WPŁYW SPOSOBU OPRÓBOWANIA OTWORÓW OBSERWACYJNYCH NA WYNIKI OZNACZEŃ PODSTAWOWYCH SKŁADNIKÓW HYDROCHEMICZNYCH

Transkrypt

1 Lech POPRAWSKI, Józef KRYZA Instytut Nauk Gelgicznych Uniwersytetu Wrcławskieg UKD : WPŁYW SPOSOBU OPRÓBOWANIA OTWORÓW OBSERWACYJNYCH NA WYNIKI OZNACZEŃ PODSTAWOWYCH SKŁADNIKÓW HYDROCHEMICZNYCH Szczegółwe badania hydrchemiczne wymagają próbwania warstw wdnśnych przeprwadzneg zgdnie z przyjętymi w danym kraju zasadami. Wymaga t najczęściej przepmpwania twru i dpwiednieg zabezpieczenia próbki raz przestrzegania terminów znaczeń labratryjnych (1). Taki spsób próbwania pciąga za sbą wyskie kszty, zajmuje duż czasu i częst jest niemżliwy d wyknania ze względu na uzbrjenie techniczne twrów. Wprwadzenie śrdków technicznych dla pbru próbek na niektóre bszary, np. bszary rlne w kresie wegetacji, prwadzi d znacznych, nieuzasadninych i spłecznie szkdliwych strat. Zdarza się, że sieć bserwacyjna jest przypadkwa, tzn. dla kreślneg zadania hydrgelgiczneg nie wyknuje się specjalnych twrów a wykrzystuje się istniejące studnie i twry bserwacyjne. Czasami ich knstrukcja nie pzwala na zachwanie wymgów związanych z wymianą wdy w twrze. Autrzy bardz częst sptykali się w praktyce zawdwej z takimi sytuacjami. Opróbwań dknywan wówczas bez pmpwania twru. Przy interpretacji badań hydrchemicznych pjawiły się wątpliwści, na ile wyniki znaczeń labratryjnych dzwierciedlają rzeczywiste warunki hydrchemiczne panujące w warstwie wdnśnej. Z tych pwdów przeprwadzn prsty eksperyment plegający na dwukrtnym próbwaniu sieci 39 twrów załżnych w pdb-

2 s u ca - S r M H %. Ë, N Ptas к 20,8 32,1 8,7-11,9 14,3 45,5-14,3 5,3 31,25 18,2 т m so Г-Г " тг «/"Г с rt ^ г-т 4,75 4,75 10,5 11,75 4,50 3,0 4,0 4,5 2,75 2,25 O ft Ю ^ ^ - ON с-^ ^ ^ ^ j «N 1. ГП ' i ' ^ ^ Wapń ^ ~ (N «/1 v' * v' ' v сч ф 76 mm Ryc. 1. Schemat gelgiczny i knstrukcja typweg twru bserwacyjneg 1 gleba, 2 glina pylasta, 3 żwir gliniasty, 4 i 6 glina, 5 piasek średniziarnisty nych warunkach hydrgelgicznych. Pierwszą próbkę pbran z twru bez pmpwania, drugą zaś p wymianie wdy w twrze w ilści d 3 d 20-krtnej bjętści wdy zgrmadznej w twrze. CHARAKTERYSTYKA SIECI OBSERWACYJNEJ O S rs s. В а s -, a я с ft g M. t Ł S 3 в. м 'S и S ft S» IS S - 3 N 1 u ce S Siarczany Chlrki A h H ih нь м^спмппю - NO - сч г С <N ' Tt so~ riсч tj^ notriôôô П1Л 19,0-18,3 32,1 18,9 18,6 17,6 12,4 4,9 20,9 2,5 51,03 82,12 161,04 18,42 151,46 102,27 17,67 78,98 84,09 57,86 13,6 1,95 19,4 4,6-9,2-6,3-5,1 18,4 25,95 42,26 145,78 56,44 36,59 30,91 15,32 45,10 13,90 308,86 -"Ô^łOOClei"^ тг Г-J * I 0 s чс ' 1 (NCNCNÔCCÔt-^^Tî <N -26,2-8,3 7,7 9,3-7,1 7,0-25,5 18,4 à-? u NO \ Sieć bserwacyjna bejmwała dwa rejny próbwań. Warunki hydrgelgiczne bu rejnów są pdbne. D głębkści kilkunastu metrów występują glacjalne i fluwiglacjalne sady czwartrzędwe. Pniżej zalega warstwa wdnśna trzecirzędu reprezentwana przez pylaste piaski. Spśród 39 próbwanych twrów 17 ujmuje aluwialne piaski i żwiry miąższści d 12 m. Otwry bserwacyjne głębkści d 20 m wyknane są mechanicznym systemem brtwym w średnicy 150 mm i zabudwane piezmetrami z rur stalwych i z PCV średnicy 75 mm. Filtry przeciętnej długści 1,5 m ujmują spągwą część warstwy wdnśnej. Przykładwy prfil litlgiczny i knstrukcję twru przedstawin na rycinie 1. Na bazie tej sieci bserwacyjnej prwadzne są stacjnarne badania zmian składu chemiczneg wód. Występujące tu wdy pdziemne mają zróżnicwany skład chemiczny, będący wynikiem różnych przebrażeń hydrchemicznych, wywłanych czynnikami antrpgenicznymi takimi jak: rlnictw, urbanizacja wiejska i in. (4). Są t przeważnie wdy siarczanw-wdrwęglanwe lub wdrwęglanw-siarczanwe mineralizacji d 150 d Wśród katinów dminują wapń i magnez (ryc. 2). а л i -.m '5 - ja r 0 t: 1 - в Twardść mval/l Sucha pzstałść Numer twru «/ > tri «(N rr sq <n r*i - it) r-~ C>f Tt 00 <N ^ ^ Tt <N " "1 ^ 1 Ч, Ч, "1 ч ^ ^ ci 1Л ССЧ Tt rt -rf" Г Г-' 00 ' 0\ s (N s Г-" Г-^СЛ 1 1 1^1 ^ m ^"^MvONOOMO^vO I^mnr-^vOOOt^ \ OS CMrfSOfS^TftNTj-OO r~-osr--00(4o\os00r--t}- (SWÔntnM^MO 1Л vû (N f^l Tf "Л dkładnść znaczeń

3 Si *0L. <i r <0L \ 0 s *OL. K) t Mg en 1ч> S0< СТ1 с KATIONY [ / mval /1 ] ANIONY 1% mval 11 ] Ryc. 2. Charakterystyka hydrchemiczna wód pdziemnych z badanych twrów bserwacyjnych przedstawina w diagramach trójkątnych P % n =39 x1 =478 x2 = = H 4 =, n. r R T - п Sucha pzstałść [] Sucha pzstałść [] Siarczany [] Siarczany [] Ryc. 3. Prcentwe diagramy częstści występwania raz krzywe kumulacyjne suchej pzstałści i siarczanów 1 przed pmpwaniem twrów, 2 p pmpwaniu twrów

4 СП U~> N CL < ID Й- V у =1,0 5 х /9,9 / } Run"" 0 ' 9 0 / / ' / / V V SUCHA POZOST-x, m g / l en 10 и >ч 5 CC < 200 i / V к / * / у = 0,98х 1,27 R l i n = 0,86 у> /. /Г / ^ ' * I 5 10 T W A R D O Ś Ć, m g / l /Ч I ^ 15 СП 200 у = Q99x 5,23 /; R l i n = 0,96 // 150 у=1,0 Ах21.68 * сг _) m CHLORKI х, m g / l SIARCZANY*, m g / l у = х 2 3, 0 5 R l i n =0,85 / ст 801 у = 0,84х 2,71 R.. =0,98 lin ' W A P Ń x, m g / l P 0 T A S x, m g / l Ryc. 4. Zależnść między stężeniem wybranych składników w wdach pbranych przed pmpwaniem twrów (x) i p pmpwaniu twrów (y)

5 Charakterystyka zmian wybranych składników hydrchemicznych w próbkach wód pbranych p przepmpwaniu twrów w stsunku d próbwania bez pmpwania (liczba badanych twrów n 39) Wskaźnik Sucha pzstałść Twardść Chlrki Siarczany Wapń Ptas Liczba twrów z przyrstem zawartści wskaźnika Liczba twrów ze spadkiem zawartści wskaźnika Liczba twrów ze zmianą zawartści wskaźnika w granicach dkładnści znaczeń Średnia zmiana zawartści wskaźnika 16,4% 16,3% 8,1% 18,3% 21,6% 10,4% OPIS PRZEPROWADZONEGO EKSPERYMENTU Dla sprawdzenia wpływu spsbu próbwania twrów na wyniki znaczeń pdstawwych składników chemicznych wód pdziemnych przeprwadzn wspmniany wcześniej eksperyment pdwójneg ich próbwania. Pierwszą próbkę x pbran z twru bez wymiany wdy w twrze. Próbkę pbieran próbnikiem z filtrwej strefy twru. Taki spsób próbwania był praktykwany d 5 lat. W kresie tym dwukrtnie dknywan czyszczenia twrów. Drugą próbkę y pbieran p 3 d 20-krtnej wymianie bjętści wdy zgrmadznej w twrze. Wyniki znaczeń pdstawwych elementów w bu seriach umżliwiły ich statystyczną cenę i wyciągnięcie wnisków praktycznym charakterze. Chdzi głównie maksymalne uprszczenie metdyki próbwania przy zachwaniu wiarygdnści uzyskiwanych rezultatów. UZYSKANE WYNIKI. Wybrane z 39 twrów przykładwe znaczenia głównych elementów hydrchemicznych w seriach x i y zawiera tabela 1. Pdan w niej także kreślną eksperymentalnie dkładnść znaczeń analitycznych (wielkść błędu). Prces wymiany wdy w twrze bserwacyjnym pwduje przeważnie przyrst pdstawwych składników hydrchemicznych w próbkach. Najwyższy przeciętny przyrst bserwuje się w przypadku wapnia ( 21,6%) i siarczanów ( 18,3%), najmniejszy zaś w przypadku chlrków ( 8,1%) (tab. 2). Tak regularnych zmian nie bserwuje się w przypadku wdrwęglanów czy aztanów (nie umieszcznych w tabeli). Średnia dla 39 twrów wartść suchej pzstałści wzrsła z 478 d 587, a wartść mdalna z 325 d 405. W przypadku siarczanów wzrst ten wyniósł dpwiedni: wartść średnia z 66 d 102, wartść mdalna z 54 d 78 (ryc. 3). Na rycinie 4 przedstawin relacje pmiędzy stężeniami wybranych składników w próbkach wód pbranych bez pmpwania raz p pmpwaniu twrów. Uzyskan wyskie wartści współczynników krelacji pmiędzy próbkami x i y wynszące d R lin = 0,76 (siarczany) d R lln = 0,98 (ptas). Dknan również ceny zależnści pmiędzy wielkścią zmian stężeń badanych wskaźników a wielkścią współczynnika filtracji w warstwie wdnśnej, ustalną na drdze próbnych pmpwań. Zależnści takiej nie stwierdzn (uzyskana wartść współczynnika krelacji liniwej wynsiła R lin = = 0,25). Różnice składu chemiczneg wód w twrze i w warstwie wdnśnej raz zmiany zawartści pszczególnych składników przy różnym spsbie próbwania są spwdwane różnymi prcesami hydrchemicznymi wywłanymi takimi czynnikami, jak : pinwy przepływ wdy twrze wskutek zróżnicwanych ciśnień w warstwie wdnśnej, pinwe zróżnicwanie mineralizacji i gęstści wdy w warstwie wdnśnej, seznwe zmiany chemizmu wód pdziemnych, hryzntalny przepływ wdy przez zafiltrwaną część twru, prcesy dyfuzji i napwietrzenia wdy w twrze, mżliwść istnienia tzw. martweg słupa wdy w twrze i inne (2, 3). Taka różnrdnść czynników i prcesów uniemżliwia generalną i jednznaczną interpretację uzyskaneg materiału. WNIOSKI Pmijając szczegółwe rzważania nad wspmnianymi prcesami, różnymi dla różnych twrów, uzyskane wyniki eksperymentu pzwalają na wyciągnięcie kilku praktycznych wnisków: różne spsby próbwania twrów pwdują różnice w uzyskanych znaczeniach głównych elementów hydrchemicznych : najwyższe różnice uzyskan dla wapnia i siarczanów, najniższe dla chlrków; średnie wartści dchyleń wynszą 15 % ; w 75 % przypadków jest t przyrst wskaźników; nie stwierdzn aby te zmiany miały związek z przepuszczalnścią warstwy wdnśnej; zmiany te nie są na tyle duże aby w przypadku gólneg lub wskaźnikweg rzpznania niektórych elementów chemizmu wód pdziemnych istniała kniecznść uciążliweg technicznie i eknmicznie sczerpywania wdy z twru przed pbraniem próbki; różnice te są isttne dla śledzenia subtelnych fluktuacji składu wód, przy gólnej charakterystyce hydrchemicznej bszaru mgą być pminięte. LITERATURA 1. Bidziński W., Płchniewski Ł. Wpływ spsbu pbierania raz czasu i warunków przechwywania próbek wdy na wyniki analizy chemicznej. Kwart. Gel. 1971, 15/4. 2. Jrdan H., Kleczkwski A., Pietras J., Witczak S., Tischer W. Metdyka i przykłady zastswania małśrednicwych przyrządów d próbwania wód pdziemnych. Techn. Pszuk. Gel. 1978, nr Kleczkwski A. S. (red.) Ochrna wód pdziemnych. Warszawa, Kryza J., Pprawski L., Staśk S. - Patterns f the grundwater pllutin induced by agriculture and rural urbanizatin clse t hydrtechnic cnstructins; an example frm Lwer Silesia, SW Pland. Mat. Symp. nt. Integrated Land Use planning and Grundwater Prtectin Management in Rural Areas. Karlve Vary, 1986.