STOPIEŃ ZANIECZYSZCZENIA ZWIĄZKAMI BIOGENNYMI … · 0,2-1,2 mg PO4/dm 3, w opróbowaniu...

GÓRNICTWO I GEOLOGIA 2010 Tom 5 Zeszyt 4

Aleksandra CZAJKOWSKA Instytut Geologii Stosowanej, Gliwice

STOPIEŃ ZANIECZYSZCZENIA ZWIĄZKAMI BIOGENNYMI PŁYTKICH WÓD PODZIEMNYCH W ZAGOSPODAROWANEJ ROLNICZO CZĘŚCI ZLEWNI BIERAWKI

Streszczenie. W artykule scharakteryzowano wpływ zanieczyszczeń, generowanych przez rolnictwo, na jakość płytkich wód podziemnych w zlewni rzeki Bierawki. Wody te, ze względu na słabą izolację przed przenikaniem zanieczyszczeń z powierzchni terenu, są dobrym wskaźnikiem poziomu presji na środowisko. W artykule wykazano zależność stężeń związków azotowych, fosforanów i potasu w wodach gruntowych od pory roku, głębokości występowania zwierciadła wody oraz charakteru przepuszczalności gruntów, stanowiących nadkład ujmowanej warstwy wodonośnej. Uzyskane wyniki badań posłużyły do wykreślenia mapy obszarów występowania wód wrażliwych na zanieczyszczenia azotanami oraz obszarów wód czystych.

ASSESSMENT OF BIOGENIC COMPOUNDS POLLUTION OF SHALLOW UNDERGROUND WATER IN AGRICULTURAL MANAGED PART OF BIERAWKA RIVER BASIN

Summary. In this paper characterized influence of impurities generated by agriculture on quality of shallow underground water in Bierawka river basin. This water is a good indicator of pressure level on environment, because it is slightly isolated from infiltration impurities from land surface. In this paper showed dependence concentration of nitrate compounds, phosphate and potassium in ground water on seasons, depth of ground water level and on character of permeability of grounds, whose are the overlay of water-bearing layer. The analyses results were used for drawing the map of nitrate vulnerable zones and pure water areas.

1. Wprowadzenie

Przestrzenny charakter działalności rolniczej ma bardzo istotny wpływ na przeobrażenia

chemizmu wód podziemnych, a zwłaszcza wód gruntowych. Ich płytkie zaleganie, a co się

A. Czajkowska

92

z tym wiąże, słaba izolacja przed przenikaniem zanieczyszczeń z powierzchni terenu

sprawiają, że są one dobrym wskaźnikiem poziomu presji na środowisko wodne.

Dotychczasowe badania jakości wód w zlewni Bierawki (prawobrzeżny dopływ Odry)

pozwoliły stwierdzić silne przekształcenia chemizmu i wysoki stopień degradacji jakości wód

gruntowych [2]. W znacznej mierze wynika to z realizacji produkcji rolniczej, niewłaściwego

stosowania zabiegów agrotechnicznych, przechowywania i stosowania nawozów,

pochodzenia mineralnego i organicznego oraz środków ochrony roślin. Obecność w płytkich

wodach podziemnych zanieczyszczeń pochodzenia rolniczego, przede wszystkim związków

azotu, wpływa na walory konsumpcyjne tych wód, ograniczając lub wykluczając możliwość

spożycia. Wysokie stężenie związków biogennych w wodach gruntowych ma również

niekorzystny wpływ na środowisko wód wgłębnych i powierzchniowych.

Celem przeprowadzonych badań było rozpoznanie stopnia zanieczyszczenia płytkich

systemów wód podziemnych, stanowiących często źródło zaopatrzenia ludności w wodę

pitną, jak również wskazanie obszarów szczególnie wrażliwych na zanieczyszczenia

substancjami generowanymi przez rolnictwo.

2. Charakterystyka obszaru badań

Obszary użytków rolnych wraz z zabudową wiejską, o słabo rozwiniętej infrastrukturze

wodno-kanalizacyjnej koncentrują się we wschodniej i środkowej części zlewni Bierawki,

stanowiąc ok. 50% całkowitej jej powierzchni. Badaniami objęto zagospodarowane rolniczo

tereny, znajdujące się pod względem administracyjnym w granicach gmin: Sośnicowice,

Pilchowice, Knurów i Czerwionka – Leszczyny (rys. 1). W ogólnej powierzchni użytków

rolnych przeważają grunty orne (77,3%), użytki zielone, tj. łąki i pastwiska zajmują łącznie

21,5%, a sady 1,2% [1] (rys. 2).

Użytki rolne oraz zabudowania gospodarstw na analizowanym obszarze zlokalizowane są

w sposób rozproszony. Ziemia uprawiana jest w większości przez gospodarstwa

indywidualne. Na obszarze badań występuje różnorodnie ukształtowana zabudowa wiejska,

która w obrębie poszczególnych obejść łączy zarówno obiekty gospodarcze, jak i mieszkalne,

będące również źródłem powstawania substancji chemicznych, zanieczyszczających obszary

wiejskie. W konsekwencji oddziaływanie na środowisko wodne jest wypadkową wielu

czynników, związanych nie tylko bezpośrednio z rolnictwem, ale również z działalnościami

okołorolniczą i osadniczą.

Stopień zanieczyszczenia związkami biogennymi...

93

Obszar badań pokrywa się z obszarami występowania Głównych Zbiorników Wód

Podziemnych i Użytkowych Zbiorników Wód Podziemnych, podlegających szczególnej

ochronie (Jednolite Części Wód Podziemnych nr 129, 133 oraz fragmentarycznie 140 i 142),

z których zasadnicze znaczenie dla gospodarki komunalnej i przemysłu w zlewni mają płytkie

wody czwartorzędowe.

Na przeważającej części obszaru badań dominują gleby bielicowe i pseudobielicowe,

wykształcone z piasków luźnych, słabo gliniastych i gliniastych oraz glin zwałowych. Na

północ od rzeki Bierawki przechodzą one w pseudobielicowe piaszczyste, gliniaste i pyłowe

oraz miejscami lekkie, mieszane rędziny. Dna dolin Bierawki i jej dopływów wypełniają

mady brunatne, pyłowe i piaszczyste oraz piaski rzeczne, a miejscami kompleksy gleb

mułowo-bagiennych. Na podwyższonych terasach występują pseudobielice i gleby brunatne.

Rys. 1. Położenie i podział administracyjny zlewni rzeki Bierawki Fig. 1. Location and administrative division of Bierawka river basin

W obrębie obszarów miejsko-przemysłowych i górniczych Knurowa, Szczygłowic,

Czerwionki-Leszczyn grunty uległy znacznej antropogenizacji. Gleby w tych rejonach zostały

zdegradowane w wyniku zawodnienia (niecki osiadań) lub przesuszenia (leje depresji),

spowodowanego eksploatacją złóż węgla kamiennego oraz oddziaływania zanieczyszczeń

atmosferycznych [4, 5, 6]. Grunty antropogeniczne występują także na obszarach

A. Czajkowska

94

zabudowanych gminy Sośnicowice i Pilchowice. Charakter przepuszczalności gruntów

w obszarze badań przedstawia rys. 3.

Rys. 2. Struktura użytków rolnych w obszarze badań Fig. 2. Structure of arable land on the researches area

Pierwszy poziom wodonośny, który był przedmiotem badań, występuje na różnej

głębokości, w zależności od budowy geologicznej, warunków hydrogeologicznych i rzeźby

terenu. Osady wodonośne wykazują dość duże zróżnicowanie litologiczne. Wykształcone są

jako piaski drobno- i średnioziarniste, pospółki oraz żwiry rozdzielone wkładkami glin i iłów

[2]. Zwierciadło wód gruntowych ma przeważnie charakter swobodny i stabilizuje się na

głębokości 1 – 2 m p.p.t. w obrębie dolin rzecznych (Bierawki i jej dopływów) oraz 5 –

10 m p.p.t., na terenach wysoczyznowych. Z wód tego poziomu korzystają liczne studnie

gospodarskie [2].


95

Rys. 3. Przepuszczalność gruntów w obszarze badań [4, 5, 6] i miejsca opróbowania wód gruntowych Fig. 3. Grounds permeability on the researches area and localization of gorund water sampling

3. Metodyka i zakres badań

Badania jakości wód gruntowych w zagospodarowanej rolniczo części zlewni Bierawki

wykonano w 25 studniach gospodarskich, reprezentatywnych dla analizowanego obszaru,

których rozmieszczenie przedstawia rys. 3. W rejonach Czuchowa oraz Czerwionki

opróbowanie wód gruntowych było niemożliwe, z uwagi na osuszenie górotworu, związane

z działalnością górniczą. Tereny te znajdują się w granicach obszaru górniczego KWK

„Dębieńsko”, w którym osady czwartorzędowe leżą bezpośrednio na utworach karbońskich

i zostały zdrenowane przez wyrobiska górnicze kopalni (rys. 1).

Przy wyborze studni do badań brano pod uwagę przede wszystkim ich stan techniczny

i zagospodarowanie terenu wokół studni, tak aby wytypowane ujęcia nie znajdowały się pod

wpływem punktowych źródeł zanieczyszczeń (np. szamba) i obrazowały naturalny skład

chemiczny wód gruntowych. Wykonano dwie serie opróbowań – w czerwcu i październiku

2008 roku.

Zakresem badań objęto wskaźniki zanieczyszczeń, które potencjalnie mogą być związane

z działalnością rolniczą, charakterystyczną dla tej części zlewni, tj. NH4+, NO2

-, NO3-, PO4

3-

A. Czajkowska

96

i K+. Ponadto, oznaczono: suchą pozostałość, odczyn, twardość ogólną, wapniową,

magnezową, węglanową, chlorki, wapń, magnez, wodorowęglany, żelazo i mangan.

Substancje biogenne oraz metale: K+, Fe2+, Mn2+ oznaczono fotometrem

mikroprocesorowym LF 205 w świetle pomiarowym o długościach fal: 480 nm (NO3-, Mn2+,

NO2-, K+), 585 nm (Fe2+) i 635 nm (PO4

3- i NH4+). Pozostałe wskaźniki zanieczyszczeń

oznaczono w laboratorium chemicznym metodami: miareczkową (chlorki, twardość ogólną,

wapniową, węglanową), wagową (suchą pozostałość, siarczany) i obliczeniową (wapń,

magnez, wodorowęglany i twardość magnezową).

4. Omówienie wyników badań

Wody gruntowe z obszarów zagospodarowanych rolniczo w zlewni rzeki Bierawki należą

do wód słodkich i akratopegów, wg podziału Pazdry i Kozerskiego [7]. Mają odczyn od słabo

kwaśnego do słabo zasadowego oraz zróżnicowaną twardość, od wód miękkich po twarde

(2,0-9,8 mval/dm3). Dominującym rodzajem twardości płytkich wód czwartorzędowych są

twardości wapniowa (śr. 4,16 mval/dm3) oraz węglanowa (śr. 2,80 mval/dm3). Stężenia

chlorków oraz magnezu, w badanych wodach gruntowych, mieszczą się w granicach

dopuszczalnych dla I oraz II klasy jakości wód podziemnych, wg Rozporządzenia Ministra

Środowiska z dn. 23.07.2008 [9] i wynoszą odpowiednio: od 17,75 mg Cl/dm3 do

159,75 mg Cl/dm3 i od 0 mg Mg/dm3 do 38,91 mg Mg/dm3. Pod względem zawartości

siarczanów płytkie wody podziemne można zaliczyć do I, II, III i IV klasy jakości wód

(1,85-344,0 mg SO4/dm3). Stężenia wapnia zawierają się w granicach 20,04-

196,39 mg Ca/dm3, a wodorowęglanów 48,68-334,66 mg HCO3/dm3. Stężenia żelaza

ogólnego i manganu przeważnie nie przekraczają 0,05 mg/dm3. Największą zawartość żelaza

stwierdzono w wodach gruntowych z środkowej części zlewni w Kuźni Nieborowskiej

i w Pilchowicach.

Zakres zmienności stężeń jonu amonowego w wodach gruntowych z terenów rolniczych

zlewni Bierawki waha się w granicach: 0,1-8,5 mg NH4/dm3 (opróbowanie w czerwcu)

i 0,1-7,0 mg NH4/dm3 (opróbowanie w październiku) (tab. 1). Maksymalne stężenia tego jonu

obserwowano w próbkach wody, pobranej ze studni nr 17 w Knurowie (tab. 1). Również

wysokie stężenia jonu amonowego, przekraczające 0,6 mg NH4/dm3 stwierdzono

w środkowej części zlewni, w wodach pobranych m.in. ze studni w Trachach, Rachowicach,


97

Łanach Wielkich, Smolnicy, Wilczym Gardle (tab. 1). W wymienionych miejscach

opróbowania strefa aeracji zbudowana jest z piasków drobno- i średnioziarnistych, żwirów

oraz gruntów antropogenicznych, o łatwym, średnim bądź zróżnicowanym charakterze

przepuszczalności (rys. 3), co sprzyja procesom migracji zanieczyszczeń. Zawartość jonu

amonowego w wodach gruntowych, opróbowanych jesienią, jest większa

(śr. 0,70 mg NH4/dm3) aniżeli w wodach opróbowanych latem (śr. 0,6 mg NH4/dm3) (tab. 1).

Tendencja ta zaznacza się wyraźniej w studniach zlokalizowanych w obrębie obszarów

o łatwej, średniej i zróżnicowanej przepuszczalności (tab. 2).

Zakres stężeń azotynów w wodach gruntowych, pobranych do badań latem, wynosił:

0,02-0,33 mg NO2/dm3 i 0,02-2,80 mg NO2/dm3 w wodach opróbowanych jesienią

(tab. 1). Najwyższe stężenia tego jonu, odpowiadające III oraz V klasie jakości wody,

stwierdzono w studniach: nr 3 w Tworogu Małym, nr 13 w Leboszowicach, nr 14

w Pilchowicach, nr 17 w Knurowie i nr 19 w Szczygłowicach [9]. W studniach położonych

w obrębie gruntów dobrze przepuszczalnych stężenia azotynów w wodzie są najwyższe, a ich

przeciętna zawartość rośnie z 0,10 mg NO2/dm3 w czerwcu do 0,32 mg NO2/dm3

w październiku (tab. 2). W miejscach, gdzie w nadkładzie ujmowanej warstwy wodonośnej

zalegają gliny, średnie stężenie azotynów w wodzie wynosiło 0,06 mg NO2/dm3 w czerwcu

i obniżyło się do 0,04 mg NO2/dm3 w październiku (tab. 2).

Zawartość azotanów w wodach gruntowych opróbowanych jesienią wynosi

średnio 30,9 mg NO3/dm3 i w przeciwieństwie do pozostałych form mineralnych azotu jest

mniejsza od stężeń obserwowanych podczas opróbowania letniego (śr. 31,7 mg NO3/dm3)

(tab. 1). W studniach gospodarskich, w których strefa aeracji zbudowana jest z utworów

piaszczysto-żwirowych stężenia azotanów są najwyższe w obydwu seriach opróbowań

i przekraczają 40 mg NO3/dm3. Najniższe stężenia azotanów w wodach obserwuje się na

obszarach słabo przepuszczalnych (tab. 2).

Stężenia fosforanów w badanych wodach są niewielkie i zawierają się w granicach

0,2-1,2 mg PO4/dm3, w opróbowaniu czerwcowym i 0,2-2,4 mg PO4/dm3, w próbkach

pobranych w październiku (tab. 1). Stężenia te odpowiadają wartościom dopuszczalnym dla

I oraz w nielicznych przypadkach dla III klasy jakości, wg Rozporządzenia Ministra

Środowiska z dnia 23.07.2008 r. [9]. Wyjątek stanowi woda pobrana ze studni w Dębieńsku

Wielkim (studnia nr 21), w której zawartość fosforanów wynosi 1,2 mg PO4/dm3 (czerwiec)

i 2,4 mg PO4/dm3 (październik).

A. Czajkowska

98

Tabela 1 Stężenia związków azotowych, fosforanów i potasu [mg/dm3] w wodach gruntowych z serii

opróbowań letniego i jesiennego Numer studni - Miejsce

opróbowania NH4

+ NO2- NO3

- PO43- K+

CZERWIEC 1 - Łącza 0,1 (I)* 0,02 (II) 32,5 (III) 0,2 (II) 10,5 (III) 2 - Sierakowice 0,6 (III) 0,03 (II) 0,2 (I) 0,2 (II) 9,6 (I) 3 - Tworóg Mały 0,1 (I) 0,16 (IV) 17,8 (II) 0,2 (II) 12,5 (III) 4 - Rachowice 0,1 (I) 0,02 (II) 37,0 (III) 0,2 (II) 10,0 (I) 5 - Sośnicowice 0,2 (II) 0,02 (II) 8,2 (I) 0,2 (II) 2,6 (I) 6 - Trachy 0,2 (II) 0,05 (II) 175,0 (V) 0,2 (II) 19,4 (IV) 7 - Łany Wielkie 0,2 (II) 0,02 (II) 57,5 (IV) 0,2 (II) 1,1 (I) 8 - Kozłów 0,1 (I) 0,02 (II) 22,0 (II) 0,6 (III) 11,0 (III) 9 - Wilcze Gardło 0,2 (II) 0,02 (II) 15,8 (II) 0,2 (II) 7,9 (I) 10 - Smolnica 0,3 (II) 0,02 (II) 15,3 (II) 0,2 (II) 22,0 (V) 11 - Ostropa 0,1 (I) 0,03 (II) 15,1 (II) 0,2 (II) 14,0 (III) 12 - Żernica 0,2 (II) 0,02 (II) 39,0 (III) 0,5 (III) 13,0 (III) 13 - Leboszowice 0,3 (II) 0,29 (V) 30,0 (III) 0,2 (II) 6,1 (I) 14 - Pilchowice 0,5 (II) 0,13 (IV) 26,0 (III) 0,2 (II) 12,2 (III) 15 - Kuźnia Niebor. 0,2 (II) 0,06 (III) 23,5 (II) 0,4 (III) 28,0 (V) 16 - Nieborowice 0,1 (I) 0,02 (II) 18,1 (II) 0,6 (III) 11,0 (III) 17 - Knurów 8,5 (V) 0,17 (IV) 140,0 (V) 0,6 (III) 27,0 (V) 18 - Krywałd 0,1 (I) 0,02 (II) 5,9 (I) 0,2 (II) 10,4 (III) 19 - Szczygłowice 0,2 (II) 0,33 (V) 36,0 (III) 0,2 (II) 9,0 (I) 20 - Dębieńsko Stare 0,3 (II) 0,02 (II) 5,2 (I) 0,3 (III) 10,5 (III) 21 - Dębieńsko Wielkie 0,4 (II) 0,02 (II) 44,0 (III) 1,2 (IV) 13,0 (III) 22 - Wilcza 0,1 (I) 0,02 (II) 14,0 (II) 0,3 (III) 1,4 (I) 23 - Książenice 0,2 (II) 0,02 (II) 5,0 (I) 0,2 (II) 5,4 (I) 24 - Leszczyny 0,3 (II) 0,05 (II) 4,6 (I) 0,2 (II) 15,0 (III) 25 - Stanowice 0,6 (III) 0,13 (IV) 4,0 (I) 0,2 (II) 10,8 (III)

wartość średnia 0,6 0,07 31,7 0,3 11,7 wartość minimalna 0,1 0,02 0,2 0,2 1,1

wartość maksymalna 8,5 0,33 175,0 1,2 28,0 PAŹDZIERNIK

1 - Łącza 0,3 (II) 0,05 (II) 27,0 (III) 0,4 (III) 8,0 (I) 2 - Sierakowice 0,4 (II) 0,02 (II) 1,2 (I) 0,2 (II) 5,4 (I) 3 - Tworóg Mały 0,6 (III) 0,09 (III) 19,2 (II) 0,4 (III) 14,0 (III) 4 - Rachowice 0,7 (IV) 0,02 (II) 33,0 (III) 0,2 (II) 12,5 (III) 5 - Sośnicowice 0,1 (I) 0,02 (II) 5,7 (I) 0,2 (II) 3,4 (I) 6 - Trachy 1,2 (IV) 0,12 (IV) 158,0 (V) 0,5 (III) 28,3 (V) 7 - Łany Wielkie 0,8 (IV) 0,04 (II) 43,4 (III) 0,3 (III) 5,6 (I) 8 - Kozłów 0,3 (II) 0,02 (II) 23,0 (II) 0,4 (III) 19,0 (IV) 9 - Wilcze Gardło 0,7 (IV) 0,08 (III) 9,4 (I) 0,2 (II) 12,0 (III) 10 - Smolnica 0,6 (III) 0,04 (II) 18,2 (II) 0,2 (II) 17,0 (IV) 11 - Ostropa 0,1 (I) 0,02 (II) 17,5 (II) 0,2 (II) 23,0 (V) 12 - Żernica 0,6 (III) 0,06 (III) 46,0 (III) 0,7 (III) 12,0 (III) 13 - Leboszowice 0,4 (II) 0,1 (III) 21,0 (II) 0,4 (III) 8,4 (I) 14 - Pilchowice 0,6 (III) 0,2 (IV) 31,5 (III) 0,3 (III) 16,0 (IV) 15 - Kuźnia Niebor. 0,2 (II) 0,11 (IV) 51,0 (IV) 0,2 (II) 24,0 (V) 16 - Nieborowice 0,5 (II) 0,08 (III) 23,0 (II) 0,5 (III) 6,0 (I) 17 - Knurów 7,0 (V) 2,8 (V) 101,0 (V) 0,3 (III) 36,5 (V) 18 - Krywałd 0,3 (II) 0,04 (II) 4,2 (I) 0,2 (II) 15,0 (III) 19 - Szczygłowice 0,5 (II) 0,02 (II) 47,5 (III) 0,2 (II) 11,3 (III) 20 - Dębieńsko Stare 0,3 (II) 0,02 (II) 2,7 (I) 0,3 (III) 18,0 (IV) 21 - Dębieńsko Wlk. 0,5 (II) 0,03 (II) 56,5 (IV) 2,4 (IV) 30,0 (V) 22 - Wilcza 0,4 (II) 0,02 (II) 16,3 (II) 0,2 (II) 1,2 (I) 23 - Książenice 0,2 (II) 0,02 (II) 6,0 (I) 0,2 (II) 4,0 (I) 24 - Leszczyny 0,2 (II) 0,02 (II) 3,0 (I) 0,2 (II) 7,0 (I) 25 - Stanowice 0,1 (I) 0,02 (II) 7,4 (I) 0,3 (III) 7,0 (I)

wartość średnia 0,70 0,16 30,9 0,4 13,8 wartość minimalna 0,1 0,02 1,2 0,2 1,2

wartość maksymalna 7,0 2,80 158,0 2,4 36,5


99

Tabela 2 Zależność stężeń związków azotowych, fosforanów i potasu w wodach pierwszego poziomu

wodonośnego od charakteru gruntów w nadkładzie warstwy wodonośnej Rodzaj gruntów w

strefie aeracji / nadkładzie warstwy

wodonośnej

Średnie stężenie jonów [mg/dm3]: NH4

+ NO2- NO3

- PO43- K+

VI X VI X VI X VI X VI X

Piaski, żwiry, rumosze (przepuszczalności łatwa i średnia)

1,0 1,2 0,10 0,32 48,1 47,7 0,4 0,6 13,8 16,3

Gliny, pyły, iły (przepuszczalność słaba)

0,2 0,3 0,06 0,04 12,7 14,4 0,3 0,3 11,9 13,7

Grunty antropogeniczne (przepuszczalność zróżnicowana)

0,2 0,5 0,02 0,04 29,6 23,8 0,2 0,3 7,0 8,4

W studniach, w których nadkład warstwy wodonośnej zbudowany jest z gruntów

o przepuszczalnościach łatwej i średniej, stężenia fosforanów w opróbowaniu jesiennym są

wyższe (śr. 0,6 mg PO4/dm3) od stężeń tego jonu w wodach opróbowanych latem

(śr. 0,4 mg PO4/dm3) (tab. 2).

Przeciętna zawartość potasu w analizowanych wodach wynosi 11,7 mg K/dm3,

w próbkach pobranych latem i 13,8 mg K/dm3, w opróbowaniu październikowym (tab. 1).

Spośród analizowanych substancji stężenia jonów potasu najczęściej odpowiadały V klasie

jakości. Uzyskane wyniki badań wskazują na związek pomiędzy zawartością jonów potasu

w wodach gruntowych a porą roku. Jesienią stężenia potasu, w badanych wodach, są większe,

niezależnie od charakteru przepuszczalności gruntu, stanowiącego strefę aeracji (tab. 2).

Może to wynikać z terminów nawożenia nawozami potasowymi, które przypadają na okres

późnoletni i wczesnojesienny oraz łatwej wymywalności jonów potasowych.

Wyniki przeprowadzonych badań wód gruntowych pozwoliły na wykreślenie mapy z

izoliniami stężeń azotanów, odpowiadającymi stężeniom 50 i 10 mg NO3/dm3. Izolinia

50 mg NO3/dm3 wynika z Dyrektywy Azotanowej i Rozporządzenia Ministra Środowiska

[3, 10] i wyznacza strefę wód zanieczyszczonych, z kolei izolinia 10 mg NO3/dm3 odpowiada

wartości dopuszczalnej dla I klasy jakości wód (rys. 4).

W środkowej części zlewni Bierawki oraz przy jej północno-wschodniej granicy

stwierdzono występowanie zanieczyszczonych wód gruntowych, w których stężenia

A. Czajkowska

100

azotanów przekraczają 50 mg NO3/dm3 oraz wód gruntowych zagrożonych

zanieczyszczeniem, w których zawartość azotanów wynosi od 40 do 50 mg NO3/dm3.

Obszary występowania tych wód stanowią obszary wód wrażliwych na zanieczyszczenia

azotanami, na których należy ograniczyć odpływ azotu ze źródeł rolniczych, ze względu na

podatność tych wód na zanieczyszczenia [10].

Rys. 4. Obszary występowania wód wrażliwych na zanieczyszczenia azotanami ze źródeł rolniczych i wód czystych Fig. 4. Nitrate vulnerable zones from agricultural sources and pure water areas

Obszary te wyznaczone zostały wokół studni, w których nadkład ujmowanej warstwy

wodonośnej stanowią utwory piaszczysto-żwirowe, sprzyjające procesom migracji

zanieczyszczeń z gleby (rys. 4). Jednocześnie są to obszary o niewielkiej miąższości strefy

aeracji – zwierciadło wody w studniach, w okresie badań stabilizowało się na głębokości

1-1,7 m. Oprócz wysokich koncentracji azotanów w wodach gruntowych wyodrębnionych

obszarów obserwowano także najwyższe stężenia K+, NO2- i NH4

+.

Na mapie wyodrębniono również obszary niezanieczyszczone azotanami (rys. 4).

Występują one w środkowej części zlewni oraz w części wschodniej – w rejonie Szczygłowic

i Czuchowa i na południe od rzeki Bierawki. Obszary te obejmują grunty o słabym

charakterze przepuszczalności, zbudowane z glin, pyłów i iłów. Zwierciadło wody

w studniach, zlokalizowanych w obrębie obszarów czystych w czasie poboru próbek wody


101

stabilizowało się na głębokości 4,2-6,7 m. Pomimo niewielkich stężeń azotanów w wodach

gruntowych na obszarach niezagrożonych, stężenia pozostałych, badanych jonów nie zawsze

były niskie (tab. 1).

5. Podsumowanie

Zagospodarowane rolniczo obszary w zlewni Bierawki, na których realizowana jest

produkcja roślinna i zwierzęca stwarzają zagrożenie dla środowiska wodno-glebowego.

Nawozy azotowe, fosforowe, potasowe, wprowadzane na obszarach rolniczych pod rośliny

uprawne, są tylko częściowo przez nie wykorzystywane. Pozostała, niejednokrotnie większa

część składników nawozowych, ulega rozproszeniu w środowisku wodno-glebowym [8].

Konsekwencją tego są nadmierne ładunki zanieczyszczeń obecne w wodach gruntowych,

a także w głębiej występujących poziomach wodonośnych i wodach powierzchniowych.

Badania wód gruntowych w zlewni Bierawki pozwoliły stwierdzić, że w okresie

badawczym były one znacznie obciążone związkami biogennymi. Wykonanie dwóch serii

spróbowań – w czerwcu i październiku – umożliwiło rozpoznanie zmienności sezonowej

chemizmu płytkich wód podziemnych. Z przeprowadzonych badań wynika, że w okresie

jesiennym stężenia analizowanych jonów są wyższe (z wyjątkiem azotanów) niż w sezonie

letnim. Jest to związane z zakończeniem sezonu wegetacyjnego i co się z tym wiąże,

z obniżonym zapotrzebowaniem roślin na składniki pokarmowe (zwłaszcza związki azotowe).

Niewykorzystane składniki nawozowe zasilają wody gruntowe, stając się przyczyną ich

zanieczyszczenia.

Wykonane badania wykazały również związek pomiędzy stężeniami analizowanych

substancji a charakterem przepuszczalności gruntów budujących nadkład ujmowanej warstwy

wodonośnej i głębokością zwierciadła wody. W tych miejscach opróbowań,

w których strefa aeracji zbudowana jest z piasków o różnej granulacji bądź żwirów, stężenia

związków azotowych, fosforanów i potasu były największe, niezależnie od okresu

opróbowania. Podobna tendencja dotyczy miąższości strefy aeracji; przy głęboko położonym

zwierciadle wód gruntowych stężenia badanych jonów są na ogół najniższe, natomiast przy

niewielkiej miąższości strefy aeracji stężenia związków biogennych zwykle odpowiadają

wartościom dopuszczalnym dla klas jakości wody IV i V.

A. Czajkowska

102

Izolinie stężeń azotanów, wykreślone na podstawie wyników oznaczeń, pozwoliły

(w sposób orientacyjny) wydzielić obszary najbardziej podatne na zanieczyszczenia

zawiązkami azotu pochodzenia rolniczego.

Dla pełnej oceny wpływu rolnictwa na wody podziemne konieczne jest założenie gęstej

sieci punktów monitoringowych oraz przeprowadzenie badań i obserwacji w długich

okresach. Umożliwi to rozpoznanie nie tylko sezonowej, ale także wieloletniej zmienności

stężeń analizowanych substancji.

BIBLIOGRAFIA 1. Baczyńska E., Bober K., Dutkiewicz M., Dutkiewicz P., Forajter E., Karwosiecka D.,

Kosiński J., Polus A., Robak M., Szolc B.: Rewitalizacja wód rzeki Bierawki – program

gospodarki ściekowej dla gmin w zlewni rzeki. ENERGOTECHNIKA – PROJEKT Biuro

Projektów Energetycznych i Ochrony Środowiska Sp. z o.o., Knurów 2003.

2. Czajkowska A.: Wpływ antropopresji na jakość i stosunki wodne w zlewni rzeki

Bierawki. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, seria Monografie, z. 160, Gliwice 2008.

3. Dyrektywa Rady 91/676/EWG z dnia 12 grudnia 1991 roku dotycząca ochrony wód przed

zanieczyszczeniami powodowanymi przez azotany pochodzenia rolniczego (Dyrektywa

Azotanowa). DzU UE L z dnia 31 grudnia 1991 r.

4. Jankowski A.T., Absalon D., Leśniok M.: Mapa hydrograficzna Polski w skali 1:50 000,

arkusz M-34-62-C Rybnik. Przedsiębiorstwo „PRYZMAT”, Częstochowa 2001.


arkusz M-34-62-A Gliwice. Przedsiębiorstwo „PRYZMAT”, Częstochowa 2001.


arkusz M-34-61-B Kuźnia Raciborska. Przedsiębiorstwo „PRYZMAT”, Częstochowa

2002.

7. Pazdro Z., Kozerski B.: Hydrogeologia ogólna. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa

1990.

8. Sapek A.: Udział rolnictwa w zanieczyszczaniu wody składnikami nawozowymi. Zeszyty

Edukacyjne 1/96. Wydawnictwo IMUZ, Falenty 1996.

9. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 23 lipca 2008 roku w sprawie kryteriów

i sposobu oceny stanu wód podziemnych. DzU nr 143, poz. 896.


103

10. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 23 grudnia 2002 roku w sprawie kryteriów

wyznaczania wód wrażliwych na zanieczyszczenie związkami azotu ze źródeł rolniczych.

DzU nr 241, poz. 2093.

Recenzent: Dr hab. inż. Anna Patrzałek, prof. nzw. w Pol. Śl.

A. Czajkowska

104

STOPIEŃ ZANIECZYSZCZENIA ZWIĄZKAMI BIOGENNYMI … · 0,2-1,2 mg PO4/dm 3, w opróbowaniu...

Documents

Transcript of STOPIEŃ ZANIECZYSZCZENIA ZWIĄZKAMI BIOGENNYMI … · 0,2-1,2 mg PO4/dm 3, w opróbowaniu...