Souhrn
Vodárenská nádrž Opatovice je významným zdrojem pitné vody pro okresní město Vyškov na jižní Moravě severovýchodně od Brna. Po částečném snížení hladiny v roce 2012 a po významném snížení v roce 2017 byly zaznamenány znatelné změny v chemismu i v biologii nádrže. Došlo ke zhoršení kyslíkového režimu, zvýšení koncentrace některých látek a hlavně k tvorbě poměrně intenzivního vodního květu v pozdně letním období. Zvláště nepříjemný je rozvoj problematického rodu Microcystis.
Úvod
Nádrž Opatovice zatím patřila k poměrně kvalitním jihomoravským zdrojům pitné vody. Podle projevů eutrofizace ji bylo možno označit jako mezotrofní až slabě eutrofní. Masový sinicový vodní květ se sporadicky několikrát vyskytl počátkem 90. let, posledních minimálně 10 let tvořily sinice pouze menší část biomasy fytoplanktonu a hodnoty chlorofylu a většinou nepřesahovaly 20 µg/l.
Do roku 2012 se výška hladiny pohybovala kolem kóty 333 m n. m. Po zjištění skutečnosti, že jílové jádro hráze sesychá a klesá, byla v roce 2012 z bezpečnostních důvodů snížena hladina zhruba o dva metry pod kótu 331 m n. m. Na jaře 2017 byla hladina snížena ještě více kvůli rekonstrukci hráze až na kótu 319 m n. m., což je o 14 metrů proti původnímu stavu. Celkový objem zadržené vody poklesl z přibližně 9 mil. m3 na hodnoty kolem 300 000 m3!
Poněvadž jsou takovéto zásahy provázeny většinou negativními změnami v chemismu i biologii, byly vyhodnoceny změny v okysličení, teplotě, složení živin i některých kovů a také změny biologické, u kterých jsme se zaměřili mimo změn kvantitativních zvláště na složení fytoplanktonu a přítomnost nebo absenci a případný rozsah vodního sinicového květu.
Parametry a charakteristika nádrže
Nádrž se nachází na říčce Malá Haná v blízkosti okresního města Vyškov v Jihomoravském kraji. Jejím hlavním účelem je akumulace vody pro skupinový vodovod Vyškov a Bučovice, dále zajištění minimálního průtoku a snížení průtoků povodňových. Vodní nádrž Opatovice má celkovou délku 2,3 km, maximální hloubku 33 m, zásobní objem 7,784 mil. m3 a celkový objem 9,867 mil. m3. Zatopená plocha je 70,51 ha a plocha nevelkého a poměrně zalesněného povodí je 43,24 km2. V povodí jsou významně zastoupeny listnaté dřeviny. Průměrný roční průtok je 0,190 m3∙s-1. Jedná se o vodárenskou přehradu s nejvíce dendritickým charakterem (tzn. vnější členitostí) v celém povodí Moravy. Nádrž byla uvedena do provozu v roce 1972.
Metodika
Biologické i chemické odběry v nádrži jsou dlouhodobě prováděny na nejhlubší svislici v přehradě naproti vodárenskému odběru 7× ročně v průběhu etační sezony, chemické odběry také na přítoku v ústí říčky Malá Haná. Pomocí multiparametrické sondy YSI byly in situ proměřovány následující parametry: teplota, pH, vodivost a koncentrace O2. Průhlednost je dlouhodobě měřena hrázným 1–2× týdně. Chemické analýzy provedla laboratoř Povodí Moravy. Celkový fosfor byl stanovován metodou ICP-MS, chlorofyl a metodou YSI 10260 (etanolovou extrakcí), řasy a sinice byly počítány v sedimentačních komůrkách v mikroskopu Leica DM-IL, přesnější determinace byla prováděna na mikroskopu Olympus BX-60 [1–3]. Byly proměřeny hlavní dominanty fytoplanktonu a pro výpočet objemové biomasy byl použit program FYTO–HBU.
Obr. 1. Obsah celkového manganu v surové vodě odebírané z VN Opatovice na úpravnu vody
Fig. 1. The content of total manganese in raw water taken from the Opatovice Water Reservoir on the water treatment plant
Odběr směsného vzorku byl prováděn smícháním vzorků vody v hloubkách 0–4 m po 0,5 m. Odběr surové vody byl prováděn z kohoutu odběrného potrubí, které přivádí vodu na úpravnu vody.
Výsledky
Vývoj fyzikálně-chemických podmínek v nádrži
V teplotních a kyslíkových zonacích se projevil výrazněji až rok 2017, kdy se objevila velmi brzy výrazná anoxie u dna v profilu u hráze. Ve vodním sloupci redukovaném na výšku 22 metrů z původních 33 m byl už v červnu obsah rozpuštěného kyslíku pod 1 mg/l ve vrstvě 10 m nade dnem. Takto silný pokles kyslíku v hypolimniu nebyl dosud na nádrži zachycen (obr. 2). V důsledku toho výrazně vzrostly koncentrace manganu v celém vodním sloupci, zejména však v odebírané surové vodě (obr. 1). Spolu s manganem v surové vodě výrazně vzrostla i koncentrace železa a amoniaku (obr. 3).
Obr. 2. Dlouhodobá stratifi kace rozpuštěného kyslíku ve VN Opatovice
Fig. 2. Long-term stratification of dissolved oxygen in the Opatovice Water Reservoir
Z grafů je patrné, že uvedené parametry naměřené v surové nebyly výrazně ovlivněny poklesem v roce 2012, ale pozorovatelné změny nastaly až v roce 2017. Na odtoku z nádrže (obr. 4) však už jsou patrné, ne však průkazné (na rozdíl od koncentrací v surové vodě), i změny tohoto prvního upuštění o cca 2 metry. Odběrný objekt je totiž situovaný výše než objekt výpustní, ve vodě odtékající spodní výpustí se tedy projeví anoxie v nádrži silněji a dříve. V parametru N-NH4 byl dokonce nárůst v roce 2012 větší než v roce 2017. Na rozdíl od surové vody jsou ve vodě odtékající spodní výpustí vidět i předchozí výkyvy, které byly způsobeny zřejmě po snížení hladiny v letech 2002 a 2003. Nádrž reaguje velmi citlivě na období s výrazněji sníženou hladinou.
Obr. 3. Obsah celkového železa (nahoře) a N-NH4 (dole) v surové vodě
Fig. 3. Total iron content (above) and N-NH4 (down) in raw water
V surové vodě i ve vodě odtékající spodní výpustí byly roky 2003, 2012 a 2017 extrémní nízkými koncentracemi dusičnanů (obr. 5). Zejména rok 2017 byl v tomto ohledu mimořádný, došlo prakticky k vyčerpání veškerých dusičnanů v hypolimniu.
Jak předchozí mírné snížení v roce 2012 (a pravděpodobně i v roce 2002), tak zejména odpuštění nádrže v roce 2017 mělo tedy výrazný vliv na fyzikální parametry a chemismus nádrže. Toto pozorování je v souladu s podobnými jevy na nádrži Landštejn [4] a Karolinka [5].
Obr. 4. Obsah celkového manganu (nahoře) a N-NH4 (dole) v odtoku z VN Opatovice
Fig. 4. The content of total manganese (above) and N-NH4 (down) in the outflow from the Opatovice Water Reservoir
Vývoj fytoplanktonu
Vývoj fytoplanktonu zde hodnotíme ve třech rozdílných obdobích: I. období před snížením hladiny na jaře 2012, II. období 2012–jaro 2016 a III. období – vegetační sezona 2017.
I. období
V jarních měsících nebyly mezi jednotlivými obdobími výraznější rozdíly, v dubnu obvykle převažovaly drobné cetrické rozsivky (Stephanodiscus parvus), různé skrytěnky nebo penátní rozsivka Asterionella formosa. V květnu téměř výhradně dominovala pro tuto přehradu typická centrická rozsivka Cyclotella balatonis, ve dřívějších determinačních klíčích označována jako Cyclotella radiosa. V červnu se v období „clear water“ objevují první vláknité sinice rodů Dolichospermum a Aphanizomenon, schopné vázat vzdušný dusík. V létě a na podzim dominovaly fytoplanktonu hlavně sinice, nevytvářely však vysokou biomasu a rod Microcystis byl zastoupen pouze přídatně.
Obr. 5. Koncentrace dusičnanového dusíku v surové vodě (dole) a v odtoku z nádrže (nahoře)
Fig. 5. Concentration of nitrate nitrogen in raw water (down) and outflow from tank (above)
II. období
První rozdíly se projevily již v červenci, kdy se v období II. objevuje fytoplankton s převažujícími sinicemi rodu Microcystis. Tento rod preferuje vyšší teplotu a vysokou stabilitu epilimnia [6, 7]. V I. období dříve zpravidla v červenci následoval rozvoj dusík fixujících sinic, které ovšem nedosahovaly vyšší biomasy. V srpnu ve všech třech uvedených obdobích tyto sinice zpravidla dominovaly, ovšem v posledních dvou obdobích docházelo k výraznému zvýšení sinicové biomasy, např. druhu Aphanizomenon flos aquae v roce 2014 nebo Limnococcus limneticus v roce 2016. V letech 2012 se v srpnu rovněž rozvinula populace planktonní rozsivky Fragilaria crotonensis. V září již v tomto období dochází k pravidelnému silnému rozvoji sinic. Výrazný vodní květ byl pozorován zvláště v letech 2013 a 2017 a odpovídal již eutrofní nádrži.
III. období
V roce 2017 byla zjištěna vysoká biomasa sinic rodu Microcystis a současně nejvyšší koncentrace chlorofylu a v pozdně letním období (srpen, září). V srpnu došlo k silnému rozvoji rozsivky Fragilaria crotonensis. Změny v tomto období byly tedy pouze kvantitativní.
Shrnutí a závěr
Snižování hladiny vody v údolních nádržích vede obecně ke změnám chemismu i biologie vody. Tyto změny jsou většinou nepříznivé pro její kvalitu a často vedou k zintenzivnění projevů eutrofizace, případně dokonce ke změně trofického statusu nádrže. V povodí Moravy jsou důsledky takových změn pozorovány zvláště silně a negativně, např. v nádržích Landštejn a Vír. V některých velmi specifických případech může naopak snížení vodní hladiny přispět k uskutečnění opatření, která napomáhají biologickou i chemickou kvalitu vody zvyšovat.
Obr. 6. Koncentrace chlorofylu a ve směsném vzorku u hráze VN Opatovice
Fig. 6. Concentration of chlorophyll a in mixed sample at the dam of Opatovice Water Reservoir
V případě Opatovic došlo ke změnám v chemismu již po prvním menším snížení v roce 2012, k opravdu výrazným změnám však došlo až po započetí opravy hráze a zaklesnutí o dalších téměř deset metrů na jaře 2017. Naproti tomu výrazné zhoršení biologické započalo již po prvním zásahu a v roce 2017 došlo pouze k určitému zhoršení, které se projevilo vyššími koncentracemi chlorofylu a v pozdně letním období. Složení druhů řas a sinic se však od roku 2012 příliš nezměnilo (obr. 6).
Od roku 2012 se několikrát objevil poměrně silný vodní květ, který byl tvořen hlavně druhy Aphanizomenon flos aquae, Microcystis aeruginosa, M. wesenbergii a Woronichinia naegeliana. Tyto sinice vytvářejí rozmanité toxiny a při svém přemnožení mohou navíc působit organoleptické potíže [8].
V roce 2017 došlo hlavně k prohloubení kyslíkových deficitů, zvýšení koncentrace železa, manganu i amoniaku v hypolimniu nádrže, současně ovšem k téměř kompletnímu vyčerpání dusičnanů. K výraznému vzrůstu koncentrace celkového fosforu došlo rovněž v tomto roce, nedošlo však zatím k výrazné biologické odezvě.
Poněvadž hladina přehrady bude snížena ještě minimálně dvě vegetační sezony, je nezbytné bedlivě sledovat biologii i chemismus a v tomto sledování pokračovat i po opětovném napuštění. S nejvyšší pravděpodobností můžeme očekávat další nárůst biomasy fytoplanktonu, jehož významná část bude pravděpodobně tvořena sinicemi.
Příspěvek byl publikován ve sborníku Vodárenská biologie 2018, ISBN 978-80-88238-06-5.
