Autor DIPLOMOVÁ PRÁCE CELKOVOU ATMOSFÉRICKOU DEPOZICI ANALÝZA VLIVU METEOROLOGICKÝCH PODMÍNEK NA Katedra e nvironmentálního inţenýrství VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ - TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA

VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ - TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA

Katedra environmentálního inţenýrství

ANALÝZA VLIVU METEOROLOGICKÝCH PODMÍNEK NA CELKOVOU ATMOSFÉRICKOU DEPOZICI

DIPLOMOVÁ PRÁCE

Autor

Vedoucí diplomové práce: Ing. Jarmila Drozdová, Ph.D.

Ostrava 2018

Poděkování:

Chtěla bych poděkovat všem, kteří mi pomohli při tvorbě této diplomové práce.

Především bych chtěla poděkovat Ing. Jarmile Drozdové, Ph.D. za odborné vedení při psaní této práce. Hlavně za její cenné rady, za poskytnutí odborných materiálů, ale také za její trpělivost a pomoc. Další velké poděkování patří doc. PaedDr. Vladimíru Homolovi, Ph.D. za veškeré zpracování meteorologických dat a jejich měření v Ostravě. Další poděkování patří Ing. Haně Škrobánkové, Ph.D. za odběr dešťové vody v Ostravě. Nadále bych také chtěla poděkovat Ing. Silvii Bieleszové za zpracování vzorků dešťové vody.

Poděkování také patří mé rodině, partnerovi a přátelům za podporu během celého studia.

Anotace

Tato diplomová práce se zabývá celkovou atmosférickou depozicí na území okresu Opava a okresu Ostrava. Úvodní ĉást diplomové práce je věnována charakteristice zájmových lokalit a popisu jednotlivých přírodních poměrů v daném území. Další kapitola se zaměřuje na atmosférickou depozici, kde je popsáno její rozdělení a podrobně popsána suchá a mokrá depozice. Náplní další kapitoly je popis základních meteorologických parametrů a jejich vlivu na kvalitu ovzduší. V praktické ĉásti diplomové práce je podrobně popsána metodika odběru a analýzy odebraných vzorků. Po analýze vzorků následuje vyhodnocení chemického sloţení celkové atmosférické depozice. V této kapitole jsou výsledky graficky zpracovány a následně srovnány s dalšími regióny v Ĉeské republice a se zahraniĉím. Předposlední kapitola se zabývá vyhodnocením meteorologických dat, které byly měřeny pomoci dvou meteorologických stanic, poté následuje statistická analýza vlivu meteorologických podmínek na celkovou atmosférickou depozici.

Klíĉová slova: atmosférická depozice, celková depozice, okres Opava, okres Ostrava, analýza vzorků, meteorologické podmínky, monitoring, korelaĉní analýza Summary

This thesis is focused on general atmosferical deposition in district Opava and district Ostrava. Introductory part is dedicated to attribute of interest locality and description of particular natural situation in stated area. The next chapter is focused on atmosferical deposition, also its sorting has been described, and dry and wet deposition has been described in detail. The next chapter describes basic meteorological parameters and influcence on quality of air. I will be concerned with methods of taking and analysing samples in practical part. Evaluation of chemical composition of general atmosferical deposition comes after sampling analysis. In this chapter we compare results, which were graphically processed, with other regions in Czech republic and abroad.

In the penultimated chapter we will concern with evaluation of meteorological data which I measured with the help of weather station, statistic analysis of influence of meteorological conditions on general atmosferical deposition follows afterwards.

Key words: atmospheric deposition, total deposition, Opava district, Ostrava district, analysis of samples, meteorological conditions, monitoring, correlation analysis

OBSAH

1 Úvod a cíl práce ... 1

2 Charakteristika oblasti a přírodní pomě ry ... 3

2.1 Okres Opava ... 3

2.1.1 Geomorfologické poměry ... 4

2.1.2 Klimatické poměry... 5

2.1.3 Hydrografické a hydrologické poměry ... 6

2.1.4 Geologické poměry ... 6

2.1.5 Hydrogeologické poměry... 6

2.1.6 Pedologické poměry... 7

2.2 Okres Ostrava ... 7

2.2.1 Geomorfologické poměry ... 9

2.2.2 Klimatické poměry... 10

2.2.3 Hydrologické poměry ... 10

2.2.4 Geologické poměry ... 10

2.2.5 Hydrogeologické poměry... 10

2.2.6 Pedologické poměry... 11

2.3 Okres Frýdek Místek ... 11

2.3.1 Pedologické poměry... 12

2.3.2 Geomorfologické a geologické poměry ... 12

2.3.3 Hydrologické poměry ... 13

2.3.4 Klimatické poměry... 13

2.3.5 Ovzduší ... 13

3 Atmosférická depozice ... 14

3.1 Suchá depozice ... 15

3.2 Mokrá depozice ... 15

3.2.1 Vertikální sloţka ... 16

3.2.2 Horizontální sloţka ... 17

3.3 Systém sledování atmosférické depozice v Ĉeské republice ... 17

3.4 Atmosférická depozice v Evropě ... 18

3.5 Vývoj sloţení atmosférické depozice... 18

4 Základní meteorologické parametry a je jich vliv na kvalitu ovzduší ... 19

4.1 Základní meteorologické parametry... 19

4.1.1 Teplota vzduchu ... 19

4.1.2 Vlhkost vzduchu ... 20

4.1.3 Dešťové sráţky ... 20

4.1.4 Rychlost a směr větru... 20

4.1.5 Tlak vzduchu... 22

4.2 Vliv na kvalitu ovzduší ... 22

4.2.1 Chladné období ... 22

4.2.2 Teplé období ... 22

4.2.3 Závislost koncentrace škodlivin na směru větru ... 23

5 Metodika odběru a analýzy vzorků ... 24

5.1 Analytické metody stanovení prvků... 24

6 Vyhodnocení chemického sloţení celkové depozice ... 25

6.1 Charakteristika sledovaných parametrů ... 25

6.2 Srovnání s dalšími regióny ĈR... 31

6.3 Srovnání se zahraniĉím ... 40

6.3.1 Srbsko... 40

6.3.2 Francie... 43

6.3.3 Bělehradský les a obec Bahçeköy v Turecku... 47

6.3.4 Itálie město Potenza ... 51

6.3.5 Kostarika v jiţní Americe ... 55

6.3.6 Vyhodnocení dat a srovnáním se zahraniĉím ... 58

7 Vyhodnocení meteorologických dat ... 63

8 Statistická analýza vlivu meteorologických podmínek na celkovou depozici ... 67

8.1 Větrné růţice ... 67

8.2 Korelaĉní analýza ... 69

8.3 Vývoj měřených parametrů v ĉase ... 72

8.3.1 Grafy meteorologických podmínek a chemické sloţení v Ostravě ... 72

8.3.2 Grafy meteorologických podmínek a chemické sloţeny v Závadě ... 74

9 Závěr ... 81

Seznam pouţité lite ratury ... 84

Seznam elektronických zdrojů... 87

Seznam obrázků ... 89

Seznam tabulek ... 91

Seznam grafů ... 92

2018 1

1 ÚVOD A CÍL PRÁCE

V dnešní době si ĉlověk pod pojmem atmosférická depozice představuje několik různých procesů, ale neuvědomuje si, co všechno depozice ovlivňuje a jaké má po případné dopady na ţivotní prostředí. Atmosférická depozice je proces, který má významný podíl na samoĉištění atmosféry. Přenos látek z atmosféry můţe mít jak pozitivní tak negativní význam. Pozitivním vlivem je, ţe cestou z atmosféry k zemskému povrchu dochází k odstraňování zneĉišťujících látek. Avšak negativní dopad na zemský povrch má atmosférická depozice takový, ţe umoţňuje látkám v ovzduší přecházet do jiných sloţek prostředí. Zde je významně ovlivněna pedosféra, litosféra, biosféra ĉi hydrosféra.

V Ĉeské republice je sledována atmosférická depozice Ĉeským hydrometeorologickým ústavem, kde jsou měřeny koncentrace zneĉišťujících látek.

Měření se provádí manuálně nebo automaticky na automatických stanicích. Monitoring jednotlivých území je realizován opakovaně v různých ĉasových intervalech. Intervaly mohou být denní, týdenní nebo měsíĉní, přiĉemţ jsou sledovány vybrané chemické prvky.

Zájmová lokalita v obci Závada, jeţ se nachází na území okresu Opava, je výrazně zatíţená těţbou v pískovně a provozem nákladních automobilů, coţ má za následek produkci velkého mnoţstvím výfukových plynů. Území je rovněţ zatíţeno emisemi z lokálních topenišť, jelikoţ si mnoho obĉanů stále neuvědomuje, co všechno spalování uhlí a odpadků způsobuje. Zneĉištění ovzduší v obci je také způsobeno jeho příhraniĉní polohou. Obec sousedí ze severní ĉásti s Polskou republikou vzdálenou cca 5 km. Z Polské republiky se zde dostává znaĉné mnoţství zneĉišťujících látek. Avšak během posledních let dochází k mezinárodní spolupráci s cílem zlepšit kvalitu ovzduší a ţivotní prostředí.

Na území okresu Ostrava byl v prvotní polovině roku zájmovou lokalitou městský obvod Vítkovice. V druhé polovině roku byly vzorky odebírány na lokalitě situované v městském obvodu Mariánské Hory a Hulváky. Obě uvedené lokality, se nachází ve středu města a jsou výrazně zatíţené jak automobilovou a nákladní dopravou, tak průmyslovou ĉinností. Mezi další zdroje zneĉištění zde patří spalování fosilních paliv a emise z lokálních topenišť.

2018 2 Cílem této diplomové práce bylo provedení monitoringu celkové atmosférické depozice a měření meteorologických podmínek na dvou různě zatíţených lokalitách v průběhu jednoho roku. Pro srovnání byly rovněţ odebrány vzorky na lokalitě Vyšní Lhoty. Vzhledem k nízkým obsahům sledovaných parametrů byla lokalita vybrána jako pozaďová. Dalším cílem práce bylo následné vyhodnocení chemického sloţení celkové depozice a srovnání s dalšími regiony v Ĉeské republice a se zahraniĉím. Poslední ĉást práce je věnována vyhodnocení dat a analýze jejich vlivu na celkovou depozici.

2018 3

2 CHARAKTERISTIKA OBLASTI A PŘÍRODNÍ POMĚRY

V této kapitole jsou podrobně popsány všechny tři zájmové lokality. První zájmová lokalita se nacházela na území okresu Opava – obec Závada a druhá v městském obvodu Vítkovice. Na lokalitě ve Vítkovicích však muselo být vzorkování z technických důvodů v ĉervnu 2017 ukonĉeno. V září 2017 vzorkování pokraĉovalo na lokalitě situované v městském obvodu Mariánské hory a Hulváky. Třetí lokalitou byly Vyšní Lhoty.

2.1 Okres Opava

Okres Opava se nachází na severu Moravy, která je souĉástí Moravskoslezského kraje. Vesnice, které spadají pod okres Opava, tvoří státní hranici s Polskou republikou, přiĉemţ nejseverněji se nacházející obcí je obec Třebom. Dále je region obklopen ĉtyřmi okresy (Bruntál, Ostrava, Olomouc a Nový Jiĉín). Jihozápadní hranice okresu je lemována řekou Odrou, kde opouští území, a to v nejjiţnější ĉísti u Spalovského mlýna, avšak východní ĉást okresu se opět nachází u řeky Odry (Frank, 2005). Obrázek 1 znázorňuje rozdělení okresu Opava na ĉtyři obvody obcí s rozšířenou působností (Opava, Kravaře, Hluĉín a Vítkov). V okrese Opava se nachází celkem naleznout 77 obcí, z toho 7 měst.

Opavsko je z největší ĉásti tvořeno Poopavskou níţinou, která se rozprostírá v široké říĉní nivě řeky Opavy a jejich přítoků. V dané říĉní nivě lze nalézt několik chráněných území.

Především přírodní památky (Úvelanské louky, Heraltický potok, Otická sopka a Hůrky), nebo také přírodní rezervace (Hvozdnice, V Kaluţích a Hořina) (Kubaĉka, 2005).

Obrázek 1 Mapa okresu Opava (docplayer.cz, © 2018)

2018 4 Zájmová lokalita, kde byly, vzorky odebíraný se nachází v obci Závada. Přesná lokalizace pomocí GPS souřadnic je 49°57'14.536"N, 18°9'56.350"E. Celý okres Opava je uveden na obrázku 2. Obec Závada se nachází v severovýchodní ĉásti Ĉeské republiky, která je vzdálena asi 5 km od Polské státní hranice. V obci Závada momentálně ţije 585 obyvatel (aktuální data z roku 2017). Obec se nachází v nadmořské výšce 278 m n. m.

v Hluĉínské pahorkatině (Štěpán, 2007). Tato pahorkatina je geomorfologický podcelek v severovýchodní ĉásti Ĉeské republiky v Opavské pahorkatině. Kolem obce se nachází jak lesní tak i zemědělské pozemky. Lesy jsou zastoupeny různými druhy listnatých a jehliĉnatých dřevin. Zemědělská půda je obdělávaná kaţdoroĉně. Můţeme zde vidět vysetou například řepku olejku, kukuřici, oves, jeĉmen ĉi ţito (Štěpán, 2007).

Obrázek 2 Výřez mapy okres Opava (mapy.cz, © 2018)

2.1.1 Geomorfologické poměry

Zájmová lokalita se nachází v prostoru regionálního geomorfologického okrsku Vřesinská pahorkatina. Podle geomorfologického ĉlenění toto území náleţí k provincii Středoevropská níţina, soustava Středopolské níţiny, podsoustavě Slezská níţina, celek Opavská pahorkatina, podcelek Hluĉínská pahorkatina (Lorková, 2015).

Vřesinská pahorkatina je plocha, která je tvořena v sedimentech pleistocenního kontinentálního zalednění a sprašových hlínách. Tato pahorkatina je málo zalesněná.

Na jejím území je v provozu velká pískovna (jiţně od obce Závada) a cihelna (východně od Hluĉína). Terén v zájmové lokalitě je zvlněný, vymodelovaný v sedimentárních

2018 5 horninách akumulaĉní a modelaĉní ĉinností pevninského ledovce a po jeho ústupu akumulaĉní a erozní ĉinností fluviální, eolickou a deluviální. V místech, která byla prozkoumána hydrogeologickými pracemi, je vytvořena plošinami, které jsou protnuty hlubokou erozní rýhou, v níţ byl zaznamenán výtok podzemní vody (Lorková, 2015).

2.1.2 Klimatické poměry

Obec Závada leţí v mírně teplé klimatické oblasti. Oblast se vyznaĉuje dlouhým létem, teplým aţ mírně suchým, krátkým přechodným obdobím s mírně teplým jarem i podzimem, krátkou mírně teplou a velmi suchou zimou s krátkým trváním sněhové pokrývky (Lorková, 2015).

Sráţkové poměry v okrese Opava jsou rozděleny nepravidelně. Nejméně sráţek lze naměřit v severozápadní ĉásti od města Opavy, jelikoţ zde je lokalita ovlivněna zastíněním Hrubého Jeseníku. Nejvyšší úhrn sráţek lze registrovat v Ĉervené hoře, kde roĉní průměr dosahuje 810 mm. Průměrné mnoţství sráţek v okrese Opava 640 mm. Nejméně naměřených sráţek bývá v měsících ĉerven, ĉervenec a srpen. Avšak zcela mimořádný stav nastal v roce 1997, kdy se hladiny vodních toků se zvedly o 2 metry, na některých místech bylo registrováno aţ o 3 metry. Tento jev nezasáhl pouze Opavsko, ale bylo ovlivněno rovněţ území Moravy a ĉásteĉně východní Ĉechy (Chříbková, 2016). V okresu Opava registrován menší úhrn sráţek (viz Obrázek 3) (Tolasz et al., 2007).

Obrázek 3 Průměrný roĉní úhrn sráţek (Tolasz et al., 2007)

2018 6 2.1.3 Hydrografické a hydrologické poměry

Hydrologicky je lokalita souĉástí širšího povodí levostranných přítoků Odry od ústí Olše aţ po ústí Osoblahy. Zájmový prostor leţí v jiţní ĉásti povodí, poblíţ hydrologické rozvodnice s povodím Opava od Moravice po ústí. Území je odvodňováno jedním z ramen bezejmenného potoka, který poblíţ zájmového prostoru pramení. Potok dále protéká směrem k severu, poté k východu aţ k severovýchodu a po spojení více ramen bezejmenných toků tvoří Píšťský potok (Lorková, 2015).

2.1.4 Geologické poměry

V širší oblasti se po stránce geologické vyskytují horniny terciérního stáří a kvartérního stáří. Terciér je zastoupen sedimentárními horninami, jeţ jsou reprezentovány zelenošedými, vápnitými, proměnlivě písĉitými, jemně slídnatými jíly.

Ve vrstvě jílů se mohou vyskytovat různě mocné vrstvy bělošedých, velmi jemně zrnitých písků, v různém stupni zajílování. Kvartérní sedimenty jsou zastoupeny ledovcovými a eolickými uloţeninami. Souvrství ledovcových sedimentů nasedá přímo na terciérní jíly.

Litologicky se jedná o velmi pestré souvrství, ve kterém mohou být zastoupeny pelitické, psamitické i psefitické sedimenty (Lorková, 2015).

Na základě prozkoumanosti území je zřejmé, ţe geologické poměry jsou zde velmi sloţité. Z výsledků průzkumných prací vyplývá, ţe vyuţívaná hydrogeologická struktura má pravděpodobně tvar velmi úzké kaňonovité deprese protáhlého tvaru, kde jsou uloţeny sedimenty charakteru psamitů. V okolí se vyskytují málo propustné sedimenty, coţ bylo potvrzeno vrtnými pracemi (Lorková, 2015).

2.1.5 Hydrogeologické poměry

Podle hydrogeologického rozdělení je tato lokalita souĉástí rajonu Kvartérní sedimenty v povodí Odry a detailněji rajonu Kvartér Opavské pahorkatiny. Kolektorem podzemní vody jsou ledovcové uloţeniny ve vývoji písĉitém, štěrkopísĉitém a štěrkovitém, které mají průlinovou propustnost. Míra propustnosti je závislá především na granulometrickém sloţení, mocnosti a mnoţství jílovité příměsi v lokálním kolektoru (Lorková, 2015).

2018 7 2.1.6 Pedologické poměry

Z hlediska pedologického je zájmové území tvořeno hnědozemními půdami. V obci Závada se nacházejí převáţně hnědé půdy oglejené nebo glejové půdy, které jsou ovlivněny vodními toky. Vyskytují se zde hlinité půdy, které obsahují znaĉné mnoţství prachových ĉástic, nebo půdy hlinitopísĉité (Tomášek, 2003). Území spadá z velké ĉásti do přírodní zemědělské oblasti a půdy jsou zde oznaĉovány jako velmi kvalitní.

Zemědělská půda ĉiní zhruba 74 % z celkové výměry (Chříbková, 2016).

2.2 Okres Ostrava

Zájmová lokalita, kde byly vzorky v průběhu první poloviny roku 2017 odebírány, se nacházela v městském obvodu Vítkovice. Vzorkování celkové depozice probíhalo na pozemku spoleĉnosti GEOoffice, s.r.o. Firma nám umoţnila přístup na své pozemky a povolila odběr vzorků. Lokalita se nachází na adrese U Cementárny 1207/5, Ostrava- Vítkovice, 703 00, GPS souřadnice 49°48'48.800"N, 18°15'18.700"E. Bohuţel vzorkování muselo být v průběhu ĉervna ukonĉeno z důvodu neplánované rekonstrukce domu a terénních úprav pozemku. Vzorkování v této lokalitě bylo ukonĉeno dne 15. 6. 2017.

V záři 2017 se povedlo nalézt jiné vzorkovací místo, které se nachází pouhé 2 km vzdušnou ĉarou od původní lokality. Lokalita se nachází v městském obvodu Mariánské hory a Hulváky, na adrese Kollárova 195/11, Ostrava-Mariánské Hory, 709 00, GPS souřadnice 49°49'41.524"N, 18°15'11.382"E. Meteorologická stanice byla umístěna cca 2,9 km vzdušnou ĉarou od odběrových lokalit, neboť přímo na lokalitách nebylo moţné meteostanici umístit. Hrozilo zde poškození, nebo dokonce její odcizení.

Meteostanice byla umístěna u pana doc. Vladimíra Homoly, Ph.D. na adrese Rýparova 31, Ostrava-Zábřeh, 700 30 a GPS souřadnice pro přesné vyhledaní jsou 49°48'11.45988"N, 18°14'27.07008"E. Na obrázku 4 je uvedena fotografie meteostanice.

2018 8

Obrázek 4 Meteorologická stanice Ostrava - Zábřeh (Homola, 2018)

Zájmová lokalita ve Vítkovicích se nacházela v Moravské Ostravě. První zmínky o městě jsou zaznamenány v roce 1357. Důleţitým rokem pro město byl rok 1828, neboť došlo k rozhodnutí o výstavbě hutního podniku na výrobu ţeleza. V letech 1836 a 1838 byly postaveny koksové vysoké pece, díky této výstavbě se získaly rudy a uhelné doly.

Od roku 1840 se postupně výroba ţeleza zvyšovala, produkce se pohybovala okolo 7,6 %.

V roce 1880 jiţ ĉinila produkce ţeleza na Moravě aţ 57 %. Tato výroba znaĉně ovlivnila ţivot obyvatel Vítkovic. V letech 1894 Vítkovice spojovala tramvajová linka, která vedla do Moravské Ostravy a Přívozu. Vítkovické hutě fungují dodnes. Momentálně zde ţije 6916 obyvatel (Kocierzová et al., 2011).

Druhá zájmová lokalita, kde byly vzorky odebírány, se nacházela v městské ĉásti Ostrava – Mariánské Hory. Na obrázku 5 je uveden celý okres Ostrava, a také Vítkovice a Mariánské Hory. První písemný doklad o lokalitě pochází z roku 1367, avšak původně to nebyly Mariánské Hory, ale původní název byl Ĉertova Lhota. Název Mariánské Hory dostala přibliţně před 115 lety. V této ĉásti byla zahájená v roce 1980 těţba uhlí, které se těţilo pomoci těţní a větrné jámy Ignát. O dva roky později zde byla postavena koksovna, která byla jednou z největších koksoven v okolí. Provoz koksovny měl velký dopad na hospodářský a vývoj obce. I kdyţ tato obec byla velmi ovlivněna. Původní zemědělská ĉtvrť se postupně přeměňovala na průmyslové město a vzniklo zde i několik průmyslových závodů. Nacházela se zde cihelna, nebo slévárna a strojírna Josefa Jermáře.

2018 9 Po roce 1900 zde vznikla rafinerie terpentýnového oleje. Rychle zde docházelo i k rozvoji menších ţivnostníků, kteří podnikali. V roce 1900 zde byl vybudován vodovod, kanalizace, mateřská škola, škola, obchodní akademie aj. V dané ĉtvrti se nachází i tramvajové spojení. Město Mariánské Hory bylo připojeno v roce 1924 k městu Moravská Ostrava. Poĉet obyvatel této příměstské ĉásti k roku 2011 ĉinil 11 039. Městská ĉtvrť má dobrou dopravní dostupnost, avšak díky ní je zájmová lokalita výrazně ovlivněna hromadnou a silniĉní dopravou (Laryš, 2009).

Obrázek 5 Výřez mapy okres Ostrava (mapy.cz, © 2018)

2.2.1 Geomorfologické poměry

Z geomorfologického hlediska spadá zájmová lokalita do Ostravské pánve, která je souĉástí Západních vněkarpatských sníţeniny. Tato oblast leţí na rozhraní severní Moravy, Slezska a jiţního Polska. Ostravská pánev je ze severozápadu vymezena Slezskou níţinou a ze západu Nízkým Jeseníkem a Moravskou bránou. Z hlediska geomorfologie je Ostravská pánev rozdělena do sedmi geomorfologických okrsků: Antošovická rovina, Ostravská niva, Karvinská plošina, Havířovská plošina, Novobělská rovina, Porubská plošina a Orlovská plošin (Hruban, 2014).

2018 10 2.2.2 Klimatické poměry

Klimatické poměry území jsou ovlivněny především blízkostí Moravskoslezských Beskyd a Hrubého Jeseníku. Oblast patří, stejně tak jako okres Opava, do mírně teplé oblasti. Avšak zde se navíc oproti okresu Opava projevuje tzv. teplotní ostrov. Teplotní ostrov znamená, ţe městská zástavba vykazuje znaĉně vyšší teploty neţ v okolí. Teplotní rozdíly můţeme registrovat více v noci neţ přes den a v zimě více neţ v létě (Matějka, 2007).

2.2.3 Hydrologické poměry

Oblast zájmového území spadá do povodí řeky Odry. Městem protékají ĉtyři řeky - Odra, Opava, Ostravice a Luĉina. Retenĉní schopnost je zde zaznamenána velmi velká.

Odtok řeky je střední, avšak na píscích a štěrcích je propustnost velmi dobrá. Naopak polohy hlín a spraší jsou zde nepropustné. Podzemní voda mezi Odrou a Ostravicí se nachází v hloubce okolo 16 metrů. Nejvýznamnější pro Ostravsko jsou vyuţity prameny, které se nacházejí v severní ĉásti (Matějka, 2007).

2.2.4 Geologické poměry

Na území Ostravy se nacházejí dvě odlišné geologické jednotky - Ĉeský masív a karpatská předhlubeň, která je tvořena sedimenty miocénu. Ĉeský masív nalezneme v severovýchodní ĉásti, kde se nachází hornoslezská pánev, Avšak většina okresu se nachází v karpatské předhlubni, která vznikla v období alpínského vrásnění. Dnešní povrch je tvořeny povodňovou hlínou, jíly a píseĉnými jíly. Mezi Odrou a Ostravicí docházelo k různorodé stavbě výrazných teras, které jsou tvořeny fluviálními štěrky a štěrkopísky. Na povrchu se vyskytují sprašové hlíny, které mají mocnost 1 aţ 5 metrů.

Znaĉné mocné jsou zde antropogenní sedimenty, haldy hlušiny z uhelných dolů, průmyslové haldy aj., (Matějka, 2007).

2.2.5 Hydrogeologické poměry

Na Ostravsku, které spadá pod povodí Odry, lze rozlišit dvě hydrologické oblasti - jesenickou a beskydskou. V jesenické oblasti můţeme zaznamenat vyšší mnoţství sráţek, jelikoţ se daná oblast nachází v horských oblastech. V beskydské oblasti je mnoţství

2018 11 sráţek podobné, v níţinách mnoţství sráţek klesá. Na Ostravsku dosahuje průměrný roĉní úhrn sráţek okolo 825 mm (povodí Odry, 2018).

2.2.6 Pedologické poměry

Jelikoţ se na Ostravsku vyskytují především půdní sedimenty, které se nacházejí na nivních půdách, vyskytují se zde oglejené středně těţké aţ těţké půdy, na které jsou vázaný trvalé trávní porosty. U řeky Odry a Ostravice se nacházejí terasy sprašových hlín, kde vznikly kvalitní oglejené hnědozemě a ilimerizované oglejené půdy, avšak znaĉný podíl mají také antropogenní půdy (Havrlant, 1990).

2.3 Okres Frýdek Místek

V okrese Frýdek Místek se nachází obec Vyšní Lhoty. Tato obec byla vybrána z důvodu minimálního zneĉištění, tudíţ se jedná o pozaďovou lokalitu. Okres Frýdek Místek nalezneme v nejvýchodnější ĉásti Ĉeské republiky. Leţí na rozhraní Moravy a Slezska a spadá do Moravskoslezského kraje. Okres tvoří státní hranici s Polskou republikou z východní a severovýchodní strany a z jihozápadní strany sousedí se Slovenskou republikou. Na území okresu nalezneme 67 obcí a 5 měst a ţije zde přibliţně 56 719 obyvatel. Velkou ĉást plochy zde zaujímá lesní půdní fond, nalezneme tady chráněnou krajinnou oblast Beskydy, státní přírodní rezervace ĉi přírodní útvary (Mrózková, 2010).

Obec nalezneme pod vrcholkem Prašivé a z pravé strany vidíme řeku Morávku.

Obec má velké turistický potenciál. Je zde moţné vyuţití pěší, ale také cyklistické zóny.

V obci ţije 865 obyvatel (obec Vyšní Lhoty, 2018). Na obrázku 6 je uveden výřez z mapy, na kterém je vyobrazen okres Frýdek Místek a obec Vyšní Lhoty.

2018 12

Obrázek 6 Výřez mapy okres Frýdek Místek (mapy.cz, © 2018)

2.3.1 Pedologické poměry

V severní ĉásti obce se vyskytuji především hnědozemě luvické oglejené, bez skeletu aţ středně skeletovité, se sklonem doĉasného zamokření. Ve střední ĉásti obce byly identifikovány vyskytující se kambizemě dystrické, kryptopodzolní modální vĉetně slabě oglejených variet na břidlicích. V horských pasekách se sklonitostí neţ 12 stupňů, se vyskytují kambizemě, rendziny, pararendziny, rankery, ĉernozemě, hnědozemě a další.

Zrnitost půd v těchto podhorských oblastech je střední s různorodou skeletovitostí. Závlaha je zde ovlivněná klimatem. V nivě Morávky se nacházejí půdy arenického subtypu, pararendziny, kambizemě, ale také zde můţeme tady najít fluvizemě (Svobodníková, 2014).

Orná půda se vyskytuje v severní ĉásti obce. Podél vodních toků je trvalý travinný porost. Lesy se vyskytují především ve východní ĉásti obce, kde území spadá pod CHKO Beskydy (Svobodníková, 2014).

2.3.2 Geomorfologické a geologické poměry

Obec Vyšní Lhoty se nachází v mírně zvlněné krajině Podbeskydské pahorkatiny.

Z geomorfologického hlediska obec spadá do provincie Západní Karpaty, subprovincie

2018 13 Vnější Západní Karpaty, oblast Západní Beskydy, celek Moravskoslezské Beskydy, podcelek Lysohorská hornatina a okrsek Ropická rozsocha. Vyskytuje se zde mnoho nezpevněných sedimentů, jako je například písek, štěrk, hlína, spraš, sprašová hlína, aj.

Nalezneme zde i zpevněné sedimenty, jako například jílovec, slepenec, pískovec, vápenec, silicit, aj. (Svobodníková, 2014).

2.3.3 Hydrologické poměry

Okres Frýdek Místek náleţí k Baltskému úmoří odvodňovanému řekou Odrou.

Hlavním tokem je řeka Morávka a vlévá se do ní potok Osiník. Ţermanice, která spadá do území Morávky se vlévá do potoku Horní Osiník a Hlisník. V severní ĉásti pramení potok Říĉka. Na svahu Prašivé se vyskytuje, několik vodních zdrojů bez vyhlášení ochranných pásem. V blízkosti řeky Morávky se nachází hydrogeologický vrt, který je spravován Ĉeským hydrometeorologickým ústavem. Zde je také okolo vrtu stanoveno ochranné pásmo. V obci se nevyskytuji ţádné záplavové oblasti, avšak najdeme zde protierozní opatření, jejichţ úĉelem je ochrana zastavěného území. Jihovýchodní ĉást obce spadá do Chráněné oblasti přirozené akumulace vod Beskydy (Svobodníková, 2014).

2.3.4 Klimatické poměry

Zájmová lokalita se nachází v jednotce MT9 (dlouhé léto, teplé, suché aţ mírně suché, přechodné období, krátké s mírným aţ mírně teplým jarem a mírně teplým podzimem, krátká zima, mírná, suchá, s krátkým trváním sněhové pokrývky), která se vyznaĉuje dlouhým, teplým a suchým létem, s přechodným obdobím s mírně teplým jarem a podzimem a krátkou zimou, s krátkým trváním sněhové pokrývky (Svobodníková, 2014).

2.3.5 Ovzduší

V daném území se měření imisního zatíţení neprovádí. Výsledky se dají pouze odhadovat z nejblíţe se vyskytujících stanic. Nejbliţší stanice informaĉního systému kvality ovzduší (ISKO) Ĉeského hydrometeorologického ústavu jsou Ostrava – Přívoz, Ostrava - Poruba, Frýdek Místek, Ĉeladná, Třinec Kosmos a Havířov (Svobodníková, 2014).

2018 14

3 ATMOSFÉRICKÁ DEPOZICE

Atmosférická depozice, je nezbytně nutným procesem, který je souĉástí samoĉištění atmosféry. Tento proces odstraňuje látky, které jsou do atmosféry uvolňovány, nebo které zde vznikají v důsledku chemické reakce. Pro ostatní sloţky prostředí však představují ĉasto velmi významný zdroj zneĉišťujících látek. Depozici můţeme popsat jako přenos, nebo tok látek z atmosféry k zemskému povrchu, který je vyjádřený jako hmotnost sledované látky na jednotku plochy za urĉitou ĉasovou jednotku (Braniš al., 2009).

Atmosférická depozice se dělí na sloţku suchou a mokrou. Jak jiţ název napovídá mokrá depozice je spojena s atmosférickými sráţkami, které se dělí na vertikální a horizontální. Sráţky mohou odstraňovat z ovzduší plynné látky i ĉástice. Sloţka suchá vyjadřuje depozici tuhých látek a plynů, kde dochází k přímému uvolnění látek z ovzduší na zemský povrch, oceány a vegetaci. Tento proces je mnohem pomalejší neţ mokrá depozice, avšak na rozdíl od mokré depozice probíhá neustále. Nejvíce suchá depozice vzrůstá v tzv. impaktních oblastech. Jed á se o oblast, které jsou pod přímým vlivem průmyslové aglomerace, coţ je zdrojem emisí, především v městě (Braniš et al., 2009).

Velmi ĉasto slýcháváme o kyselé depozici. Tato depozice je celkový proces, při kterém je z atmosféry odstraňovaná kyselá sloţka vznikající jako produkt řady reakcí.

Na okyselení sráţek se podílejí sulfáty, nitráty, velký podíl má antropogenní ĉinnost, spalování fosilních paliv, průmyslová výroba nebo doprava (Braniš et al., 2009).

Na obrázku 7 je znázorněn proces celkové atmosférické depozice.

Obrázek 7 Atmosférická depozice (Hůnová a Janoušková, 2004)

2018 15

3.1 Suchá depozice

Suchá depozice vzniká v důsledku usazování tuhých ĉástic a absorpcí plynných sloţek vegetace a dalšími objekty na zemském povrchu. Během suché depozice dochází k přenosu pevných látek. Tento proces je pomalejší neţ mokrá depozice. Během suché depozice se veškerý spad dostane aţ k zemskému povrchu (Chříbková, 2016).

Faktory ovlivňujícími suchou depozici jsou především atmosférická turbulence, chemické vlastnosti uloţených látek a podstata povrchu, na kterém jsou látky deponovány.

Mnoţství suché depozice se stanovuje pomocí výpoĉtu, přímo se neměří (Braniš et al., 2009).

Suchá depozice, je tvořena hmotnosti atmosférické příměsi, která se ukládá na jednotku plochy zemského povrchu za jednotku ĉasu, které jsou způsobeny různými procesy samoĉištění v ovzduší. Velikost suché depozice závisí na velikosti sráţek, které obsahují prašný spád. Rychlost a průběh této depozice je závislá na meteorologických podmínkách a jejich vlastností. Velikost depozice nemusí být měřená, jelikoţ ji můţeme vypoĉítat pomocí vzorce vd = F/c. Vd udává depoziĉní rychlost, F nám znaĉí tok látek k povrchu a c je střední koncentrace látky v blízkosti povrchu (Hůnová, Janoušková, 2004).

3.2 Mokrá depozice

Jak jiţ bylo zmíněné v kapitole 3, mokrou depozici, můţeme rozdělit na vertikální a horizontální sloţku. K vertikální sloţce lze, zařadit déšť nebo sněhové sráţky. Méně poznané jsou horizontální sloţky, kde řadíme mlhy nebo námrazy (Vysoudil, 2002).

Pro výpoĉet mokré depozice rozdělujeme vertikální a horizontální mokrou depozici. U vertikální depozice, záleţí na velikosti, která se urĉuje pomoci násobení hodnot koncentrace jednotlivých sloţek, které jsou obsaţeny v dešti. Také je důleţité mnoţství vody, které spadne na daném území na jednotku plochy za sledované období.

Naměřené mnoţství vody se stanoví jako úhrn, který je měřený konvenĉní sráţkoměrnou metodou. Tato metoda se vypoĉte pomoci vzorce D = cI * P. Víme, ţe cI průměrná hodnota koncentrace, P je sráţkový úhrn, který je měřený v ĉasovém období (Suchá, 2014).

2018 16 Odběr sráţek se provádí pomocí nálevek, které se poţívají v letním období a v zimním období se pro odběr sráţek pouţívají polyetylénové vědra s pokliĉkami (Suchá, 2014).

3.2.1 Vertikální sloţka

Vertikální sloţka se poměrně snadno měří a je nejlépe poznanou sloţkou atmosférické depozice. Atmosférické sráţky osahují veškeré látky, které se mohou v atmosféře vyskytovat. Tyto látky se do sráţek dostávají dvěma způsoby. Prvním způsobem je vypršení, kdy dochází k tomu, ţe zneĉišťující látky působí jako kondenzaĉní jádra přímo při vzniku atmosférických sráţek. Druhým způsobem je vymývání, kdy jsou pevné ĉástice i plyny zachycovány jiţ padajícími dešťovými kapkami nebo sněhovými vloĉkami pod oblaky při průchodu troposférou. Sráţky se odebírají jako kumulativní vzorky v různých ĉasových intervalech, a to obvykle v denních, týdenních nebo měsíĉních (Braniš et al., 2009).

Vzorky vertikálního sloţky můţeme odebírat třemi způsoby. Nejĉastějším pouţívaným typem měření je odběr „wet-only“. Při tomto typu odběru zde je pouţíváno odběrové zařízení s pluviokolektorem. Tento způsob odběru umoţňuje odebírat ĉisté sráţky, tedy sráţky, které neobsahují suchý spad (Braniš et el., 2009). Pokud nemáme k dispozici pluviokolektor můţeme sráţky vzorkovat druhým způsobem, který se nazývá

„bulk“. Tato metoda měří celkovou depozici, neboť zařízení je schopné odebírat celkové atmosférické depozice. Pouţitím zařízení můţeme stanovit mnoţství a získat vzorku jak mokré, tak i suché depozice. Suchá depozice se zde ukládá, pokud je zrovna období beze sráţek. Avšak i tato metoda není zcela přesná, jelikoţ můţe nastat výpar z přístroje, který je způsoben klimatickými podmínkami (Chříbková, 2016). Posledním moţným způsobem pro měření vertikálních sráţek je metoda „throughfall“, která se povaţuje za nejlepší moţný odhad celkové atmosférické depozice. Tento způsob se vyuţívá pro odběr sráţek pod lesním porostem nepřetrţitě po dobu jednoho měsíce. Metoda je jednoduchá a finanĉně nenároĉná, a proto se v posledních letech se stává velmi oblíbeným typem odběru vzorků. Vyuţívá se především u menších povodí (Chříbková, 2016).

2018 17 3.2.2 Horizontální sloţka

Horizontální sloţka můţe mít velký vliv v oblastech, kde se vyskytuje vyšší hydrologický podíl. Rozhodující výška je 800 m n. m. Avšak ve výškách nad 1000 m n. m.

můţe mlha přispívat k celkovému vstupu sráţek do lesních půd větší měrou. Horizontální sráţky jsou více mineralizované, neţ vertikální sráţky. Tyto sráţky bývají i poměrně dlouho v přímém kontaktu s povrchem vegetace. Zde jsou však odběry nároĉnější a provádějí se pasivně nebo aktivně. Při pasivním odběru jsou vzorku odebírány především tzv. Odběráky. Odebraný vzorek je malý a není jej moţné vyuţít k chemické analýze.

Pro aktivní odebírání vzorků se pouţívá zařízení, které je opatřeno strunami, na nichţ se zachycují mlţné kapiĉky, jeţ následně stékají do kolektorové nádoby (Braniš et al., 2009).

3.3 Systém sledování atmosférické depozice v Ĉeské republice

Celkové sloţení atmosférické depozice je pozorováno ať uţ z hlediska chemického sloţení, nebo sloţení atmosférické depozice. Mnoţství jednotlivých naměřených sloţek dlouhodobě sledují na stanici Ĉeského hydrometeorologického ústavu (ĈHMÚ), který je známý v celé Ĉeské republice. Dalšími organizacemi, zabývajícími se kvalitou ovzduší a atmosférickou depozicí, jsou například Výzkumný ústav T. G. Masaryka a Ĉeská geologická sluţba. Uvedené organizace rovněţ vlastní své monitorovací sítě (Chříbková, 2016).

V Ĉeské republice se tyto výzkumné ústavy vyskytuji rovnoměrně po celém území, Většina monitorovacích lokalit je vybavena odběrným zařízením typu „wet-only“.

Na lokalitách s menším mnoţstvím suché depozice se vyuţívá i odběr „bulk“, (Braniš et al., 2009). Veškeré data, které jsou shromaţďovány ve stanicích, jsou ukládány v jednotné databázi ISKO (Informaĉní systém kvality ovzduší). Naměřené data jsou pravidelně zveřejňována v mapách polí depozic síry, olova, niklu, vodíkových iontů aj.

Bylo dokázáno, ţe v letech 1993 aţ 2001 se mokrá depozice se sníţila o 30 %, emise oxidu sírového klesla aţ o 80 % (Braniš et al., 2009). Od roku 1997 do roku 2010 byly odebírány především vzorky typu „bulk“. Poté následovala v roce 2011 analýza těchto vzorků na těţké kovy a ostatní hydrochemické parametry na stanicích ĈHMÚ z ĉistých sráţek (Chříbková, 2016).

2018 18

3.4 Atmosférická depozice v Evropě

Hlavními anionty, které jsou v Evropě sledovány za úĉelem sníţení pH sráţek, jsou sulfáty a nitráty. Největším zdrojem pro emise síry je především energetika, pro dusitany doprava a pro emise amoniaku zemědělství. Emise acidifikujících látek od roku 1990 výrazně klesly, a to především ve střední a východní Evropě. Důvodem bylo ekonomické zlepšení struktury. Především docházelo ke sníţení emisí jiţ u 90 % evropských ekosystému. Sníţení emisí rovněţ ovlivnily změny ve vyuţívání paliv, odsíření a denitrifikace spalin. Díky tomuto sníţení jiţ nedochází k další acidifikaci (Braniš et al., 2009).

3.5 Vývoj sloţení atmosférické depozice

Největší vliv na celkovou atmosférickou depozici měl rozvoj těţkého průmyslu, který nastal v 18. a v 19. století. Tehdy nastala obrovská změna. Nekontrolovatelně narostla spotřeba energie, tudíţ také vzrostla produkce zneĉišťujících látek. Tento trend bylo moţné zaznamenat uţ dříve ve Velké Británii, a také v rozvinutějších evropských zemích. V minulosti se do atmosférické depozice dostávaly škodlivé látky ze spalování dřeva. V první řadě byly provedeny studie, zaměřené na chemické sloţení sráţek a jejich dlouhodobé působení v atmosféře. Sráţky byly sledovány především z chemického hlediska se záměrem monitorování kyselé atmosférické depozice. Toto zkoumání sráţek bylo potřebné, neboť bylo sledováno narušování ekosystému (Hruška a Kopáĉek, 2005).

2018 19

4 ZÁKLADNÍ METEOROLOGICKÉ PARAMETRY A JEJICH VLIV NA KVALITU OVZDUŠÍ

4.1 Základní meteorologické parametry

Mezi základní meteorologické parametry řadíme teplotu vzduchu, vlhkost vzduchu, mnoţství dešťových sráţek, rychlost a směr větru a tlak vzduchu. Teďka si následující jednotlivé meteorologické parametry podrobněji popíšeme. Na obrázku 8, je uvedena fotografie meteorologické stanice, díky které jsem získala veškerá data pro svou diplomovou práci.

Obrázek 8 Meteorologická stanice (Chříbková, 2018)

4.1.1 Teplota vzduchu

Teplota vzduchu je v meteorologii velmi důleţitou veliĉinou. Jedná se o teplotu, která je měřena v zastíněném místě ve výšce 2 metry nad zemským povrchem. Dále se také zjišťuje minimální teplota vzduchu. Ta se měří 5 cm nad zemským povrchem. Nejvyšší teploty je moţné zaznamenat v odpoledních hodinách okolo 14 hodiny a naopak nejniţší teplotu je moţné naměřit 1 hodinu před východem Slunce. V rozdílných nadmořských výškách dochází k rozdílným teplotám (Geografický portál, 2018).

2018 20 Teplotu rovněţ ovlivňuje střídání roĉních období. Roĉní amplituda teplot je ovlivněna zeměpisnou šířkou, cirkulaĉními faktory a také je ovlivňována kontinuálně.

Pro mírný podnební pás je typická teplota 10 aţ 15 °C (Geografický portál, 2018).

4.1.2 Vlhkost vzduchu

Vlhkost vzduchu chápeme jako mnoţství vodní páry, které je obsaţeno ve vzduchu.

Vodní pára se nachází především ve spodní vrstvě atmosféry, která vzniká v důsledku vypařování vodní plochy. Ĉím větší je teplota vzduchu, tím více se vytvoří vodní páry.

Vlhkost vzduchu se měří pomocí vlhkoměrů (Meteorologické centrum, 2018).

4.1.3 Dešťové sráţky

Dešťové sráţky se měří pomocí sráţkoměru. Jedná se o nádobu, která svádí sráţky dovnitř nádoby. Při měření sráţek se sleduje mnoţství sráţek v mm, přiĉemţ záleţí na intenzitě a době trvání sráţek. Je známo, ţe s rostoucí nadmořskou výškou přibývá mnoţství dešťových sráţek. Rovněţ bylo prokázáno, ţe od oceánu směrem k vnitrozemí postupně sráţky ubývají. Mimo jiné existují místa, jeţ jsou ovlivněna návětrnými svahy.

Zde se vyskytuje více sráţek neţ na svazích závětrných (Meteorologické centrum, 2018).

Během roĉního období lze registrovat tři různé typy atmosférických sráţek, a to oceánské, kontinentální a monzunové. Oceánské sráţky se vyskytují především v zimním období, kontinentální můţeme registrovat v letním období (takto je to u nás v Ĉeské republice) a monzunové, jeţ jsou charakterizovány výrazným obdobím deště v letním monzunu a malým mnoţstvím sráţek ve zbytku roku (Meteorologické centrum, 2018).

4.1.4 Rychlost a směr větru

Vítr je oznaĉován jako horizontální proudění větru, které v atmosféře vyvolávají rozdíly v tlaku vzduchu. U větru urĉujeme směr a rychlost, které měříme pomoci anemometru (In-poĉasí, 2017).

Rychlost větru se udává v m/s, nebo v km/hod. Pro stanovení síly větru se vyuţívá Beaufortovou stupnici. Stupnice je uvedena v tabulce 1 (In-poĉasí, 2017). Rychlost větru se měří pomocí anemometru, který je buď mechanický, aerodynamický nebo zchlazovací.

Mechanický anemometr funguje na principu lopatek, které jsou roztáĉeny větrem,

2018 21 a z poĉtu otáĉek za jednotku ĉasu se vypoĉte rychlost větru. Aerodynamický anemometr urĉuje rychlost větru rozdílem mezi dynamickým tlakem a statickým tlakem. Zchlazovací anemometr obsahuje drát, který je zahřátý na vyšší teplotu, neţ je teplota vzduchu v daném okolí. Je známe, ţe ĉím je větší síla větru, tím více se teplota sniţuje (Meteorologické centrum, 2018). Směr proudění větru udává odkud vítr vane. V meteorologii směr větru můţeme stanovovat pomocí světových stran. V Ĉeské republice především převládá západní směr větrů (In-poĉasí, 2017). Také se můţe směr větru udávat v úhlových stupních. Například východní vítr je v úhlových stupních 90°, východní vítr 180°, jiţní vítr 270° a západní vítr 360°. Směr větru se urĉuje pomocí větrných směrovek, které jsou umístěny ve výšce 10 metrů nad zemským povrchem. Lze je nalézt na stoţárech (Meteorologické centrum, 2018).

Tabulka 1 Beaufortova stupnice (Meteorologické centrum, 2018)

Stupeň Rozsah [m/s] Slovem

Nultý stupeň 0 – 0,2 Bezvětří

První stupeň 0,3 – 1,5 Vánek

Druhý stupeň 1,6 – 3,3 Slabý vítr Třetí stupeň 3,4 – 5,4 Mírný vítr Ĉtvrtý stupeň 5,5 – 7,9 Dosti ĉerstvý vítr

Pátý stupeň 8 – 10,7 Ĉerstvý vítr Šestý stupeň 10,8 – 13,8 Silný vítr Sedmý stupeň 13,9 – 17,1 Prudký vítr

Osmý stupeň 17,2 – 20,7 Bouřlivý vítr Devátý stupeň 20,8 – 24,4 Vichřice Desátý stupeň 24,5 – 28,4 Silná vichřice Jedenáctý stupeň 28,5 – 32,6 Mohutná vichřice

Dvanáctý stupeň Nad 32,7 Orkán

2018 22 4.1.5 Tlak vzduchu

Jednotkou tlaku vzduchu je hektopascal (hPa). Průměrný tlak vzduchu je 1013 hPa, avšak s rostoucí nadmořskou výškou jeho hodnota ubývá. Tlak vzduchu je moţné sledovat ve dvou směrech a to ve svislém a vodorovném. Tlak se měří pomoci aneroidu. Aneroid je přístroj, díky němuţ je měření tlaku je jednoduší, přístroj je menší a odolnější vůĉi působení meteorologických jevů (Ostravská univerzita, 2018).

4.2 Vliv na kvalitu ovzduší

Vliv na kvalitu ovzduší má období jak teplé tak i chladné. Rovněţ teplota vzduchu, rychlost a směr větru a mnoţství sráţek ovlivňuje celkovou kvalitu ovzduší a imisní situaci prostředí. Příznivě, nebo také i nepříznivě, ovlivňuje sluneĉní svit pro tvorbu ozónu.

Znaĉný vliv můţe mít i bouřka, ochlazení nebo atmosférické fronty (Blaţek, 2013).

4.2.1 Chladné období

Chladné období se datuje v měsících od října do března. Je známo, ţe v tomto období rostou průměrné koncentrace zneĉištění v ovzduší, coţ je způsobeno klesající teplotou vzduchu, změnou větru, nebo také změnou mnoţství spadlých sráţek. Nejvyšší hodnoty, které překraĉují povolené mnoţství vypouštění škodlivých látek, se nejĉastěji vyskytují v období s inverzním teplotním zvrstvením. V Moravskoslezském kraji bylo zaznamenáno překroĉení asi 4,2 násobně. V chladném období jsou hodnoty překraĉovány v 88 % dnů, ĉili v ĉasovém rozmezí říjen aţ do březen (Blaţek, 2013).

4.2.2 Teplé období

V teplém období, které se datuje v měsících od dubna do září, se průměrná koncentrace zneĉištění mění především v závislosti na klesající teplotě. Znaĉný vliv má také klesající rychlost větru, která je nepřímo úměrná koncentraci zneĉištění.

Nejrůznejěí odborné publikace uvádí, ţe i v teplém období jsou hodnoty limitní hodnoty překraĉovány, ale ne v tak znaĉné míře jako v chladném období. Stejně jako v chladném období, tak i v teplém byly nejvyšší překroĉení hodnot zaznamenány při inverzním teplotním zvrstvením, kde teplota bylo okolo 11°C. V teplém, neboli v letním období, byly limitní hodnoty překroĉeny prachovými ĉásticemi z 50 %. Avšak vliv teplotního zvrstvení

2018 23 má menší význam a dopad na ţivotní prostředí neţ v chladném období. Kladný vliv teplého období bylo zaznamenáno při tvorbě přízemního ozónu (Blaţek, 2013).

4.2.3 Závislost koncentrace škodlivin na směru větru

Směr větru je povaţován za významný meteorologický jev, který znaĉně ovlivňuje znaĉně úroveň zneĉištění ovzduší. Vítr ovlivňuje šíření a rozptýlení zneĉišťujících látek v atmosféře. Při větší rychlosti větru dochází k intenzivnějšímu rozptylu škodlivých látek v ovzduší (Blaţek, 2013).

2018 24

5 METODIKA ODBĚRU A ANALÝZY VZORKŮ

Odběry vzorků celkové depozice v zájmových lokalitách probíhaly po dobu jednoho roku, tedy v období od 1. 1. 2017 do 31. 12. 2017. Vzorky byly odebírány ve 24 hodinových intervalech. Po odběru byly vzorky přelity do sterilních plastových lahvích a následně odvezeny do laboratoří Katedry geologického inţenýrství k vlastní chemické analýze. Minimálním mnoţstvím, potřebným pro stanovení sledovaných parametrů bylo 0,5 l dešťové vody. Jelikoţ jsem v rámci své předchozí bakalářské práce jsem odebírala vzorky v zimním období, věděla jsem, ţe škola nemá k dispozici ţádné přístroje pro měření mokré atmosférické depozice. Proto jsem si vyrobila své vlastní zařízení, z plastových vzorkovnic o objemu 5 l, které mi dobře slouţilo po celou dobu monitoringu.

5.1 Analytické metody stanovení prvků

Pro stanovení koncentrací vybraných iontů, hodnoty pH a vodivosti v odebraných vzorcích celkové depozice byly pouţity tyto analytické metody:

ĈSN ISO 10523 Jakost vod - Stanovení pH

ĈSN EN 27888 Jakost vod. Stanovení elektrické konduktivity (ISO 7888:1985)

ĈSN EN ISO 10304-1 Jakost vod - Stanovení rozpuštěných aniontů metodou kapalinové chromatografie iontů - Ĉást 1: Stanovení bromidů, chloridů, fluoridů, dusiĉnanů, dusitanů, fosforeĉnanů a síranů

ĈSN ISO 7150-1 - Jakost vod. Stanovení amonných iontů. Ĉást 1: Manuální spektrometrická metoda

ĈSN ISO 6059 Jakost vod. Stanovení sumy vápníku a hořĉíku. Odměrná metoda s EDTA ĈSN ISO 6058 Jakost vod. Stanovení vápníku. Odměrná metoda s EDTA

Stanovení koncentrace sodíku iontově selektivní elektrodou (ISE) na automatickém analyzátoru LAQUAtwin firmy Horiba

Stanovení koncentrace draslíku iontově selektivní elektrodou (ISE) na automatickém analyzátoru LAQUAtwin firmy Horiba

2018 25

6 VYHODNOCENÍ CHEMICKÉHO SLOŢENÍ CELKOVÉ DEPOZICE

V odebíraných vzorcích celkové depozice bylo sledováno celkem třináct předem vybraných parametrů: hodnota pH, vodivost, fluoridy (F^-), chloridy (Cl^-), dusitany (NO2)^-, dusiĉnany (NO3)^-, fosforeĉnany (PO4)^3-, sírany (SO4)^2-, amonný kation (NH4)⁺, vápník (Ca²⁺), draslík (K⁺), sodík (Na⁺) a hořĉík (Mg²⁺). Následující podkapitola obsahuje jejich popis a struĉnou charakteristiku.

6.1 Charakteristika sledovaných parametrů

Hodnota pH

Měření hodnoty pH vody je v dnešní době velmi důleţité. Hodnota pH ovlivňuje organismy ţijící ve vodě, přiĉemţ změna pH můţe být indikátorem rostoucího zneĉištění nebo jiného environmentálního faktoru. Hodnota pH je měřítkem jak je voda kyselá, zásaditá nebo neutrální. Hodnoty menší neţ 7 indikují kyselost, pH 7 je neutrální a hodnoty větší neţ 7 oznaĉujeme jako zásaditost. Voda, která má více volných vodíkových iontů je kyselá, zatímco zásadní voda má více hydroxylových iontů. Vzhledem k tomu, ţe pH můţe být ovlivněno přítomností chemických látek ve vodě, je pH je velmi důleţitým indikátorem její kvality. Hodnota se uvádí v logaritmických jednotkách. pH vody urĉuje rozpustnost a biologickou dostupnost chemických sloţek jako jsou ţiviny (fosfor, dusík, uhlík, aj.). pH také urĉuje, zda můţe vodní ţivot vyuţít fosfor a také v jakém mnoţství.

V přítomnosti těţkých kovů pH urĉuje jejich rozpustnost ve vodě. Kovy mají tendenci být toxické při niţším pH, jelikoţ jsou v kyselém prostředí rozpustné (Michaud, 1994).

Vodivost

Vodivost je definována jako schopnost přenášet teplo, elektřinu nebo zvuk.

Jednotkou vodivosti je siemens na metr. Ve vodě a iontových materiálech nebo kapalinách můţe dojít k ĉistému nabití iontů. Tento jev vytváří elektrický proud, který se nazývá iontové vedení. Elektrickou vodivost chápeme jako poměr mezi proudovou hustotou a intenzitou elektrického pole (Lenntech: Water Treatment Solutions, © 1998-2018).

Ĉistá voda není dobrým vodiĉem elektrické energie. Obvykle destilovaná voda s oxidem uhliĉitým ve vzduchu má dobrou vodivost. Vzhledem k tomu, ţe elektrický proud je transportován ionty v roztoku, vodivost se zvyšuje s rostoucí koncentrací iontů.

2018 26 Takto se zvyšuje vodivost ve vodě rozpuštěných iontů (Lenntech: Water Treatment Solutions, © 1998-2018).

Fluoridy (F^-)

Fluoridy mohou vznikat působením vysokých teplot. Dále mohou být fluoridy naměřeny v blízkosti průmyslových zón. Například při spalování uhlí mohou být ve spalinách vyšší koncentrace fluoridů neţ ve vzduchu. Hlavním přírodním zdrojem fluoridů, které se v atmosféře je nachází vulkanická ĉinnost. Nejvýznamnějším antropogenním zástupcem fluoridů jsou elektrárny. Fluoridy jsou obsaţeny v zubních pastách, lécích, atd. (atsdr.cdc.gov, 2003). Fluoridy se do ţivých organismů dostávají pomoci vdechování, kde jsou následně dobře absorbovány. Fluoridy jsou z těla vyluĉovány moĉí (atsdr.cdc.gov, 2003).

Chloridy (Cl^-)

Chloridy jsou do prostředí uvolňovány antropogenní ĉinností, ale také přirozenými cestami. Největší mnoţství chloridů pochází ze spalování uhlí, z chemického průmyslu nebo z průmyslu, kde se vyrábějí chlorované plastické hmoty. Dále zde můţeme zařadit potravinářský průmysl, metalurgii nebo elektrotechniku. Mezi přirozené zdroje můţeme zařadit vymývání chloridů, které jsou obsaţeny v horninách. Chloridy se do atmosférické depozice dostávají prostřednictvím vulkanické ĉinnosti nebo také unášením kapek slané vody z mořské hladiny pomocí větrů (Nováková, 2011).

Fauna i flóra má velkou toleranci na větší koncentrace chloridů. Avšak obĉas dochází k překroĉení limitů a k následnému úhynu rostlin ĉi ţivoĉišných organismů.

Důvodem je příliš vysoká salinita prostředí. Největší dopad na ţivotní prostředí má solení vozovek v zimním období, jelikoţ sůl se následně dostane do vod a do půd. Avšak v dnešní době je jiţ problematice zasolování půd a vod věnována velká pozornost (Nováková, 2011).

Dusitany (NO2)^-

Dusitany v přírodě jako minerály nenalezneme, avšak pokud se ve vodách vyskytují, vznikly biochemickou oxidací amoniakálního dusíku nebo biochemickou redukcí dusiĉnanů. V atmosférických sráţkách můţeme najít dusitany anorganického původu. Jestliţe jsou ve vodách obsaţeny dusitany, budou doprovázeny dusiĉnany

2018 27 a amoniakálním dusíkem. Velký podíl na vzniku dusitanu má chemický průmysl, dále strojírenský, ale také v malé míře slévárenský průmysl. Dusitany jsou obsaţeny především v odpadních vodách (Lammel, 1996).

Dusiĉnany (NO3)^-

Plynný dusík z 80 % je nezbytnou souĉástí k přeţití. Atmosférický dusík se převádí na dusiĉnany. Organické slouĉeny se do atmosféry uvolňují během rozpadu rostlin.

Průmyslové emise a spalování fosilních paliv přispívají k tvorbě oxidu dusíku, dusiĉnanů, která je tvořena jako kyselina dusiĉná. Atmosférický dusík je uvolňován do moře, které následovně ovlivňuje mokrou depozici. Suché ukládání dusiĉnanů přispívá k následnému zneĉištění povodí. Atmosférická depozice můţe zahrnout polovinu celkového vstupu dusíku do atmosféry (Giblin, © Marine Biological Laboratory).

Fosforeĉnany (PO4)^3-

Fosfor je jedním z nejběţnějších prvků našeho prostředí a je nezbytný pro lidský a ţivoĉišný ţivot. Fosfor je přirozeně přítomen v potravinách, vodě a dokonce i v lidských tělech. Dnes fosfor vnímáme jako důleţitou souĉást mnoha produktů, které jsou nezbytné pro moderní ţivot a dobré zdraví. Slouĉeniny fosforu mohou být pouţity v širokém spektru aplikací, vĉetně farmaceutických přípravků, výrobků pro osobní péĉi, průmyslových a institucionálních ĉisticích prostředků a dalších technických pouţití, jako například v hasicích přístrojích. Kdyţ se vápník přidává k slouĉeninám fosforu, získáváme výrobky jako je fosforeĉnan vápenatý, který se pouţívá jako lešticí prostředek v zubní pastě (Phosphate facts, © 2017).

Fosforeĉnany jsou významnou souĉástí kaţdodenního ţivota. V mnoha vodních útvarech je fosfor limitující ţivinou a kontrola jeho úrovně je důleţitým krokem v prevenci eutrofizace nebo nadbytku ţivin. Ve většině oblastí pochází převáţná většina fosforu ze samotného prostředí. Pouhá třetina, pochází ze spotřebních výrobků. Existuje několik vlastností, které definují fosfátové látky, především molekulární strukturu a pH. Ty urĉují funkĉnost fosforeĉnanů, které zase urĉují, jakým způsobem se pouţívají fosfáty. Mohou přispět silou pufrování, sekvestraĉním (nebo chelataĉním) výkonem, disperzními a absorpĉními schopnostmi a rozpustností. Fosfáty se obvykle pouţívají jako slouĉeniny fosfátových iontů v kombinaci s jedním nebo více běţnými prvky, jako je sodík, vápník,

2018 28 draslík a hliník (Phosphate facts, © 2017). Fosfor ve vodách dělíme na dvě skupiny, a to na rozpuštěný a nerozpuštěný (Chříbková, 2016).

Sírany (SO4)^2-

Sírany pocházejí především z antropogenní ĉinnosti. Pro lidské zdraví jsou velmi nebezpeĉné, jelikoţ jsou karcinogenní. Sírany najdeme především v ĉisticích prostředcích, jako jsou šampony, zubní pasty, ĉisticí prostředky na obliĉej, aj. Díky této látce mohou dané produkty pěnit (Cult beauty, © 2017 – 2018). Sírany můţeme také objevit v odpadních vodách, jelikoţ se tam dostávají z moříren kovů, v nichţ se k moření vyuţívá především kyselina sírová (Chříbková, 2016).

Amonný kation (NH4)⁺

Amonný kation neboli amoniak je důleţitým zdrojem dusíku pro mnoho rostlinných druhů, které se vyskytují v hypoxických půdách. Avšak i přesto je amoniak pro většinu plodin toxický. Amoniakální dusík je primárním produktem organických dusíkatých látek ţivoĉišného i rostlinného původu (PubChem, © 2018). Ve vodách se amoniak nevyskytuje, neboť není přírodního původu. Amoniak se vyskytuje především tam, kde probíhá zemědělská výroba a kde se vyskytuje kalová nebo splašková odpadní voda (Pitter, 2009).

Vápník (Ca²⁺)

Vápník se ve vodě vyskytuje přirozeně. Mořská voda obsahuje přibliţně 400 ppm vápníku. Jedním z hlavních důvodů pro nadbytku vápníku ve vodě je jeho přirozený výskyt v zemské kůře. Vápník je také souĉástí korálů. Řeky obecně obsahují 1 aţ 2 ppm vápníku, ale ve vápencích mohou řeky obsahovat koncentrace vápníku aţ 100 ppm. Vápník funguje jako stabilizátor pH kvůli jeho vyrovnávacím vlastnostem. Vápník rovněţ dává vodě lepší chuť (Lenntech: Water Treatment Solutions, © 1998-2018).

Vápník se můţe uvolňovat z hornin, jako je vápenec, mramor, dolomit, sádrovec, fluorit a apatit. Vápník je urĉujícím faktorem tvrdosti vody, protoţe se nachází ve vodě jako Ca²⁺ ionty. Vápník je přítomen v různých stavebních materiálech, jako je cement, cihla a beton. Je přítomen v bateriích a je aplikován v omítce jako síran vápenatý. Kovový vápník se pouţívá pří výrobě zirkonia a thoria. Vápník můţe extrahovat oxid siřiĉitý z průmyslových výfuků a neutralizovat kyselinou sírovou před vyprázdněním. Dalšími

2018 29 příklady aplikací vápníku jsou chlorid vápenatý jako bělící ĉinidlo a dezinfekce, fosforeĉnan vápenatý ve sklářském a porcelánovém průmyslu, polysulfid vápenatý a hydroxid jako vloĉkovací látky při ĉištění odpadních vod a fluorid vápenatý jako ĉinidlo zákalu v průmyslových odvětvích smaltu. Vápník můţe být také aplikován pro odstranění uhlíku a síry ze ţeleza a slitin ţeleza a pro odvodnění oleje. Vápenec se aplikuje jako plnivo při výrobě papíru, coţ způsobuje, ţe papír má bělejší barvu. V plastech vede ke zlepšení stability. Vápník ĉasto pozitivně ovlivňuje kvalitu půdy a jeho různé slouĉeniny se pouţívají jako hnojivo (Lenntech: Water Treatment Solutions, © 1998- 2018).

Draslík (K⁺)

Draslík je jedním ze sedmi základních makrominerálů. Lidské tělo vyţaduje nejméně 100 miligramů draslíku denně na podporu klíĉových procesů. Vysoký příjem draslíku sniţuje riziko celkové mortality o 20 %. Také sniţuje riziko mrtvice, sniţuje krevní tlak, chrání před ztrátou svalové hmoty, chrání minerální hustotu kostí a sniţuje tvorbu ledvinových kamenů. Primární funkce draslíku v těle zahrnují regulaci rovnováhy tekutin a kontrolu elektrických aktivit srdce a jiných svalů. Dospělí pacienti by měli konzumovat denně 4 700 miligramů draslíku denně. Nedostatek draslíku můţe způsobit únavu, slabost a zácpu. To můţe eskalovat k paralýze, respiraĉnímu selhání a bolestivým překáţkám ve střevech. Draslík je dostupný v doplňcích stravy (Medical news today,

© 2018).

Sodík (Na⁺)

Sodík je celé miliardy let uvolňován z hornin a půd, který konĉí v oceánech, kde můţe zůstat přibliţně několik desítek tisíc let. Mořská voda obsahuje přibliţně 11 000 ppm sodíku. Řeky obsahují pouze 9 ppm. Pitná voda obvykle obsahuje přibliţně 50 mg/l sodíku. Tato koncentrace je zřetelně vyšší u minerálních vod. V rozpustné formě se sodík vţdy vyskytuje jako ionty Na⁺. Sodík je ve vodě rozpustný. Je k dispozici řada příkladů rozpustnosti sodíku ve vodě. Mezi nejznámější slouĉeniny sodíku patří chlorid sodný (NaCl), jinak známý jako kuchyňská sůl. Při 20 °C je rozpustnost 359 g/l, jinými slovy dostateĉně rozpustná ve vodě (Lenntech: Water Treatment Solutions, © 1998-2018).

Proĉ je sodík přítomen ve vodě? Sodné slouĉeniny přirozeně skonĉí ve vodě. Jak jiţ bylo uvedeno výše, sodík pochází z hornin a půd. Nejen moře, ale i řeky a jezera obsahují