..
EKODISK
Článek:
Dnové sedimenty nádrže VD Ružín I - nová surovina
Autor:
BOBRO, Milan - BREHUV, Ján - HANČUĽÁK, Jozef
Zdroj:
Vodní hospodářství, 2000, č. 03
Zapsal:
HRUSKA, Jan
Dnové sedimenty nádrže VD Ružín I - nová surovina


       
 

Milan Bobro, Ján Brehuv, Jozef Hančuľák


        

       Kľúčové slova
       povrchové vody - nánosy resp. sedimenty - ťažké kovy - surovina
        
       Souhrn
       Nádrž Vodného diela ďalej (VD) Ružín I. leží v strednom úseku povodia rieky Hornád. V tejto časti povodia toky zberajú povrchové vody z lokalít kde v minulosti prebiehala intenzívna ťažba a úprava farebných kovov a železných rúd. Počas častých a intenzívnych zrážok jemne dispergované materiály, s vysokým obsahom Hg, Cu, Mn a iných prvkov, sú z týchto lokalít unášané do nádrže, kde sa usadzujú a tvoria nánosy resp. sedimenty. Pre ich zväčšovanie sa o 225 000 m3 za rok ich môžeme považovať za možný zdroj spomenutých prvkov.
        

1. Úvod

       Popri svojom polyfunkčnom význame v hospodárstve a v životnom prostredí priľahlého okolia plní nádrž vodného diela (VD) Ružín I. veľmi významnú funkciu akumulátora rôznorodých produktov, splachov z eróznych procesov v povodí riek Hornádu, Hnilca a potokov Opátky a Belej (obr. 1). V nádrži sa vytvárajú dnové sedimenty, ktoré obsahujú podľa miesta svojho vzniku, rôzne látky biologickej a anorganickej povahy, niekedy vo významných množstvách. Takto vzniká možnosť ich aplikácie pri revitalizácii pôdnych a morfologických profilov a po vyriešení ich dekontaminácie sú aj vyhľadávanou surovinou vhodnou na využitie v poľnohospodárstve.
        
EKODISK (archiv obrázků) Obr.


       Podľa dostupných údajov sa množstvo týchto sedimentov odhaduje na 7 mil.m3 a ročný prínos a následne ich sedimentácia na 225 tis.m3. Ich rozmiestnenie na dne nádrže VD je nepravidelné a riadi sa určitými charakteristickými črtami pre jednotlivé prítokové ramená a samotné teleso nádrže.
       V povodí Hornádu, nad vstupom do nádrže donedávna aktívne pracovali aj pracujú také priemyselné podniky, ktoré do vôd a ovzdušia vypúšťali značné množstvá znečisťujúcich látok, najmä ťažkých kovov (ŽB Rudňany, Krompachy) a v povodí Hnilca (ZŤS Prakovce, ŽB Slovinky), ktoré sa následne so splachmi dostávali do sedimentov, kde sú na dlhšiu dobu uložené. Najväčšie množstvá sedimentov sú vo vstupných miestach vodných tokov do nádrže. Tu dosahujú v súčasnosti mocnosti niekoľko metrov. V hlbších partiách nádrže je hrúbka sedimentov veľmi nepravidelná a jedná sa prevažne o silne pelitický materiál, s prevahou ílovitých zložiek. Tieto sedimenty sú v hľbkach, ktoré nedovoľujú ich ťažbu a na svahoch majú malú mocnosť, lebo stekajú do prúdnice pôvodného koryta a hustotnými prúdmi sú z priestoru nádrže vyplavované cez turbíny resp. cez dnový výpust.

2. Experimentálne práce

       Na vstupoch recipientov napájajúcich vodnú nádrž boli urobené prieskumné vertikálne sondy (vrty) s hľbkou od 0,2 do 1,7 m. Boli urobené rozbory získaných vzoriek na obsah ťažkých kovov a minerálne zloženie. Analýzy sedimentov vzhľadom na ich určitú prvkovú homogenitu uvádzame v nefrakcionovanom stave. Bola urobená totálna analýza sedimentov z Belianskeho, Hnileckého a Hornádskeho ramena. Bol urobený aj rozbor z výluhu v 2 Mol HNO3. Výsledky analýz by mali slúžiť pri aplikovaní vhodných druhov umelých hnojív na organickej báze s výbornými vlastnosťami (EKOFERT) pri viazaní kovových prvkov vo svojich štruktúrach. Tiež bolo urobené porovnávanie s normami pre poľnohospodárske využitie. Prieskumné práce v tomto zameraní boli robené v rokoch 1995- 1997 a výsledky analytického spracovania sú zhrnuté v tabuľke 1.

3. Výsledky

       Každý prítok do nádrže VD má charakteristický obsah ťažkých prvkov v sedimentoch. Prvky pochádzajú prevážne z geologického pozadia, ktorým vodné toky pretekajú. V zbernej oblasti sa už v historických dobách bansky využívali miestne zdroje železných rúd a farebných kovov a v blízkosti miest ich výskytu sa aj spracovali. Už minulé technológie banskej a spracovateľskej činnosti vytvárali miesta, ktoré sú v súčasnej dobe zdrojmi zvýšeného znečistenia vôd rôznymi prvkami (haldy, odkaliská, odvaly, skládky a pod.), ktoré prechádzajú v rôznej podobe aj do nánosov. Medzi takéto kovy patrí jednoznačne ortuť, ďalej meď, zinok, chróm, arzén, mangán a niektoré iné. Jednotlivé vstupy prítokov a ich nánosy je možné podľa týchto prvkov aj charakterizovať.
       Riečka Belá preteká starým baníckym rajónom, ale už dlhú dobu neaktívnym. V nánosoch sú nižšie obsahy Mn, Cu, As, Cr a ostatných prvkov,ktoré sa vyskytujú v prijateľných hodnotách.
       Na riečke Opátka pozorujeme zvýšené obsahy Cu, čo môže byť spojené s geologickým pozadím jej prítokov. Zvýšený je aj obsah Fe vo veľmi malom množstve. V povodí riečky sú známe staré kutacie práce. Za priaznivých zrážkových pomerov, kedy dážď predstavuje slabú kyselinu, material v starých haldách zvetráva a dochádza k rozpúšťaniu prevažne kyzových minerálov. Takto sa pomocou splachov dostávajú rôzne prvky do nádrže, kde už pri malej zmene pH dochádza k ich vyzrážaniu. Nánosy sú týmto spôsobom priaznivo prvkovo obsadené a ich obsah je v prijateľných množstvách. Nepriaznivou okolnosťou je malá mocnosť týchto nánosov. Silnejšie sú len v hornej, vstupnej časti riečky. Počas búrok, za zvýšených stavov vôd, sú do nádrže transportované rôzne dispergované sedimenty. Hrubšie - piesčité častice vypadávajú priamo vo vstupoch do nádrže, kedy už vodný prúd nemá takú dynamiku, aby preniesol tento materiál ďalej do nádrže. Ďalej sa dostávajú len jemné častice, ktorých sedimentácia je závislá na veľkosti a rýchlosti prúdenia prakticky počas celého transportu. Mocnosť nánosov v týchto dvoch ramenách - hlavne jemných pelitických, je malá (40 - 120 cm) a je len obmedzená možnosť ich využívania. Do úvahy prichádza ich selektívna ťažba na jednorázové účely bez dlhodobých skládok na dekontamináciu.
       Hnilec má sedimenty, ktoré priamo charakterizujú jeho povodie. Pozorujeme mierne zvýšenie obsahu Hg, As, Cu, Cd, Zn. V jeho povodí sa nachádzajú väčšie komunálne strediská, priemyselné podniky a miesta historickej banskej a spracovateľskej činnosti. Horninové komplexy sú podobné ako u predchádzajúcich (gelnická a rakovecká séria), ale máme tu na povrch vychádzajúce ultra bázické horniny (serpentinity - Jakovce), ktoré sú nositeľmi zvýšených obsahov práve menovaných prvkov. Podiel na kvalite nánosov má aj súčasná antropogénna činnosť v procesoch baníctva, úpravy rúd a hutníctva (Gelnica, Prakovce, Smolník). Takýchto miest s historickou banskou a náväznou spracovateľskou činnosťou je v hnileckej doline už viac, a preto aj obsah kovových prvkov vo vodách a následne aj v nánosoch je vyšší. Pozorujeme zvýšené obsahy Cu, Zn, Mn, Co. Najzložitejšie povodie z geologického hľadiska má povodie Hornádu. Z kryštalinika a mezozoických útvarov prechádza cez paleogén spišskej kotliny do staršieho paleozoika so známymi ložiskami železných rúd a farebných kovov. Na ich báze v tomto povodí prekvitalo baníctvo od historických dôb a boli aj sú známe spracovateľské komplexy, ktoré hoci už aktívne nefungujú, ale stále predstavujú intenzívny zdroj kovových prvkov. Prenášané sú vodným a vzdušným prostredím a kumulujú sa v nádrži VD. Najznámejší znečisťovatelia sú ŽB Rudňany a Slovinky, ku ktorým sa priraďujú priemyselné komplexy Krompách a komunálna sféra so svojou rôznorodou činnosťou, a intenzívne poľnohospodársky využívaná krajina horného povodia Hornádu. V totálnom rozbore pozorujeme zvýšené podiely Hg, Cu, As, Mn, Ni, Cr. Vysoké obsahy ortute sú zapríčinené činnosťou závodu ŽB v Rudňanoch, kde maximum ťažby a spracovania ortute bolo práve pred 15-20 rokmi a opatrenia na únik do životného prostredia neboli na žiaducej úrovni. Tomuto obdobiu môže v nánosoch odpovedať vrstva v hľbke 50-70 cm, kde nachádzame vysoké obsahy Hg a Cu. Zvýšené obsahy Pb, Cu, Mn, Cr majú pôvod v priemyselnej činnosti hlavne Kovohút Krompachy.
       Analýzy z výluhov v 2 mol.HNO3 stanovili rizikové prvky a porovnávali sme ich s kategóriou B. (Rozhodnutie MP SR 351/1994-540). Analýza je v tabuľkách 1 a 2 uvedená pod číslom 2, 1 je totálny rozbor. Zistené hodnoty sú prekročené u Cu niekoľkonásobne. U Ni je prekročený limit o jednu polovicu a u Cd je toto prekročenie zistené len u jednej vzorky. Najhoršia situácia je v obsahu Hg, kde od hľbky 0,5 do 1, 7 m je jej obsah prekročený od 3 do 63x. Táto okolnosť je veľmi nepriaznivá a nedovoľuje použiť takéto sedimenty na biotické účely. Kontaminácia ortuťou zvýšenou mierou len okrajovo zasahuje rameno Hnilca, kde miešanie obidvoch vôd pozorujeme v poklese obsahu Hg smerom proti jeho toku. V nánosoch boli analyzované aj organické polutanty PCB a chlórované pesticídy, ale neboli v žiadnom z ramien zistené neprípusté koncentrácie. Mineralogicky sú nánosy zmesou ílovitých minerálov kremeňa s podradným zastúpením živcov, karbonátov a sľúd. Organické zložky sú zastúpené od stôp v piesčitých partiách, do 10 % v pelitických nánosoch.
        
     
EKODISK (archiv obrázků)  Tab.1
        
     
EKODISK (archiv obrázků)  Tab.2
        

4. Návrh využitia sedimentov

       Pre nánosy jednotlivých ramien prítokov do nádrže vodného diela Ružín I. je možné navrhnúť nasledovné možnosti ich využitia.
       Belianske rameno má nánosy len z časti mierne kontaminované a mohli by byť použité priamo aj na biotické účely. Ich množstvo je obmedzené a na ťažbu je vhodná len horná časť ramena. Ťažba týchto nánosov - sedimentov sa môže robiť selektívne.
       Opátske rameno má podobné vlastnosti pri zvýšenom obsahu Cu. V aplikácii s vhodným hnojivom organického pôvodu, ktoré má vlastnosti viazať Cu, by bolo možné využiť sediment aj na biotické účely. Ich množstvo je tiež obmedzené.
       Hnilecké rameno má najväčšie množstvo využiteľných nánosov, ktoré zaberajú plochu od vstupu až po sútok s hornádskym ramenom s hrúbkou 1,5-2,5 m. Tu by bolo vhodné aj priemyselné využitie. Zvýšené sú podiely prvku Cu. Ostatné prvky majú primerané zastúpenie. Nánosy sa po vhodnej aplikácii biologicky aktívnych látok, ktoré uvedený prvok viažu, môžu použiť aj na biotické účely a na sanáciu nevhodných morfologických útvarov v teréne spôsobených eróziou, tiež na telesá dopravných stavieb, výplní močiarov a zamokrených pôd a i.
       Nánosy rieky Hornád sú silne kontaminované a niektorými hodnotami sa radia až do kategórie C podľa Rozhodnutia MP. Tieto nánosy sú pre biotické účely nepoužiteľné. Môžu sa použiť na abiotické účely, ako telesá ciest a ostatných líniových stavieb s nepriepustným plášťom. Na skládkach tohoto materialu by bolo vhodné odskúšať funkciu bakteriologického lúhovania na ťažké kovy.

5. Záver

       Riziká kontaminovaného prostredia povodia Hornádu, t.j. prevažnej väčšiny plochy a objemu nádrže VD môžeme rozčleniť na dve pre človeka závažné riziká. Prvé je, že vodné živočíchy môžu kumulovať z vody metylortuť, ktorá sa tu vyskytuje v ppt koncentráciách. V rybách je táto koncentrácia 1000-100000 násobne vyššia a podiel tohoto jedu (CH3)2.Hg) je kumulovaný v telách rýb približne 85 % z celkového obsahu Hg. Z tohoto je tu riziko z konzumácie rýb a následnej otravy a kumulácie Hg v orgánoch. Je nutné pripomenúť, že obsahy Hg v telách rýb z hlavného toku a bočných ramien sú veľmi rozdielne, čo poukazuje na určitý lokálny životný priestor týchto živočíchov. Sekundárne riziko pozostáva z neuváženého využívania nánosov v poľnohospodárstve, s čím je spojená kontaminácia pôd, následne rastlín a živočíchov potravinovým reťazcom. Spomenuté vlastnosti a množstvá nánosov nádrže VD Ružín I. ich radí medzi skupinu surovín nerudného charakteru, s rôznorodými možnosťami ich použitia ale len po predchádzajúcom prieskume, analýze a zhodnotení.
       RNDr. Milan Bobro, CSc.
       Ing. Ján Brehuv
       Ing. Jozef Hančuľák
       Ústav geotechniky SAV Košice
        
       Literatúra
       [1] Hronec, O., Tóth, J., Holobradý,K.: Exhaláty vo vzťahu k pôdam a rastlinám východného Slovenska. Vydala Príroda a.s. Bratislava pre MP SR 1992.
       [2] Bobro, M. a kol.: Vývoj eróznosedimentačných procesov vo vodnej nádrži Ružín. Záverečná správa čiastkovej úlohy B-3 ESPRIT Banská Štiavnica, november 1996.
       [3] Bobro, M., Hančuľák, J., Brehuv, J.: Hygienické parametre prostredia nádrže vodného diela Ružín I. Zborník z vedeckej konferencie s medzinárodnou účasťou „Vojenská veterinárna služba v prospech zdravia vojsk, služobných a hospodárskych zvierat“. Generálny štáb ARMÁDY SR. Zdravotnícka správa. 26.-27.11.1997, Vojenský veterinárny ústav Košice, s.208-214.
       [4] Bobro, M., Brehuv, J., Hančuľák, J.: Ortuť v nánosoch nádrže vodného diela Ružín I. Praha, Vodní hospodářství č.6/97, s.185-188.
        
       The Bed Sediments of the Water Works Reservoir Ružín I. - New Raw Material (Bobro M., Brehuv J., Hančuľák J.)
       Key words
       surface waters - sediment deposits - bed sediments - heavy metals - raw material
       The Ružin reservoir No. 1 is situated in the central of the Hornad river’s entrance area. In this area the river collects the surface waters from former localities of intensive exploitation and processing of non-ferrous metals and iron ores. During frequent excess rainfalls the fine disperse materials with a high content of Hg, Cu, Mn and other elements of these localities are transported to the reservoir where they settle and create their sediments. Thus, at their increment of 225 000 m3 per year these sediments can consider to be unnegligible potential source of above mentioned elements.