velikost textu

Vliv podzemní vody na kvalitu odtoku v krystalinických oblastech v éře ustupující kyselé depozice

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Vliv podzemní vody na kvalitu odtoku v krystalinických oblastech v éře ustupující kyselé depozice
Název v angličtině:
Groundwater Influence of Streamflow Quality in Crystalline Areas under Easing Acid Deposition
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Lucie Erbanová, Ph.D.
Školitel:
doc. RNDr. Zbyněk Hrkal, CSc.
Oponenti:
doc. RNDr. Mgr. Tomáš Navrátil, Ph.D.
prof. Ing. Jiří Kopáček, Ph.D.
Id práce:
112533
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav hydrogeologie, inž. geologie a užité geofyziky (31-450)
Program studia:
Aplikovaná geologie (P1202)
Obor studia:
Aplikovaná geologie se zaměřeními (XGEOLAP)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
17. 9. 2008
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Informace o neveřejnosti:
Příloha práce byla vyloučena ze zveřejnění.
Jazyk práce:
Čeština
Abstrakt:
Abstrakt Horské říčky v krystalinických oblastech českého pohraničí, které bývají zdrojem kvalitní pitné vody, byly v minulém století vystaveny kyselé depozici z průmyslových emisí. Cílem studie bylo zhodnotit roli podzemních vod při tvorbě odtoku a jejich význam pro zmírnění dopadů kyselé depozice v těchto tocích. Současná kvalita vody v říčkách byla srovnána se stavem v době ustupující kyselé depozice. Podzemní voda celoročně přináší z puklinového kolektoru do povrchového odtoku bazické kationty uvolněné zvětráváním horniny. Tím udržuje určitou úroveň alkality vody v řece. Základní odtok není dotován jen podzemní vodou, je také doplňován vodami z mělčích pater povodí (mělčí podzemní zóna, půdní voda). Kolísající množství mělčích kyselejších vod způsobuje kolísající kyselinovou neutralizační kapacitu (KNK) základního odtoku. Chemismus základního odtoku tedy není stabilní, jak se obvykle uvažuje, a proto nemá ani přesné hranice. pH základního odtoku však stabilní zůstává. Alkalická podzemní voda (kladná KNK) konzumací H+ stabilizuje pH v procesu podobném titraci. Kyselá podzemní voda (záporná KNK) naopak postrádá tlumící kapacitu, a pH odtoku kolísá, stejně jako hodnota KNK. Prudký nárůst koncentrací H+ v odtoku nastane, když objem kyselejší mělčí vody převáží nad objemem podzemní vody. Pufrační kapacita podzemní vody se vyčerpá, a pH vody je výsledkem poměrů, v jakých se různě kyselé vody mísí. Tato změna se kryje s koncem období základního odtoku a nástupem období srážek nebo tání sněhu doprovázených přechodnou acidifikací. Na povodích s kyselou podzemní vodou je rozdíl mezi těmito dvěma obdobími setřen. Koncentrace H+ v odtoku se v době hydrologických událostí zdvojnásobí až trojnásobí. Intenzita přechodné acidifikace je ale závislá na množství a kvalitě podzemní vody, a také na kvalitě vod, se kterými se podzemní vody mísí. Množství podzemní vody velkou měrou závisí na litologii a geometrii puklinového systému. Na povodích tvořených rulou tvoří podzemní vody 40 až 50% odtoku i v době hydrologických událostí. Převaha podzemní vody v odtoku může proto přetrvat, a přechodná acidifikace se ani nemusí projevit, nebo může mít mírnější průběh. Intenzita přechodné acidifikace je mnohem větší na granitových či serpentinitových povodích, kde podzemní vody při hydrologických událostech tvoří jen necelou čtvrtinu odtoku. Kvalita podzemní vody je závislá na obsahu alkálií v hornině, ale také na dalších podmínkách, jako jsou hustota puklinového systému, geomorfologie či velikost povodí. Vliv aniontů z kyselé depozice zhoršuje kvalitu podzemních i povrchových vod. V současné době dochází na většině povodí k poklesu koncentrací síranů a dusičnanů a růstu KNK. To je známkou postupné revitalizace podzemních i povrchových vod postižených kyselou depozicí.
Abstract v angličtině:
Abstract Surface waters from crystalline areas are a significant easily accessible source of drinking water. However, these areas often experienced high loads of acids from atmospheric deposition over the last century. Degradation of soils and surface waters occurred subsequently, especially in areas built of rocks vulnerable to acidification. The main objectives were to quantify the role that groundwaters play during streamflow generation and to evaluate the rate that groundwaters control stream water chemistry. The present-day quality of groundwaters and surface waters was compared with the quality at the period of easing atmospheric deposition. Groundwater brings base cations released by bedrock weathering into streamflow enhancing streamwater alkalinity at all flow levels. During baseflow conditions, streamflow was predominantly supplied with groundwater from deeper fractured bedrock. However, groundwater runoff is supplemented by water from shallower catchment reservoirs (shallower fractured bedrock, soils and overland flow). Thus, the chemistry of baseflow is not as invariable as usually considered. The acid neutralizing capacity (ANC) of stream water was correlated with the amount of more acid waters. To the contrary, the pH of streamflow was stable during baseflow conditions. Alkaline groundwaters (positive ANC) consumed transient increase in H+ ions in a process similar to titration and stabilized the pH of baseflow. H+ concentrations started to increase when the volume of shallower waters exceeded deeper groundwaters. Then, groundwaters ceased to buffer an influx of acid waters resulting in episodic acidification. A moment when shallower waters started to dominate, groundwaters launched the transition from baseflow to stormflow conditions (episodic acidification). Acid groundwaters (negative ANC) are not able to consume H+ ions from fluctuating shallow acidic waters, and baseflow pH fluctuated along with ANC. Hence, there is no sharp difference in acidity between baseflow and episodic acidification in such streams. The pH of stormflow is controlled by the mixing rates. Streamflow H+ usually increased 2 to 3 times during episodic acidification. Intensity of episodic acidification was dependent on the quantity and quality of deeper and shallower waters. Lithology primarily controlled the rate of groundwater runoff. Groundwaters supplied 40 to 50% of stormflow on gneiss and 25% on granitic bedrock. Thus, whereas episodic acidification on gneiss might not necessarily occur, granitic catchments surely experience high-intensity acidification. Alkaline bedrocks in connection with favorable factors controlling water/rock interaction (fracture zone density, geomorphology and catchment size) produce high ANC groundwaters. On the other hand, sulfates suppressing ANC displayed declining concentrations in polluted stormflow and baseflow accompanied by increasing ANC. There is no doubt that acidified ecosystems have started to recover.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Lucie Erbanová, Ph.D. 3.17 MB
Stáhnout Příloha k práci Mgr. Lucie Erbanová, Ph.D. 1.03 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Lucie Erbanová, Ph.D. 107 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Lucie Erbanová, Ph.D. 103 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Mgr. Tomáš Navrátil, Ph.D. 2.2 MB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Ing. Jiří Kopáček, Ph.D. 264 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 584 kB