různých nadmořských výškách byla použita
tři měření, která proběhla na obou sondách – tedy u latě 2 a mezi latěmi 8 a 9.
K+ 13.1.2008
TDS 13.1.2008
7
7
6
6
6
5
4
3
pořadí vrstvy (podle stáří)
7
pořadí vrstvy (podle stáří)
pořadí vrstvy (podle stáří)
pH 13.1.2008
5
4
3
2
2
4,0
4,5
5,0
5,5
4
3
2
1
1
5
0
10
20
30
1
0,15
TDS [mg/l]
pH
0,17
0,19
0,21
0,23
koncentrace K+ [mg/l]
S2
S8,5
S2
S8,5
S2
S8,5
průměr S2
průměr S8,5
průměr S2
průměr S8,5
průměr S2
průměr S8,5
Obrázek 26: Porovnání vybraných charakteristik sněhové pokrývky v sondách 2 a 8,5.
Ukázalo se, že mezi oběma sondami nejsou významné rozdíly. Mírný posun může být
způsoben obecně mírně vyššími teplotami v místě sondy 2 vlivem nižší nadmořské
výšky.
Kompletní výsledky chemických rozborů jsou uvedeny v příloze 2.
46
5. Diskuze
5.1 Původ a složení vzdušných mas
Původ vzdušných mas přinášejících srážky na zájmové území lze pokládat za platný,
protože výpočet trajektorií modelem HYSPLIT probíhá přímo z reálných dat
zaznamenaných družicemi NOAA. Srážková data byla poskytnuta ČHMÚ v denním
kroku a pro upřesnění ve dnech, kdy byly srážky nenulové, byl použit opět model
HYSPLIT, který obsahuje údaje o srážkách taktéž odvozené z reálných pozorování
družice NOAA v hodinovém kroku.
Pro zjištění převládajících směrů původu jednotlivých látek ve srážkách bylo využito
výsledků rozborů svrchní vrstvy sněhové pokrývky. Problémem zde může být především
fakt, že i během jediného týdne dochází k migraci látek do starších (spodnějších) vrstev
sněhové pokrývky, proto je pro budoucí výzkum plánována instalace totalizátoru, který
bude zachycovat čerstvé srážky a vzorky pro tuto analýzu budou odebírány pouze ze
srážek zachycených v totalizátoru. Tento problém se nejvýrazněji projevuje při tání, proto
nebyly týdny, ve kterých k němu docházelo, do analýzy zahrnuty. Dalším procesem,
který může ovlivnit výsledky, je suchá depozice, která se však uplatňuje hlavně
v průmyslových oblastech. Vzhledem k tomu, že experimentální povodí toku Mokrůvky
se nachází v jedné z nejméně znečištěných oblastí České Republiky a je velmi dobře
odstíněno od lokálních zdrojů znečištění, nemá suchá depozice příliš velký význam.
Pro týden předcházející odběru vzorků 30.3.2008 byly vypočteny 4 sady trajektorií. Jako
svrchní vrstva byla odebrána pouze tenká zledovatělá vrstvička na povrchu sněhové
pokrývky, která může být relativně nejvíce poznamenána suchou depozicí, spadem ze
stromů a podobně, proto je nutné upozornit na možné ovlivnění výsledků tímto vzorkem
(zvýšené koncentrace většiny látek ukazuje tabulka 3). Následující obrázky ukazují tyto
trajektorie, které je nutné mít na zřeteli při vyhodnocování původu znečišťujících látek.
Obrázek 27: Trajektorie částic vzdušných mas, jejichž složení bylo vypočteno na základě výrazně
odlišného vzorku svrchní vrstvy sněhové pokrývky.
47
I při výše zmíněných komplikacích lze vyvodit následující závěry:
•
Nejpomaleji se částice pohybují v nejnižší sledované výšce 500m (jejich
vykreslené trajektorie jsou nejkratší). Lze tedy předpokládat, že v této výšce
dochází k největšímu obohacení vzdušných mas o znečišťující částice látek
antropogenního a terestrického původu jednak díky nejdelší době zdržení
v oblastech zvýšené koncentrace polutantů a dále kvůli nejužšímu kontaktu
s lokálními zdroji znečištění.
•
Některé sledované ionty či prvky vykazují jasnou převahu ve vzdušných masách
přicházejících z konkrétních směrů, u jiných nelze původ blíže specifikovat.
•
Ionty obsaženými ve všech vzdušných masách ve víceméně stejných
koncentracích jsou Na+, K+ a Mg2+. Mírné zvýšení koncentrací K+ a Mg2+, které
se projevuje na některých trajektoriích od JZ až SZ nelze hodnotit jako zákonité,
protože se neprojevuje u všech linií a naopak trajektorií z jiných směrů je příliš
málo, aby bylo možné tvrdit, že se ve vzdušných masách z těchto směrů vyskytují
tyto ionty v nižší míře. Poněkud výraznější je převaha vyšších koncentrací ze S až
téměř V u kationtů Na+, ovšem pro malý počet trajektorií z těchto směrů nelze
z této skutečnosti vyvozovat jakékoliv závěry.
•
Další skupinou jsou ionty NH4+ a NO3-, u kterých se velmi výrazně projevil vliv
vzorku z 30.3.2008. Pomineme-li tedy trajektorie z týdne od 24.3. do 30.3., lze
říci, že původ těchto látek je spíše nespecifický. Lehké zvýšení koncentrací lze
pozorovat pouze u amonných kationtů ve vzdušných masách přicházejících od JZ
až SZ.
•
Železo téměř chybí v masách přicházejících od SZ, naopak v nejvyšších
koncentracích
přichází
z nejjižnějších
zaznamenaných
směrů.
V nezanedbatelných koncentracích přichází také od S až V.
•
Mezi ionty a prvky s jedním převládajícím směrem původu patří Ca2+, Mn, P
a SO42-. Vápenaté kationty přichází především ze Z až S (západní směr ale může
být nadhodnocen vzorkem z 30.3.), Mn a P přicházejí od Z a sírany především od
Z až S (západní směr opět může být nadhodnocen vzorkem z 30.3.).
48
V zahraničí probíhaly výzkumy sněhové pokrývky většinou ve vyšších nadmořských
výškách či severněji (Norsko, Švédsko) nebo byly alespoň vybrány lokality se sněhovou
pokrývkou nepodléhající během zimy tání. Sněhová pokrývka se tedy stala zásobárnou
atmosferické depozice za celou uplynulou zimu a její složení bylo vyhodnoceno
najednou. Vyhodnocování vzorků odebíraných 1x týdně ovšem přináší mnohem přesnější
informace. Lze mnohem přesněji určit, ze kterých směrů přišly jednotlivé znečišťující
látky a je tedy snazší identifikovat jejich možné zdroje.
5.2 Kvalitativní vývoj sněhové pokrývky
5.2.1 Vývoj struktury sněhové pokrývky
V období, kdy sníh taje pouze minimálně a pro vývoj sněhové pokrývky jsou tedy
určující i další procesy jako sublimace a rekrystalizace, se vyvíjí především sněhová zrna.
Děje se tak v rámci jednotlivých vrstev – v těch, které byly při mírném přechodném
nárůstu teploty vzduchu relativně méně izolovány, byl proces zvětšování krystalů ledu
poměrně výrazně urychlen. Zároveň zde došlo k vytěsnění molekul znečišťujících látek
na povrch zrn jak uvádí Colbeck (1981) a jejich vymývání vzniklou volnou vodou. Ve
spodní části těchto vrstev se pak tato voda kumulovala a docházelo ke vzniku souvislých
ledových vrstviček o mocnosti zhruba 1 mm. Dalším důvodem vzniku těchto vrstviček
může být např. natátí povrchu sněhové pokrývky během dne a zmrznutí přes noc.
5.2.2 Vývoj chemismu sněhové pokrývky a vody ve vodním toku
Průměrná koncentrace látek ve sněhové pokrývce může být zkreslena použitou
metodikou. Vzorky byly díky dostupnému vybavení odebírány pouze z jednotlivých
vrstev a průměrná koncentrace byla vypočtena váženými průměry, kdy za váhy sloužily
vodní hodnoty sněhu každé vrstvy. V budoucnu bude navíc používán válec z inertního
materiálu pro odběr vzorku z celého profilu, ze kterého pak bude metodou kvartace
odebrán vzorek pro chemický rozbor. Bude tak možné s přijatelnou chybou vypočíst
i zásobu chemických látek ve sněhové pokrývce na povodí.
49
5.2.2.1 Chemismus vrstev sněhové pokrývky
Z vypočtených směrodatných odchylek lze vypozorovat, že celková proměnlivost vrstev
z hlediska obsahu znečišťujících látek se v průběhu zimy snižuje. Velmi hrubým
odhadem tohoto vývoje může být lineární spojnice trendu v grafu na obrázku 27. Výrazné
odchylky mohou být mimo jiné způsobeny i malými rozdíly ve způsobu odběru vzorků –
proto bude pro další výzkum zdokonalen způsob odběru vzorků z vrstev tak, aby nebyl
znemožněn např. příliš velkou tvrdostí vrstvy nebo její malou mocností. Vzorky příliš
tenkých vrstev musely být tuto zimu odebírány zároveň se sousedícími vrstvami, protože
používané nástroje neumožňovaly jejich odběr tak, aby nedošlo k jakékoliv kontaminaci.
Celkově trend poklesu rozdílů mezi vrstvami odpovídá předpokladům – díky vymývání
dochází k migraci látek v profilu a rozdíly mezi vrstvami se tak postupně stírají. Rozptyl
naopak zvyšuje čerstvě napadlý sníh, který ještě nepodlehl změnám struktury.
vývoj proměnlivosti koncentrace TDS
12,0
směrodatná odchylka
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
22.3.2008
15.3.2008
8.3.2008
1.3.2008
23.2.2008
16.2.2008
9.2.2008
2.2.2008
26.1.2008
19.1.2008
12.1.2008
5.1.2008
29.12.2007
22.12.2007
15.12.2007
8.12.2007
1.12.2007
0,0
Obrázek 28: Hrubý odhad trendu vývoje odlišnosti jednotlivých vrstev sněhové pokrývky.
Předpokladem je, že při dalším vývoji během zimy a zejména po začátku tání dochází
k další homogenizaci vrstev sněhové pokrývky.
50
5.2.2.2 Chemismus sněhové pokrývky
Během zimy lze podobný trend pozorovat u koncentrace TDS ve sněhové pokrývce.
16
14
TDS [mg/l]
12
10
8
6
29.3.2008
22.3.2008
15.3.2008
8.3.2008
1.3.2008
23.2.2008
16.2.2008
9.2.2008
2.2.2008
26.1.2008
19.1.2008
12.1.2008
5.1.2008
29.12.2007
22.12.2007
15.12.2007
8.12.2007
1.12.2007
4
Obrázek 29: Hrubý odhad trendu vývoje koncentrace TDS ve sněhové pokrývce.
Tento trend (ačkoliv je to opět pouze jeho hrubý odhad), lze přisoudit poměrně mírné
zimě s přechodnými obdobími zvýšených teplot. Tání a vymývání chemických látek tak
probíhalo i v průběhu zimy. Nelze tedy říci, že se veškeré znečišťující látky kumulovaly
ve sněhové pokrývce až do jarního tání.
Zahraniční studie se zabývají především oblastmi, kde lze vymývání chemických látek
během zimy zanedbat. Jedná se především o výše či severněji položené lokality. Látky se
tedy kumulují ve sněhové pokrývce a teprve se začátkem jarního tání dochází k jejich
vymývání. Dochází pak k nárazovému poklesu pH vody odtékající z povodí, což má
výrazně negativní vliv na její kvalitu. Jestli bude tento jev takto výrazný i v našich
podmínkách, ukáží až data získaná z celého období tání.
Hodnoty pH sněhové pokrývky ovlivňují především ionty NO3- (viz Obr. 13). Určitý vliv
mají pravděpodobně i sírany, ale protože vzduchové masy zároveň s nimi přinášejí i ionty
Ca2+, není jejich vliv na pH tolik patrný.
Co se týče obsahu hliníku ve sněhové pokrývce, je možné, že jeho nálezy mohou být
způsobeny kontaminací vzorků vodou kapilárně vzlínající z povrchu půdy. Nikdy totiž
nebyl nalezen ve svrchní vrstvě a nejčastěji se naopak vyskytoval ve vzorcích v první,
nejstarší vrstvě u zemského povrchu. Tyto skutečnosti ukazují na jeho původ v půdě.
51
Této teorii nasvědčuje i fakt, že při zvýšených teplotách docházelo ke zvlhnutí
nejspodnější vrstvy sněhové pokrývky a mohlo tedy docházet ke stékání vody po svahu a
tím ke transportu půdních částeček.
5.2.2.3 Chemismus vody v potoce
I při poměrně nízkém obsahu rozpuštěných látek ve sněhové pokrývce lze pozorovat její
vliv na kvalitu vody v potoce. V přechodných obdobích tání (které se projevilo na
vzorcích z 21.1. a 9.3.), kdy byly zaznamenány i zvýšené průtoky na přelivu
v uzávěrovém profilu povodí, bylo zaznamenáno snížené pH vody v potoce. Prvním
předpokladem bylo, že je to způsobeno relativně vysokými koncentracemi sloučenin
dusíku ve sněhové pokrývce. Jsou to hlavně dusičnanové anionty, které pravděpodobně
procházejí půdním prostředím beze změny a přímo v půdě způsobují kyselou reakci vody
a amonné kationty, které jsou při průchodu půdním prostředím působením nitrifikačních
mikroorganismů oxidovány na dusitany a dále na dusičnany. Že dochází k oxidaci až na
dusičnany je zřejmé z výsledků analýzy dusitanů, kterých se v potoce nachází
zanedbatelné množství.
Výsledky ovšem ukázaly naopak snížení koncentrací dusičnanů v období sníženého pH
(obr. 20). Nejdůležitějším činitelem by tedy mohly být sírany, které naopak vykazují
zvýšené koncentrace (obr. 23).
V půdním prostředí pravděpodobně docházelo vlivem zvýšené kyselosti STV
k mobilizaci iontů kovů – ze sledovaných látek jsou to především železo a hliník (který
se ve sněhové pokrývce téměř nevyskytuje), vzestup koncentrace v potoce byl
zaznamenán i u manganu (obr. 22).
Snížené koncentrace byly zaznamenány u všech hlavních kationtů (Na+, K+, Ca2+, Mg2+)
a křemíku (obr. 21).
Zajímavý je poměr pH a TDS. Z výsledků totiž nejde jednoznačně vyvodit, jak spolu
jejich hodnoty souvisí, ačkoliv pravděpodobně v souladu se zahraničními studiemi
zpočátku tání dochází ke snížení pH a zvýšení obsahu TDS a později se tento poměr
obrací. V období tání probíhají popisované procesy frakcionace a preferenčního
vymývání mnohem rychleji než v průběhu zimy, proto bude nutné pro dobré porozumění
těmto procesům zvýšit v tomto období frekvenci odběru vzorků.
52
Obrázek 300: Významné poklesy pH (červeně) a TDS (modře) ve vodě v potoce.
Odběru vzorků 21.1. 2008 předcházely 3 dny teplot nepřetržitě nad bodem mrazu a
poměrně bohatá srážková činnost, především 18.1. Výsledky rozboru vody z potoka
ukázaly snížené pH a zároveň snížený obsah TDS. Je tedy možné, že větší část látek,
byla-li vymyta, odtekla již před odběrem vzorků.
7
denní úhrn srážek [mm]
6
5
4
3
2
1
21.1.2008
20.1.2008
19.1.2008
18.1.2008
17.1.2008
16.1.2008
15.1.2008
0
Obrázek 311: Srážky (vlevo) a teploty (vpravo) předcházející odběru vzorků 21.1.2008.
Naopak ve vzorku z 9.3. bylo zaznamenáno snížené pH a zvýšená koncentrace TDS.
Tomuto odběru naopak předcházely tři dny beze srážek s teplotami jak hluboko pod
bodem mrazu tak i nad nulou (přes den), ovšem ještě týden před odběrem vzorků
53
doznívaly zvýšené teploty i srážky způsobené tlakovou níží Emma. Při dalším odběru
vzorků bylo pH o více než jednotku vyšší a naopak hodnota TDS dosáhla svého minima.
20
18
denní úhrn srážek [mm]
16
14
12
10
8
6
4
2
9.3.2008
8.3.2008
7.3.2008
6.3.2008
5.3.2008
4.3.2008
3.3.2008
2.3.2008
1.3.2008
0
Obrázek 322: Srážky (vlevo) a teploty (vpravo) předcházející odběru vzorků 9.3..2008.
Je tedy zřejmé, že v období tání bude do budoucna důležitý detailnější monitoring
a častější odběr vzorků. Problém ovšem nastává při výrazných meteorologických jevech,
jakým byl např. právě orkán způsobený tlakovou níží Emma, protože právě v takových
případech není přístup k povodí pro řešitele projektu bezpečný.
54
6.Závěr
Tato práce se zabývá vyhodnocením dat získaných z pravidelného monitoringu
kvalitativního složení sněhové pokrývky na Experimentálním povodí Modrava 2.
Vzhledem k požadovanému termínu odevzdání byly vyhodnoceny údaje od 1.prosince
2007 (začátek měření a odběru vzorků) do konce března 2008, nicméně monitoring
sněhové pokrývky bude probíhat až dokud sníh úplně neroztaje a voda z potoka bude
odebírána ještě několik týdnů po konci tání.
Od prosince 2007 do března 2008 bylo uskutečněno 17 měření a bylo analyzováno 153
vzorků.
Pomocí modelu HYSPLIT byly identifikovány směry původu vzdušných mas přinášející
na povodí srážky. S využitím zjištěných trajektorií a z rozborů svrchní vrstvy sněhové
pokrývky (která má složení přibližně odpovídající složení vzdušných mas) bylo určeno,
které prvky se přednostně vyskytují ve vzduchových masách z určitých směrů a které
mají spíše nespecifický původ.
Chemismus sněhové pokrývky byl sledován zvlášť po jednotlivých vrstvách. Díky
tomuto přístupu mohl být sledován proces frakcionace i během zimy. U vrstev, které byly
zasaženy mírným táním, bylo pozorováno výrazné zrychlení tohoto procesu – už v první
části zimy došlo k vymytí většiny znečišťujících látek z jejich profilu. Naproti tomu
dobře izolované vrstvy měly až 7x vyšší obsah rozpuštěných látek. Ačkoliv tedy není do
této práce zahrnuto důležité období jarního tání, lze říci, že k vymývání látek
způsobujících kyselou reakci sněhotajné vody dochází již během zimy a v jarním období
by nemuselo docházet k tak prudkému poklesu pH, jaký je popisován jako „acid shock“
u severoamerických povodí.
Celkově se rozdíly mezi vrstvami během zimy zmenšují, protože se proces frakcionace
pomalu projevuje i u ostatních vrstev.
Aktuální složení sněhové pokrývky ovlivňuje především proces frakcionace a čerstvě
napadlý sníh. Celkově docházelo během zimy k vymývání chemických příměsí a obsah
TDS se tedy mírně snižoval.
Chemismus vody v potoce je sněhovou pokrývkou ovlivněn hlavně v době tání. Podle
dosavadních poznatků v jeho počáteční fázi dochází k poklesu pH a vzestupu koncentrace
TDS, později pH stoupá a koncentrace TDS klesá. Vlivem zvýšené kyselosti dochází
55
v půdním prostředí k mobilizaci kovů, konkrétně Al, Fe a Mn, a jejich vymývání do vody
v potoce. Naopak snížené koncentrace byly zaznamenány u všech hlavních kationtů (Na+,
K+, Ca2+, Mg2+) a křemíku.
Přesnější informace o vývoji chemismu během tání budou k dispozici v červnu až
červenci 2008.
Během zimy 2007/2008 jsme bohužel neměli možnost provádět analýzu těžkých kovů,
ale pro další sezónu je již potřebné zařízení v laboratoři v Kostelci nad Černými Lesy
v provozu.
Pro další sezónu bude také na základě letošních zkušeností zdokonalena metodika, a to
následujícím způsobem.
•
Pro analýzu složení svrchní vrstvy sněhové pokrývky (tedy sněhu napadlého od
předchozího odběru vzorků) pro zjištění původu jednotlivých znečišťujících látek
bude používán totalizátor. Tento způsob zabrání vyluhování látek do nižších
vrstev sněhové pokrývky a zároveň umožní analýzu i v případě dešťových srážek.
•
Vzorky budou odebírány z celého profilu sněhové pokrývky na několika různých
místech, aby bylo možno vyčíslit zásobu chemických látek na povodí a zjistit
prostorovou variabilitu kvalitativních parametrů bez nutnosti kopání sondy.
•
Jednotlivé vrstvy budou označovány tak, aby bylo vždy, i při významných
změnách jejich struktury a mocnosti, jasné, která je která.
•
Metodika odběru vzorků z jednotlivých vrstev bude rozšířena tak, aby byl dále
upřesněn odhad dynamiky chemických látek v profilu sněhové pokrývky.
A hlavně, sníh padá z nebe, je bílý, studený a krásný a užije se s ním spousta legrace.
56
7. Literatura
Ahmad, S., Hasnain, S.I., 2001: Snow and stream-water chemistry of the Ganga
headwater basin, Garghwal Himalaya, India, Hydrological Sciences Journal, 46(1),
str. 103 – 111.
Bales, R.C., Davis, R.E., Stanley, D.A., 1989: Ion Elution Through Shallow Homogenous
Snow, Water Resources Research, Vol. 25, No. 8, str. 1869 – 1877.
Bales, R. C., Williams, M.W., Wolford, R.A., 1993: Acidification Potential of
Snowpacks in Sierra Nevada, Journal of Environmental Engineering, 119: str. 399-401.
Clement, P., 1966: Snow water acidity in Wyoming, Water Resources Series No. 3,
Water Resources Research Institute, The University of Wyoming
Colbeck, S.C., 1982: An Overview of Seasonal Snow Metamorphism, Reviews of
Geophysics and Space Physics, Vol. 20, str. 45 – 61.
Dozier, J., Melack, J.M., 1989: Snow, Snowmelt, Rain, Runoff, and Chemistry in a Sierra
Nevada Watershed, Final Report, California Air Resources Board Contract A6-147-32,
UC Santa Barbara, str. 268.
Horáková, M., Lischke, P., Grünwald, A., 1986: Chemické a fyzikální metody analýzy
vod, SNTL – Nakladatelství technické literatury, n.p., str. 392.
Ingersoll, G.P, Mast, M.A., Clow, D.W., Nanus, L., Campbell, D.H., Handran, H., 2003:
Rocky Mountain Snowpack Chemistry at Selected Sites for 2001, Open-File Report
03-48, U.S. Geological Survey, Denver, Colorado.
Ingersoll, G.P, Mast, M.A., Nanus, L., Manthorne, D.J., Clow, D.W., Handran, H.M.,
Winterringer, J.A. Campbell, D.H., 2004: Rocky Mountain Snowpack Chemistry
at Selected Sites, 2002, Open-File Report 2004-1027, U.S. Geological Survey, Reston,
Virginia.
Ingersoll, G.P, Mast, M.A., Nanus, L., Manthorne, D.J., Handran, H.H., Hulstrand, D.M.,
Winterringer, J.A., 2005: Rocky Mountain Snowpack Chemistry at Selected Sites, 2003,
Open-File Report 2005-1332, U.S. Geological Survey, Reston, Virginia.
Ingersoll, G.P, Mast, M.A., Nanus, L., Handran, H.H., Manthorne, D.J., Hulstrand, D.M.,
2007: Rocky Mountain Snowpack Chemistry at Selected Sites, 2004, Open-File Report
2007-1045, U.S. Geological Survey, Reston, Virginia.
57
Ingersoll, G.P., Turk, J.T., Mast, M.A., Clow, D.W., Campbell, D.H., Bailey, Z.C.,:
Rocky Mountain Snowpack Chemistry Network: History, Methods, and the Importance
of Monitoring Mountain Ecosystems, U.S. Geological Survey (rok neuveden).
Ingersoll, G.P., 2000: Snowpack Chemistry at Selected Sites in Colorado and New
Mexico during Winter 1999-2000, Open-File Report 00-394, U.S. Geological Survey,
Denver, Colorado.
Johannessen, M., Dale, T., Gjessing, E.T., Henriksen, A., Wright, R.F., 1977: Isotopes
and Impurities in Snow and Ice, Proceedings of a symposium held during the XVI
Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics at Grenoble, August September 1975, str. 116 – 120.
Mašková Z., Bufka L., Smejkal Z. (2003): Národní park a chráněná krajinná oblast
Šumava. In: Albrecht J. a kol. (2003): Chráněná území ČR – Českobudějovicko, svazek
VIII. Agentura ochrany přírody a krajiny ČR a EkoCentrum Brno, Praha, str. 160.
Pavlásek, J., Máca, P., Ředinová, J., 2006: Analýza hydrologických dat z modravských
povodí, J. Hydrol. Hydromech., 54, 2, 207 – 216.
Pitter, P., 1999: Hydrochemie, Vydavatelství VŠCHT, str. 568, ISBN: 80-7080-340-1.
Singh P., Singh V.P. 2001: Snow and Glacier Hydrology. Kluwer Academic Publisher
Group (Netherlands), str. 764, ISBN: 9780792367673.
Stoddard, J.L., 1995: Episodic acidification during snowmelt of high elevation lakes
in the Sierra Nevada mountains of California, Water, Air, & Soil Pollution, Vol. 85, No.
2, str. 353 – 358.
Vach, M., Skřivan, P., Rohovec, J., Fišák, J., Kubínová, P., 2008: Inorganic Pollutants
in wet atmospheric deposition and the trajectories of their possible transport, Water, Air
and Soil Pollution, in print.
Williams, M.W., Melack, J.M., 1991: Precipitation Chemistry in and Ionic Loading to
an Alpine Basin, Sierra Nevada, Water Resources Research, Vol. 27, No. 7, str.
1563 - 1574.
Williams, M.W., Melack, J.M., 1991: Solute Chemistry of Snowmelt and Runoff in
an Alpine Basin, Sierra Nevada, Water Resources Research, Vol. 27, No. 7, str.
1575 - 1588.
58
Internetové zdroje
Geologie, 2008:
http://geologie.vsb.cz/geomorfologie/Prednasky.htm (25.4.2008)
NP Šumava, 2008:
www.npsumava.cz (1.4.2008)
UNEP, 2008:
Global outlook for ice & snow (1.4.2008)
http://www.unep.org/geo/geo%5Fice/PDF/full_report_LowRes.pdf
Převzaté obrázky:
Wikipedia, 2008:
http://en.wikipedia.org/wiki/Snow (5.4.2008)
HYSPLIT
Citation
Draxler, R.R. and Rolph, G.D., 2003. HYSPLIT (HYbrid Single-Particle Lagrangian
Integrated
Trajectory)
Model
access
via
NOAA
ARL
READY
Website
(http://www.arl.noaa.gov/ready/hysplit4.html). NOAA Air Resources Laboratory, Silver
Spring, MD.
Rolph, G.D., 2003. Real-time Environmental Applications and Display sYstem
(READY) Website (http://www.arl.noaa.gov/ready/hysplit4.html). NOAA Air Resources
Laboratory, Silver Spring, MD.
Acknowledgment
The authors gratefully acknowledge the NOAA Air Resources Laboratory (ARL) for the
provision of the HYSPLIT transport and dispersion model and/or READY website
(http://www.arl.noaa.gov/ready.html) used in this publication.
59
8. Přílohy
Příloha 1:
Zpětné trajektorie vzdušných mas upravené podle obsahu jednotlivých iontů a
prvků
Příloha 2:
Kompletní výsledky chemických rozborů vzorků
Příloha 3:
Grafy obsahu TDS a hlavních iontů v jednotlivých vrstvách sněhové pokrývky
Příloha 4:
Grafy vývoje pH, TDS, konduktivity a koncentrace jednotlivých komponent ve
sněhové pokrývce a ve vodě v potoce
Příloha 5:
Vývoj teplot a průtoků 1.1.2008 – 30.3.2008
Příloha 6:
Denní úhrny srážek 1.12.2007 – 31.3.2008
Příloha 7:
Malá Mokrůvka ve fotografii
60
Příloha 1: Zpětné trajektorie vzdušných mas upravené podle obsahu
jednotlivých iontů a prvků
Obrázek 33: Zpětné trajektorie vzdušných mas začínající v 500 m nad zemským povrchem upravené
podle obsahu jednotlivých iontů a prvků (a - f).
61
Obrázek 34: Zpětné trajektorie vzdušných mas začínající v 500 m nad zemským povrchem upravené
podle obsahu jednotlivých iontů a prvků (g - j).
Obrázek 35: Zpětné trajektorie vzdušných mas začínající v 1000 m nad zemským povrchem
upravené podle obsahu jednotlivých iontů a prvků (a – b)
62
Obrázek 36: Zpětné trajektorie vzdušných mas začínající v 1000 m nad zemským povrchem
upravené podle obsahu jednotlivých iontů a prvků (c – h)
63
Obrázek 37: Zpětné trajektorie vzdušných mas začínající v 1000 m nad zemským povrchem
upravené podle obsahu jednotlivých iontů a prvků (i – j)
Obrázek 38: Zpětné trajektorie vzdušných mas začínající v 1500 m nad zemským povrchem
upravené podle obsahu jednotlivých iontů a prvků (a – d).
64
Obrázek 39: Zpětné trajektorie vzdušných mas začínající v 1500 m nad zemským povrchem
upravené podle obsahu jednotlivých iontů a prvků (e – j).
65
Tabulka 5: Výsledky chemických rozborů vzorků sněhové pokrývky a vody z potoka - I. část
1.12.2007
9.12.2007
23.12.2007
30.12.2007
6.1.2008
místo vrstva
S2
S2
S2
S2
S2
potok
S2
S2
S2
S2
S2
S2
S2
potok
S2
S2
S2
S2
S2
S2
S2
potok
S2
S2
S2
S2
S2
S2
S2
potok
S2
S2
S2
S2
S2
potok
1
2
3
5d
5h
1
2
3
4
5d
5h
6
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
2
4
5
6
7
-
výška
vrstvy
[cm]
35
13
25
23
23
10
18
10
25
20
20
5
10
18
10
25
20
20
5
20
10
25
20
20
18
5
37
16
18
13
9
-
SWE
[mm]
pH
К
TDS
NH4+
NO3-
Al
Ca2+
Fe
K+
Mg2+
Mn
Na+
P
SO42-
Si
130.5
59.3
81.6
60.2
46.0
44.2
65.2
42.1
92.6
88.4
85.0
5.0
39.7
71.8
35.0
87.5
71.8
65.7
5.0
71.6
39.0
90.5
67.3
76.8
43.9
7.5
161.2
64.0
75.8
33.9
11.4
-
5.02
5.10
4.52
4.90
4.62
5.54
5.36
4.85
5.05
4.60
5.20
5.30
5.20
5.20
4.40
5.28
4.93
4.55
4.41
4.87
4.60
5.34
4.85
5.00
4.50
5.00
5.20
4.50
4.80
5.50
4.70
4.80
5.10
4.60
4.70
5.50
8.2
5.6
16.8
13.7
27.6
22.4
4.8
10.2
4.9
14.6
4.6
2.5
4.1
17.0
18.7
2.4
5.8
9.0
14.3
4.4
12.3
18.3
20.5
5.1
13.3
4.4
2.6
11.8
6.9
19.0
9.6
8.1
5.9
11.0
10.2
18.7
9
6
19
15
31
25
5
11
6
16
5
3
5
19
21
3
6
10
16
5
14
20
23
6
15
5
3
13
8
21
11
9
7
12
11
21
0.267
0.187
0.271
0.213
0.406
0.039
0.185
0.227
0.120
0.263
0.115
0.066
0.060
0.203
0.069
0.174
0.128
0.222
0.104
0.266
0.025
0.958
0.093
0.610
0.099
0.043
0.113
0.139
0.008
0.168
0.185
0.135
0.190
0.170
0.000
1.083
1.297
2.238
1.906
2.300
5.751
1.004
1.100
0.423
0.677
0.203
0.192
1.353
3.755
1.060
0.417
0.897
1.410
1.742
0.547
1.404
7.356
1.635
0.592
1.252
0.643
0.203
1.449
0.423
7.156
1.105
1.297
0.857
1.015
1.280
9.162
<
<
<
<
<
0.078
<
<
<
<
0.018
<
<
0.228
0.012
<
<
<
<
<
<
0.079
<
0.011
<
<
<
<
<
0.078
<
<
<
<
<
0.014
0.223
0.066
0.096
0.255
0.236
1.349
0.083
0.124
0.045
0.126
0.240
0.117
0.165
0.941
0.101
0.041
0.015
0.021
0.989
0.009
0.052
1.077
0.144
0.054
0.082
0.014
0.055
0.071
0.091
1.144
0.041
0.150
0.035
0.047
0.093
1.090
<
<
<
<
<
<
0.007
0.010
<
<
<
<
0.005
0.035
0.012
0.006
0.011
0.012
<
<
0.015
0.001
0.150
0.002
0.011
<
<
0.002
0.011
0.004
<
<
0.012
0.013
<
0.011
0.315
0.250
0.291
0.845
2.361
2.013
0.309
0.221
0.176
0.234
0.182
0.199
0.244
0.577
1.010
1.080
4.363
2.384
0.180
0.185
0.195
0.562
2.084
0.176
0.174
0.163
0.172
0.182
0.180
0.573
0.226
0.333
0.251
0.187
0.240
0.558
0.053
0.020
0.029
0.068
0.099
0.351
0.017
0.045
0.013
0.037
0.030
0.022
0.035
0.254
0.009
0.008
0.020
0.006
0.026
0.005
0.045
0.293
0.063
0.010
0.027
0.010
0.010
0.011
0.031
0.301
0.031
0.039
0.019
0.010
0.036
0.304
<
0.004
0.003
0.002
0.005
0.017
0.001
0.001
0.003
0.001
<
0.003
0.004
0.013
<
<
0.034
<
<
0.003
<
0.012
0.003
0.004
0.003
0.002
0.002
0.005
0.004
0.012
<
0.000
0.004
<
<
0.011
0.314
0.072
0.170
0.385
0.730
1.176
0.017
0.221
0.010
0.133
0.069
0.062
0.086
0.689
0.042
0.051
0.106
0.006
0.114
0.011
0.301
0.890
0.358
0.057
0.098
0.033
0.027
0.050
0.118
0.939
0.266
0.201
0.138
0.100
0.249
0.911
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
0.155
<
<
<
<
<
0.005
<
<
<
<
<
<
<
0.228
0.104
0.335
0.327
0.464
0.467
0.099
0.298
0.112
0.287
0.142
0.088
0.095
0.390
0.365
0.036
0.093
0.136
0.240
0.123
0.233
0.279
0.205
0.147
0.204
0.052
0.025
0.338
0.068
0.305
0.218
0.215
0.081
0.204
0.203
0.297
<
<
<
<
<
2.958
<
<
<
<
<
<
<
2.146
<
<
<
<
<
<
<
2.533
<
<
<
<
<
<
<
2.709
<
<
<
<
<
2.714
vrstvy byly číslovány od nejstarší, tedy od země, d - spodní část vrstvy, h - horní část vrstvy (pro vrstvy o větší mocnosti); SWE - vodní hodnota sněhu (snow-water equivalent);
К - konduktivita [µS/cm]; TDS - veškeré rozpuštěné látky (total dissolved solids) [mg/l]; všechny ionty a prvky jsou uvedeny v mg/l, "<" značí obsah pod mezí stanovitelnosti
Příloha 2: Kompletní výsledky chemických rozborů vzorků
datum
odběru
66
Tabulka 5: Výsledky chemických rozborů vzorků sněhové pokrývky a vody z potoka - II. část
datum
odběru
13.1.2008
21.1.2008
28.1.2008
místo vrstva
67
S2
S2
S2
S2
S2
S2
S2
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
potok
S2
S2
S2
S2
S2
S2
S2
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
potok
S2
S2
S2
S2
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
potok
2
3
4
5d
5h
6
7
2
4
6
7
8
10
11
1
2
3
4
5
6
7
1+2
3
4
5
6
8
1+2+3
4+5
6+7
8+9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-
výška
vrstvy
[cm]
19
11
17
18
18
15
20
17
25
23
27
15
17
7
23
7
22
19
15
13
10
62
21
7
20
10
18
44
20
31
16
35
20
23
23
27
15
10
8
13
-
SWE
[mm]
pH
К
TDS
NH4+
NO3-
Al
Ca2+
Fe
K+
Mg2+
Mn
Na+
P
SO42-
Si
67.0
44.6
62.6
79.6
73.9
37.9
40.4
73.0
101.0
86.2
123.9
45.5
32.9
20.9
89.5
28.9
86.1
79.2
63.8
37.8
31.1
250.5
92.8
25.9
78.3
32.0
48.5
185.0
82.9
122.7
48.2
157.6
85.9
111.3
111.3
119.3
50.5
33.3
24.0
26.8
-
4.70
4.80
4.60
5.00
5.20
4.60
5.30
4.80
4.50
4.60
5.20
4.40
4.60
4.90
5.50
4.72
4.82
4.54
4.99
5.22
4.48
4.86
4.78
4.66
5.26
5.11
4.65
5.09
4.75
4.80
4.88
4.79
4.56
4.85
4.62
4.86
4.67
5.18
4.49
4.62
5.02
4.82
5.33
9.1
6.1
12.9
5.3
2.3
13.3
6.6
8.3
15.7
15.4
2.4
18.6
12.0
6.8
19.0
9.4
6.6
14.1
6.8
2.6
11.9
7.2
9.0
12.8
3.5
4.2
11.8
5.1
17.1
6.5
5.7
8.5
10.2
8.8
12.8
8.0
13.3
3.1
9.5
9.4
5.8
8.0
18.4
10
7
14
6
3
15
7
9
17
17
3
21
13
8
21
11
7
16
8
3
13
8
10
14
4
5
13
6
19
15
6
16
15
10
14
9
15
3
14
18
6
9
21
0.216
0.153
0.253
0.173
0.105
0.198
0.183
0.188
0.297
0.348
0.109
0.359
0.214
0.170
0.059
0.183
0.135
0.225
0.147
0.085
0.137
0.115
0.174
0.238
0.121
0.141
0.199
0.147
0.061
0.174
0.121
0.274
0.215
0.215
0.224
0.157
0.270
0.166
0.185
0.159
0.266
0.198
0.105
0.902
0.485
2.312
0.789
0.372
1.325
0.716
0.632
1.928
1.861
0.338
1.804
0.964
0.727
6.989
1.269
0.271
1.100
0.789
0.327
1.252
0.632
1.060
1.302
0.350
0.429
1.252
0.710
4.715
2.007
1.319
1.218
1.455
1.229
1.923
1.207
1.545
0.293
1.466
1.308
1.297
0.434
8.460
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
0.031
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
0.448
0.011
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
0.084
0.108
0.015
0.043
0.040
0.008
0.034
0.267
0.039
0.046
0.062
0.014
0.042
0.051
0.039
1.087
0.018
0.010
0.061
0.053
0.039
0.004
0.040
0.054
0.060
0.025
0.025
0.025
0.054
0.757
0.680
0.514
0.102
0.494
0.425
0.437
0.390
0.469
0.305
0.303
0.475
0.758
0.498
1.214
0.011
<
<
0.006
0.011
0.008
0.039
0.004
0.009
0.002
<
0.007
0.003
0.006
0.002
<
0.004
0.006
0.011
0.000
0.010
0.023
0.004
<
0.009
0.019
0.012
0.002
0.091
<
0.013
<
<
<
<
<
0.010
<
<
<
0.018
<
<
0.197
0.182
0.180
0.166
0.181
0.187
0.219
0.211
0.197
0.222
0.180
0.173
0.186
0.182
0.571
0.172
0.168
0.202
0.186
0.169
0.164
0.175
0.187
0.190
0.166
0.176
0.192
0.186
0.414
0.286
0.126
0.135
0.142
0.146
0.147
0.142
0.254
0.133
0.151
0.173
0.167
0.152
0.536
0.033
0.005
0.020
0.020
0.002
0.011
0.024
0.018
0.027
0.050
0.012
0.014
0.032
0.041
0.308
0.027
0.007
0.024
0.017
0.010
0.002
0.017
0.027
0.046
0.007
0.014
0.015
0.017
0.208
0.055
0.069
0.028
0.045
0.047
0.052
0.027
0.074
0.038
0.028
0.042
0.066
0.047
0.210
0.002
0.002
0.003
0.006
0.010
0.010
0.007
0.003
<
0.002
<
0.004
0.003
<
0.014
<
0.003
0.000
0.002
0.001
<
0.002
<
0.004
0.004
0.007
0.002
0.003
0.024
<
<
0.001
<
0.004
0.001
0.004
<
<
0.003
0.000
0.002
0.001
0.015
0.166
0.027
0.112
0.089
0.045
0.032
0.102
0.136
0.153
0.397
0.018
0.019
0.149
0.223
0.932
0.141
0.021
0.194
0.144
0.011
0.062
0.070
0.140
0.248
0.010
0.028
0.065
0.085
0.473
0.119
0.072
0.197
0.142
0.226
0.205
0.041
0.429
0.048
0.077
0.152
0.107
0.120
1.018
<
<
0.002
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
0.011
<
0.010
<
<
0.007
0.000
0.036
<
0.030
0.014
0.024
<
0.015
0.006
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
0.236
0.150
0.225
0.050
0.017
0.219
0.127
0.158
0.339
0.307
0.016
0.395
0.238
0.101
0.280
0.173
0.151
0.250
0.123
0.053
0.178
0.078
0.209
0.236
0.069
0.074
0.197
0.094
0.390
0.274
1.201
0.180
0.386
0.550
0.596
0.526
0.321
0.968
1.204
0.647
0.557
1.149
0.488
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
2.733
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
1.363
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
2.516
vrstvy byly číslovány od nejstarší, tedy od země, d - spodní část vrstvy, h - horní část vrstvy (pro vrstvy o větší mocnosti); SWE - vodní hodnota sněhu (snow-water equivalent);
К - konduktivita [µS/cm]; TDS - veškeré rozpuštěné látky (total dissolved solids) [mg/l]; všechny ionty a prvky jsou uvedeny v mg/l, "<" značí obsah pod mezí stanovitelnosti
Tabulka 5: Výsledky chemických rozborů vzorků sněhové pokrývky a vody z potoka - III. část
datum
odběru
4.2.2008
11.2.2008
17.2.2008
24.2.2008
3.3.2008
68
výška
vrstvy
[cm]
1+2+3
53
4
14
5+6+7
27
8+9+10
24
11+12
7
13
16
14
7
1d
47
1h
47
2
15
3
19
4
18
5
12
6
2
7
6
celý profil 170
1d
50
1h
50
2
12
3
5
4
12
6
15
7
10
8
7
9
7
1
60
2
12
3
10
5
14
6
10
7
15
8
4
9
18
10
9
2
14
3
27
5
44
6
16
7
15
8
13
-
místo vrstva
SWE
[mm]
pH
К
TDS
NH4+
NO3-
Al
Ca2+
Fe
K+
Mg2+
Mn
Na+
P
SO42-
Si
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
potok
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
potok
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
potok
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
potok
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
potok
231.4
57.5
117.6
86.4
28.0
46.5
11.8
207.7
207.7
56.8
68.8
56.1
37.4
8.0
11.4
619.0
201.7
201.7
48.0
21.0
42.9
46.7
30.0
14.0
9.4
244.1
55.6
51.6
61.3
40.4
58.1
18.0
69.7
36.4
76.6
150.0
213.0
74.1
66.9
60.2
-
4.74
4.66
5.12
4.68
5.13
4.94
4.87
5.64
5.10
5.15
4.61
5.14
5.04
4.94
5.29
4.94
5.04
5.43
4.84
5.09
4.91
4.96
5.06
4.72
4.85
4.71
5.14
5.41
4.86
4.63
5.21
5.16
4.70
5.07
5.30
5.10
5.29
5.45
4.98
4.68
4.75
5.39
4.86
5.45
5.28
9.3
11.3
4.5
11.2
4.6
6.0
11.4
18.6
5.3
3.2
10.1
3.9
4.8
9.7
4.0
6.8
6.7
18.6
6.9
4.2
5.9
7.1
4.0
7.8
9.0
20.7
5.0
18.4
6.6
12.5
3.7
3.9
9.7
4.3
3.8
6.0
3.6
17.7
5.4
10.5
9.7
3.4
9.3
3.8
17.7
10
12
5
12
5
7
12
21
6
4
11
4
5
11
4
8
7
21
8
5
7
8
4
9
10
23
6
20
7
14
4
4
11
5
4
7
4
20
6
12
11
4
10
4
20
0.193
0.230
0.184
0.206
0.205
0.176
0.385
0.074
0.147
0.136
0.149
0.132
0.149
0.352
0.201
0.140
0.219
0.062
0.213
0.185
0.183
0.399
0.238
0.166
0.430
0.481
0.249
0.072
0.181
0.302
0.199
0.205
0.162
0.176
0.161
0.228
0.210
0.040
0.141
0.225
0.240
0.145
0.236
0.169
0.051
0.806
1.590
0.355
1.308
0.474
1.009
1.438
5.919
0.541
0.231
1.150
0.209
0.474
0.970
0.180
0.451
0.716
3.158
0.733
0.750
0.496
0.959
0.547
0.863
1.635
0.818
1.240
6.922
0.451
1.387
0.361
0.383
0.338
0.333
0.395
0.851
0.282
7.524
0.620
1.128
0.254
0.406
1.071
0.028
3.868
<
<
0.001
<
<
<
<
0.048
<
<
<
<
<
<
<
0.010
0.044
0.003
<
<
<
<
<
<
<
0.009
<
<
<
<
<
<
<
<
<
0.078
<
<
<
<
<
<
0.105
0.097
0.058
0.054
0.143
0.056
0.060
0.146
1.286
0.185
0.014
<
0.037
0.100
0.126
0.102
1.143
0.033
0.022
0.040
0.024
0.043
0.063
0.098
0.248
0.046
1.138
0.026
0.027
0.021
0.059
0.030
0.027
0.024
0.059
0.034
1.131
0.039
0.046
0.045
0.079
0.041
0.029
1.017
<
0.005
<
<
<
0.004
<
<
<
<
0.002
<
0.027
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
0.012
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
0.007
<
<
<
0.004
0.003
<
<
0.191
0.133
0.182
0.151
0.139
0.135
0.159
0.703
0.150
0.141
0.128
0.125
0.204
0.154
0.191
0.592
0.140
0.124
0.126
0.123
0.118
0.132
0.130
0.246
0.138
0.552
0.192
0.146
0.133
0.131
0.132
0.126
0.193
0.143
0.329
0.531
0.154
0.146
0.140
0.232
0.150
0.169
0.577
0.028
0.026
0.006
0.012
0.007
0.023
0.029
0.331
0.003
0.008
0.005
0.005
0.028
0.027
0.030
0.314
0.013
0.002
0.013
<
0.006
0.012
0.023
0.067
0.009
0.313
0.013
0.368
0.001
0.009
0.007
0.008
0.000
0.014
0.015
0.290
0.006
0.013
0.031
0.006
0.007
0.007
0.267
<
0.004
<
0.002
0.004
0.001
<
0.013
0.004
<
<
0.001
<
<
<
0.014
0.003
<
0.003
0.003
<
0.001
0.004
0.004
0.003
0.011
0.000
0.001
<
<
0.002
<
0.002
0.003
<
0.011
<
0.003
<
0.002
0.003
0.003
0.016
0.212
0.210
0.155
0.136
0.058
0.105
0.153
1.068
0.033
0.013
0.015
0.032
0.144
0.119
0.167
1.078
0.101
0.052
0.071
0.032
0.034
0.076
0.086
0.422
0.062
1.069
0.088
0.295
0.028
0.026
0.028
0.045
0.041
0.046
0.027
0.948
0.086
0.124
0.228
0.041
0.091
0.201
0.931
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
0.168
0.189
0.052
0.204
0.070
0.112
0.213
0.358
0.065
0.016
0.136
0.051
0.167
0.065
0.135
0.269
0.086
0.048
0.096
0.150
0.050
0.092
0.130
0.409
0.066
0.267
0.116
0.220
0.013
0.076
0.141
0.039
0.026
0.101
0.041
0.284
0.152
0.204
0.187
0.070
0.213
0.063
0.301
<
<
<
<
<
<
<
2.859
<
<
<
<
<
<
<
2.752
<
<
<
<
<
<
<
<
<
2.722
<
<
<
<
<
<
<
<
<
2.376
<
<
<
<
<
<
2.484
vrstvy byly číslovány od nejstarší, tedy od země, d - spodní část vrstvy, h - horní část vrstvy (pro vrstvy o větší mocnosti); SWE - vodní hodnota sněhu (snow-water equivalent);
К - konduktivita [µS/cm]; TDS - veškeré rozpuštěné látky (total dissolved solids) [mg/l]; všechny ionty a prvky jsou uvedeny v mg/l, "<" značí obsah pod mezí stanovitelnosti
Tabulka 5: Výsledky chemických rozborů vzorků sněhové pokrývky a vody z potoka - IV. část
datum
odběru
9.3.2008
16.3.2008
23.3.2008
30.3.2008
místo vrstva
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
potok
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
potok
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
potok
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
S8,5
potok
1
3
4
5
5
1d
1h
2
3
4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2+3
4+5
7
8
9
výška
vrstvy
[cm]
53
39
23
13
13
50
50
38
4
8
65
20
5
20
15
15
15
15
70
52
51
25
37
60
5
SWE
[mm]
232.0
160.9
94.9
54.7
54.7
212.6
212.6
195.1
16.8
27.9
337.5
97.7
24.0
90.1
66.3
66.3
65.0
66.3
126.0
243.5
214.7
108.5
149.5
149.0
9.3
pH
К
TDS
NH4+
NO3-
Al
Ca2+
Fe
K+
Mg2+
Mn
Na+
P
SO42-
Si
4.86
5.11
4.84
5.03
5.22
4.37
4.93
4.95
4.73
5.52
5.61
5.31
4.85
4.90
5.21
5.87
4.81
5.24
5.25
4.95
5.05
5.11
5.18
5.12
5.13
5.20
5.10
4.60
5.31
7.8
5.9
7.5
6.6
3.4
19.6
6.2
6.7
11.5
4.3
2.6
15.8
6.9
6.8
2.5
3.6
5.4
3.7
2.6
10.0
8.0
17.9
4.8
5.1
5.6
4.3
7.1
22.6
18.0
9
7
8
7
4
22
7
7
13
5
3
18
8
8
3
4
6
4
3
11
9
20
5
6
6
5
8
25
20
0.192
0.227
0.199
0.225
0.166
0.097
0.169
0.228
0.305
0.217
0.130
0.042
0.273
0.254
0.147
0.202
0.214
0.199
0.204
0.328
0.354
0.080
0.126
0.165
0.157
0.152
0.285
0.880
<
0.299
0.507
0.677
0.897
0.203
1.669
0.361
0.699
1.212
0.434
0.085
5.885
0.801
0.868
0.265
0.637
1.336
0.733
0.282
0.908
1.257
3.186
0.620
0.445
0.789
0.530
0.846
3.947
7.891
<
<
<
<
<
0.500
0.080
<
<
<
<
0.244
<
<
<
<
<
<
<
<
<
0.095
<
<
<
<
<
<
0.070
0.042
0.029
0.293
0.092
0.019
0.467
0.131
0.088
0.092
0.113
0.060
0.885
0.027
0.027
0.008
0.050
0.014
0.151
0.088
0.074
0.071
1.034
0.026
0.034
0.045
0.052
0.068
0.228
0.991
<
<
0.006
<
<
0.146
0.012
<
0.004
<
<
0.032
0.012
<
0.006
<
<
0.009
0.003
0.003
<
0.003
<
<
<
0.019
<
0.013
0.015
0.178
0.153
0.167
0.180
0.135
0.468
0.128
0.117
0.129
0.129
0.125
0.484
0.111
0.125
0.120
0.117
0.108
0.119
0.103
0.133
0.115
0.489
0.141
0.163
0.190
0.143
0.206
0.277
0.519
0.031
0.011
0.074
0.021
0.009
0.125
0.021
0.022
0.019
0.023
<
0.246
0.010
0.015
0.003
0.007
0.009
0.022
0.020
0.066
0.014
0.277
0.015
0.011
0.010
0.164
0.011
0.047
0.285
<
0.006
<
0.002
0.004
0.018
0.001
0.002
0.001
0.001
<
0.013
0.002
<
0.002
<
<
<
0.001
<
0.001
0.012
0.001
0.001
0.000
0.002
<
0.007
0.014
0.270
0.148
0.217
0.199
0.047
0.257
0.118
0.136
0.037
0.082
<
0.773
0.094
0.146
0.003
0.044
0.060
0.037
0.060
0.205
0.064
0.928
0.123
0.150
0.225
0.062
0.180
0.353
0.951
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
0.014
<
0.005
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
0.011
<
<
0.017
<
0.206
0.105
0.212
0.115
0.043
0.419
0.197
0.156
0.336
0.145
0.065
0.318
0.103
0.107
0.048
0.047
0.045
0.080
0.110
0.252
0.167
0.306
0.065
0.072
0.080
0.077
0.175
0.538
0.264
<
<
<
<
<
0.460
<
<
<
<
<
1.930
<
<
<
<
<
<
<
<
<
2.485
<
<
<
<
<
<
2.422
vrstvy byly číslovány od nejstarší, tedy od země, d - spodní část vrstvy, h - horní část vrstvy (pro vrstvy o větší mocnosti); SWE - vodní hodnota sněhu (snow-water equivalent);
К - konduktivita [µS/cm]; TDS - veškeré rozpuštěné látky (total dissolved solids) [mg/l]; všechny ionty a prvky jsou uvedeny v mg/l, "<" značí obsah pod mezí stanovitelnosti
69
Příloha 3: Grafy obsahu TDS a hlavních iontů v jednotlivých vrstvách
sněhové pokrývky
2.5
35
30
2.0
NH4+
NO3Ca2+
1.5
Mg2+
20
TDS
jednotlivé ionty
25
Na+
SO42-
15
1.0
K+
TDS
10
0.5
5
0.0
0
1
2
3
4
5
vrstvy
Obrázek 40: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 1.12.2007 (sonda 2).
1.6
18
1.4
16
14
1.2
NH4+
NO3-
1.0
Ca2+
10
0.8
8
TDS
jednotlivé ionty
12
K+
Mg2+
Na+
0.6
6
SO42TDS
0.4
4
0.2
2
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
vrstvy
Obrázek 41: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 9.12.2007 (sonda 2).
70
S2 23.12.2007
5.0
25
4.5
4.0
20
NH4+
3.5
15
Ca2+
TDS
jednotlivé ionty
NO33.0
2.5
2.0
K+
Mg2+
Na+
10
SO421.5
TDS
1.0
5
0.5
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
vrstvy
Obrázek 42: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 23.12.2007 (sonda 2).
S2 30.12.2007
2.5
25
2.0
20
NH4+
15
Ca2+
TDS
jednotlivé ionty
NO31.5
1.0
10
K+
Mg2+
Na+
SO42TDS
0.5
5
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
vrstvy
Obrázek 43: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 30.12.2007 (sonda 2).
71
S2 6.1.2008
1.4
14
1.2
12
1.0
10
NH4+
NO3-
0.8
8
0.6
6
K+
TDS
jednotlivé ionty
Ca2+
Mg2+
Na+
SO42TDS
0.4
4
0.2
2
0.0
0
1
2
3
4
5
Obrázek 44: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 6.1.2008 (sonda 2).
S2 13.1.2008
25
2.3
2.0
20
1.8
NH4+
NO3Ca2+
15
K+
1.3
TDS
jednotlivé ionty
1.5
1.0
10
Mg2+
Na+
SO42TDS
0.8
0.5
5
0.3
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
Obrázek 45: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 13.1.2008 (sonda 2).
72
2.5
16
14
2.0
NH4+
12
Ca2+
10
1.5
8
K+
TDS
jednotlivé ionty
NO3-
Mg2+
Na+
SO42-
1.0
6
TDS
4
0.5
2
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
Obrázek 46: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 13.1.2008 (sonda 8,5).
1.4
18
16
1.2
14
NH4+
NO3-
1.0
Ca2+
K+
0.8
10
0.6
8
TDS
jednotlivé ionty
12
6
Mg2+
Na+
SO42TDS
0.4
4
0.2
2
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
Obrázek 47: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 21.1.2008 (sonda 2).
73
S8,5 21.1.2008
1.4
16
1.2
14
NH4+
12
1.0
NO3K+
0.8
8
TDS
jednotlivé ionty
Ca2+
10
Mg2+
Na+
SO42-
0.6
6
TDS
0.4
4
0.2
2
0.0
0
1
2
3
4
5
6
Obrázek 48: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 21.1.2008 (sonda 8,5).
S2 28.1.2008
2.5
18
16
2.0
NH4+
14
NO3Ca2+
K+
1.5
10
8
TDS
jednotlivé ionty
12
1.0
6
Mg2+
Na+
SO42TDS
4
0.5
2
0.0
0
1
2
3
4
Obrázek 49: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 28.1.2008 (sonda 2).
74
S8,5 28.1.2008
2.5
20
18
2.0
16
NH4+
NO3-
1.5
Ca2+
K+
12
10
1.0
TDS
jednotlivé ionty
14
Mg2+
Na+
SO42-
8
TDS
6
0.5
4
2
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Obrázek 50: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 28.1.2008 (sonda 8,5).
S8,5 4.2.2008
1.8
14
1.6
12
NH4+
1.4
NO3-
10
Ca2+
K+
1.0
8
0.8
6
TDS
jednotlivé ionty
1.2
Mg2+
Na+
SO42TDS
0.6
4
0.4
2
0.2
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
Obrázek 51: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 4.2.2008 (sonda 8,5).
75
S8,5 17.2.2008
1.8
25
1.6
NH4+
20
1.4
NO3Ca2+
K+
15
1.0
TDS
jednotlivé ionty
1.2
0.8
10
0.6
0.4
Mg2+
Na+
SO42TDS
5
0.2
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Obrázek 52: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 17.2.2008 (sonda 8,5).
S8,5 24.2.2008
1.6
16
1.4
14
1.2
12
1.0
10
NO3Ca2+
K+
0.8
8
0.6
6
TDS
jednotlivé ionty
NH4+
Mg2+
Na+
SO42-
0.4
4
0.2
2
0.0
TDS
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Obrázek 53: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 24.2.2008 (sonda 8,5).
76
S8,5 3.3.2008
1.2
14
12
1.0
NH4+
NO3-
10
Ca2+
8
TDS
jednotlivé ionty
0.8
0.6
6
K+
Mg2+
Na+
0.4
SO42-
4
TDS
0.2
2
0.0
0
1
2
3
4
5
6
Obrázek 54: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 3.3.2008 (sonda 8,5).
1.0
9
0.9
8
0.8
0.7
NO3Ca2+
6
K+
0.6
5
0.5
4
TDS
jednotlivé ionty
NH4+
7
0.4
Mg2+
Na+
SO42-
3
0.3
TDS
2
0.2
1
0.1
0.0
0
1
2
3
4
5
Obrázek 55: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 9.3.2008 (sonda 8,5).
77
1.4
14
1.2
12
1.0
10
0.8
8
NO3Ca2+
TDS
jednotlivé ionty
NH4+
0.6
6
0.4
4
0.2
2
K+
Mg2+
Na+
0.0
SO42TDS
0
1
2
3
4
5
Obrázek 56: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 16.3.2008 (sonda 8,5).
4.0
30
3.5
25
NH4+
NO3-
3.0
Ca2+
K+
2.0
15
TDS
jednotlivé ionty
20
2.5
Mg2+
Na+
SO42-
1.5
10
TDS
1.0
5
0.5
0.0
0
1
2
3
4
5
6
Obrázek 57: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 23.3.2008 (sonda 8,5).
78
S8,5 30.3.2008
12
1.6
1.4
10
NH4+
1.2
NO3Ca2+
K+
0.8
6
TDS
jednotlivé ionty
8
1.0
Mg2+
Na+
SO42-
0.6
4
TDS
0.4
2
0.2
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Obrázek 58: Obsah TDS a hlavních iontů ve sněhové pokrývce 30.3.2008 (sonda 8,5).
79
Příloha 4: Grafy vývoje pH, TDS, konduktivity a koncentrace jednotlivých
komponent ve sněhové pokrývce a ve vodě v potoce
Pro hodnoty pH, TDS, konduktivity a koncentrace iontů a prvků ve sněhové pokrývce
byly vypočteny směrodatné odchylky vyjadřující proměnlivost daných charakteristik
v rámci jednotlivých vrstev.
5.8
5.6
5.4
pH
5.2
5.0
4.8
4.6
4.4
4.2
22.3.2008
29.3.2008
15.3.2008
22.3.2008
8.3.2008
1.3.2008
23.2.2008
16.2.2008
-σ
15.3.2008
+σ
8.3.2008
sníh
9.2.2008
2.2.2008
26.1.2008
19.1.2008
12.1.2008
5.1.2008
29.12.2007
22.12.2007
15.12.2007
8.12.2007
1.12.2007
4.0
potok
20
15
10
5
sníh
+σ
-σ
29.3.2008
1.3.2008
23.2.2008
16.2.2008
9.2.2008
2.2.2008
26.1.2008
19.1.2008
12.1.2008
5.1.2008
29.12.2007
22.12.2007
15.12.2007
8.12.2007
0
1.12.2007
konduktivita µS/cm
25
potok
Obrázek 59: Graf vývoje pH ve sněhové pokrývce a ve vodě v potoce.
80
26.1.2008
2.2.2008
9.2.2008
16.2.2008
23.2.2008
1.3.2008
8.3.2008
15.3.2008
22.3.2008
29.3.2008
25
19.1.2008
20
12.1.2008
15
5.1.2008
10
29.12.2007
5
0
29.3.2008
22.12.2007
potok
22.3.2008
15.12.2007
-σ
29.3.2008
15.3.2008
8.12.2007
+σ
22.3.2008
8.3.2008
1.12.2007
STV
15.3.2008
1.3.2008
Obrázek 60: Graf vývoje konduktivity ve sněhové pokrývce a ve vodě v potoce.
8.3.2008
23.2.2008
0,8
1.3.2008
16.2.2008
potok
potok
23.2.2008
9.2.2008
konduktivita µS/cm
0,7
16.2.2008
2.2.2008
-σ
-σ
9.2.2008
26.1.2008
0,6
2.2.2008
12.1.2008
19.1.2008
+σ
+σ
26.1.2008
5.1.2008
0,5
19.1.2008
29.12.2007
STV
12.1.2008
22.12.2007
0,4
5.1.2008
15.12.2007
0,3
29.12.2007
8.12.2007
0,2
22.12.2007
1.12.2007
0,1
15.12.2007
c NH4+ [mg/l]
0,0
8.12.2007
Obrázek 61: Graf vývoje kocentrace amonných iontů ve sněhové pokrývce a ve vodě v potoce.
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
1.12.2007
STV
81
Obrázek 62: Graf vývoje koncentrace dusičnanových iontů ve sněhové pokrývce a ve vodě v potoce.
c NO3- [mg/l]
29.3.2008
29.12.2007
5.1.2008
12.1.2008
19.1.2008
26.1.2008
2.2.2008
9.2.2008
16.2.2008
23.2.2008
1.3.2008
8.3.2008
15.3.2008
22.3.2008
29.3.2008
0,07
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0,00
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
c Ca 2+ ve sněhové pokrývce
[mg/l]
0,6
22.3.2008
0,5
15.3.2008
0,4
8.3.2008
22.12.2007
-σ
1.3.2008
0,3
23.2.2008
15.12.2007
+σ
16.2.2008
0,2
9.2.2008
0,1
2.2.2008
0,0
26.1.2008
0,0
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
-0,02
-0,04
82
c Fe ve sněhové pokrývce [mg/l]
19.1.2008
8.12.2007
STV
29.3.2008
12.1.2008
1.12.2007
potok
22.3.2008
5.1.2008
Obrázek 63: Graf vývoje koncentrace hliníku ve sněhové pokrývce a ve vodě v potoce.
15.3.2008
29.12.2007
Vývoj koncentrace Ca2+
8.3.2008
1,6
-σ
1.3.2008
22.12.2007
-σ
23.2.2008
1,4
+σ
16.2.2008
15.12.2007
+σ
9.2.2008
1,2
STV
2.2.2008
8.12.2007
STV
26.1.2008
1,0
19.1.2008
0,8
12.1.2008
1.12.2007
potok
5.1.2008
0,6
29.12.2007
0,4
22.12.2007
0,2
15.12.2007
c Al v potoce [mg/l]
c Ca2+ v potoce [mg/l]
0,0
0,16
0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
8.12.2007
potok
Obrázek 65: Graf vývoje koncentrace železa ve sněhové pokrývce a ve vodě v potoce.
1.12.2007
Obrázek 64: Graf vývoje koncentraceVývoj
vápenatých
iontů ve
koncentrace
Fesněhové pokrývce a ve vodě v potoce.
c Fe v potoce [mg/l]
c Al ve sněhové pokrývce [mg/l]
2.2.2008
9.2.2008
16.2.2008
23.2.2008
1.3.2008
8.3.2008
15.3.2008
22.3.2008
29.3.2008
3,5
26.1.2008
3,0
19.1.2008
2,5
12.1.2008
2,0
5.1.2008
1,5
29.12.2007
1,0
29.3.2008
22.12.2007
0,5
22.3.2008
0,0
15.3.2008
15.12.2007
potok
8.3.2008
8.12.2007
-σ
1.3.2008
1.12.2007
+σ
23.2.2008
c K+ [mg/l]
STV
16.2.2008
Obrázek 66: Graf vývoje koncentrace draselných iontů ve sněhové pokrývce a ve vodě v potoce.
9.2.2008
0,40
2.2.2008
0,35
29.3.2008
26.1.2008
0,30
22.3.2008
19.1.2008
0,25
15.3.2008
12.1.2008
0,20
8.3.2008
5.1.2008
0,15
1.3.2008
29.12.2007
0,10
potok
23.2.2008
22.12.2007
potok
16.2.2008
15.12.2007
-σ
-σ
9.2.2008
8.12.2007
0,05
2.2.2008
1.12.2007
+σ
+σ
26.1.2008
0,00
19.1.2008
c Mg2+ [mg/l]
STV
12.1.2008
0,025
5.1.2008
0,020
29.12.2007
0,015
22.12.2007
0,010
15.12.2007
0,005
0,000
8.12.2007
STV
83
Obrázek 68: Graf vývoje koncentrace manganu ve sněhové pokrývce a ve vodě v potoce.
1.12.2007
Obrázek 67: Graf vývoje koncentrace hořečnatých iontů ve sněhové pokrývce a ve vodě v potoce.
c Mn [mg/l]
15.3.2008
22.3.2008
29.3.2008
2.2.2008
9.2.2008
16.2.2008
23.2.2008
1.3.2008
8.3.2008
15.3.2008
22.3.2008
29.3.2008
1,4
8.3.2008
26.1.2008
1,2
1.3.2008
19.1.2008
1,0
23.2.2008
12.1.2008
0,8
16.2.2008
5.1.2008
0,6
9.2.2008
29.12.2007
0,4
2.2.2008
22.12.2007
0,2
26.1.2008
0,0
84
29.3.2008
19.1.2008
15.12.2007
potok
22.3.2008
12.1.2008
8.12.2007
-σ
15.3.2008
5.1.2008
1.12.2007
+σ
8.3.2008
29.12.2007
c Na+ [mg/l]
STV
1.3.2008
22.12.2007
potok
23.2.2008
15.12.2007
Obrázek 69: Graf vývoje koncentrace sodných iontů ve sněhové pokrývce a ve vodě v potoce.
16.2.2008
8.12.2007
-σ
9.2.2008
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
2.2.2008
1.12.2007
+σ
26.1.2008
c SO42- [mg/l]
STV
19.1.2008
3,5
12.1.2008
3,0
5.1.2008
2,5
29.12.2007
2,0
22.12.2007
1,5
Obrázek 71: Graf vývoje koncentrace křemíku ve vodě v potoce.
15.12.2007
1,0
8.12.2007
0,5
0,0
1.12.2007
Obrázek 70: Graf vývoje koncentrace síranových iontů ve sněhové pokrývce a ve vodě v potoce.
c Si [mg/l]
-20
0
20.1.2008: Q = 6,7 l/s
501
20
průtok [l/s]
601
40
1601
1501
teplota [°C]
12.3.2008: Q = 11,4 l/s
1701
60
701
3.3.2008: Q = 81,6 l/s
1801
80
1901
100
2001
120
801
1.3.2008: Q = 136,5 l/s
2101
140
Příloha 5: Vývoj teplot a průtoků 1.1.2008 – 30.3.2008
Obrázek 722: Graf vývoje teplot a průtoků v období od 1.1.2008 do 30.3.2008
85
1401
1301
1201
1101
1001
901
401
301
201
101
1
0
0
0
0
1
1.6
6.6
3.2
0.5
6
7
0
1.3
0
1
6.8
9.2
1.2
0.9
0
86
30.12.07
Příloha 6: Denní úhrny srážek 1.12.2007 – 31.3.2008
0
29.12.07
31.12.07
45
0
28.12.07
30.01.08
40.5
0
27.12.07
27.01.08
40
0
26.12.07
26.01.08
35
0
25.12.07
24.01.08
0.8
0
24.12.07
22.01.08
17.12.07
30
7.8
3.4
1.2 0.9 0.6
0
23.12.07
21.01.08
16.12.07
22.1
9.3
0.5
14.12.07
15.12.07
25
0.3
0
13.12.07
22.12.07
20.01.08
31.01.08
12.12.07
21.12.07
19.01.08
29.01.08
11.12.07
20.12.07
18.01.08
28.01.08
10.12.07
19.12.07
17.01.08
25.01.08
09.12.07
18.12.07
16.01.08
23.01.08
1.7
0
15.01.08
0.1
0
14.01.08
Obrázek 73: Denní úhrny srážek v prosinci 2007.
0
13.01.08
15.2
7.3
3.1
0
12.01.08
08.12.07
0
0
11.01.08
07.12.07
0
10.01.08
20
2.5
06.12.07
0.2
Obrázek 74: Denní úhrny srážek v lednu 2008.
09.01.08
14.8
05.12.07
07.01.08
08.01.08
1.9
2.9
06.01.08
15
0
04.12.07
05.01.08
10
0
03.12.07
04.01.08
0.8
0
02.12.07
03.01.08
1.9
0
01.12.07
02.01.08
5
0
8
7
6
5
4
3
2
1
0
01.01.08
28.02.08
52.4
29.02.08
60
26.02.08
27.02.08
50
22.02.08
40
21.02.08
30
20.02.08
20
25.02.08
16.02.08
3.6
31.03.08
0
87
30.03.08
24.02.08
15.02.08
0
29.03.08
23.02.08
14.02.08
7.4
28.03.08
0 0.1 0.1 0
27.03.08
0.7
26.03.08
10.1
9.3
25.03.08
19.02.08
0
0.6
24.03.08
18.02.08
0
2.3
23.03.08
17.02.08
0 0.7 0.6 0.4 0
11.8
4.2
22.03.08
13.02.08
0
11
21.03.08
12.02.08
0 0.1 0.4 0.2 0
8.4
20.03.08
11.02.08
0
7.2
19.03.08
10.02.08
0
9.2
0.8
18.03.08
09.02.08
0
15.4
0.6 0.2
17.03.08
08.02.08
0
26.1
0.8
16.03.08
07.02.08
0
0 0.1
Obrázek 76: Denní úhrny srážek v březnu 2008.
13.03.08
15.03.08
8
06.02.08
0
0
05.02.08
11.03.08
14.03.08
10
04.02.08
5
03.02.08
0.4 0 1.1
0
08.03.08
12.03.08
02.02.08
Obrázek 75: Denní úhrny srážek v únoru 2008.
0.4 0
07.03.08
10.03.08
0
14.3
06.03.08
09.03.08
01.02.08
2.1
04.03.08
05.03.08
30
18.2
17.4
02.03.08
03.03.08
25
20
15
10
5
0
01.03.08
Příloha 7: Malá Mokrůvka ve fotografii
Obrázek 77: Levý břeh experimentálního povodí (Malá Mokrůvka, 1330 m.n.m.)
Obrázek 78: Sedlo mezi Mrtvým Vrchem a Malou Mokrůvkou (vlevo).
88
Obrázek 79: Pohled na pravý břeh experimentálního povodí.
Obrázek 80: Pracovní nasazení výzkumného týmu.
89

Podobné dokumenty

Modul 4: Ochrana vod - HGF

Modul 4: Ochrana vod - HGF užívaných procesů dnes převládá odpařování, srážení a výměna iontů. Jako příklad lze připomenout radium, které se z vody sráží přídavkem chloridu barnatého, a uran, který je zachytáván na anexovém ...

Více