Autoreferat. 2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe/ artystyczne z podaniem nazwy, miejsca i roku ich uzyskania oraz tytułu rozprawy doktorskiej.

Transkrypt

1 Załącznik 2 Autoreferat 1. Imię i Nazwisko. Krzysztof Dragon 2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe/ artystyczne z podaniem nazwy, miejsca i roku ich uzyskania oraz tytułu rozprawy doktorskiej. magistra - 30 czerwca 1997, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza Wydział Nauk Geograficznych i Geologicznych, specjalność: hydrogeologia, na podstawie pracy magisterskiej pt. Chemizm wód podziemnych piętra czwartorzędowego w rejonie Grodziska Wielkopolskiego napisanej pod kierunkiem prof. dr hab. Józefa Górskiego doktora - 3 czerwca 2003 Uniwersytet in. Adama Mickiewicza Wydział Nauk Geograficznych i Geologicznych, doktor nauk o Ziemi, na podstawie rozprawy doktorskiej pt.: Chemizm wód podziemnych poziomu wielkopolskiej doliny kopalnej w obszarze między Obrą a Wartą, której promotorem był prof. dr hab. Józef Górski 3. Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych/ artystycznych. Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Instytut Geologii, Zakład Hydrogeologii i Ochrony Wód, ul. Maków Polnych 16, Poznań - adiunkt 4. Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.): a. tytuł osiągnięcia naukowego/artystycznego Ocena wpływu antropopresji na chemizm wód podziemnych w rejonie Wysoczyzny Poznańskiej 1

2 b. (autor/autorzy, tytuł/tytuły publikacji, rok wydania, nazwa wydawnictwa), 1. DRAGON K., GÓRSKI J., Identification of hydrogeochemical zones in postglacial buried valley aquifer (Wielkopolska Buried Valley aquifer, Poland). Environmental Geology 58(4): DRAGON K., Application of a groundwater contamination index to the assessment of confined aquifer vulnerability. Groundwater Vulnerability Assessment and Mapping. International Association of Hydrogeologists Selected Papers Vol. 11 (Witkowski A.J., Kowalczyk A., Vrba J. Editors). Chapter 7: DRAGON K., 2012: The changes of groundwater chemistry of semi-confined buried valley aquifer during one decade of water exploitation. Environmental Earth Sciences 65 (4): DRAGON K., GORSKI J., MARCINIAK M., KASZTELAN D., Use of mathematical modelling to investigate inter-aquifer contamination by organic-rich water through an unplugged well (central Wielkopolska, Poland). Hydrogeology Journal 5: DRAGON K., 2013: Groundwater nitrate pollution in the recharge zone of a regional Quaternary flow system (Wielkopolska region, Poland). Environmental Earth Sciences 68: Sumaryczny Impact Factor wymienionych publikacji (zgodnie z rokiem opublikowania) wynosi 4,613* * - w pracach 4 i 5 podano najnowszy IF z 2011 roku Sumaryczna liczba punktów MNiSW (wg listy z 2012 roku) wynosi - 80 c. omówienie celu naukowego/artystycznego ww. pracy/prac i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania. 2

3 Wstęp i cel badań Wody podziemne są w coraz większym stopniu zanieczyszczone w wyniku oddziaływań antropogenicznych. Dotyczy to szczególnie płytkich, słabo izolowanych poziomów wodonośnych. Przejawy zanieczyszczenia obserwuje się jednak coraz częściej również w głębszych poziomach wodonośnych, przykrytych utworami słabo przepuszczalnymi. Obserwuje się również zainicjowane antropopresją przypadki dopływu wód zanieczyszczonych geogenicznie z głębszych systemów krążenia do użytkowych poziomów wodonośnych, na przykład w wyniku niewłaściwie wykonanych bądź niezlikwidowanych studni i otworów hydrogeologicznych. Powyższe procesy prowadzą do pogorszenia jakości wód podziemnych głównego źródła zaopatrzenia w wodę ludności i gospodarki narodowej. Powoduje to nie tylko pogorszenie walorów zdrowotnych wody, ale wpływa niekorzystnie na koszty uzdatniania oraz żywotność urządzeń służących do ujmowania, uzdatniania i przesyłania wody, w skrajnych przypadkach prowadząc do konieczności likwidacji ujęć. Niebagatelne znaczenie ma również negatywne oddziaływanie zanieczyszczonych wód na ekosystemy zależne od wód podziemnych rzeki, jeziora i ekosystemy bagienne. W związku z powyższym istotne jest właściwe rozpoznanie wpływu antropopresji jako podstawy do podejmowania niezbędnych działań w zakresie ochrony wód. Działania takie, aby były skuteczne powinny być podejmowane przy niskim jeszcze poziomie zmian antropogenicznych. Rozpoznanie wpływu antropopresji na niskim poziomie oddziaływań stanowi trudny problem badawczy, szczególnie jeśli przejawy zanieczyszczenia dotyczą tylko naturalnie występujących składników wód, co najczęściej ma miejsce. W tym przypadku ocena antropopresji musi opierać się na rozpoznaniu naturalnych czynników kształtujących chemizm wód oraz naturalnej strefowości hydrochemicznej. To zaś wymaga zastosowania odpowiednich metod w zakresie rozpoznania hydrochemicznego oraz zaawansowanych metod interpretacji wyników badań analitycznych. W zakresie powyższej problematyki, jednym z najistotniejszych zagadnień jest rozpoznanie problemu zanieczyszczenia wód azotanami. Dotyczy to szczególnie płytkich, nie izolowanych poziomów wodonośnych. W pewnych warunkach dochodzi jednak do zanieczyszczenia azotanami głębszych stref systemu krążenia, stanowiących regionalne strefy zasilania wód podziemnych. Zjawisko to uzależnione jest jednak w znacznym stopniu od 3

4 warunków rozwoju naturalnego procesu denitryfikacji azotanów, który może ograniczać migrację azotanów do głębszych poziomów wodonośnych. Rozpoznanie tego, dotychczas słabo poznanego zagadnienia wymaga zastosowania nowoczesnych metod badawczych (badania izotopowe oraz badania produktów procesu denitryfikacji). Powyższe zagadnienie stanowi jedno z kluczowych zagadnień dotyczących ochrony wód podziemnych. W świetle powyższej problematyki, jako główny cel badawczy w przedstawionej pracy przyjęto rozpoznanie warunków i procesów formujących skład chemiczny wód podziemnych czwartorzędu w rejonie Wysoczyzny Poznańskiej ze szczególnym uwzględnieniem wpływu zanieczyszczeń antropogenicznych. Cele cząstkowe pracy są następujące: rozpoznanie naturalnej strefowości hydrochemicznej wód czwartorzędu w wybranych obszarach na terenie Wysoczyzny Poznańskiej, identyfikacja wpływu antropopresji na chemizm wód podziemnych, przy użyciu różnych metod badawczych, udokumentowanie postępującej antropopresji wód wielkopolskiej doliny kopalnej (głównego zbiornika wód użytkowych na terenie Wielkopolski), identyfikacja zanieczyszczenia geogenicznego wód wywołanego antropopresją (rejon ujęcia Joanka k. Poznania), rozpoznanie warunków migracji azotanów w regionalnej strefie zasilania czwartorzędowych poziomów wodonośnych, w tym wpływu denitryfikacji na migrację azotanów, wykazanie przydatności zaawansowanych metod statystyk wielkowymiarowych do identyfikacji procesów hydrogeochemicznych, wykorzystanie rozpoznania zmienności składu chemicznego wód do weryfikacji systemów krążenia wód. Do zrealizowania postawionych celów badawczych wytypowano użytkowe zbiorniki wód podziemnych w wybranych obszarach na terenie Wysoczyzny Poznańskiej oraz obszary ich zasilania. Wytypowany obszar charakteryzuje się stosunkowo dobrym rozpoznaniem budowy geologicznej i warunków hydrogeologicznych, a lokalnie występuje kilka poziomów wodonośnych w układzie piętrowym, co daje możliwość śledzenia zasięgu wpływu zanieczyszczeń antropogenicznych. 4

5 Podkreślenia wymaga fakt wykorzystania zróżnicowanych metod badań hydrogeologicznych do realizacji postawionych celów badawczych. Analiza wyników badań Rozpoznanie strefowości hydrochemicznej wód podziemnych analizowane jest w pracy nr 1. Rozpoznaniem objęto wielkopolską dolinę kopalną - główny zbiornik użytkowych wód podziemnych na terenie Wielkopolski. Prezentowane w pracy wyniki badań oparto na analizach składu chemicznego wód, pochodzących z jednoczasowego opróbowania hydrochemicznego wykonanego w 2000 roku. Do badań wykorzystano tradycyjne techniki badań hydrogeologicznych (analiza map, przekrojów, diagramów, itp.) w połączeniu z zaawansowanymi technikami statystyki wielowymiarowej (analiza czynnikowa). W poziomie wodonośnym wielkopolskiej doliny kopalnej (wdk) pomimo relatywnie małej przestrzennej zmienności chemizmu wód udokumentowano wyraźną strefowość hydrochemiczną. Strefowość ta związana jest zarówno z naturalnymi czynnikami kształtującymi chemizm wód jak i z oddziaływaniem antropopresji. W zbiorniku wdk wyróżniono trzy strefy hydrochemiczne: (i) strefę związaną z relatywnie korzystnymi warunkami do infiltracji wód podziemnych, zlokalizowaną w centralnej części obszaru zasilania; (ii) strefę związaną z ascenzyjnym dopływem wód z głębszego podłoża, zlokalizowaną w obszarze drenażu wód; (iii) strefę, w której chemizm kształtowany jest w wyniku lateralnego dopływu wód spoza granic zbiornika. Na tak ukształtowaną naturalną strefowość hydrochemiczną nakładają się strefy o udokumentowanym oddziaływaniu antropopresji na chemizm wód. Strefy te zlokalizowane są głównie na obszarach o relatywnie małej miąższości słabo przepuszczalnego nadkładu zbudowanego z glin zwałowych (<20 m). Na podstawie przestrzennej zmienności chemizmu wód podziemnych zweryfikowano warunki krążenia wód podziemnych poziomu wdk i opracowano konceptualny model krążenia wód podziemnych. Dane te pozwoliły rozpoznać mechanizm zasilania poziomu wdk poprzez słabo przepuszczalny nadkład. Ponadto przy użyciu danych hydrochemicznych wyróżniono strefy, gdzie zasilanie infiltracyjne zbiornika jest najbardziej intensywne (obszar zasilania oraz strefy o relatywnie małej miąższości słabo przepuszczalnego nadkładu). Są to jednocześnie strefy najbardziej podatne na zanieczyszczenie z powierzchni. W przypadku oddziaływania powierzchniowych ognisk zanieczyszczeń w strefach tych spodziewać się należy najbardziej intensywnych zmian chemizmu wód w przyszłości. Zostało to udokumentowane badaniami prezentowanymi w dalszej części rozprawy habilitacyjnej (praca nr 3). 5

6 Najbardziej rozległy zasięg przestrzenny w poziomie wdk ma strefa hydrochemiczna ukształtowania w wyniku dopływu wód spoza obszaru zbiornika. Między innymi z tego powodu dalsze badania chemizmu wód rozszerzono na cały obszar zasilania w rejonie Wysoczyzny Poznańskiej, co dokumentują wyniki badań prezentowane pracy nr 5. Rozpoznanie stref zanieczyszczenia antropogenicznego wód podziemnych poziomu wdk oraz identyfikacja obszarów zbiornika najbardziej narażonych na zanieczyszczenie z powierzchni prezentuje praca nr 2. Do tego celu wykorzystano relatywnie prostą metodę - wskaźnika zanieczyszczenia wód. Prezentowane w pracy wyniki badań oparto na tym samym materiale analitycznym, co wyniki prezentowane w pracy nr 1 (jednoczasowe opróbowanie hydrochemiczne, wykonane w 2000 roku). Pozwoliło to porównać prezentowane tezy przy użyciu zróżnicowanych metod badań. Zastosowanie wskaźnika zanieczyszczenia wód pozwoliło zidentyfikować obszary, gdzie składniki wód czułe na zanieczyszczenie antropogeniczne charakteryzują się stężeniami podwyższonymi w stosunku do naturalnego tła hydrogeochemicznego. Zidentyfikowano też obszary o najbardziej intensywnym zanieczyszczeniu wód. Wyniki obliczeń wskaźnika zanieczyszczenia wód porównano z przestrzenną zmiennością warunków izolacji zbiornika od powierzchni oraz sposobem zagospodarowania przestrzennego obszaru badań. Na tej podstawie ustalono, że strefy wyraźnego zanieczyszczenia wód pokrywają się ze strefami o najmniejszej miąższości słabo przepuszczalnego nadkładu oraz strefami występowania podrzędnych poziomów wodonośnych w nadkładzie będących w łączności hydraulicznej z poziomem wdk. Przy czym wyraźne zanieczyszczenie wód zidentyfikowano tylko na obszarach o intensywnej gospodarce rolnej i obszarach osadnictwa, gdzie brak jest systemów kanalizacji sanitarnej, bądź takie systemy funkcjonują od niedawna. Natomiast na obszarach o relatywnie małej miąższości słabo przepuszczalnego nadkładu (< 20 m) na terenach gdzie dominują lasy, zanieczyszczeń antropogenicznych nie zaobserwowano. Na tej podstawie zidentyfikowano obszary zbiornika, najbardziej narażone na zanieczyszczenie antropogeniczne z powierzchni. Wyniki badań prezentowane w pracy wykazują bardzo dużą zgodność z wynikami uzyskanymi przy użyciu metod statystyki wielowymiarowej (prezentowane w pracy nr 1), co potwierdza słuszność wcześniej przyjętych twierdzeń. Rozpoznanie czasowej zmienności składu chemicznego wód podziemnych prezentowane w pracy nr 3 potwierdza wcześniej przyjęte prognozy zmian składu chemicznego wód podziemnych (praca nr 1 i 2). Rozpoznaniem hydrochemicznym objęto poziom wielkopolskiej doliny kopalnej po okresie około 10 - letniej eksploatacji (lata

7 2009). Szczególną uwagę zwrócono na zmiany składu chemicznego wód wywołane antropopresją. Do realizacji celu badań wykorzystano opróbowanie hydrochemiczne 61 eksploatowanych studni, wykonane w 2000 roku (dane prezentowane w pracy nr 1). Dane te porównano z wynikami opróbowania hydrochemicznego, wykonanego w ramach realizacji grantu MNiSW 2164/BT02/2007/33 w 2009 roku dla obszaru Wysoczyzny Poznańskiej. W ramach tych badań opróbowano 41 studni spośród 61 badanych w 2000 roku. Do interpretacji wyników badań podobnie jak w pracy nr 1 wykorzystano tradycyjne metody badań hydrogeologicznych (analiza map, diagramów, itp.) w połączeniu z zaawansowanymi technikami statystyki wielowymiarowej (analiza czynnikowa). Prezentowane wyniki dokumentują relatywnie małe zmiany składu chemicznego wód w czasie. Jednak w obszarach rozpoznanych wcześniej jako najbardziej podatne części zbiornika wdk (dane prezentowane w pracy nr 1 oraz 2) udokumentowane zostały wyraźne zmiany chemizmu wód, podczas gdy na pozostałych obszarach zbiornika skład chemiczny wód uznać można za stabilny. Zmiany chemizmu wód dotyczą przede wszystkim wskaźników zanieczyszczenia antropogenicznego (tj. chlorków, siarczanów i twardości wód). Wykazano, że czynnikiem aktywującym bądź wspomagającym przemieszczanie się zanieczyszczeń wgłąb jest eksploatacja powodująca wytworzenie gradientów hydraulicznych większych niż naturalne. Prezentowane tezy potwierdzone zostały wynikami analizy czynnikowej. Porównanie wyników analizy czynnikowej dla obydwu zbiorów danych (tj. danych pochodzących z opóbowania wykonanego w 2000 i 2009 roku) wskazuje jednoznacznie na intensyfikację antropopresji w czasie. Na podstawie prezentowanych wyników badań wykazano, że nawet dość zaawansowane działania dotyczące ochrony wód podziemnych, jakie były prowadzone w Polsce po okresie transformacji politycznej (polegające przede wszystkim na budowie systemów kanalizacji sanitarnej, czy bardziej racjonalnego stosowania nawozów sztucznych), w przypadku izolowanych zbiorników wodonośnych nie przynoszą natychmiastowych efektów w postaci poprawy jakości wód. Ponadto wykazano, że stan zanieczyszczenia wód zbiornika wdk, nawet w obszarach najbardziej podatnych na zanieczyszczenie wciąż klasyfikować można jako początkowe stadium antropopresji. Jednak udokumentowana stała tendencja nasilenia antropopresji w dalszej przyszłości powodować może problemy w wykorzystaniu wód. Problem identyfikacji zanieczyszczenia geogenicznego wód podziemnych wywołanego antropopresją prezentowany jest w pracy nr 4. Celem pracy było rozpoznanie genezy występowania intensywnie zabarwionych wód na ujęciu Joanka k. Stęszewa. W trakcie budowy nowego ujęcia wody w jednej ze studni udokumentowano 7

8 występowanie wód o barwie 320 mgpt/l. Spowodowało to wstrzymanie prac związanych z podłączeniem ujęcia do eksploatacji. Konieczne było bowiem ustalenie genezy występowania intensywnie zabarwionych wód w celu określenia odpowiedniej technologii uzdatniania wody. W tym celu wykonano badania finansowane z grantu KBN (nr 1592/T12/2004/27), polegające na opróbowaniu hydrochemicznym wykonanym dzięki strefowemu pompowaniu studni przy użyciu pakera. Dane te posłużyły następnie do opracowania modelu procesów filtracji i migracji zanieczyszczeń. Do kalibracji modelu posłużyły dane hydrochemiczne uzyskane dzięki badaniom pakerowym. Model ten posłużył do określenia prognozy migracji zanieczyszczonych wód w warunkach eksploatacji ujęcia. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono znaczne zróżnicowanie chemizmu wód w poszczególnych studniach ujęcia. Największą zmiennością charakteryzowały się wody pobrane z dolnej części profilu warstwy wodonośnej. W studni nr 1 udokumentowano występowanie wód o barwie 3000 mgpt/l, natomiast w kolejnych studniach ujęcia barwa była coraz niższa. Stwierdzono też, że wysokiej barwie towarzyszy wysoka utlenialność wód oraz wysokie stężenia chlorków i sodu (również najwyższe w studni nr 1, wykazując tendencję spadkową w kolejnych studniach). Mniej wyraźne zróżnicowanie składu chemicznego zaobserwowano w górnej części warstwy wodonośnej. We wszystkich studniach stwierdzono tu barwę wód na niskim poziomie (poniżej 100 mg/l), niskie stężenia chlorków oraz sodu. Wykonane badania pozwoliły stwierdzić, że intensywnie zabarwione wody pochodzą z ascenzyjnego dopływu wód z poziomu mioceńskiego. Wskazuje na to charakter zmian chemizmu (wody części dolnej profilu szczególnie w studni nr 1 charakteryzują się składem chemicznym podobnym do wód miocenu). Potwierdzają to również wyniki badań izotopowych. W części dolnej profilu stwierdzono bowiem "wiek" wód 8000 lat, podczas, gdy w części górnej profilu występują wody "współczesne". Na podstawie wyników badań modelowych potwierdzono wcześniejsze przypuszczenia, iż ascenzyjny dopływ wód z poziomu mioceńskiego spowodowany jest przez starą wadliwie wykonaną studnię, wybudowaną w okresie międzywojennym, a zlokalizowaną 750 m na północ od ujęcia. Do kalibracji modelu migracji zanieczyszczeń wykorzystano badania hydrochemiczne (zmienność stężeń chlorków w poszczególnych studniach ujęcia). Pozwoliło to określić parametry migracji (stałą dyspersji podłużnej oraz stałą dyspersji poprzecznej poziomej) przy użyciu pomiarów terenowych. Wykonane badania pozwoliły przeprowadzić weryfikację rozpoznania warunków krążenia wód w rejonie ujęcia. Na podstawie rozpoznania hydrochemicznego stworzono konceptualny model krążenia wód w rejonie ujęcia. Przed wykonaniem badań nie było znane, dlaczego intensywnie zabarwione wody występują tylko 8

9 w jednej studni ujęcia i nie przemieszczają się zgodnie z kierunkiem przepływu wody w warstwie wodonośnej. Na podstawie badań stwierdzono warunki do stagnacji wód w krawędziowej części doliny kopalnej, w której gromadziły się intensywnie zabarwione wody. Na podstawie badań modelowych przedstawiono prognozę migracji intensywnie zabarwionych wód w warunkach eksploatacji ujęcia. Określono też warunki migracji zabarwionych wód w przypadku likwidacji starej studni oraz w przypadku ciągłego jej oddziaływania. Wykonane badania pozwalają sformułować praktyczne zalecenia dotyczące eksploatacji ujęcia (optymalna ilość pompowanych studni, optymalny z punktu widzenia przemieszczania się intensywnie zabarwionych wód wydatek studni, itp.). Określono też szacunkową prognozę występowania barwy w warunkach eksploatacji ujęcia, co może być pomocne dla określenia technologii uzdatniania wody. Przedstawione wyniki badań są przykładem identyfikacji zanieczyszczenia geogenicznego studni zainicjowanego antropopresją w postaci nieprawidłowo skonstruowanej studni. Na podstawie wyników badań prezentowanych w pracy nr 3 opracowano wynalazek chroniony prawem patentowym RP (patent nr ). Wynalazek polegał na opracowaniu urządzenia oraz sposobu do sprawdzenia drożności filtra studziennego. Opis wynalazku przedstawiono w załączniku 6. Rozpoznanie warunków migracji azotanów w regionalnej strefie zasilania czwartorzędowych poziomów wodonośnych oraz identyfikacja procesów denitryfikacji opóźniających migrację azotanów do głębszych stref systemu krążenia wód analizowane jest w pracy nr 5. Badania zrealizowano w oparciu o wyniki aktualnych analiz składu chemicznego wód, wykonane w ramach realizacji grantu MNiSW 2164/BT02/2007/33 w 2009 roku. Wykorzystano również wyniki archiwalnych analiz składu chemicznego wód. Dla identyfikacji procesów denitryfikacji wykonano badania azotu gazowego N 2 rozpuszczonego w wodach. Ponadto wykorzystano wyniki oznaczeń izotopów trytu. Na relatywnie małym obszarze badań udokumentowano znaczącą zmienność składu chemicznego wód podziemnych. Największą zmiennością charakteryzują się stężenia azotanów. Największe ich stężenia udokumentowano w strefie okna hydrogeologicznego, gdzie od powierzchni do głębokości prawie 100 m w profilu osadów występują grunty piaszczyste i żwirowe. Natomiast w rejonach występowania izolowanych poziomów wodonośnych stężenia azotanów są bardzo niskie. W rejonach tych wysokie są natomiast stężenia siarczanów oraz twardość wód. Ponadto parametry te charakteryzują się wzrostem stężeń w trakcie eksploatacji studni. W rejonach okien hydrogeologicznych, gdzie od lat ma miejsce intensywna eksploatacja wód, wysokie stężenia azotanów udokumentowano w 9

10 głębokich partiach systemu krążenia wód (na głębokości powyżej 80 m). Natomiast w rejonach okien hydrogeologicznych, gdzie eksploatacja wód nie jest prowadzona wysokie stężenia azotanów występują tylko w płytkiej strefie systemu krążenia (do głębokości ok. 30 m). Zmienność ta wskazuje, że głównym czynnikiem aktywującym bądź przyspieszającym migrację azotanów do głębokich stref systemu krążenia jest eksploatacja wód, powodująca zwiększenie gradientów hydraulicznych. Niskie stężenia azotanów w izolowanych częściach zbiorników wodonośnych spowodowane są najprawdopodobniej oddziaływaniem procesów denitryfikacji. Wskazują na to wysokie stężenia siarczanów i twardości wód (wyższe niż w strefie okien hydrogeologicznych). Interpretację tą potwierdzają wyniki oznaczeń azotu gazowego N 2. Najwyższe stężenia N 2 udokumentowano w izolowanych poziomach wodonośnych obszaru zasilania. Dużo niższe stężenia N 2 udokumentowano w izolowanych poziomach wodonośnych obszaru zasilania, lecz w rejonach gdzie w sposobie zagospodarowania dominują lasy oraz w rejonach pozbawionych słabo przepuszczalnego nadkładu. Przestrzenna zmienność chemizmu wód oraz stężeń N 2 wskazuje, że denitryfikacja obecna jest zarówno w izolowanych jak i odkrytych partiach zbiorników wodonośnych, jednak intensywność denitryfikacji jest dużo większa w izolowanych częściach systemu krążenia wód. Na podstawie wyników badań hydrochemicznych sformułowano konceptualny model krążenia wód regionalnego obszaru zasilania. Zidentyfikowano strefy, gdzie zasilanie infiltracyjne jest najbardziej intensywne. Są to rejony okien hydrogeologicznych, gdzie prowadzona jest intensywna eksploatacja wód. Relatywnie wysokie stężenia trytu we wszystkich badanych wodach świadczą o infiltracji wód po 1951 roku, zarówno w izolowanych jak i nie izolowanych częściach systemu krążenia wód. Wskazuje to na możliwość migracji zanieczyszczonych wód wgłąb. Bardzo niskie stężenia azotanów przy obecności wysokich stężeń produktów denitryfikacji (siarczanów, twardości wód oraz wysokich stężeń N 2 ) w izolowanych poziomach wodonośnych potwierdzają występowanie procesów denitryfikacji. Jest to powodem braku obecności azotanów w głębokich strefach systemu krążenia, nawet w rejonach gdzie obserwuje się bardzo wysokie stężenia azotanów w płytkich częściach systemu krążenia wód. Wyniki prezentowanych badań jednoznacznie wskazują, że regionalne obszary zasilania są ekstremalnie podatne na zanieczyszczenie wód azotanami. Dotyczy to szczególnie odkrytych poziomów wodonośnych, gdzie brak jest warunków do rozwoju procesów denitryfikacji. Ponadto wykonane badania wskazują potrzebę monitorowania 10

11 jakości wód zarówno płytkich jak i głębokich stref systemu krążenia, nawet jeśli płytkie wody nie są eksploatowane w celach zaopatrzenia ludności w wodę. Zagadnienia ochrony wód obszaru zasilania są strategiczne z punktu widzenia ochrony zasobów wód zgromadzonych w głównych zbiornikach wód podziemnych. Jak wykazano w pracy nr 1 skład chemiczny wód podziemnych poziomu wielkopolskiej doliny kopalnej (GZWP nr 144) kształtowany jest między innymi w wyniku dopływu wód z omawianego obszaru. Najważniejsze wyniki badań prezentowane w publikacjach stanowiących osiągnięcie naukowe 1. W prezentowanym cyklu publikacji zidentyfikowano główne czynniki, które kształtują chemizm wód podziemnych w rejonie Wysoczyzny Poznańskiej. Wykazano, że chemizm wód kształtowany jest zarówno w wyniku oddziaływania naturalnych czynników jak i procesów wywołanych w wyniku oddziaływania antropopresji. 2. Pomimo relatywnie małej zmienności składu chemicznego wód podziemnych zidentyfikowano wyraźną strefowość hydrochemiczną wód występujących w utworach czwartorzędu. 3. Wyniki badań uzyskane dzięki zastosowaniu metod statystycznych zweryfikowano w oparciu o relatywnie prostą metodę wskaźnika zanieczyszczenia wód. Osiągnięto bardzo dużą zgodność uzyskanych wyników, co wskazuje na poprawność przyjętych tez. 4. Dzięki porównaniu wyników badań z roku 2000 i 2009 zidentyfikowano nasilenie się antropopresji w czasie. Ustalono, że antropopresja nasila się najbardziej intensywnie w obszarach wcześniej rozpoznanych jako najbardziej podatnych na zanieczyszczenie antropogeniczne, podczas gdy na pozostałych obszarach skład chemiczny wód uznać można za stabilny. Ustalono, że oddziaływanie antropopresji na wody podziemne jest wciąż na wczesnym stadium nasilenia procesu, nawet w zidentyfikowanych obszarach najbardziej narażonych na oddziaływanie zanieczyszczeń. Jednak udokumentowana stała tendencja nasilenia antropopresji w dalszej przyszłości powodować może problemy w wykorzystaniu wód. 5. Wykazano przydatność zaawansowanych metod statystycznych analizy wielowymiarowej (analiza czynnikowa) do identyfikacji czynników kształtujących chemizm wód, metodę tą wykorzystano również do identyfikacji nasilenia się antropopresji w czasie. Wykazano, że metoda ta jest szczególnie przydatna do identyfikacji wpływu zanieczyszczeń na chemizm wód na wczesnym stadium antropopresji. 11

12 6. Na podstawie badań przy użyciu pakera zidentyfikowano oddziaływanie zanieczyszczenia geogenicznego w postaci występowania intensywnie zabarwionych wód zainicjowanego w wyniku antropopresji. Na podstawie badań modelowych potwierdzono wcześniejsze przypuszczenia, iż ascenzyjny dopływ zanieczyszczonych wód z poziomu mioceńskiego spowodowany jest przez starą wadliwie wykonaną studnię. Do kalibracji modelu migracji zanieczyszczeń wykorzystano badania hydrochemiczne (zmienność stężeń chlorków w poszczególnych studniach ujęcia). Pozwoliło to określić parametry migracji (stałą dyspersji podłużnej oraz stałą dyspersji poprzecznej poziomej) przy użyciu pomiarów terenowych. Na podstawie wyników badań prezentowanych w pracy nr 3 opracowano wynalazek chroniony prawem patentowym RP (patent nr ). Wynalazek polegał na opracowaniu urządzenia oraz sposobu do sprawdzenia drożności filtra studziennego. 7. Zidentyfikowano podstawowe procesy warunkujące migrację azotanów do głębokich stref systemu krążenia wód podziemnych w regionalnym obszarze zasilania poziomów czwartorzędowych. Zidentyfikowano obszary, gdzie denitryfikacja powoduje niemal całkowite usunięcie azotanów z wód oraz obszary o braku warunków do rozwoju denitryfikacji. W obszarach tych obserwuje się intensywne zanieczyszczenie wód azotanami w głębokich partiach systemu krążenia wód. Ponadto wskazano, że czynnikiem inicjującym bądź intensyfikującym migrację azotanów do głębokich stref systemu krążenia jest eksploatacja wód, powodująca wytworzenie gradientów hydraulicznych większych niż naturalne. Wykazano, że regionalne obszary zasilania wód są ekstremalnie podatne na zanieczyszczenie azotanami. Dotyczy to szczególnie odkrytych poziomów wodonośnych, gdzie brak jest warunków do rozwoju procesów denitryfikacji. 8. We wszystkich publikacjach wykazano przydatność wykorzystania danych hydrochemicznych do weryfikacji warunków krążenia wód. Dotyczy to zarówno identyfikacji obszarów najbardziej podatnych na zanieczyszczenie z powierzchni jak i obszarów, gdzie zidentyfikowano oddziaływanie zanieczyszczeń geogenicznych na skład chemiczny wód zainicjowane w wyniku antropopresji (w postaci wadliwie wykonanej studni). Na podstawie rozpoznania hydrochemicznego stworzono konceptualne modele krążenia wód, wspomagające rozpoznanie warunków krążenia przy użyciu metod klasycznych (mapa hydroizohips, analiza gradientów hydraulicznych, itp.). 12

13 5. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo - badawczych (artystycznych). W 1997 roku obroniłem pracę magisterską, której promotorem był prof. dr hab. Józef Górski. Tematyka pracy dotyczyła chemizmu wód podziemnych obszaru zasilania ujęć wód podziemnych zaopatrujących w wodę miasto Grodzisk Wielkopolski. W pracy tej udokumentowałem lokalnie występujące przejawy zanieczyszczeń antropogenicznych izolowanego zbiornika wodonośnego - wielkopolskiej doliny kopalnej (wdk). Wyniki pracy opublikowane zostały w materiałach konferencji Współczesne Problemy Hydrogeologii Kiekrz-Poznań (Dragon, 2007). Po obronie pracy magisterskiej zaproponowano mi pracę na etacie naukowodydaktycznym w Zakładzie Hydrogeologii Instytutu Geologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu na stanowisku asystenta. Główna tematyka moich prac badawczych dotyczyła rozpoznania chemizmu wód podziemnych poziomu wdk w obszarze między Obrą a Wartą. Ponadto moje zainteresowania naukowe dotyczyły wpływu zbiornika retencyjnego Jeziorsko na skład chemicznych wód gruntowych w jego otoczeniu. Uczestniczyłem też w interpretacji danych dotyczących procesów kształtowania chemizmu wód podziemnych obszaru gór Synaju. Wyniki swoich prac badawczych z tamtego okresu publikowałem przede wszystkim w krajowych czasopismach i materiałach konferencyjnych (Ghodeif, et al., 1998; Dragon, 1999a,b,c; Dragon, 2000; Dragon 2001; Dragon 2002, Dragon 2003; Dragon, Górski 2003). Badanie hydrogeologiczne poziomu wielkopolskiej doliny kopalnej stały się podstawą opracowania rozprawy doktorskiej, której promotorem był prof. dr hab. Józef Górski. Rozprawa doktorska, obroniona w czerwcu 2003 roku dotyczyła rozpoznania procesów kształtujących chemizm wód podziemnych poziomu wdk. Szczególną uwagę zwróciłem na rozpoznaniu procesów pochodzenia antropogenicznego. Moje dalsze lata pracy naukowej po obronie doktoratu poświęciłem przede wszystkim na publikowaniu i pogłębianiu interpretacji zagadnień naukowych prezentowanych w pracy doktorskiej. Wyniki badań prezentowane w pracy doktorskiej stały się podstawą opracowania monografii hydrogeologicznej opublikowanej w czasopiśmie Geologos seria Monographiae (Dragon, 2006). Ponadto swoje prace naukowe skoncentrowałam na publikowaniu w międzynarodowych czasopismach z listy filadelfijskiej. Moje największe osiągnięcia w tym zakresie to publikacje w czasopiśmie Journal of Hydrology (Dragon, 2006b), Water Resources Management (Dragon, 2008) oraz Environmental Geology (Dragon, Górski, 2009). 13

14 Ostatnia praca stanowi punkt wyjścia do dalszych badań naukowych, które stały się podstawą prezentowanej rozprawy habilitacyjnej. Oprócz publikowania moje badania naukowe po obronie doktoratu skoncentrowane były na rozwiązywaniu zagadnień hydrogeologicznych zidentyfikowanych w pracy doktorskiej. Jednym z takich zagadnień był problem występowania intensywnie zabarwionych wód w rejonie ujęcia Joanka k. Stęszewa (Dragon et al, 2003). Zidentyfikowany w pracy doktorskiej problem badawczy stał się podstawą uzyskania grantu finansowanego przez Komitet Badań Naukowych (grant KBN 1592/T12/2004/27). W ramach realizacji grantu wspólnie z prof. UAM dr hab. inż. Markiem Marciniakiem skonstruowaliśmy przyrząd do strefowego pompowania studni (paker), za pomocą którego możliwy był pobór próbek wód do badań składu chemicznego, pochodzących z wybranych stref głębokościowych warstwy wodonośnej. Na podstawie badań pakerowych wyjaśniona została geneza występowania intensywnie zabarwionych wód. Przy wykorzystaniu metod modelowania matematycznego określona została prognoza występowania zabarwionych wód w warunkach eksploatacji ujęcia. Wyniki opisywanych prac prezentowane były na międzynarodowych konferencjach tematycznych: w postaci referatu na konferencji From data gathering and groundwater modelling to integrated management w Alicante w Hiszpanii oraz posteru na konferencji Model CARE w Hadze w Holandii. Wyniki badań zaprezentowano również w Polsce, w postaci referatu na konferencji Modelowanie Przepływu Wód Podziemnych (Poznań-Ciążeń 2006). Wyniki badań posłużyły do opracowania monografii hydrogeologicznej, opublikowanej w czasopiśmie Geologos seria Monographiae (Dragon et al, 2007). Ponadto wyniki badań zostały opublikowane w renomowanym czasopiśmie Hydrogeology Journal (Dragon et al, 2009), którą włączyłem do cyklu publikacji stanowiących rozprawę habilitacyjną. Opisane badania mają duże znaczenie praktyczne. Na ich podstawie sformułować można praktyczne zalecenia dotyczące eksploatacji ujęcia (optymalna ilość pompowanych studni, optymalny z punktu widzenia przemieszczania się intensywnie zabarwionych wód wydatek studni, itp.). Dużym osiągnięciem naukowym, wynikającym z zastosowania opisanych wyżej badań było opracowanie wynalazku chronionego prawem patentowym RP (patent nr ). Wynalazek polegał na opracowaniu urządzenia oraz sposobu do sprawdzenia drożności filtra studziennego. Za pomocą wynalazku możliwe jest zidentyfikowanie nieaktywnej części filtra studziennego (spowodowanej np. zasypem lub kolmatacją). Opis wynalazku przedstawiono w załączniku 6. 14

15 Jednym z moich głównych nurtów badawczych są zagadnienia związane z ochroną wód podziemnych oraz z podatnością wód podziemnych na zanieczyszczenie. W ramach tego zagadnienia, przy wykorzystaniu danych analitycznych pochodzących z doktoratu, wykorzystałem tzw. wskaźnik zanieczyszczenia wód do rozpoznania podatności wód podziemnych na zanieczyszczenie. W badaniach tych uzyskałem dużą zgodność wyników, w porównaniu z danymi wcześniej uzyskanymi przy użyciu innych metod (m.in. statystycznej analizy wielowymiarowej). Potwierdza to słuszność przyjętych wcześniej tez. Zastosowane metody badawcze prezentowałem w postaci referatu na międzynarodowej konferencji Groundwater vulnerability assesment and mapping organizowanej przez IAH w Ustroniu. Wyniki badań opublikowane zostały następnie jako rozdział w monografii w publikacji: International Association Of Hydrogeologists Selected Papers (Dragon, 2007), wchodzącej w skład cyklu habilitacyjnego. W ramach moich zainteresowań naukowych, związanych z ochroną wód podziemnych i ich podatnością na zanieczyszczenie uczestniczyłem wraz ze specjalistami z innych ośrodków naukowych pod kierunkiem prof. AGH dr hab. Stanisława Witczaka w opracowaniu Mapy wrażliwości wód podziemnych Polski na zanieczyszczenie, wykonanej na zamówienie Ministerstwa Środowiska. Udział zespołu z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, którym kierowałem podczas tworzenia Mapy, polegał zarówno na opracowaniu koncepcji mapy, metodyki jej wykonania jak i opracowaniu dwóch różnotematycznych plansz (Witczak red., 2011). Jednym z głównych wątków moich badań naukowych są zagadnienia związane z rozpoznaniem procesów kształtujących chemizm wód podziemnych. W ramach tego zagadnienia, wspólnie z zespołem z Uniwersytetu Wrocławskiego kierowanym przez dr Mariusza Mądralę, uczestniczyłem w realizacji grantu badawczego KBN na temat zmian chemizmu wód podziemnych eksploatowanych w dolinach rzecznych (grant 5T12B ). Mój udział polegał na zaplanowaniu oraz przeprowadzeniu badań terenowych, jak również interpretacji danych pochodzących z obszaru zasilania ujęcia wód podziemnych dla miasta Śrem. Efekty badań grantu prezentowałem na konferencji Współczesne Problemy Hydrogeologii (Toruń 2005) w postaci referatu oraz publikacji (Dragon et al., 2005). Jednym z moich głównych wątków badawczych w ostatnich latach są zmiany chemizmu wód podziemnych, związane z oddziaływaniem nieprawidłowo funkcjonujących systemów melioracyjnych. Problem ten został zidentyfikowany przeze mnie w trakcie prac, związanych z ustalaniem przyczyn degradacji jakości wód podziemnych na ujęciu wód dla miasta Pleszewa. Po incydentalnym zanieczyszczeniu, które miało miejsce wiosną 2007 roku 15

16 miasto Pleszew pozbawione zostało wody pitnej przez okres około 3 miesięcy. Na zlecenie Urzędu Miasta i Gminy w Pleszewie zespół z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza (Zakładu Hydrogeologii i Ochrony Wód, Instytutu Geologii), którym kierowałem wykonał opracowanie na temat zasobów wód podziemnych w dolinie Prosny i możliwości ich wykorzystania dla zaopatrzenia w wodę miasta i gminy Pleszew. W opracowaniu tym zidentyfikowano wiele zagrożeń dla zmian jakości wód podziemnych tego deficytowego obszaru. Efekty wstępnych badań prezentowane są w publikacji w Przeglądzie Geologicznym (Dragon, Górski, 2008). Wyniki badań zaprezentowałem też w postaci referatu na międzynarodowej konferencji Hydrogeochemia 11 (Ostrava-Czechy, 2011). W ramach tych badań zidentyfikowano między innymi zagrożenia wynikające z oddziaływania systemów drenarskich, które funkcjonują w obszarze zasilania ujęcia wody. Zidentyfikowany problem badawczy stał się podstawą ubiegania się o grant badawczy, który obecnie realizuję (grant finansowany przez Narodowe Centrum Nauki w Krakowie, nr UMO- 2011/01/B/ST10/04767). Najbardziej pionierski charakter moich badań naukowych związany jest z rozpoznaniem warunków hydrogeologicznych i hydrogechemicznych wód podziemnych, występujących na Środkowym Spitsbergenie. W latach wspólnie z prof. UAM dr hab. inż. Markiem Marciniakiem realizowaliśmy grant badawczy, finansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego (nr: PB 3505/P01/2007/32). Celem grantu było rozpoznanie dynamiki i chemizmu wód podziemnych, występujących w dolinie polarnej rzeki Ebba, w okresie letniego rozmarzania tzw. strefie aktywnej. W ramach badań rozpoznano poszczególne elementy bilansu obiegu wody, tj. przepływ podziemny, spływ powierzchniowy wód, parowanie potencjalne, zasilanie z lodowca. Pionierski charakter badań polegał m.in. na tym, że po raz pierwszy poszczególne elementy bilansu w warunkach polarnych rozpoznane zostały na podstawie bezpośrednich badań terenowych. Ponadto wykazano też przydatność rozpoznania danych hydrochemicznych do weryfikacji warunków krążenia wód. Na podstawie badań hydrochemicznych stworzono konceptualny model krążenia wód powierzchniowych i podziemnych doliny Ebby, zweryfikowano też dane dotyczące zasilania podziemnego rzeki Ebba uzyskane za pomocą badań hydrodynamicznych. Efekty badań zaprezentowane zostały na międzynarodowym kongresie hydrogeologicznym organizowanym przez International Assiociation of Hydrogeologists (Kraków 2010). Ponadto wyniki badań hydrochemicznych opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Journal of Hydrology (Dragon, Marciniak, 2010), zaś wyniki badań dotyczące bilansu wód opublikowano w czasopiśmie Biuletyn PIG (Marciniak, Dragon, 2010; Marciniak et al, 2011). 16

17 Bardzo ważnym efektem badań przeprowadzonych w strefie polarnej było opracowanie sposobu pomiaru wielkości parowania wody z powierzchni swobodnych oraz ewaporometru, który chroniony jest prawem patentowym RP (patent nr ). Wynalazek tej jest szczególnie przydatny do badań ewaporacji w trudnych warunkach atmosferycznych w strefie polarnej. Opis patentowy wynalazku zaprezentowano w załączniku 6. Jako jedno z największych moich dotychczasowych osiągnięć naukowych traktuję wyniki badań nad procesami kształtującymi chemizm wód podziemnych rejonu Wysoczyzny Poznańskiej. Badania te stanowią bowiem syntezę moich dotychczasowych rozważań na temat zmienności chemizmu wód podziemnych omawianego obszaru, a szczególnie zmienności chemizmu wywołanych procesami o genezie antropogenicznej. Omawiane badania prowadziłem w latach , w ramach realizacji grantu finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego (grant nr: 2164/B/TO2/2007/33). Wyniki badań dotychczas opublikowałem w dwóch publikacjach w czasopiśmie Environmental Earth Science (Dragon, 2012, Dragon, 2013), wchodzących w skład prezentowanej rozprawy habilitacyjnej. Materiał badawczy stanowi obecnie podstawę opracowania kolejnych publikacji. Do chwili obecnej przygotowano publikację dotyczącą warunków formowania się składu chemicznego wód podziemnych obszaru Wysoczyzny Poznańskiej z uwzględnieniem ascenzyjnego dopływu wód z głębszych systemów krążenia. Publikację tą planuję opublikować w renomowanym indeksowanym czasopiśmie o zasięgu międzynarodowym. Aktualnie przygotowuję publikację dotyczącą antropogenicznych przemian chemizmu wód omawianego obszaru. Mój dotychczasowy dorobek naukowy ogółem zawarty jest w 37 pracach naukowych (szczegółowy spis publikacji w załączeniu). Z wymienionych prac 7 opublikowane jest w czasopismach indeksowanych w Journal Citation Report, wysoko punktowanych na tzw. liście ministerialnej czasopism. Moje pełne jednoosobowe autorstwo dotyczy 17 spośród wymienionych prac (w tym 4 z 7 indeksowanych w JCR, zaś autorem korespondencyjnym jestem w pozostałych 3). Dwa moje opracowania to monografie naukowe (w jednej jestem wyłącznym autorem, w jednej tzw. autorem wiodącym), w dorobku posiadam też jeden tzw. rozdział w monografii angielskojęzycznej. O możliwości zastosowania moich badań w praktyce hydrogeologicznej świadczą dwa wynalazki, chronione prawem patentowym RP. Procentowy udział mojego dorobku po uzyskaniu stopnia naukowego doktora stanowi około 80 % dorobku całkowitego. W swojej pracy naukowej do chwili obecnej uczestniczyłem w realizacji 6 krajowych grantów badawczych (jeden grant realizuję obecnie). W trzech grantach byłem Kierownikiem 17

18 Projektu. Jak dotychczas wyniki każdego z grantów publikowane były w renomowanych czasopismach naukowych, indeksowanych na liście JCR. Obecnie aplikuję o dwa kolejne granty badawcze, finansowane przez Narodowe Centrum Nauki w Krakowie (z czego w jednym jako Kierownik Projektu). Planowane badania będą dalszym rozwinięciem realizowanych przeze mnie zagadnień badawczych. Planuję dalsze prace nad rozpoznaniem warunków migracji azotanów do wód podziemnych w regionalnych obszarach zasilania. Wspólnie z prof. dr hab. inż. Markiem Marciniakiem planujemy dalsze badania dotyczące rozpoznanie bilansu wód w obszarach polarnych. Ponadto moje dalsze plany naukowe planuję skoncentrować na pozyskiwaniu środków z grantów międzynarodowych. Na rok 2014 zaplanowana jest współpraca z Central Directorate for Water and Environment (Budapeszt, Węgry) w ramach projektu: Lasy w ochronie wód podziemnych, w ramach tzw. Programu dla Europy Środkowej. W ramach pracy dydaktycznej prowadziłem i obecnie prowadzę ćwiczenia z 5 przedmiotów. Po uzyskaniu stopnia doktora opracowałem i aktualnie prowadzę wykłady z 4 przedmiotów. W ramach wykładów prezentowane zagadnienia staram się w maksymalnym stopniu ilustrować przykładami ze swoich badań. W ramach opieki nad studentami do chwili obecnej byłem opiekunem naukowym 5 prac magisterskich i promotorem 16 prac licencjackich oraz 9 prac dyplomowych (studia podyplomowe na kierunku Geologia). Aktualnie jestem promotorem 5 prac magisterskich. Ponadto jestem promotorem pomocniczym aktualnie realizowanej pracy doktorskiej. W ramach działalności organizacyjnej w latach byłem przedstawicielem adiunktów w Radzie Instytutu Geologii UAM, w dwóch kadencjach (lata oraz ) byłem członkiem Wydziałowej Komisji Wyborczej (WNGiG UAM), a w kadencji członkiem uczelnianej Komisji Dyscyplinarnej dla Nauczycieli Akademickich UAM. Ponadto w latach 2011 i 2012 byłem członkiem Wydziałowego Zespołu oceniającego nauczycieli akademickich. W chwili obecnej uczestniczę w pracach Komisji Instytutu Geologii ds. programu kierunku Geologia oraz Gospodarka Zasobami Wodnymi i Mineralnymi. 18