Přírodě blízká opatření na čištění vod mohou chránit vzácné druhy rostlin a živočichů

Častým problémem v naší krajině je znečištění vody, především zbytky hnojiv, pesticidů nebo léčiv z odpadních vod. Řešení „na vstupu“, tedy ovlivnění zemědělských postupů, budování efektviních čističek a osvěta spotřebitelů probíhá, ale je to náročný a pomalý proces. Potřebujeme proto rychlejší a přírodě blízká řešení pro místa, kde žijí vzácné druhy rostlin a živočichů. A tím jsou takzvané biofiltry, kořenové čistírny a umělé mokřady.

Vědci z Masarykovy univerzity a Výzkumného ústavu meliorací a ochrany půd již rok spolupracují na projektu obnovy více než 500 ha chráněných slanomilných mokřadů na jižní Moravě (LIFE in Salt Marshes). Tato chráněná území se nachází v zemědělsky intenzivně využívané krajině, což se odráží na složení a stavu zdejší vody. Voda prozrazuje nejen, jak se na okolních polích hospodaří, ale i to, jak mají okolní obce vyřešené zacházení s odpadními vodami. 

Nejvíce ohroženy znečištěním jsou mokřady napojené na potoky,  které protékají intenzivně zemědělsky využívanou krajinou, nebo které jsou ovlivněny komunálními odpadními vodami. Další významný zdroj znečištění představují drenážní systémy odvodňující přilehlou zemědělskou půdu. Tyto stavby byly na území České republiky budovány již od konce 19. století zejména za účelem zlepšení vodního a vzdušného režimu zemědělských půd. Měly sloužit potřebám plodin, lepší zpracovatelnosti půdy i její únosnosti pro zemědělské stroje. V současné době je plocha odvodněné půdy v České republice přibližně 1,2 mil ha, což představuje více než 25 % zemědělské půdy a téměř 9 000 km odvodňovacích kanálů. Takto rozsáhlé odvodnění přináší některé negativní efekty, zejména v územích, kde je intenzita odvodnění příliš vysoká nebo je zde odvodnění nežádoucí.  

Voda přitékající do mokřadů je nejčastěji znečištěna dusičnany a pesticidy ze zemědělských hnojiv a postřiků, fosforem z hnojiv i z komunálních odpadních vod či amonnými ionty z komunálních odpadních vod a průsaků z hnojišť. Často jde i o zbytky léčiv, která, stejně jako fosfor, nelze odstranit ani v čistírně odpadních vod.

Nechtěné živiny a rákosiště

‍Proč je to problém? Dusičnany a fosfor dodávají živiny nejen na pole, ale i do okolní krajiny. Tedy i do mokřadu, což vyhovuje druhům s rychlým růstem, které jsou na využití vyššího obsahu živin přizpůsobeny: například rákos. Ten velmi rychle zaroste celé území mokřadu, vytlačí ostatní druhy rostlin a také druhy hmyzu, ptáků a obojživelníků, které potřebují otevřenou vodní hladinu. Ta nakonec také úplně zmizí, a pod rákosem se nashromáždí tlustá vrstva zeminy, starých stonků a kořenů, na níž už nevyroste nic jiného než zase rákos. Z původně pestrého mokřadu se tedy stává neprostupná jednotvárná džungle.

Zbytky pesticidů se naopak akumulují v tělech všech rostlin a živočichů, kteří se znečištěnou vodou přijdou do styku. Menší druhy (korýši či členovci) zahynou, těm větším pesticidy v tělech působí různé degenerativní poruchy – například pulcům se nevyvinou končetiny. Jedinci sice s různým poškozením přežijí, ale negativní vlivy se mohou hromadit, až populace neobsahuje zdravé jedince, ztratí schopnost se rozmnožovat a vyhyne.

Kořenové čistírny, biofiltry a umělé mokřady

‍Jak můžeme cenné mokřady ochránit? V případě nadměrného obsahu živin jsou dvě řešení. Jedno spočívá v odstranění přebytečných živin a nežádoucích rostlin  pryč z mokřadu. To je možné zajistit nejlépe dlouhodobou, ideálně celoroční pastvou velkých zvířat, jako jsou krávy. Velikost stáda musí být vhodně zvolena tak, aby zvířata potlačila růst rákosu a jiných rychle rostoucích druhů, ale zároveň nevypásla veškerou vegetaci. Vhodná velikost stáda při ochranářské pastvě na mokřadech se pohybuje kolem 0,8-1 kráva na hektar. Další možností odebírání živin z mokřadu je pravidelná seč a odnos biomasy – ponechání posečeného na místě je nevhodné, protože živiny z rozkládajících se posečených rostlin se vstřebávají zpět do půdy. 

Druhé řešení je nadbytečné živiny a zbytky pesticidů odstranit z vody ještě dříve, než do chráněného mokřadu přitečou. A to je možné právě díky biotechnickým opatřením. Jak název napovídá, využívají něco živého a něco člověkem vyrobeného. A samozřejmě sluneční záření za přítomnosti či nepřítomnosti kyslíku. Fungují na principu biodegradace, tedy odbourávání nebo rozkládání nežádoucích látek živými organismy – rostlinami a bakteriemi vázanými přímo na substrát a také na kořeny vhodných mokřadních rostlin.

Protože filtrace a biodegradace je proces vyžadující čas a voda v potoce i v drenážním potrubí většinou teče relativně rychle, je nutné ji před vstupem do mokřadu na čas zadržet. Nejčastěji se voda z koryta či drénu (nebo její část) odvede bokem na místo filtrace, například do předřazené tůně. Odtud se pak znečištěná voda dostává do kořenové čistírny či biofiltru, kde probíhá biodegradace pesticidů a živin. Ideální doba zdržení vody potřebná pro účinnou filtraci je přibližně dva dny. Na chráněné území mokřadu je pak přivedena již vyčištěná voda.

Biotechnické čištění vod: účinnost až 95 %

‍Existují tři základní typy opatření na biodegradaci znečišťujících látek ve vodách, které většinou fungují na principu uměle vytvořeného mokřadu. Účinnost filtrace, pokud se voda skutečně zdrží alespoň dva dny, se pohybuje kolem 90-95 % pro nežádoucí živiny a 70-90 % pro pesticidy. 

Nejjednodušším typem mokřadu je kořenová čistírna. Znečištěná voda zde pomalu protéká ložem s kořenovým filtrem. Ten je tvořen substrátem – směsí jemného štěrku a organického materiálu, na jehož povrchu sídlí bakterie, které zajišťují čisticí proces. Rostliny vysázené na kořenovém filtru mají doplňkovou funkci – částečně odebírají živiny, dodávají kyslík, na jejich kořenech sídlí bakterie a v zimě působí jako tepelná izolace.

Technicky dokonalejším typem opatření je umělý mokřad, který se od kořenové čistírny odlišuje zejména regulovatelnou hladinou vody, způsobem rozdělení vtoku vody do mokřadu a předřazeným objektem, který dočasně shromažďuje přebytečnou vodu v případě vysokých odtoků.  

Biofiltry naopak fungují převážně na principu filtrace vody substrátem, kterým znečištěná voda postupně pomalu proteče. Filtraci nežádoucích látek zde zařizují bakterie a fyzikální vlastnosti substrátu – velikost jeho aktivního povrchu.  V případě, že je biofiltr zbudován jako otevřený, může být jeho povrch také osázen rostlinami.

‍

Důležitou součástí všech těchto opatření je vhodný substrát, který musí mít velký aktivní povrch pro zajištění účinné filtrace a zároveň musí být vhodný pro rozvoj bakterií. Jako substrát může posloužit například štěpka z listnatých dřevin, jako jsou bříza, olše nebo jasan. Může obsahovat i příměs aktivního uhlí. Je nutné jej jednou za 5-10 let obměnit. 

Filtrující rostliny a bakterie

‍Jako rostliny vhodné pro umělé mokřady se nejčastěji využívají druhy, které mají rychlý růst a vytvářejí velké množství nadzemní biomasy například chrastice rákosovitá, orobinec širokolistý a zblochan vodní. Dobrou účinnost v odstraňování znečištění má i ostřice vysoká. Z kvetoucích rostlin jsou pro odstranění nadbytečných živin vhodné druhy jako kyprej vrbice a kosatec žlutý, který je kromě výborných filtračních schopností i krásný na pohled. Přibližně jednou za 10 let je pak třeba výsadbu kořenové čistírny obměnit. Použité rostliny je nejlepší spálit nebo uložit mimo území mokřadu (nemusí se skládkovat jako nebezpečný odpad). 

Ochrana vzácných druhů

‍V rámci projektu LIFE in Salt Marshes vědci cílí na zavedení dlouhodobého obhospodařování sečí a pastvou velkých zvířat na chráněných mokřadech, kde také několikrát ročně analyzují kvalitu vody. Po vyhodnocení měření za několik sezón bude na čtyřech vybraných lokalitách navrženo řešení znečištění vody pomocí biofiltrů a to tam, kde jejich instalace přinese nejvýraznější efekt pro chráněné území. 

Dokud se budou do znečišťující látky ze zemědělství (pesticidy, živiny) a odpadních vod (zbytky léčiv, fosfor, amoniak) dál dostávat, je možné jejich negativní vlivy mírnit právě pomocí těchto přírodě blízkých opatření. Můžeme tak chránit cenné přírodní bohatství a zabránit hynutí vzácných druhů rostlin a živočichů.