Ochrana zdrojů pitných vod: Inovativní řešení problematiky výskytu pesticidů v krajině

Význam tématu

Problematika kontaminace pitných i povrchových vod pesticidy představuje zásadní výzvu pro udržitelnost vodních zdrojů a ochranu zdraví obyvatelstva. I při dodržení správné zemědělské praxe dochází k úniku aktivních látek do vodního prostředí, což vede k postupnému zákazu některých účinných, ale v přírodě perzistentních pesticidů a k nutným investicím do náročných úpraven pitné vody. Pasivní in‐situ bioreaktory naplněné dřevní štěpkou nabízejí nízkonákladové a efektivní řešení, které působí přímo v místě vzniku znečištění a omezuje další šíření pesticidů v krajině.

Cíle a přehled studie

Projekt ELIPES (SS06020006) má za cíl ověřit možnost využití denitrifikačních štěpkových bioreaktorů nejen k odstraňování dusičnanů, pro které byly původně navrženy, ale také k simultánnímu odstranění pesticidů z povrchového odtoku zemědělsky využívaných ploch. Realizace probíhá v letech 2023–2025 pod vedením ALS Czech Republic v rámci programu Technologické agentury ČR ve spolupráci s VUT Brno, Výzkumným ústavem meliorací a ochrany půdy a společností EPS biotechnology. Klíčovým výstupem je návrh efektivních provozních podmínek bioreaktoru pro podporu fyzikálně‐chemické sorpce a mikrobiálního rozkladu pesticidů.

Použitá metodika a instrumentace

Pro poloprovozní validaci byla na podzim 2023 zprovozněna jednotka denitrifikačního bioreaktoru na okraji chráněného území CHKO Moravský kras. Hlavní atributy:

• Náplň: topolová dřevní štěpka jako substrát pro mikroorganismy a sorpci.
• Automatické vzorkovače: odběr vzorků odtoku pro analýzu pesticidů.
• Senzory: měření klíčových fyzikálních a chemických parametrů (teplota, pH, vodivost).
• Datová stanice: monitorování a přenos dat v reálném čase.

Paralelně proběhl v červnu 2023 monitoring pesticidů ve 45 lokalitách po celé ČR, kdy se analyzovalo až 352 parametrů pomocí kapalinové chromatografie s hmotnostní detekcí (LC–MS/MS).

Hlavní výsledky a diskuse

Monitoring pesticidů v půdách odhalil přítomnost aktivních látek ve všech vzorcích (0,01–0,73 mg/kg sušiny). Nejčastěji detekované byly glyfosát a jeho metabolit AMPA (0,01–0,46 mg/kg). Ve 43 z 45 vzorků povrchových vod byly pesticidy v koncentracích 0,01–14,09 μg/l, přičemž dominovaly chloracetanilidová a glyfosátová skupina. Tyto nálezy potvrzují celoevropské trendy, kdy podobné skupiny pesticidů dosahují nejvyšších hodnot. Aktuální legislativa EU (směrnice pro půdu, povrchové a podzemní vody, pitnou vodu) klade na členy přísné limity, které jsou v některých případech překračovány, a zdůrazňuje potřebu pasivních remediačních zásahů.

Přínosy a praktické využití metody

Denitrifikační štěpkové bioreaktory nabízejí:

• Nákladovou efektivitu: nízké provozní i údržbové nároky.
• Modularitu: možnost instalace v různých terénních podmínkách.
• Ekologičnost: využití přírodních materiálů bez nutnosti chemických přídavků.
• Integrovanou ochranu: současné odstraňování dusičnanů i pesticidů.

Tato technologie je vhodná pro zemědělská družstva, vodárenské společnosti i státní instituce odpovědné za kvalitu vody.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj se zaměří na:

• Optimalizaci složení štěpky a mikrobiální inokulace pro specifické skupiny pesticidů.
• Rozšíření monitorovacích systémů o senzory pro sledování koncentrací mikroživin a patogenů.
• Modelování dlouhodobé životnosti reaktoru a vlivu sezónních změn na degradaci komunikovaných látek.
• Integraci s dalšími in‐situ technologiemi (biofiltry, rostlinné konstrukce).

Závěr

Projekt ELIPES demonstroval, že štěpkové bioreaktory lze účinně využít pro redukci pesticidního zatížení zemědělského odtoku vedle primární funkce denitrifikace. Poloprovozní jednotka potvrdila schopnost sorpce a mikrobiálního rozkladu hlavních pesticidních skupin a vyvolala zájem koncových uživatelů. Doporučuje se další optimalizace provozních podmínek a rozšíření nasazení do modelových povodí s cílem chránit pitné a povrchové vody.

Reference

• NKÚ. Kontrolní závěr z kontrolní akce č. 20/04: Intervence k zajištění udržitelné jakosti vod. 2021.
• Vieira D., Franco A., De Medici D., Martin Jimenez J., Wojda P., Jones A. Pesticides residues in European agricultural soils – Results from LUCAS 2018 soil module. Publications Office of the European Union, Luxembourg, 2023. DOI:10.2760/86566, JRC133940.