Jakość wód podziemnych w gminie Nowy Wiśnicz

Transkrypt

1 Józef Żychowski Jakość wód podziemnych w gminie Nowy Wiśnicz Gmina Nowy Wiśnicz, o powierzchni 82,5 km 2, jest położona w województwie małopolskim na Pogórzu Wiśnickim. Jest typową gminą wiejską. Jej wsie są położone zarówno w dnie doliny (Królówka, Kobyle), jak i na stromych zboczach (Mały Wiśnicz, Leksandrowa, Łomna), lokalnych spłaszczeniach poziomu przydolinnego (Chronów) oraz na wierzchowinach wysokich grzbietów (Połom Duży, Muchówka). W sezonie letnim w 1998 roku na jej terenie zbadano zawartości wybranych jonów w wodach podziemnych: manganowych, miedziowych, cynkowych, fluorkowych, glinowych, detergentów anionowych i kationowych oraz odczynu wody. Pomiary zawartości tych jonów wykonano na chromatografie jonowym firmy Solex Dodatkowo mierzono odczyn za pomocą urządzenia komputerowego Cx 721. Dopuszczalna zawartość jonów manganowych została sporadycznie przekroczona tylko w Chronowie ( stare dopuszczalne stężenie 0,1 mg/dcm 3 oraz nowa norma 0,05 mg/dcm 3 ). Tylko jeden raz, w Kobylu i w Łomnej, stężenie tych jonów było na granicy obecnie obowiązującego stężenia. Średnia zawartość tych jonów w gminie jest dziesięć razy mniejsza od starego dopuszczalnego stężenia, a pięć razy od nowego i wynosi 0,01 mg/dcm 3. Taka zawartość jest dolną granicą dla naturalnego występowania manganu w wodach podziemnych. Wielkość tego średniego stężenia wskazuje na środowisko utleniające (Macioszczyk 1987). Manganu w klimacie umiarkowanym jest najczęściej kilka razy więcej 0,042 mg Mn 2+ / dcm 3 (Gidrogieołogija 1984). W wodach naturalnych, stosunek stężenia jonów manganowych do żelazowych mieści się w przedziale od 0,2 do 0,1 (Gomółka, Szaynok 1997). W badanej gminie, ze względu na dużą zawartość jonów żelazowych, wynosi on tylko 0,04. Obliczony współczynnik korelacji, z wyników uzyskanych dla całej gminy, wyklucza zależność zawartości jonów manganowych od żelazowych i azotanowych. W obu przypadkach uzyskano ujemny współczynnik korelacji na niskim poziomie. Jednak w niektórych wsiach obliczony współczynnik wskazuje na zdecydowanie większą zależność pomiędzy zawartościami tych badanych jonów. W Małym Wiśniczu i Połomiu Dużym występuje duża zależność pomiędzy zawartościami jonów żelazowych i manganowych. Jest to relacja odwrotnie proporcjonalna. Dotyczy ona tych wsi, w których zawartość jonów manganowych nie jest ekstremalna. Podobna zależność dotyczy relacji jonów manganowych i azotanowych w Połomiu i Królówce (tab. 1). W tych wsiach pomierzono natomiast ekstremalne zawartości jonów azotanowych. Na terenie gminy nie stwierdzono jonów mangano wych

2 290 Józef Żychowski Tab. 1. Współczynniki korelacji pomiędzy stężeniami wybranych jonów występujących w wodach podziemnych w gminie Nowy Wiśnicz w 36% badanych studni. Jonu tego nie wykryto w około 50% badanych prób wody pobranych we wsiach: Królówka, Łomna i Mały Wiśnicz. Na badanym terenie nie stwierdzono przekroczeń dopuszczalnej zawartości miedzi w wodzie pitnej ( stare dopuszczalne stężenie 0,5 mg/dcm 3 i obowiązujące 1 mg/dcm 3 ). W krajach zachodniej Europy norma ta jest jeszcze mniej rygorystyczna. W skrajnym przypadku w Niemczech wynosi 3 mg/dcm 3. Relatywnie najwyższe zawartości tego jonu stwierdzono w trzech studniach w Łomnej i Leksandrowej. Miedź nie wystąpiła w badanej wodzie w 78% badanych studni (tab. 2). Największe średnie stężenie tego jonu obliczono dla Królówki i było ono porównywalne z jego zawartością w wodach poziomu górnojurajskiego na Wyżynie Krakowskiej (Różkowski 1967). Podobne stężenia od 0,001 mg/dcm 3 do 0,005 mg/dcm 3 występują w większości źródeł na lubelszczyźnie (Michalczyk 1996). Wyższe nieco zawartości od 0,005 mg/dcm 3 do 0,03 mg/dcm 3 stwierdzono w wodach gruntowych w Rosji, w jej części europejskiej (Uszwatow, Baszkin 1997). Jon ten wykazuje się małą migracją do wód podziemnych (Kabata Pendias, Kabata 1999). Uzyskane wyniki nie wskazują na zależność pomiędzy stężeniami jonów miedziowych i azotanowych pomimo, że azotany ułatwiają rozpuszczanie miedzi w wodzie. Dla wszystkich prób obliczono bardzo mały współczynnik korelacji (tab. 1). Natomiast dla Małego Wiśnicza uzyskano stosunkowo wysoką jego wartość 0,74. W tej wsi jony miedziowe wystąpiły w największej liczbie studni. Stwierdzono tu także największą zawartość jonów azotanowych. Zalecana przez Światową Organizację Zdrowia i obowiązująca w Polsce do 4 IX 2000 r. dopuszczalna zawartość jonów cynkowych w wodach podziemnych wynosiła 5 mg/dcm 3. Obecnie wartość ta została obniżona do 3 mg/dcm 3. W badanych wodach zawartość tego jonu jest tylko sporadycznie wyższa od 0,2 mg/dcm 3. Średnie stężenie jonów cynkowych wynosi tylko 0,13 mg/dcm 3 i waha się od 0,03 mg/dcm 3 w Królówce do 0,23 mg/dcm 3 w Leksandrowej (tab. 2). Jonów tych nie stwierdzono w około 25% wszystkich prób. W Chronowie było nawet 55 % takich przypadków. Relatywnie najwyższe stężenia tego jonu pomierzono w studniach położonych w dolnych częściach stoków: w Łomnej 0,96 mg/dcm 3 i w Leksandrowej 1,24 mg/dcm 3. Nie wykazano

3 Jakość wód podziemnych w gminie Nowy Wiśnicz 291 Tab. 2. Zawartość jonów cynkowych, miedziowych i manganowych w wodach podziemnych (mg/dcm 3 ) w gminie Nowy Wiśnicz także zależności pomiędzy zawartością jonów cynkowych i miedziowych (tab. 1). Podobny wynik uzyskano dla poszczególnych wsi. Nieznacznie większą wartość współczynnika korelacji obliczono w Chronowie, gdzie pierwiastki te stwierdzono w małej liczbie studni (tab. 1, 2). Brak również zależności pomiędzy stężeniami jonów cynkowych i chlorkowych. Zawartości jonów chlorkowych są tu małe i nie przyczyniają się do rozpuszczania cynku w wodzie. Pomierzone zawartości jonów cynkowych oraz miedziowych nie wskazują na degradację środowiska biologicznego w badanej gminie (Kudła 1986). Stosunek średniej zawartości jonów cynkowych do miedziowych obliczony dla badanych studni, w których one wystąpiły, wynosi 0,005. Mała wartość tego wskaźnika, względem innych badań, wynika z wyższego stężenia jonów cynkowych względem miedziowych (Małecki 1988). Występowanie obu jonów w środowisku przyrodniczym uznaje się za wskaźniki wczesnego wykrywania negatywnego wpływu działalności człowieka na jakość wód podziemnych (Kowalewska i in. 1987). Pomierzone stężenia obu jonów świadczą o zachowaniu się naturalnego środowiska w badanej gminie. Zarówno niedobór, jak i nadmiar fluoru w wodzie jest niekorzystny dla człowieka. Światowa Organizacja Zdrowia ustaliła, że stężenie jonów fluorkowych od 0,8 mg/ dcm 3 do 1,5 mg/dcm 3 jest korzystne dla zdrowia człowieka zamieszkującego Europę środkową. Dopuszczalna zawartość tych jonów wodzie pitnej wynosi obecnie w Polsce 1,5 mg/dcm 3. Natomiast w Niemczech, w wodach podziemnych klasy A, jest ona na poziomie 0,3 mg/dcm 3. Zakres zmienności stężeń tych jonów w wodzie pitnej w Chinach wynosi od 0,3 mg/dcm 3 do 6,0 mg/dcm 3 (Kabata Pendias, Kabata 1999). Badania prowadzone w gminie Nowy Wiśnicz wskazują na niedobór jonów fluorko-

4 292 Józef Żychowski wych w wodzie podziemnej. Ich średnia zawartość wynosi tu zaledwie 0,1 mg/dcm 3. Maksymalne stężenie tych jonów nie przekracza w tej gminie 1 mg/dcm 3 (tab. 3). Tylko w dwóch wsiach: Łomnej i Chronowie zawartość maksymalna fluorków była większa od 0,2 mg/dcm 3 (tab. 3). Jon ten wykryto w Muchówce we wszystkich studniach. Jego stężenie tylko w kilku przypadkach było na zalecanym poziomie. Jonów fluorkowych nie stwierdzono w 50% studni w Połomiu Dużym. Tab. 3. Parametry statystyczne zawartości jonów fluorkowych w wodach podziemnych w gminie Nowy Wiśnicz Glin jest pospolitym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej. Jego zawartość w wodzie zależy w dużym stopniu od odczynu wody (Kabata Pendias, Pendias 1999). Glinokrzemiany bowiem słabo rozpuszczają się w środowisku obojętnym i słabo kwaśnym. Na świecie w wodach podziemnych zawartość jonów glinowych jest na ogół niewielka. W badanej gminie jon ten stwierdzono tylko w 21 studniach na 95 badanych. Średnie jego stężenie wyniosło 0,003 Al3+ mg/dcm 3. Jest to bardzo mała zawartość w porównaniu z dopuszczalnymi obowiązującymi w wielu krajach świata 0,3 mg/dcm 3. Uzyskane wyniki niewiele odbiegają od wartości średniej. Świadczy o tym małe odchylenie standardowe (0,002). Zalecana przez Unię Europejską, najbardziej korzystna dla zdrowia człowieka, jego koncentracja w wodzie do picia wynosi 0,05 Al3+ mg/dcm 3. Nie powinna ona jednak przekroczyć 0,01 Al3+ mg/dcm 3 (Alloway, Ayres 1999). Obecnie obowiązuje w Polsce dopuszczalne stężenie 0,2 Al3+ mg/dcm 3 (Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 4 IX 2000). W ostatnich latach wzrosło zużycie środków czystości na wsiach. Wpłynęło to na pojawienie się pochodnych tych związków w środowisku wód podziemnych. Zanieczyszczenie związkami tenzydowymi wód podziemnych najczęściej ocenia się poprzez zawartość w wodzie detergentów anionowych, kationowych oraz związków nieorganicznych. Badania prowadzone na terenie gminy Nowy Wiśnicz wskazują na obecność tych jonów w 25 studniach na 95 przebadanych. Dopuszczalna zawartość dla detergentów anionowych została przekroczona w tylko jednej studni, w Chrono-

5 Jakość wód podziemnych w gminie Nowy Wiśnicz 293 wie. Natomiast przekroczenie normy dla detergentów kationowych wystąpiło w 3 studniach położonych w różnych wsiach. Na terenie gminy nie zlokalizowano źródła zagrożeń tymi jonami. Lokalne przypadki zanieczyszczeń są związane z brakiem znajomości problemu i niedbałością w stosowaniu środków chemicznych. Średnia zawartość detergentów w studniach, w których stwierdzono ich obecność, jest kilka razy mniejsza od dopuszczalnej zawartości i wynosi dla detergentów anionowych 0,029 mg/dcm 3, a dla kationowych 0,037 mg/dcm 3. Obliczone współczynniki korelacji nie wskazują na zależność pomiędzy zawartością obu detergentów oraz pomiędzy nimi osobno, a stężeniem jonów amonowych i azotanowych. Jony te nie są objęte monitorowaniem zarówno w zakresie podstawowym, jak również analizy rozszerzonej (Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 4 IX 2000). Metale zawarte w glebie przechodzą do roztworu (poza molibdenem), szczególnie przy niskim ph, i są dostępne dla roślin. Spowolnienie tego procesu następuje poprzez wapnowanie, które zwiększa ph wody (Alloway, Ayres 1999). Odczyn wody w badanych studniach, tak istotny w rozpuszczaniu związków chemicznych, przeważnie utrzymuje się w proponowanym przez Rozporządzenie Ministra przedziale od 6,5 ph 9,5 ph. Odczyn zasadowy, powyżej 8,5 ph, wystąpił sporadycznie tylko w jednej studni, w źródłowym odcinku Leksandrówki. Natomiast słaby odczyn kwaśny pomierzono w prawie połowie studni w Leksandrowej, Łomnej i Połomiu Dużym. W tych trzech wsiach wartość średnia ph wody jest na poziomie dolnej granicy przedziału dopuszczalnego odczynu. Najniższą wartość odczynu wody, wynoszącą 5,4 ph, pomierzono w Leksandrowej i Chronowie. Największą zmienność tego parametru, na niewielkiej odległości, obserwuje się jednak poza Leksandrową, w Połomiu Dużym i Łomnej. Potwierdza to stosunkowo wysokie odchylenie standardowe (tab. 4). Generalnie jednak różnice w odczynie wody w badanych studniach nie wpływają zasadniczo na zróżnicowanie w niej zawartości jonów. Tab. 4. Parametry statystyczne odczynu wody w gminie Nowy Wiśnicz

6 294 Józef Żychowski Podsumowanie W gminie Nowy Wiśnicz, reprezentującej rolniczo użytkowane pogórza w Karpatach, stwierdzono z punktu widzenia badanych jonów, dobrą jakość wody. Pomierzony odczyn wody, ze względu na sporadyczne przekroczenia normy, nie wpłynął na zawartość jonów. Tylko w trzech wsiach leżących na stromych stokach połowa studni wykazywała słabo kwaśny odczyn wody. Sporadycznie wystąpiły lokalne przekroczenia dopuszczalnych zawartości jonów manganowych i detergentów. Miało to miejsce w kilku przypadkach na terenie wsi położonych w dnie doliny lub na niższych lokalnych spłaszczeniach. Jony glinowe, cynkowe i miedziowe stwierdzano rzadko i to w małych ilościach, znacznie niższych niż wartości dopuszczalne. Jeśli cynk i miedź wykazano w wodzie, to głównie w studniach położonych w dolnych częściach stoków w Łomnej i Leksandrowej. Niekorzystny dla zdrowia człowieka jest niedobór fluorków w wodzie. Jonów tych jest brak w 17 % studni. W Połomiu Dużym nawet w 50 %. Jeśli nawet pomierzono te jony we wszystkich studniach, np. w Muchówce, to tylko w kilku przypadkach była to zawartość na zalecanym poziomie. Literatura Alloway B.J., Agres D.C., 1999, Chemiczne podstawy zanieczyszczenia środowiska, PWN, Warszawa. Gomółka E., Szaynok, 1997, Chemia wody i powietrza, Oficyna Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław. Kabata Pendias A., Pendias H., 1999, Biogeochemia pierwiastków śladowych, PWN, Waeszawa. Kowalewska K., Macioszczyk A., Płochniewski Z. 1987, Potrzeba sporządzania oraz zarys metodyki opracowania map jakości, zagrożeń i ochrony wód podziemnych, Przegląd Geol., 11. Kudła J. 1986, Pierwiastki śladowe w badaniach wpływu źródeł zanieczyszczeń na jakość wód ujętych do celów pitno gospodarczych, Tech. Posz. Geol., 5. Macioszczyk A., 1987, Hydrogeochemia, Wyd. Geologiczne Warszawa. Małecki J. 1988, Wpływ antropopresji na stężenia mikroskładników w wodach Białego Dunajca, Przegląd Geologiczny, nr 12. Michalczyk Z. (red.) 1996, Źródła województwa lubelskiego, Wydajność i parametry fizykochemiczne w 1996 roku, Zakład Hydrografii UMCS Lublin. Różkowski J. 1996, Przeobrażenia składu chemicznego wód krasowych południowej części Wyżyny Krakowskiej (zlewnia Rudawy i Prądnika), Kras i Speleologia, Nr specjalny 1, Wyd. UŚ Katowice. SzestakowaW. M., Orłowa M. S. (red.), 1984, Gidrogieołogija, Izd. MTY Moskowskowo Gosudarstwiennowo Uniwesiteta. Uczwatow W. P., Baszkin W.N. 1997, Gidrogieochimija tiażełych mietałow prirodnych wod cientra

7 Jakość wód podziemnych w gminie Nowy Wiśnicz 295 Jewropiejskoj Rossii, [w:] Tiażełyje mietały w okrużajuszczoj sriedie, Mat. mieżdunarod. symp. Puszczino. dr Józef Żychowski Instytut Geografii Akademia Pedagogiczna Kraków

8