Kvantifikácia a modelovanie biologických

vplyvov na prúdenie vody v pôde

Lichner Ľ.1, Čipáková A.2, Vogel T.3, Dušek J.3

1Ústav hydrológie SAV Bratislava2Regionálny úrad verejného zdravotníctva, Košice

3Fakulta stavební ČVUT Praha

Priebežné výsledky riešenia Česko-slovenského projektu SK-CZ-0066-07/MEB 0808114

Prenos kadmia v štruktúrnej pôde

Zvýšená zraniteľnosť zdrojov pitnej vody kadmiom vyžaduje starostlivé posúdenie potenciálnych dráh kontaminácie z povrchu pôdy do podzemnej vody. Hlavne v nížinných oblastiach strednej a východnej Európy, ako je napr. Podunajská nížina, má použitie umelých hnojív veľmi dlhú históriu a preto predstavuje významnú hrozbu pre pozemské organizmy aj ľudí. Hlavnými zdrojmi kadmia sú fosforečné hnojivá, ktoré môžu obsahovať 170 mg/kg kadmia, a kaly z odpadových vôd s obsahom od 1 do viac ako 1000 mg/kg kadmia.

Prenos kadmia v štruktúrnej pôde

Pomocou originálnej rádioindikátorovej metódy sme zistili, že na lokalite Kráľovská lúka (Bodíky) sa viac ako 40 % kadmia 115Cd, adsorbovaného na pôdne častice <0,01 mm, dostalo do hĺbky väčšej ako 10 cm preferovaným prúdením makropórmi

Prenos kadmia v štruktúrnej pôdeĎalšou originálnou rádioindikátorovou metódou sme stanovili relatívne hmotnosti kadmia 109Cd, adsorbovaného na všetky častice, na častice >0,01 mm a na častice <0,01 mm a vypočítali rozdeľovacie koeficienty KD1 pre doménu matricového prúdenia a KD2 pre doménu preferovaného prúdenia pre pôdy z Podunajskej nížiny:

KD1 = (V/m) (a0 – a)/ a

KD2 = (V/m) (a0 – a’)/ a’

kde V je objem destilovanej vody, m hmotnosť suchej pôdy, a0

a a sú špecifické aktivity kadmia vo vode na začiatku a na konci adsorpčného experimentu s časom trvania kontaktu kadmia s pôdou 1 minúta a a’ je špecifická aktivita kadmia vo vode a na časticiach <0,01 mm, ktoré sa neusadili na dne fľašky do 1 minúty po trepaní vzorky trvajúcom 60 minút.

Meranie špecifických aktivít kadmia vo vode a na časticiach <0,01 mm

Prenos kadmia v štruktúrnej pôdeRozdeľovacie koeficienty sme použili na modelovanie prenosu kadmia v pôde na lokalite Kráľovská lúka jedno- a dvojdoménovými modelmi (HYDRUS a S1D Dual). Zistili sme, že jednodoménový model podhodnotil hĺbku vniku kadmia do pôdy, keď predpovedal, že kadmium sa dostane len do hĺbky 0 – 10 cm. Dvojdoménový model priniesol dobrú zhodu medzi nameranými a simulovanými relatívnymi hmotnosťami kadmia v jednotlivých horizontoch pôdy. Dvojdoménový model sme použili aj na predpovedanie prieniku kadmia v pôde v lokalitách Jurová (ílovitá pôda), Macov (hlinitá pôda) a Kalinkovo (piesočnatá pôda).

Modelovanie prenosu kadmia v pôde na lokalite Kráľovská lúka

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

Rel

ativ

e m

ass

(%)

D a taE q u ilib riu mK in e tic s

0 - 1 0 1 0 - 2 0 2 0 - 3 0 3 0 - 4 0 4 0 - 5 0 5 0 - 6 0

D e p th (cm )

Modelovanie prenosu kadmia v ílovitej pôde na lokalite Jurová

Najväčší prienik kadmia do pôdy v dôsledku preferovaného transportu bol predpovedaný na lokalite Jurová, kde boli najväčšie rozdiely medzi vlastnosťami matricovej domény a domény preferovaného prúdenia.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

dept

h(m

)

0 4 8 12 2416 2014 18time (hours)

log cadmium concentration (mg L-1)

-8 2