Ochrona ludzi i Środowiska przed awaryjnymi uwolnieniami substancji chemicznych do rzek

Transkrypt

1 PROJEKT CIVILARCH Ochrona ludzi i Środowiska przed awaryjnymi uwolnieniami substancji chemicznych do rzek WYTYCZNE DOBREJ PRAKTYKI Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności

2 PROJEKT CIVILARCH Ochrona ludzi i środowiska przed awaryjnymi uwolnieniami substancji chemicznych do rzek. WYTYCZNE DOBREJ PRAKTYKI Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności Warszawa 2010

3 Mechanizm finansowania: Obszar strategiczny projektu: Tytuł projektu: Akronim projektu: Numer umowy projektu: Instrument Finansowy Ochrony Ludności Gotowość (w zakresie reagowania w sytuacjach kryzysowych) Ochrona ludzi i środowiska przed awaryjnymi uwolnieniami substancji chemicznych do rzek CIVILARCH /2008/507817/SUB/A3 Okres realizacji projektu: r r. Beneficjent: Beneficjent zrzeszony: Zadanie: Działania: Raport: Region Wschodniej Macedonii i Tracji Instytut Ochrony Środowiska C. Opracowanie mechanizmu wsparcia C.1. Program nadzoru środowiska C.2. Badania terenowe i ocena miejsca działań C.3. Działania ograniczające i naprawcze Wytyczne dobrej praktyki Realizacja: Od kwietnia 2009 r. do marca 2010 r. Koordynator części polskiej projektu: Mieczysław Borysiewicz Wykonawcy projektu: Ryszard Grosset Wanda Kacprzyk Katarzyna Rymwid-Mickiewicz Anna Szewczuk-Krowicka Copyright by Instytut Ochrony Środowiska 2010 Wydawca: Instytut Ochrony Środowiska, Warszawa, ul. Krucza 5/11 tel wew. 58, fax wydawnictwa@ios.edu.pl ISBN Wydanie I. Format B5. Nakład 200 sztuk Przygotowanie do druku i druk: Agencja Reklamowa MASIN biuro@masin.pl Niniejsze wytyczne przygotowano w ramach projektu CIVILARCH Ochrona ludzi i środowiska przed awaryjnymi uwolnieniami substancji chemicznych do rzek, który jest realizowany dzięki wsparciu finansowemu Wspólnoty Europejskiej z Instrumentu Finansowego Ochrony Ludności. Wdraźanie projektu w Polsce pod patronatem Wojewody Lubuskiego. Zaprezentowane w wytycznych informacje odzwierciedlają poglądy autorów. Komisja Europejska nie ponosi prawnej odpowiedzialności za jakiekolwiek skutki wynikające z ich wykorzystania.

4 Spis treści PRZEDMOWA... 5 STRESZCZENIE... 6 Moduł I. MONITORING ZANIECZYSZCZENIA WÓD... 9 I.1. Przesłanki wdrażania i regulacje prawne dotyczące monitoringu wód... 9 I.1.1. Przesłanki... 9 I.1.2. Regulacje europejskie I.2. Procedury tworzenia systemu monitoringu ciągłego I.2.1. Technika monitoringu ciągłego I.2.2. Charakterystyki I.3. Techniki monitoringu ciągłego wód I.3.1. Informacje ogólne I.3.2. Czujniki elektrodowe I.3.3. Czujniki optyczne I.4. System wczesnego ostrzegania i reagowania na zagrożenia I.4.1. System planowania awaryjnego, obejmujący plany lokalne, regionalne i ogólnokrajowe I.4.2. System wczesnego ostrzegania I Podstawowe kryteria i zasady projektowania I Możliwości systemu wczesnego ostrzegania I.4.3. Transgraniczne aspekty reagowania Piśmiennictwo Moduł II. BADANIA TERENOWE I OCENA MIEJCA DZIAŁAŃ II.1. Organizacja struktur reagowania II.1.1. Zasady reagowania w sytuacji awaryjnej II.1.2. Struktury reagowania II.1.3. Planowanie działań ratowniczych II.1.4. Szkolenia w zakresie reagowania II.2. Weryfikacja (uwiarygodnianie) incydentu II.3. Ocena awarii II.3.1. Znaczenie oceny II.3.2. Kryteria oceny II.3.3. Poziomy reagowania II.4. Wstępne reagowanie II.4.1. Ogólne działania II.4.2. Działania Centrum Operacyjnego II.4.3. Zadania Jednostki Ratowniczej II.4.4. Zadania Grupy Reagowania II.5. Badania terenowe II.6. Komunikowanie w sytuacji kryzysowej II.6.1. Podstawowe zasady i zalecenia II.6.2. Wskazówki informowania o sytuacji kryzysowej II.6.3. Środki masowego komunikowania... 53

5 II.7. Ochrona zdrowia i bezpieczeństwa II.7.1. Ocena zagrożenia II.7.2. Strefy zagrożenia II.7.3. Ogólne instrukcje bezpieczeństwa II.7.4. Środki ochrony indywidualnej II.7.5. Ochrona ludności Piśmiennictwo Moduł III. DZIAŁANIA OGRANICZAJĄCE I NAPRAWCZE III.1. Techniki reagowania w sytuacji zanieczyszczenia środowiska wodnego III.1.1. Zagadnienia ogólne III.1.2. Techniki izolowania zanieczyszczeń III Zachowanie się zanieczyszczeń w wodzie III Metody izolowania rozlewów zanieczyszczeń unoszących się na wodzie III Metody izolowania rozlewów zanieczyszczeń cięższych od wody III Metody izolowania rozlewów mieszających się z wodą III.1.3. Techniki stabilizacji zanieczyszczeń III.1.4. Techniki usuwania zanieczyszczeń III.2. Techniki długotrwałej rekultywacji III.2.1. Zagadnienia ogólne III.2.2. Techniki oczyszczania według kategorii zanieczyszczeń III Lotne związki organiczne chlorowcowane i niechlorowcowane III Niechlorowcowane i chlorowcowane półlotne substancje organiczne III Paliwa III Substancje nieorganiczne i radionuklidy III.2.3. Dekontaminacja brzegów rzek III.3. Logistyka działań naprawczych III.3.1. Wsparcie administracyjne III.3.2. Tymczasowe magazynowanie odpadów III.3.3. Gospodarowanie odpadami III.3.4. Ochrona zasobów III.3.5. Ochrona przyrody Piśmiennictwo ZAŁĄCZNIKI Załącznik A. Międzynarodowe organy ds. ochrony Łaby, Renu, Dunaju i Odry oraz sieci pomiarowe Załącznik B. Matryca technik poboru próbek w terenie i analiz: Techniki poboru próbek w terenie Załącznik C. Matryca technik poboru próbek w terenie i analiz: Narzędzia analizy próbek Załącznik D. Przyspieszony proces charakterystyki miejsca Załącznik E. Środki stabilizacji i usuwania zanieczyszczeń na wodach powierzchniowych (zatoki, ujścia rzek, rzeki,. jeziora, zbiorniki wodne)

6 PRZEDMOWA Niniejsze Wytyczne dobrej praktyki powstały w ramach projektu CIVILARCH, współfinansowanego przez Instrument Finansowy Ochrony Ludności (Civil Protection Financial Instrument), zgodnie z umową nr /2008/507817/SUB/A3. Międzynarodowy projekt CIVILARCH jest wdrażany we współpracy z jednostkami związanymi z ochroną środowiska z Grecji, Węgier, Polski i Bułgarii. W jego ramach określono możliwości realizacyjne, prowadzono wymianę doświadczeń, przekazywano know-how i upowszechniano wdrożone działania. Najważniejsze wyniki realizacji projektu to opracowanie raportów identyfikacji ryzyka i niniejszych Wytycznych dobrej praktyki, a także ustanowienie sieci współpracy zainteresowanych stron i struktur reagowania w sytuacjach kryzysowych. Więcej informacji dotyczących projektu CIVILARCH można znaleźć na oficjalnej stronie internetowej projektu: oraz na jej wersji polskiej prowadzonej przez Instytut Ochrony Środowiska: Celem projektu CIVILARCH jest zwiększenie poziomu gotowości modułów ochrony ludności w zakresie reagowania w sytuacjach kryzysowych, spowodowanych awaryjnym zanieczyszczeniem rzek w wyniku uwolnień substancji chemicznych, oraz poprawa skuteczności podejmowanych działań. Wytyczne CIVILARCH są ukierunkowane na wzmocnienie sił i środków, będących w dyspozycji służb związanych z ochroną ludności na wypadek awaryjnego zanieczyszczenia rzek substancjami chemicznymi. W ramach projektu CIVILARCH przygotowano trzy moduły: Ñ Moduł I. Monitoring zanieczyszczenia wód, Ñ Moduł II. Badania terenowe i ocena miejsca działań, Ñ Moduł III. Działania ograniczające i naprawcze. Wytyczne dobrej praktyki zawierają metodologie badawcze oparte na literaturze międzynarodowej i są narzędziem pomocniczym, ułatwiającym formułowanie ogólnych wniosków i wskazówek zgodnych z międzynarodowym doświadczeniem i wymianą know-how. Za opracowanie Wytycznych dobrej praktyki odpowiada SIGMA Consultants. Wersja końcowa została przygotowana przy udziale wszystkich partnerów projektu CIVILARCH. Polska wersja Wytycznych dobrej praktyki jest tłumaczeniem wersji oryginalnej zaadoptowanym do warunków krajowych przez Instytut Ochrony Środowiska w Warszawie. Treść wszystkich trzech zawartych w Wytycznych dobrej praktyki modułów przedstawia punkt widzenia partnerów projektu i nie stanowi w żaden sposób stanowiska Komisji Europejskiej, która jedynie współfinansowała projekt poprzez Instrument Finansowy Ochrony Ludności. Komisja Europejska nie ponosi prawnej odpowiedzialności za jakiekolwiek skutki wynikające z wykorzystania treści zawartej w wymienionych modułach. 5

7 STRESZCZENIE Opracowane w ramach międzynarodowego projektu CIVILARCH Wytyczne dobrej praktyki, ukierunkowane na wzmocnienie sił i środków, będących w dyspozycji służb związanych z ochroną ludności i środowiska na wypadek awaryjnego zanieczyszczenia rzek substancjami chemicznymi, zawierają trzy moduły: Ñ Moduł I. Monitoring zanieczyszczenia wód, Ñ Moduł II. Badania terenowe i ocena miejsca działań, Ñ Moduł III. Działania ograniczające i naprawcze. Moduł I. Monitoring zanieczyszczenia wód zawiera wskazówki opracowywania programu nadzoru środowiska, dotyczącego efektywnego monitoringu jakości wód powierzchniowych, ze specjalnym uwzględnieniem źródeł wody pitnej. Służy jako szybki odnośnik do technik monitoringu ciągłego oraz przewodnik dla profesjonalistów zajmujących się zarządzaniem wodami, pomagający zaprojektować i zainstalować zintegrowany system wczesnego ostrzegania i alarmowania. Głównym celem opracowania zawartego w module I Wytycznych jest udostępnienie użytecznych informacji szerokiemu gronu odbiorców, takich jak personel techniczny zakładów przemysłowych, włączając w to operatorów instalacji, pracowników laboratoriów i ochrony, kadrę naukową, agencje i organy zajmujące się zarządzaniem wodami i środowiskiem, technicznych i naukowych pracowników zakładów dystrybucji wody oraz instytucji odpowiedzialnych za kontrolę stanu środowiska i reagowanie w sytuacjach zagrożenia. Treści zawarte w module I podzielono na cztery rozdziały. W rozdziale I.1 omówiono przesłanki opracowania programu nadzoru środowiska, łącznie z prawodawstwem europejskim i odniesieniem do uregulowań krajowych, które zachęcają do podejmowania takich inicjatyw. W rozdziale I.2 przedstawiono zarys programu nadzoru środowiska, włącznie z parametrami krytycznymi, które należy wziąć pod uwagę podczas stosowania procedur systemu monitoringu ciągłego. W rozdziale I.3 natomiast zaprezentowano najlepsze dostępne technologie i techniki, które znajdują zastosowanie w systemie monitoringu ciągłego, ze szczególnym uwzględnieniem technik wykorzystywanych w nadzorowaniu zanieczyszczeń chemicznych, zarówno organicznych, jak i nieorganicznych. Rozdział I.4 zawiera omówienie głównych komponentów i sposobów zaprojektowania zintegrowanego systemu wczesnego ostrzegania i alarmowania, dzięki któremu w razie awaryjnego zanieczyszczenia chemicznego wód rzecznych możliwe jest natychmiastowe reagowanie i podjęcie działań. Moduł II. Badania terenowe i ocena miejsca działań zawiera wytyczne dobrej praktyki w zakresie właściwego i natychmiastowego wdrażania działań ujętych w systemie planowania awaryjnego. Podstawowym celem udostępnienia tych wytycznych jest dostarczanie użytecznych wskazówek służbom i organom, które są bezpośrednio lub pośrednio włączone w działania ratownicze w razie wystąpienia awarii zagrażających środowisku. 6

8 Organizacja struktur sytemu reagowania wraz z opisem zadań dla włączonych w system jednostek została zaprezentowana w rozdziale II.1 modułu II wraz z odpowiednim zakresem szkoleń, jakie powinny być przeprowadzone. W rozdziałach II.2 i II.3 przybliżono procedury weryfikacji i oceny awarii zagrażających środowisku, które są istotne w zintegrowanym zapobieganiu zagrażającym środowisku awariom i w mechanizmie szybkiego reagowania w celu skutecznego zarządzania dostępnymi siłami i środkami, podejmowania odpowiednich działań i unikania fałszywych alarmów. Po zweryfikowaniu i sklasyfikowaniu awarii zagrażającej środowisku należy przeprowadzić działania ratownicze. Sekwencje tych działań podano w rozdziale II.4. Obejmują one sposób powiadomienia odpowiednich stron i przeprowadzania wstępnych działań ukierunkowanych na opanowanie i ograniczenie uwolnienia substancji chemicznych. Rozdział II.5 poświęcono prowadzeniu badań terenowych po awaryjnym uwolnieniu substancji chemicznych. Opisane procedury dotyczą między innymi gromadzenia danych i charakterystyki zagrożonego obszaru, a także metod i narzędzi poboru próbek i prowadzenia analiz. W rozdziale II.6 dotyczącym zagadnień komunikowania w sytuacji kryzysowej podano kroki, jakie należy podjąć w celu uniknięcia paniki wśród społeczeństwa, a w rozdziale II.7 wskazano najważniejsze zagadnienia dotyczące ochrony zdrowia i zapewnienia bezpieczeństwa, które należy rozważyć podczas prowadzenia działań ratowniczych. Moduł III. Działania ograniczające i naprawcze zawiera wytyczne opracowania najlepszej praktyki postępowania w zakresie stosowania doraźnych środków łagodzących, a w dłuższej perspektywie czasowej środków rekultywacyjnych, w razie uwolnień chemikaliów do rzek. Zasadniczym celem zamieszczenia tego modułu jest przekazanie użytecznych informacji służbom publicznym i służbom ratowniczym, które biorą udział w akcji ratowniczej w razie wystąpienia awarii o poważnych skutkach dla środowiska. Najpopularniejsze techniki reagowania w razie zanieczyszczenia rzek, stosowane w pierwszej kolejności w tym zakresie, zaprezentowano w rozdziale III.1 modułu III. Metody izolowania rozlewów podzielone zostały na stosowane w odniesieniu do substancji unoszących się na wodzie, cięższych od wody i rozpuszczalnych w wodzie. Krótko opisano metody stabilizacji rozlewów oraz sposoby usuwania zanieczyszczeń stosowane w razie incydentalnych uwolnień paliw do wód. W rozdziale III.2 omówiono różne metody długotrwałej dekontaminacji skażonego obszaru in situ i ex situ. Zidentyfikowano też techniki najbardziej odpowiednie w odniesieniu do występującego rodzaju zanieczyszczenia, a ponadto przedstawiono metody oczyszczania skażonych brzegów rzek. W rozdziale III.3 przedstawiono procedury, według których należy postępować, aby efektywnie przeprowadzić działania ograniczające i naprawcze. Podkreślono znaczenie wytycznych dotyczących wsparcia administracyjnego, tj. zagadnień związanych z infrastrukturą, transportem, komunikacją, zaopatrzeniem w żywność, zakwaterowaniem, zachowaniem zdrowia i bezpieczeństwa. Opisano główne zasady i kroki dobrej praktyki postępowania w odniesieniu do czasowego magazynowania zebranych odpadów i zarządzania tymi odpadami, a omówienie 7

9 problemu ochrony zasobów naturalnych, ze szczególnym uwzględnieniem ochrony gatunków dziko żyjących, zamyka treść rozdziału III.3. 8

10 Moduł I. MONITORING ZANIECZYSZCZENIA WÓD I.1. Przesłanki wdrażania i regulacje prawne dotyczące monitoringu wód Skuteczny program nadzoru środowiska, zarówno dotyczący zbiorników wodnych, jak i bezpośrednich źródeł wody pitnej, wymaga prowadzenia pomiarów jakości wody. Pomiary takie, ze względu na wymagania prawne lub też z powodu potrzeb zakładów przemysłowych i społeczności lokalnych, wymagają często prowadzenia ciągłego monitoringu jakości wody. Monitoring zanieczyszczenia chemikaliami ma gwarantować, że jakość wody przez cały czas jest odpowiednia. Monitoring ciągły staje się integralną częścią systemu monitoringu wód, zwłaszcza źródeł podatnych na zanieczyszczenie, dla których są potrzebne na bieżąco aktualne dane, konieczne do prowadzenia właściwej kontroli i podejmowania decyzji o ewentualnym zamknięciu ujęcia wody. Jeżeli zlewnia znajduje się pod wpływem punktowego lub rozproszonego źródła zanieczyszczeń, wskazane jest wprowadzenie monitoringu ciągłego parametrów jakości wody. Monitoring taki może być prowadzony stale (w zlewni podatnej na zanieczyszczenie) lub też tylko przez pewien okres (np. po uwolnieniu zanieczyszczeń do wód). I.1.1. Przesłanki Konieczność opracowania zintegrowanego programu nadzoru środowiska wynika z następujących przesłanek: q z treści przepisów dotyczących jakości wody, zwłaszcza jakości wody pitnej, które stają się coraz ostrzejsze i bardziej restrykcyjne; q z treści przepisów środowiskowych, dotyczących zarówno zarządzania zasobami wody (wód podziemnych i powierzchniowych), jak i zrzutów ścieków przemysłowych i komunalnych, które również stają się coraz ostrzejsze; q z konieczności zapewnienia bezpieczeństwa; im więcej ludzi jest uzależnionych od dostaw wody z pojedynczego źródła, tym bardziej krytyczne znaczenie ma zapewnienie bezpieczeństwa tych dostaw; q ze świadomości społecznej; konsumenci wody przywiązują coraz większą wagę do jej jakości, czego najlepszym przykładem jest rozpowszechnienie użytkowania wody butelkowanej. Do niedawna podstawowym działaniem w zakresie zapewnienia odpowiedniej jakości wody było prowadzenie programów monitoringu, opartych na poborze próbek ze źródła wody i transportowaniu ich do laboratorium w celu przeprowadzenia analizy. Na wyniki badań trzeba było czekać dni lub tygodnie. W momencie, gdy osiągalne stały się techniki monitoringu ciągłego, stało się możliwe kontrolowanie jakości wody na bieżąco. 9

11 I.1.2. Regulacje europejskie Wody powierzchniowe i podziemne. Pierwotnie w państwach Wspólnoty Europejskiej w zakresie wymagań dotyczących monitoringu wody przeznaczonej do spożycia obowiązywała dyrektywa Rady 80/778/EWG, która została zastąpiona przez dyrektywę Rady 98/83/WE z dnia 3 listopada 1998 r. 1 Wydana dyrektywa ma na celu ochronę zdrowia obywateli przez ustalenie szeregu wymagań, co do jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi w państwach członkowskich Wspólnoty. Wymagania te mają zastosowanie do wszystkich wód przeznaczonych do konsumpcji, z wyjątkiem naturalnych wód mineralnych i wód leczniczych. Państwo członkowskie musi zapewnić, że tego rodzaju wody spełniają minimalne wymagania (dotyczące parametrów mikrobiologicznych i chemicznych oraz radioaktywności) wymienione w tej dyrektywie. Zgodnie z przepisami dyrektywy wymagane jest regularne monitorowanie jakości wody przeznaczonej do spożycia przy użyciu określonych w dyrektywie metod analitycznych lub też metod ekwiwalentnych. W tym celu konieczne jest wyznaczenie punktów poboru próbek i opracowanie programów monitoringu. Normy ustalone w dyrektywie 98/83/WE (patrz tab. I.1 i I.2) są oparte na Wytycznych jakości wody pitnej opublikowanych przez Światową Organizacjię Zdrowia (World Health Organisation, WHO) oraz na opiniach, działającego przy Komisji Europejskiej doradczego komitetu naukowego (Scientific Advisory Committee), na temat badania toksyczności i ekotoksyczności związków chemicznych. Tabela I.1. Minimalne wymagania dla wód przeznaczonych do spożycia przez ludzi (na podstawie dyrektywy Rady 98/83/WE)* 10 Nazwa parametru Wartość parametru Jednostka Akryloamid 0,10 μg/l Antymon 5,0 μg/l Arsen 10 μg/l Azotany 50 mg/l Azotyny 0,50 mg/l Benzen 1,0 μg/l Benzo(a)piren 0,010 μg/l Bor 1,0 mg/l Bromiany 10 μg/l Chlorek winylu 0,50 μg/l Chrom 50 μg/l c.d. tab. na str Dyrektywa Rady 98/83/WE z dnia 3 listopada 1998 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Council Directive 98/83/EC of 3 November 1998 on the quality of water intended for human consumption); Dz. Urz. L 330, z r.

12 c.d. tab. I.1. Nazwa parametru Wartość parametru Jednostka Cyjanki 50 μg/l 1,2-dichloroetan 3,0 μg/l Epichlorohydryna 0,10 μg/l Fluorki 1,5 mg/l Kadm 5,0 μg/l Miedź 2,0 mg/l Nikiel 20 μg/l Ołów 10 μg/l Pestycydy 0,10 μg/l Σ pestycydów 0,50 μg/l Rtęć 1,0 μg/l Selen 10 μg/l Σ trichloroetenu i tetrachloroetenu 10 μg/l Σ trichlorometanu, dichlorobromometanu,. dibromochlorometanu i tribromometanu 100 μg/l Σ wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych 0,10 μg/l * Zamieszczone w tabeli podstawowe wymagania chemiczne, jakim powinna odpowiadać woda, zostały transponowane do prawodawstwa krajowego rozporządzeniem Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 2007 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (DzU z 2007 r., nr 61, poz. 417). Tabela I.2. Standardy jakości wód przeznaczonych do spożycia przez ludzi (na podstawie dyrektywy 98/83/WE)* Nazwa parametru Dopuszczalne zakresy wartości parametru Jednostka Amonowy jon 0 0,50 mg/l Bakterie grupy coli 0 liczba/100 ml Barwa Akceptowalna przez konsumenta i bez nieprawidłowych zmian Chlorki mg/l Clostridium perfringens. (łącznie ze sporami) 0 liczba/100 ml Glin μg/l Liczba kolonii w 22ºC Bez nieprawidłowych zmian Mangan 0 50 μg/l Mętność Ogólny węgiel organiczny Akceptowalna przez konsumenta i bez nieprawidłowych zmian Bez nieprawidłowych zmian ph 6,5-9,5 Przewodność elektryczna μs cm-1 w 20 C Siarczany mg/l Smak Akceptowalny przez konsumenta i bez nieprawidłowych zmian c.d. tab. na str

13 c.d. tab. I.2. Nazwa parametru Dopuszczalne zakresy wartości parametru Jednostka Sód mg/l Utlenialność 0 5,0 mg/l O 2 Zapach Akceptowalny przez konsumenta i bez nieprawidłowych zmian Żelazo μg/l * Zamieszczone w tabeli podstawowe wymagania mikrobiologiczne, organoleptyczne i fizykochemiczne, jakim powinna odpowiadać woda, zostały transponowane do prawodawstwa krajowego rozporządzeniem Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 2007 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (DzU z 2007 r. nr 61, poz. 417) w niektórych przypadkach w zaostrzonej formie. Przepisy dotyczące ochrony wód Ramowa Dyrektywa Wodna. Wspólnota Europejska ustanowiła własne ramy ochrony wód i zarządzania wodami, zawarte w Ramowej Dyrektywie Wodnej (RDW) 2, która między innymi mówi o identyfikacji wód europejskich, w podziale na dorzecza, w planach zarządzania i programach pomiarowych właściwych dla poszczególnych części wód. Zgodnie z dyrektywą RDW każde państwo członkowskie musi ustanowić programy monitoringu stanu wód powierzchniowych i podziemnych, mające na celu: q zapobieganie degradacji oraz zachowywanie lub przywracanie dobrego stanu rzek i zbiorników wodnych, q osiąganie właściwego statusu ekologicznego i chemicznego wód oraz zmniejszanie zanieczyszczenia substancjami niebezpiecznymi pochodzącymi z emisji i zrzutów, q ochronę lub przywracanie odpowiedniego stanu wód podziemnych, zapobieganie ich zanieczyszczeniu i zachowywanie równowagi wodnej. Pomiary wymagane w odniesieniu do wód podziemnych określono w dyrektywie 2006/118/WE 3, czyli w dyrektywie córce do RDW. Zgodnie z RDW w grudniu 2013 r. traci moc dotychczas obowiązująca dyrektywa 80/68/EWG, dotycząca ochrony wód podziemnych przed zanieczyszczeniem przez niektóre substancje niebezpieczne. Dyrektywa 2006/118/WE powstała w celu ochrony wód podziemnych i zapełnienia luki prawnej po uchyleniu dyrektywy 80/68/EWG. 2 Dyrektywa 2000/60/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 23 października 2000 r. ustanawiająca ramy wspólnotowego działania w dziedzinie polityki wodnej, RDW (Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000 establishing a framework for Community action in the field of water policy); Dz. Urz. L r. 3 Dyrektywa 2006/118/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 12 grudnia 2006 r. w sprawie ochrony wód podziemnych przed zanieczyszczeniem i pogorszeniem ich stanu (Directive 2006/118/EC of the European Parliament and of the Council of 12 December 2006 on the protection of groundwater against pollution and deterioration); Dz. Urz. L 372, r. 12

14 Poprawki do RDW wprowadzono także dyrektywą 2008/105/WE 4 (patrz tab. I.3). Przywołaną dyrektywą wprowadzono ponadto do RDW Wykaz substancji priorytetowych zastępujący dotychczasowy załącznik X, ustanowiony na mocy decyzji 2455/2001/WE Parlamentu Europejskiego i Rady 5. Tabela I.3. Środowiskowe standardy jakości w wodach śródlądowych dla substancji priorytetowych i niektórych innych substancji zanieczyszczających (na podstawie dyrektywy 2008/105/WE)* Nr Nazwa substancji priorytetowej Numer CAS Średnie roczne dopuszczalne stężenie [μg/l] wody powierzchniowe. śródlądowe inne wody. powierzchniowe 1 Alachlor ,3 0,3 2 Antracen ,1 0,1 3 Antrazyna ,6 0,6 4 Benzen Difenyloetery bromowane ,0005 0, Kadm i jego związki ,08 (klasa twardości wody 1) 0,08 (klasa 2) 0,09 (klasa 3) 0,2 0,15 (klasa 4) 0,25 (klasa 5) 6a Tetrachlorek węgla **/ C chloroalkany ,4 0,4 8 Chlorfenwinfos ,1 0,1 9 Chloropiryfos ,03 0,03 9a 9b Pestycydy cyklodienowe: Aldryna ** Dieldryna** Endryna** Izodryna** Σ = 0,01 Σ = 0,005 DDT całkowity** nie dotyczy 0,025 0,025 para-para-ddt** ,01 0,01 c.d. tab. na str Dyrektywa 2008/105/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 16 grudnia 2008 r. w sprawie środowiskowych norm jakości w dziedzinie polityki wodnej, zmieniająca i w następstwie uchylająca dyrektywy Rady 82/176/EWG, 83/513EWG, 84/156/EWG, 84/491/EWG i 86/280/EWG oraz zmieniająca dyrektywę 2000/60/WE Parlamentu Europejskiego i Rady (Directive 2008/105/EC of the European Parliament and of the Council of 16 December 2008 on environmental quality standards in the field of water policy, amending and subsequently repealing Council Directives 82/176/EEC, 83/513/ EEC, 84/156/EEC, 84/491/EEC, 86/280/EEC and amending Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council); Dz.Urz. L 348 z r. 5 Decyzja 2455/2001/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 20 listopada 2001 r. ustalająca listę substancji priorytetowych w obszarze polityki wodnej, dla których standardy jakości i normy emisji powinny być ustanowione na poziomie wspólnotowym. 13

15 c.d. tab. I Nr Nazwa substancji priorytetowej Numer CAS Średnie roczne dopuszczalne stężenie [μg/l] wody powierzchniowe. śródlądowe inne wody. powierzchniowe 10 1,2-dichloroetan (EDC) Dichlorometan Di(2-etyloheksyl)ftalan (DEHP) ,3 1,3 13 Diuron ,2 0,2 14 Endosulfan ,005 0, Fluoranten ,1 0,1 16 Heksachlorobenzen ,01 0,01 17 Heksachlorobutadien ,1 0,1 18 Heksachlorocykloheksan ,02 0, Izoproturon ,3 0,3 20 Ołów i jego związki ,2 7,2 21 Rtęć i jej związki ,05 0,05 22 Naftalen ,4 1,2 23 Nikiel i jego związki Nonylofenol (4-nonylofenol) ,3 0,3 25 Oktylolenol ((4-(1,1,3,3 -tetrametylobutylo)-fenol) ,1 0,01 26 Pentachlorobenzen ,007 0, Pentachlorofenol ,4 0,4 28 Wielopierścieniowe. węglowodory aromatyczne: nie dotyczy nie dotyczy nie dotyczy (Benzo(a)piren) ,05 0,05 (Benzo(b)fluoranten) (Benzo(k)fluoranten) Σ = 0,03 Σ =0,03 (Benzo(g,h,i)perylen) (Indeno(1,2,3-cd)piren) Σ =0,002 Σ =0, Symazyna a Tetrachloroetylen** b Trichloroetylen** Związki tributylocyny (kation tributylocyny) ,0002 0, Trichlorobenzeny ,4 0,4 32 Trichlorometan ,5 2,5 33 Trifluralina ,03 0,03 * Wartości graniczne chemicznych wskaźników jakości wód zostały transponowane do prawodawstwa krajowego rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 20 sierpnia 2008 r. w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych (DzU z 2008 r. nr 162, poz. 1008). ** Substancja ta nie jest substancją priorytetową, lecz jest substancją niebezpieczną w środowisku wodnym.

16 W dyrektywie 2008/105/WE uchyla się z dniem 22 grudnia 2012 r. dyrektywy 82/176/EWG, 83/513EWG, 84/156/EWG, 84/491/EWG, 86/280/EWG, czyli tzw. dyrektywy córki do dyrektywy 74/464/EWG w sprawie zrzutów substancji niebezpiecznych do wód. W dyrektywie 2008/105/WE uwzględniono poprawki do wymienionych wyżej dyrektyw i zawartych w nich standardów jakości. W dyrektywie 2006/11/WE 6 określono zasady ochrony przed zanieczyszczeniem środowiska wodnego i zapobiegania zanieczyszczeniu wynikającemu z uwalniania pewnych substancji do środowiska wodnego. Postanowienia tej dyrektywy mają zastosowanie do śródlądowych wód powierzchniowych, wód terytorialnych i wód przybrzeżnych. W dyrektywie 2006/11/WE ustanawiono cele jakościowe i wartości graniczne emisji dla substancji z listy I, oparte na najlepszych dostępnych technikach (dyrektywa 2008/1/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 15 stycznia 2008 r. dotycząca zintegrowanego zapobiegania zanieczyszczeniom i ich kontroli, Dyrektywa IPPC). Wartości graniczne są obligatoryjne, chyba że państwo członkowskie zapewni, że osiągane są cele jakościowe, które będą stale utrzymywane. Dyrektywa 2006/11/WE kodyfikuje i zastępuje dyrektywę 76/464/EWG wraz z wszystkimi jej poprawkami. Dyrektywa ta zostanie uchylona przez RDW z dniem 22 grudnia 2013 roku. I.2. Procedury tworzenia systemu monitoringu ciągłego I.2.1. Technika monitoringu ciągłego Najtrudniejszym wyzwaniem w monitoringu ciągłym jest stałe monitorowanie wybranych zanieczyszczeń w wodzie, nawet przy bardzo niskich ich koncentracjach. Jest to szczególnie trudne, jeżeli toń wodna podlega zmianom środowiskowym, takim jak napływy ładunków cząsteczek, które w konsekwencji sprawiają, że zadania pomiarowego nie da się zrealizować przy zastosowaniu pojedynczej metody analitycznej [Gokeler, 2005]. Potrzeba zastosowania techniki monitoringu ciągłego jest uzależniona od celów monitoringu, wykorzystania gromadzonych danych pomiarowych, znaczenia lokalizacji miejsc poboru próbek, spodziewanego zróżnicowania parametrów pomiarowych i dostępnych środków finansowych. W celu wdrożenia programu monitoringu ciągłego trzeba postępować zgodnie z określonymi procedurami, prowadzącymi do optymalnego wyboru pożądanych charakterystyk. Procedury te obejmują następujące działania: q krok 1 specyfikacja działania; q krok 2 specyfkacja parametrów jakości; 6 Dyrektywa 2006/11/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 15 lutego 2006 r. w sprawie zanieczyszczenia spowodowanego przez niektóre substancje niebezpieczne odprowadzane do środowiska wodnego Wspólnoty; Dz. Urz. UE L 64/52, z r. 15

17 q krok 3 ocena ryzyka; q krok 4 lokalizacja; q krok 5 specyfikacja sprzętu do monitoringu ciągłego; q krok 6 wybór techniki; q krok 7 specyfikacja. I.2.2. Charakterystyki Krok 1. Specyfikacja procesu. Jest to pierwszy etap projektowania programu zintegrowanego nadzoru środowiska, który ma być monitorowany. Zasady, według których należy postępować, są różne dla rzek, jezior, wód podziemnych, źródeł wody pitnej, punktów zrzutu ścieków itp. Jeziora i rzeki, na przykład wykazują przestrzenne zróżnicowanie jakości wody na całej swojej długości, szerokości i głębokości, co należy uwzględnić przy ustalaniu lokalizacji punktów monitoringowych. Jeziora generalnie są mniej zróżnicowane w czasie, rzeki natomiast charakteryzuje duża zmienność czasowa. Z kolei wody podziemne charakteryzuje bardzo mała zmienność w czasie, a zawierającą je warstwę wodonośną opisują dwa lub trzy wymiary przestrzenne. Krok 2. Specyfikacja parametrów jakości do objęcia monitoringiem. Kolejny krok projektowania programu nadzoru środowiska to zdefiniowanie parametrów jakości w zależności od tego, jaki rodzaj wód ma być monitorowany i jaki jest ich poziom podatności na zanieczyszczenie, jak również w kontekście europejskich i krajowych wymagań prawnych. Dla wód o umiarkowanej podatności na zanieczyszczenia można rozważać zastosowanie monitoringu ciągłego takich parametrów pośrednich, jak: ogólny węgiel organiczny (total organic carbon, TOC), rozpuszczony węgiel organiczny (dissolved organic carbon, DOC), absorbancja UV254, ph i przewodnictwo elektryczne, w celu monitorowania zmienności krótkookresowej przez śledzenie napływu określonych zanieczyszczeń lub zbieranie danych o trendach długookresowych. Uzyskane informacje mogą pozwolić na lepszą ocenę jak i na ile działalność ludzka wpływa bezpośrednio i pośrednio na zasoby wodne, będące w zarządzaniu. Dla wód o wysokiej podatności na zanieczyszczenie i silnie zróżnicowanych wzorcach zanieczyszczeń wskazany jest monitoring ciągły chemiczno-fizycznych parametrów biologicznych (tj. zmętnienia, ph, przewodności, potencjału redoks i toksyczności dla ryb), parametrów pośrednich (tj. TOC, DOC, UV254, ph i przewodnictwa) oraz określonych parametrów wskaźnikowych (tj. zawartości lotnych związków organicznych i fenoli), a takźe wykonanie testów toksykologicznych. Przykładowe parametry monitoringu ciągłego jakości i zasobów wód zestawiono w tabeli I.4. 16

18 Tabela I.4. Parametry monitoringu ciągłego [AWWA Research Foundation Report, 2002] Amoniak Parametr Testy biologiczne i toksykologiczne Bromki Chlorofil Przewodnictwo Tlen rozpuszczony Ewaporacja / transpiracja Przepływ Substancje odżywcze (fosforany/ azotany) Metale ph Wysokość opadów Potencjał redukcyjny / oksydacyjny Poziom rezerw wodnych Określone zanieczyszczenia organiczne. (pestycydy, fenole itp.) Temperatura TOC/ DOC (lub inne parametry pośrednie,. np. UV254) Zmętnienie Poziom wód w studniach Kierunek i prędkość wiatru Przykład zastosowania kontrola oczyszczania ocena środowiskowa lub screening / badania. przesiewowe / badania zgrubne wczesne ostrzeganie / alarmowanie kontrola oczyszczania wczesne ostrzeganie / alarmowanie kontrola oczyszczania wczesne ostrzeganie / alarmowanie ocena środowiskowa lub screening ocena środowiskowa lub screening monitoring i wykrywanie napływu wód zasolonych charakterystyka źródeł ocena środowiskowa lub screening monitoring równowagi hydrologicznej zarządzanie zasobami wodnymi kontrola oczyszczania ocena środowiskowa lub screening kontrola oczyszczania kontrola oczyszczania wczesne ostrzeganie / alarmowanie kontrola oczyszczania ocena środowiskowa lub screening monitoring równowagi hydrologicznej ocena środowiskowa lub screening kontrola oczyszczania kontrola magazynowania zasobów wody kontrola zagrożenia powodziowego kontrola oczyszczania wczesne ostrzeganie / alarmowanie ocena środowiskowa lub screening kontrola oczyszczania ocena środowiskowa lub screening kontrola oczyszczania ocena środowiskowa lub screening kontrola oczyszczania wczesne ostrzeganie / alarmowanie kontrola stanu wód gruntowych monitoring równowagi hydrologicznej 17

19 Krok 3. Ocena ryzyka. Na tym etapie należy ocenić ryzyko wystąpienia potencjalnego incydentu, np. awarii przemysłowej, która może prowadzić do uwolnień chemikaliów i w konsekwencji przenikania ich do wód. Ocena ryzyka dostarcza cennych informacji o zakresie podatności wód na zanieczyszczenie. Narażenie źródła dostaw wody na zanieczyszczenie zależy od następujących czynników: q rodzaju działalności ludzkiej, która może spowodować zanieczyszczenie i związanych z nią substancji zanieczyszczających, q lokalizacji tej działalności względem źródła wody, czasu potrzebnego na ewentualny przepływ zanieczyszczeń do wód, q skuteczności barier fizycznych pomiędzy źródłem wody a miejscem prowadzenia potencjalnie zanieczyszczającej działalności, q efektywności planu zarządzania źródłem wody, q dostępnych możliwości kontroli zanieczyszczeń po ogłoszeniu alarmu, np. możliwości unieszkodliwienia zanieczyszczeń (kontaminantów), możliwości czasowego zatrzymania wypływu substancji zanieczyszczającej itp. Wody o niskiej podatności na zanieczyszczenie charakteryzuje mała liczba działalności potencjalnie zanieczyszczających zlokalizowanych w pobliżu, czas przepływu zanieczyszczeń dłuższy niż czas potrzebny do wykonania analiz laboratoryjnych oraz istnienie znaczących barier fizycznych pomiędzy źródłem wody a miejscem prowadzenia działalności potencjalnie zanieczyszczającej. W takim wypadku monitoring ciągły może być potrzebny tylko wtedy, gdy są spodziewane rzadkie, nieprzewidywalne i znaczące odchylenia, spowodowane zewnętrznymi zmianami jakości wody. Krok 4. Lokalizacja. Fizyczna lokalizacja urządzeń pomiarowych systemu monitoringu ciągłego ma zasadnicze znaczenie przy wyborze odpowiedniego oprzyrządowania, jak również ewentualnych koniecznych dodatkowych konstrukcji, które pozwolą lepiej umiejscowić system operacyjny. Środowisko podmokłe lub niebezpieczne może wymagać specjalnego zaprojektowania instrumentów pomiarowych oraz zastosowania specjalnych materiałów lub specjalnego sposobu budowy. Delikatne instrumenty i oprzyrządowanie muszą być osłonięte specjalnymi konstrukcjiami ochronnymi. Końcówki i urządzenia pomiarowe oraz całe oprzyrządowanie pomiarowe wymagają odpowiedniego umiejscowienia. Najlepiej jest instalować instrumenty w miejscach łatwo dostępnych, dobrze wentylowanych i oświetlonych, możliwie jak najbliżej punktu poboru próbki. Ważne jest też, aby wybrane miejsca były dostatecznie obszerne, tak aby możliwa była konserwacja i kalibracja urządzeń pomiarowych. W pewnych sytuacjach konieczna jest specjalna wentylacja, pozwalająca na usuwanie substancji szkodliwych i powodujących korozję oraz nieprzyjemnych zapachów, np. przy analizach z użyciem lotnych odczynników. 18

20 Istotne są też wymagania związane z konserwacją sprzętu, zwłaszcza jeżeli ma on funkcjonować przez dłuższy czas w odległym, nieuczęszczanym miejscu. W takim wypadku wskazane będzie zastosowanie aparatury kontrolnej, która nie wymaga zewnętrznego próbkowania i nie ulega szybkiemu zużyciu. Krok 5. Specyfikacja sprzętu do monitoringu ciągłego. Kolejny krok w procesie projektowania programu nadzoru środowiska i wyboru aparatury kontrolnej do monitoringu ciągłego to określenie kryteriów wykonawczych wymaganych dla parametrów, które mają być mierzone. Według AWWA Research Foundation Report 2002 kryteria wykonawcze to: q...czas odpowiedzi czas, po jakim instrumenty pomiarowe reagują na zmianę rejestrowanej zmiennej fizycznej; w trakcie kalibracji długi czas odpowiedzi powoduje powstawanie błędów, jeżeli użytkownik nie da instrumentom dostatecznie dużo czasu na ustabilizowanie się przy znanych wartościach mierzonego parametru; q liniowość dokładność pomiarów robionych przez instrumenty w całym zakresie ich działania; określa się ją wykonując pomiary roztworów kalibrowanych, dla których wartości parametrów obejmują cały zakres roboczy urządzenia pomiarowego; q...współczynnik zmienności znormalizowane ujęcie zmienności sygnału danego urządzenia pomiarowego, które oblicza się z zastosowaniem metody opisanej w PN-ISO :2003; q...granica wykrywalności najmniejsza ilość lub stężenie dowolnego parametru, jakie może zostać wykryte przy określonym poziomie ufności (95% prawdopodobieństwa wykrycia); trzeba rozróżnić dwa rodzaje oznaczeń: jednozmienne (jeżeli dany czujnik mierzy tylko jeden parametr) i wielozmienne (jeżeli mierzy więcej niż jeden parametr); q...granica oznaczalności najniższa wartość parametru, jaka może być zmierzona przy akceptowalnym poziomie dokładności i precyzji; dokładność oznacza zgodność pomiędzy wartością mierzoną a akceptowaną wartością odniesienia; q...powtarzalność zmienność pomiarów dokonywanych przez pojedynczy instrument pomiarowy na tym samym roztworze i w tych samych warunkach; można powiedzieć, że pomiar jest powtarzalny, jeżeli zróżnicowanie uzyskanych wyników jest mniejsze od pewnej ustalonej granicy; według Guidelines for Evaluating and Expressing the Uncertainty of NIST Measurements Resultes warunki powtarzalności to: niezmienna procedura pomiarowa, ten sam wykonawca, te same instrumenty pomiarowe w tych samych warunkach, taka sama lokalizacja oraz powtarzanie pomiarów w krótkim okresie; q...najmniejsza wykrywalna zmiana zmiana określana na podstawie testów powtarzalności, jako trzykrotne odchylenie standardowe pomiarów wykonywanych na roztworze kalibracyjnym; 19

21 q...wiarygodność zgodność pomiędzy średnią wartością z dużej serii pomiarów i akceptowaną wartością odniesienia; wyniki pomiaru wiarygodności są zazwyczaj wyrażane w jednostkach odchylenia standardowego, tj. w tych samych jednostkach co wartości badanej cechy; q...dryft krótkotrwały definiowany jako nachylenie prostej regresji obliczanej dla serii pomiarów wykonanych na tym samym roztworze kalibracyjnym (50 procent) i wyrażane jako procent zakresu roboczego w okresie 24 godzin; pomiary są rozkładane w najkrótszym czasie pomiędzy procedurami konserwacyjnymi (np. płukanie, autokalibracja); q...dryft długotrwały określany jako nachylenie prostej regresji otrzymywanej z szeregu różnic między wartościami odniesienia i wartościami pomiarowymi, uzyskiwanymi w badaniach terenowych w trakcie testów wiarygodności, wyrażane w procentach zakresu roboczego w okresie 24 godzin; q...powtarzalność codobowa precyzja w warunkach powtarzających się dzień po dniu, a precyzja jest to stopień zgodności między niezależnymi wartościami pomiarowymi otrzymanymi w ustalonych warunkach; powtarzalność codobowa jest obliczana jako odchylenie standardowe wyników pomiarów wykonanego w różnych dniach na roztworze kalibracyjnym dla 35% (i powtórzonego dla 65%) zakresu roboczego urządzenia pomiarowego; q...efekt pamięci tymczasowa lub stała zależność reakcji urządzenia pomiarowego od wcześniej wykonanych wyników pomiarów; zazwyczaj obserwuje się ją, gdy poprzednio zmierzona wartość parametru wykraczała ponad zakres roboczy urządzenia pomiarowego; mówi się, że urządzenie ma efekt pamięci, jeżeli różnica między wartością parametru roztworu kalibracyjnego a wynikiem pomiaru jest większa niż najmniejsza wykrywalna zmiana; q...interferencja niepożądany sygnał wyjściowy spowodowany przez jeden lub więcej parametrów innych niż mierzony parametr; informacje o interferencjach wpływających na działanie urządzenia pomiarowego można otrzymać od producenta lub dostawcy, znaleźć w literaturze lub też uzyskać od innych użytkowników; q...odporność opisuje stabilność urządzenia pomiarowego, jeżeli urządzenie to podlega działaniu różnych warunków środowiskowych, wpływających na jego funkcjonowanie; informację o wymaganych warunkach środowiskowych i procedurach operacyjnych można zazwyczaj znaleźć w ulotkach producenta lub dostawcy w formie górnych i/lub dolnych wartości granicznych temperatury, przewodnictwa, ph, wymaganej częstości kalibracji i czyszczenia itp.; q dostępność definiowana jako część pełnego okresu pomiarowego (wyrażona w procentach), w której łańcuch pomiarowy jest dostępny do wykonywania pomiarów; q...czas nieprzerwanej pracy definiowany jako zmierzona dostępność i obliczany w następujący sposób: 100* [1-(zmierzony czas zatrzymań/cały okres)] i porównywany z dostępnością; awarie części łańcucha pomiarowego i czas potrzebny do ich usunięcia nie jest włączany do obliczeń. 20

22 Precyzyjne definicje opisanych charakterystyk działania i sposób ich obliczania są podane w normie PN-EN ISO Norma ta określa metody sprawdzania działania czujników i przyrządów analitycznych przeznaczonych do ciągłego badania wody. Dotyczy większości urządzeń pomiarowych, chociaż wiadomo, że w odniesieniu do niektórych urządzeń przeprowadzenie badań sprawdzających nie jest możliwe. W normie: q zdefiniowano czujniki i przyrządy analityczne stosowane do pomiarów jakości wody; q zdefiniowano terminologię opisującą charakterystyki ich działania; q określono procedury badania (w laboratorium i w skali technicznej) stosowane do oceny charakterystyki ich działania. Krok 6. Wybór technik. Stosowane w monitoringu ciągłym techniki przedstawiono w rozdziale I.3. Krok 7. Specyfikacja systemu wczesnego ostrzegania i alarmowania. Zamieszczony na rysunku I.1 schemat ilustruje specyfikację systemu wczesnego ostrzegania i alarmowania (SWO). Ocena zapotrzebowania na SWO Opracowanie listy zanieczyszczeń. Rozważenie SWO i innych alternatyw. Ustalenie planu SWO Uzyskanie zaangażowania szczebla zarządzającego i powołanie zespołu. Zdefiniowanie celów i zadań realizacyjnych planu SWO. Sprawdzenie systemu dystrybucji i jego podatności. Określenie całościowego podejścia do projektowania SWO Opracowanie szczegółowego projektu SWO Wybór technik wykrywania. Określenie poziomów alarmowych. Przeprowadzenie badań losu patogenów i chemikaliów, dróg ich przemieszczania. Określenie lokalizacji i gęstości czujników. Wybór systemów zarządzania danymi, interpretacji i redukcji. Ustanowienie powiązań komunikacyjnych dla celów reagowania, notyfikacji i podejmowania decyzji. Rys. I.1. Schemat projektowania zintegrowanego systemu wczesnego ostrzegania [EPA, EWS Review 2005] 21

23 Rozważając przygotowanie zintegrowanego systemu wczesnego ostrzegania (SWO), szczególnie dla systemu dystrybucji, zakład musi przejść przez całą strukturę procesu podejmowania decyzji. Zgodnie z przedstawioną na rysunku I.1 koncepcją procesu projektowania systemu, należy: q określić potrzebę stworzenia systemu; q przeprowadzić właściwe i potrzebne planowanie i koordynację; q przygotować całokształt systemu; q opracować szczegóły projektu. Wiele informacji na ten temat można znaleźć w publikacji Water Resources Update [Hasan et al., 2004]. Bardziej szczegółową analizę systemu wczesnego ostrzegania i alarmowania zamieszczono w rozdziale I.4. I.3. Techniki monitoringu ciągłego wód I.3.1. Informacje ogólne Ostatnie osiągnięcia techniczne i technologiczne znacznie zwiększyły możliwości prowadzenia monitoringu wód. Lepiej poznano możliwości i zalety czujników wykorzystywanych do analizy jakości wody. Zastosowanie urządzeń do monitoringu ciągłego postrzegane jest jako bardzo korzystne w wielu sektorach związanych z zarządzaniem wodami. W monitoringu ciągłym są wykorzystywane dwa główne rodzaje technik. Są to techniki bazujące na klasycznych elektrodach i techniki wykorzystujące instrumenty optyczne. I.3.2. Czujniki elektrodowe Od wielu lat najbardziej rozpowszechnioną metodą pomiaru parametrów fizykochemicznych jest zastosowanie w tym celu elektrod. Podstawowe parametry mierzone tą techniką [Wagner et al., 2000] to: q ph, q przewodność właściwa, q temperatura, q tlen rozpuszczalny, q mętność, q poziom wody. 22

24 Czujniki ph. W najbardziej rozpowszechnionym typie czujników ph, stosowanych w monitoringu ciągłym jakości wody, zastosowano pomiar ph metodą elektrometryczną, opartą na elektrodzie wodorowo-jonowej. Czujniki stosowane w podwodnych urządzeniach pomiarowych są to zazwyczaj zintegrowane elektrody (wzorcowa i pomiarowa), wykonane ze srebra, w jednej, podzielonej szklanej sądzie. Elektroda wzorcowa jest zanurzona w wewnętrznym roztworze wzorcowym (chlorek srebra o ph =7). Przez jej porowate szkło mogą swobodnie przenikać jony hydroniowe odpowiadające za ph badanej wody. Membrana w szklanej obudowie zapewnia elektryczne połączenie roztworu wzorcowego i badanej wody, ale zapobiega ich mieszaniu. Ponieważ koncentracja jonów wodorowych w wewnętrznym roztworze buforowym jest stała, to zewnętrzna różnica potencjałów, która jest określona w stosunku do wewnętrznej elektrody odniesienia, jest proporcjonalna do ph badanej wody. Poprawnie skalibrowanym czujnikiem ph można dokonywać pomiarów z dokładnością do 0,2 jednostki, jednakże czujnik ten łatwo może zostać porysowany, złamany lub zabrudzony. Czujniki przewodności właściwej. Są dwa rodzaje czujników przewodności właściwej z elektrodami lub bez elektrod. Czujniki do ciągłego pomiaru jakości wody na ogół mają elektrody, co wymaga od użytkownika wyboru ogniwa stałego w zależności od spodziewanego zakresu przewodności właściwej. Wieloparametryczne systemy urządzeń pomiarowych zazwyczaj zawierają układ automatycznego kompensowania temperatury, w związku z czym przewodność właściwa zazwyczaj jest kompensowana dla 25 C, ale dokładnie jest to podawane w instrukcji dostarczanej przez producenta urządzenia. Wszystkie nowoczesne systemy monitoringu są projektowane dla wód o średniej przewodności właściwej (od 100 do 2000 μs/cm w 25 C) lub wyższej. Generalnie elektrody do pomiaru przewodności właściwej są wiarygodne, dokładne i trwałe, lecz podatne na zanieczyszczenie przez organizmy wodne lub osady. Czujniki temperatury. Czujniki do ciągłych pomiarów jakości wody zazwyczaj mierzą temperaturę termistorem, którym jest półprzewodnik o oporności zmieniającej się wraz z temperaturą. Termistory są czujnikami wiarygodnymi, dokładnymi i trwałymi, wymagają niewielu zabiegów konserwacyjnych i są stosunkowo niedrogie. Nowoczesne termistory mierzą temperaturę z dokładnością do 0,1 stopnia. Czujniki tlenu rozpuszczonego. Najpowszechniej stosowaną techniką pomiaru stężenia tlenu rozpuszczonego (dissolved oxygen, DO) w monitoringu ciągłym jest metoda amperometryczna, w której stężenie tlenu jest mierzone przez membranowe czujniki polarograficzne, kompensowane temperaturowo. Wyniki pomiarów są dokładne, jednakże czujniki polarograficzne są wrażliwe na temperaturę i prędkość przepływu wody oraz podatne na zanieczyszczenie. Ponieważ przepuszczalność membrany i rozpuszczalność tlenu w wodzie zmienia się w funkcji temperatury, bardzo istotne jest, aby czujniki były kompensowane temperaturowo. Czujniki zmętnienia. Czujniki te działają na odmiennej zasadzie niż wszystkie poprzednio omówione. Czujniki te kierują wiązkę światła emitowanego przez diodę na próbkę wody i mierzą światło rozproszone przez cząstki zawieszone obecne w wodzie. Metoda pomiaru nefelometrycznego jest 23

25 wykorzystywana w większości dostępnych w handlu czujników, o zakresie czułości nefelometrycznych jednostek zmętnienia (NTU) i dokładności +/ 5% lub 2 NTU, w zależności od tego, która wartość jest większa. Niektóre czujniki mogą podawać wiarygodne wartości aż do 1500 NTU. Czujniki poziomu wody. Technika oparta na wykrywaniu poziomu przewodnictwa wykorzystuje niskonapięciowe źródło prądu, podłączone do dwóch oddzielnych elektrod. Ze źródłem prądu często są powiązane pewne aspekty kontroli, takie jak sterowanie pracą pomp. Płyn przewodzący prąd, kontaktujący się zarówno z sondą dłuższą (wspólną), jak i z sondą krótszą (zwrotną), dopełnia układ przewodzenia. I.3.3. Czujniki optyczne Urządzenia optyczne do ciągłych pomiarów jakości wody mają zastosowanie dla wszelkiego rodzaju wód, począwszy od wód pitnych aż do wód ściekowych. Zazwyczaj urządzenia te mierzą jedną lub dwie długości fal w zakresie światła widzialnego (VIS) lub ultrafioletu (UV), ale bardziej zaawansowane urządzenia mogą także dokonywać pomiarów pełnego spektrum w obu tych zakresach. Tego rodzaju zaawansowane technicznie spektrofotometry mogą jednocześnie w czasie rzeczywistym i z wysoką częstotliwością mierzyć wiele parametrów, takich jak chemiczne i biologiczne zapotrzebowanie na tlen, ogólny i rozpuszczony węgiel organiczny, absorbancja UV254, stężenie NO 3- i NO 2-, mętność oraz stężenie benzenu, toluenu, pestycydów i innych substancji. W trakcie jednego badania spektrofotometrycznego można przeprowadzić pomiar wielu parametrów. Wykorzystanie spektroskopii UV/VIS w chemii analitycznej sięga lat 50. i 60. XX w. Początkowo wiązało się z wykorzystaniem bardzo kosztownego sprzętu o dużych rozmiarach. W latach 80. wprowadzenie miniaturowych detektorów diodowych w połączeniu z coraz mocniejszymi procesorami i coraz lepszymi narzędziami matematycznymi doprowadziło do rozwoju spektrometrii zakresu UV/VIS, co umożliwiło szybkie upowszechnienie małych i stosunkowo tanich urządzeń laboratoryjnych. W latach 90. technikę tę zaczęto wykorzystywać także poza laboratoriami, w badaniach terenowych, lecz nadal przy użyciu dość dużych, drogich i skomplikowanych analizatorów [Broeke et al., 2006]. Proste fotometry. Rynek sond i czujników optycznych do badań terenowych nadal jest zdominowany przez stosunkowo proste fotometry, które mogą mierzyć jedną lub dwie długości fal. Urządzenia te generalnie są ograniczone do pomiarów pojedynczego parametru. Spektrofotometry. Znacznie więcej informacji można uzyskać, jeżeli wykorzystywane jest całe spektrum absorpcji zamiast pojedynczej długości fali. Rozwój elektroniki i optyki w ostatnich latach pozwolił na opracowanie urządzeń o niewielkich rozmiarach, wykorzystujących spektroskopię w pełnym zakresie widma światła widzialnego i ultrafioletu, tzw. spektrofotometrów. Spektrofotometr jest to rodzaj fotometru, tj. urządzenia do pomiaru natężenia światła, które dokonuje pomiarów natężenia jako funkcji koloru, czyli długości fali światła. Ważne właściwości spektrofotometrów to szerokość pasma widma i liniowy zakres absorpcji. 24