Rizikové prvky v kalech z čistíren odpadních vod (ČOV)

Čistírenské kaly jsou výstupem z procesu čištění odpadních vod v čistírnách odpadních vod (ČOV). Kaly jsou různorodou suspenzí anorganických a organických látek, tedy zdrojem jak organické hmoty, základních živin a stopových prvků, tak i rizikových prvků, nebezpečných organických sloučenin a mikroorganismů. Kaly a jejich použitím se zabývá Zákon č. 185/2001 Sb., o odpadech, ve znění pozdějších předpisů, a Vyhláška MŽP č. 382/2001 Sb., o podmínkách použití upravených kalů na zemědělské půdě, kde kromě definic a povinností jsou i mezní hodnoty koncentrací pro rizikové prvky obsažené v kalech (tab. 1) nebo v půdě, na které se bude kal aplikovat.

Aplikace na zemědělskou půdu je nejrozšířenějším způsobem využití upravených čistírenských kalů a jedním z limitujících faktorů tohoto použití jsou zvýšené koncentrace rizikových prvků (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn) v kalech. Podle vyhlášky 382/2001 Sb. musí být při aplikaci upravených čistírenských kalů na zemědělskou půdu dodrženy mezní hodnoty koncentrací vybraných rizikových prvků a na zemědělskou půdu mohou být použity pouze kaly vyhovující mezním hodnotám stanovených vyhláškou.

V rozmezí hodnot pH, které kaly obvykle mají, se rizikové prvky v kalech vyskytují ve velké míře v nerozpustné formě. Biologická dostupnost těžkých kovů není v přímé korelaci s jejich celkovou koncentrací v kalu ani v půdě. Dostupnost těžkých kovů z čistírenských kalů pro rostliny je dána hlavně půdními vlastnostmi, stejně jako mobilita kovů v půdě po aplikaci čistírenských kalů závisí hlavně na chemických a fyzikálních vlastnostech systému kal – půda. Současný výskyt více než jednoho těžkého kovu v čistírenských kalech v nadměrném množství může po aplikaci kalu způsobit zesílenou (synergickou) toxicitu v půdě. Dostupnost těžkých kovů pocházejících z čistírenských kalů klesá v pořadí (Cd + Zn) > (Ni + Cu) > (Pb + Cr), což souvisí s různě silnou vazbou těchto prvků v půdě. Kovy pocházející z čistírenských kalů jsou akumulovány převážně v povrchových vrstvách půdy a nejdostupnějším pro organismy je Zn.

Tab. 1: Mezní hodnoty koncentrací vybraných rizikových prvků v kalech pro jejich použití na zemědělské půdě (ukazatele pro hodnocení kalů)

Rizikové prvky	As	Cd	Cr	Cu	Hg	Ni	Pb	Zn
Mezní (maximální) hodnoty koncentrací v kalech (mg.kg-1 sušiny)	30	5	200	500	4	100	200	2500

Na základě Zákona č. 147/2002 Sb., o Ústředním kontrolním a zkušebním ústavu zemědělském, ve znění pozdějších předpisů, § 3, jsou kaly monitorovány jako jeden ze vstupů do půdy. Monitoring probíhá již od roku 1994 a z rizikových prvků se sledují As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn a Mo, který není zařazen v ukazatelích pro hodnocení kalů ve vyhlášce 382/2001 Sb. Koncentrace jednotlivých rizikových prvků jsou hodnoceny podle vyhlášky 382/2001 Sb., koncentrace Mo je hodnocena podle pracovního limitu 20 mg.kg^-1, který se používal v letech, kdy se pro vyhlášku shromažďovaly podklady.

Kontrola je zaměřena především na ty ČOV, u nichž je předpoklad, že určitá část produkce kalů je směrována v konečné fázi na zemědělskou půdu. V roce 2007 bylo v rámci kontroly kalů ČOV, jejichž produkce je uplatňována v zemědělství, kontrolováno 107 čistíren odpadních vod a odebráno bylo 107 vzorků kalů.

Statistické vyhodnocení výsledků koncentrací rizikových prvků v kalech v roce 2007 pro Českou republiku je uvedeno v tabulce 2. Z tabulky je patrné, že ve 107 vzorcích kalů z ČOV byly v nadlimitní koncentraci nejvíce zastoupeny tyto rizikové prvky: Hg, Ni a Pb 5,61 %, u ostatních rizikových prvků podíl nadlimitních vzorků nepřevýšil 5 %. Dalším nejčastěji se vyskytujícím prvkem v nadlimitním množství byl Cr s podílem 4,67 %. Za období sledování 1994 – 2007 je patrný klesající trend hodnot mediánů Cd, Hg, Pb, Zn, stabilní hodnoty mediánů jsou u As, Cr, Cu a Ni a mírně stoupající tendenci má medián u Mo viz grafy 1, 2 a 3.

Tab. 2: Statistické zhodnocení koncentrací rizikových prvků ve vzorcích kalů z ČOV v roce 2007 (mg.kg-1 sušiny) a počty nadlimitních koncentrací rizikových prvků - Česká republika

ČR	As	Cd	Cr	Cu	Hg	Mo	Ni	Pb	Zn
Ar. průměr	8,35	1,77	72,71	226,27	2,49	6,08	40,26	105,64	1043,57
Medián	6,10	1,46	48,40	193,00	1,88	5,30	28,30	47,50	934,00
Minimum	2,15	0,55	18,00	53,00	0,14	0,95	6,70	16,00	121,00
Maximum	42,90	8,67	730,00	1840,00	28,90	30,70	312,00	3680,00	5320,00
Počet nadlim. vzorků*	3	4	5	4	6	2	6	6	2

*v jednom vzorku může být více rizikových prvků s nadlimitními koncentracemi

Jak ukazuje tabulka 3, v průběhu předcházejících let došlo z pohledu koncentrace rizikových prvků ke snižování počtu nevyhovujících vzorků kalů až na rok 2006, kdy se počet nevyhovujících vzorků zvýšil. V roce 2007 došlo k opětovnému snížení počtu nevyhovujících vzorků kalů a k navrácení se k předchozímu pozitivnímu klesajícímu trendu.

Tab. 3: Počet vzorků s nadlimitní koncentrací alespoň jednoho rizikového prvku v kalech z ČOV v České republice za roky 2001 – 2007

Rok	Počet vzorků
	Celkem	Z toho nadlimitní
		Počet	%
2001	336	140	41,7
2002	291	115	39,5
2003	103	37	35,0
2004	103	35	34,0
2005	100	29	29,0
2006	102	43	42,2
2007	107	23	21,5

V rámci České republiky v roce 2007 nevyhovělo 21,5 % odebraných vzorků kalů vyhlášce 382/2001 Sb. z hlediska nadlimitních koncentrací rizikových prvků a tyto kaly nebylo možné aplikovat na zemědělskou půdu. K tomuto hledisku přistupují ještě další kritéria např. obsah organických polutantů, mikrobiální znečištění, takže lze očekávat, že pro přímé použití na zemědělskou půdu byl počet nevyhovujících vzorků kalů ještě vyšší.

Tweet

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu

Biometan se vyplatí a má budoucnost