Mgr. Tomáš Kuchovský, Ph.D.1, Mgr. Martin Stejskal2, Jakub Hršel1
1: Katedra geologie a paleontologie
2: Katedra mineralogie, petrologie a geochemie
Přírodovědecká fakulta Masarykovy Univerzity v Brně
Kotlářská 2
611 37 - Brno
E - mail: tomas@sci.muni.cz , stejskal@sci.muni.cz, jakoubek@email.cz
Urban areas represent regions where a range of typical conflicts of interest are frequently found. The concentration of human activities related with using hazardeous substances, produce risk of subsurface contamination. The typical example are industrial sites. The quality of subsurface matter can retrospectively affect future land use of specific areas. In ideal case, the information of subsurface contamination should be one of the basic information for planning of the future land use. The goal of the project was the assessment of subsurface contamination and its impact on human health in the Brno City. The standard U.S. EPA methodology for the health-risk assessment was applied on areas categorized in the Territorial City Plan of the Brno City. As a result, the Map of subsurface contamination in the Brno City showing information of the suitability of contaminated areas for intended purposes of the Territorial City Plan. The map was compiled using GIS technology.
Městské regiony představují typické příklady oblastí s častým střetem zájmů. Koncentrace lidské činnosti související s používáním nebezpečných látek, především místech s průmyslovou výrobou, představuje riziko kontaminace horninového prostředí. Kvalita horninového prostředí pak může zpětně ovlivnit budoucí využití území. Jedním z generelů, sloužících jako podklad pro zpracování nového Územního plánu, by tedy v ideálním případě měla být i studie zohledňující rizika vyplývající z kontaminace horninového prostředí. Cílem projektu bylo posoudit intenzitu kontaminace horninového prostředí ve městě Brně s ohledem na plánované využití území v budoucnosti. Při zpracování projektu byla intenzita kontaminace posuzována podle standardní metodiky U.S. EPA pro kalkulaci zdravotních rizik aplikované na jednotlivé kategorie vyčleněné v Územním plánu města Brna. Výsledná mapa kontaminace horninového prostředí ve městě Brně, zpracovaná technologií GIS, poskytuje informace o vhodnosti kontaminovaných ploch pro záměry Územního plánu města Brna.
Město Brno je se svými více než 380 000 obyvateli druhým největším městem České republiky. Od konce 18. a zejména v 19. dochází v Brně k velkému rozvoji a soustředění zejména strojírenského a textilního průmyslu. V průběhu 20. století byly plochy výroby ještě rozšiřovány, technologie modernizovány a současně se masově zavádělo používání rizikových látek na řadě lokalit. Tato místa jsou v současnosti zatížena starou ekologickou zátěží. Přítomnost rizikových látek ve složkách horninového prostředí tak zpětně ovlivňuje možné využití postižených lokalit.
Návrh budoucího využití území je v brněnské aglomeraci řešen v Územním plánu města Brna, sestavovaným pracovníky Útvaru hlavního architekta Magistrátu města Brna. Územní plán rozděluje hodnocené území do řady funkčních ploch, které se mimo jiné vzájemně liší i z hlediska možného kontaktu obyvatel s horninovým prostředím. Jako jeden z vhodných generelů, použitý při sestavování návrhu nového Územního plánu města Brna, se ukázalo zpracování rozsahu a intenzity kontaminace horninového prostředí.
Podmínkou zpracování generelu kontaminace horninového prostředí ve městě Brně bylo především současné zobrazení rozsahu a intenzity kontaminace, a dále doplňkových informací, umožňujících snadné dohledání podrobnějších materiálů ke každé lokalitě. Jako ideální se pro dané zpracování výstupu ukázalo využití softwaru s technologií GIS, který umožňuje současné zobrazení plošného rozsahu vymezených oblastí a databázových informací.
Pro požadované účely práce bylo rovněž nutné zpracovat metodiku kategorizace intenzity kontaminace použitelnou pro rozdělení funkčních ploch, s nimiž pracuje Územní plán města Brna. Jednotlivé funkční plochy se vzájemně liší možným způsobem a délkou kontaktu obyvatel s jednotlivými složkami horninového prostředí. Použití kategorizace podle MP MŽP ČR pro klasifikaci kontaminace složek horninového prostředí se jevilo jako nevhodné, protože nezohledňuje proměnlivou dobu expozice s kontaminanty ani jejich rizikovost. Tento problém je naopak zohledněn ve standardní metodice U.S. EPA pro kalkulaci zdravotních rizik, podle které byla vhodnost využití funkčních ploch posuzována. Uvažovány byly 3 základní skupiny populace podle metodiky U.S. EPA. Pro jednotlivé funkční plochy byly charakterizovány typická doba a způsob expozice s horninovým prostředím, z čehož byly následně kalkulovány limitní rizikové koncentrace pro jednotlivé kontaminanty v podzemní vodě, zemině a půdním vzduchu. Plošný rozsah intenzity kontaminace horninového prostředí je interpretován z hlediska vhodnosti či naopak nevhodnosti využití dané plochy pro jednotlivé funkční plochy Územního plánu města Brna. Kategorizace ploch byla vždy provedena podle nejnižší limitní rizikové koncentrace pro danou skupinu populace - je tedy nejnižší ze všech limitních rizikových koncentrací pro modifikace vstupních parametrů zohledňujících rozdíly mezi vyčleněnými skupinami populace.
Při konstrukci mapy byly využity archivní informace z více než 3 000 vzorkovacích bodů, poskytující údaje o kvalitě podzemní vody, zemin i půdního vzduchu. Soubor vzorkovacích bodů zahrnoval především hydrogeologické vrty a studny, dále atmogeochemické sondy a sondy k odběru vzorků zemin. Ve více než 2 000 objektech, zejména hydrogeologických vrtech a studnách, se jednalo o odběry opakované. Jako nejvíce limitujícím faktorem se jednoznačně jevila nedostatečně hustá síť vzorkovacích bodů, která je ve stávající podobě lokálně zhuštěna v okolí nejproblematičtějších lokalit se starou ekologickou zátěží nebo potenciálních zdrojů kontaminace. S rostoucí vzdáleností od těchto lokalit, případně v okrajových částech městské aglomerace, kde jsou potenciální zdroje kontaminace umístěny pouze sporadicky, je hustota sítě k interpretaci rozsahu kontaminace naprosto nedostačující. V těchto oblastech byl proto rozsah kontaminace horninového prostředí interpretován podle empirických znalostí o migraci kontaminantů a známých nebo předpokládaných geologických a hydrogeologických poměrech území.
Výsledná mapa kontaminace horninového prostředí poskytuje informace ve třech současně nebo samostatně zobrazitelných vrstvách. První zobrazuje zdroje kontaminace horninového prostředí (obr. 1). Barevně jsou rozlišeny hlavní typy zdrojů kontaminace podle převažující výroby (průmyslové podniky, chemický a textilní průmysl, skládky, apod.), šrafa je využita pro odlišení známých a potenciálních zdrojů kontaminace. Další informace, které mohou být případně využity při práci s mapou, podává databázová tabulka. Ta upřesňuje informace o zdroji v následujících kategoriích:
1. název zdroje
2. kontaminanty (známé zjištěné při průzkumných pracích, nebo potenciální podle charakteru zdroje)
3. charakteristika skládek (rozměry tělesa skládky a deponovaný materiál)
4. literatura (citace archivních materiálů pro případné dohledání podrobnějších informací)
Od původního záměru vytvořit 2 samostatné vrstvy zobrazující odděleně informace o půdním vzduchu a zemině bylo vzhledem k poměrně malé prozkoumanosti nesaturované zóny upuštěno a další vrstva proto souborně shrnuje informace o kontaminaci nesaturované zóny (obr. 2). Barevné rozlišení ploch již respektuje kategorizaci z hlediska vhodnosti ploch pro jednotlivé funkční plochy Územního plánu vymezené na základě kalkulace limitní rizikové koncentrace kontaminantů. Pro odlišení známého od předpokládaného rozsahu kontaminace je použita šrafa. Databázová tabulka potom opět upřesňuje graficky zobrazené informace a podává následující doplňkové údaje:
1. kategorizace plochy z hlediska její vhodnosti pro záměry Územního plánu
2. kategorizace plochy z hlediska její nevhodnosti pro záměry Územního plánu
3. limitní riziková koncentrace, jejíž překročení vylučuje využití plochy pro některou z funkčních ploch Územního plánu (uvedeno vždy pro sloučeninu, jejíž koncentrace se jeví jako nejrizikovější)
4. limitní riziková koncentrace pro dělníka provádějícího stavební práce ve výkopech (uvedeno vždy pro sloučeninu, jejíž koncentrace se jeví jako nejrizikovější)
5. charakteristické koncentrace kontaminantů (uvedeno vždy v rozmezí pro danou plochu)
6. informace o hloubce maximální zjištěné kontaminace pod povrchem
Obr č. 1 Příklad zobrazení zdroje kontaminace horninového prostředí (prohlédnout v plném rozlišení)
Obr č. 2 Příklad zobrazení kontaminace nesaturované zóny (prohlédnout v plném rozlišení)
Třetí vrstva zobrazuje informace o kontaminaci saturované zóny. Vzhledem k plošnému rozsahu kontaminovaných ploch se tato vrstva ukazuje jednoznačně jako nejvýznamnější z hlediska návrhů na budoucí využití území. Zpracovány byly údaje o mělké zvodni vázané v brněnské aglomeraci především na kvartérní nezpevněné sedimenty, protože především její potenciálně zhoršená kvalita může omezovat plánované využití území. Barevné rozlišení ploch znovu respektuje kategorizaci plochy z hlediska její vhodnosti pro jednotlivé funkční plochy Územního plánu podle limitních rizikových koncentrací kontaminantů. Šrafou je opět odlišena plocha známého rozsahu a intenzity kontaminace od předpokládaných v okolí potenciálních zdrojů, nebo v místech s nedostatkem vzorkovacích objektů. Databázová tabulka podává následující doplňující informace o charakteristice saturované zóny:
1. kategorizace plochy z hlediska její vhodnosti pro záměry Územního plánu
2. kategorizace plochy z hlediska její nevhodnosti pro záměry Územního plánu
3. limitní riziková koncentrace, jejíž překročení vylučuje využití plochy pro některou z funkčních ploch Územního plánu (uvedeno vždy pro sloučeninu, jejíž koncentrace se jeví jako nejrizikovější)
4. limitní riziková koncentrace pro dělníka provádějícího stavební práce ve výkopech (uvedeno vždy pro sloučeninu, jejíž koncentrace se jeví jako nejrizikovější)
5. charakteristické koncentrace kontaminantů (uvedeno vždy v rozmezí pro danou plochu)
6. informace o hloubce hladiny podzemní vody pod terénem (uvedeno v rozmezí pro danou plochu)
Obr č. 3 Příklad zobrazení charakteristiky kontaminace saturované zóny (prohlédnout v plném rozlišení)
Výsledná mapa kontaminace horninového prostředí ve městě Brně zpracovaná technologií GIS slouží jako jeden z generelů pro sestavení nového Územního plánu města Brna. Mapa je využívána výhradně pro vnitřní účely Magistrátu města Brna, zejména Útvarem hlavního architekta a Odborem životního prostředí. Nespornou výhodou výsledného zpracování dat je možnost poměrně jednoduché aktualizace souborů a případná modifikace ploch pro další účely.
