Ocena wybranych wskaźników jakości wód w zachodniej części Karkonoszy na przykładzie zlewni Kamieńczyka

Transkrypt

1 RYSIUKIEWICZ M. & MARSZAŁEK H. 2012: Ocena wybranych wskaźników jakości wód w zachodniej części Karkonoszy na przykładzie zlewni Kamieńczyka. Opera Corcontica 49: Ocena wybranych wskaźników jakości wód w zachodniej części Karkonoszy na przykładzie zlewni Kamieńczyka Estimation of selected water quality indicators from the Kamieńczyk River catchment in the western part of the Karkonosze Mts MICHAŁ RYSIUKIEWICZ & HENRYK MARSZAŁEK Zakład Hydrogeologii Stosowanej, Instytut Nauk Geologicznych, Uniwersytet Wrocławski, pl. M. Borna 9, Wroclaw, PL, michal.rysiukiewicz@ing.uni.wroc.pl, henryk.marszalek@ing.uni.wroc.pl Abstrakt Zlewnia Kamieńczyka, położona w zachodniej części Karkonoszy, poddawana była długoletnim oddziaływaniom antropogenicznym, w efekcie czego w drugiej połowie ostatniego stulecia doszło do silnych zmian jakości wody. Ograniczenie w latach 90. emisji przemysłowych oraz podjęte zabiegi rewitalizacyjne, odwróciło niekorzystny trend zmian doprowadzając do znacznej poprawy jakości wód. Prowadzony od 2010 roku monitoring hydrogeochemiczny środowiska wodnego wykazał jednak w wodach powierzchniowych i podziemnych zlewni Kamieńczyka obecność podwyższonych wartości wybranych wskaźników chemicznych, świadczących o zachodzących w dalszym ciągu negatywnych zmianach. Ocenę jakości wód wykonano na podstawie analiz próbek wody pobranych z 16 punktów pomiarowych, w tym 7 z wód powierzchniowych, zlokalizowanych w profilu wysokościowym zlewni od strefy źródłowej do ujścia Kamieńczyka w Szklarskiej Porębie, oraz 9 z wód podziemnych. Wyniki badań potwierdzają tendencję wzrostową mineralizacji wód wraz ze spadkiem wysokości terenu. Wzrost stężeń niektórych jonów, szczególnie w obszarach zabudowanych, można wiązać także z dostarczeniem ładunku zanieczyszczeń. Niepokojący jest fakt przekroczenia w niektórych punktach norm dla wód pitnych dla Fe, Mn oraz Al, którego koncentracja w jednym z piezometrów przekroczona została nawet o 27 razy względem normy. Badania wykazały wzrost średniego odczynu wód w zlewni Kamieńczyka w stosunku do lat poprzednich, co może świadczyć o dalszej poprawie jakości wód. Słowa kluczowe: jakość wód, zlewnia Kamieńczyka, Karkonosze Abstract The Kamieńczyk River catchment, located in the north-western (Polish) part of the Karkonosze/Krkonoše Mts (The Giant Mts), has suffered for many years due to impacts of air pollution, which resulted in strong chan ges in water quality in the second half of the last century. Limitation of industrial emissions in the 1990s and application of revitalization treatments led to significant improvements in water quality. However, the hydrogeochemical monitoring carried out since 2010 showed the presence of elevated concentrations of selected chemical indicators in the surface- and groundwater of the Kamienczyk catchment. Estimation of water quality was based on chemical analyses of water samples taken from 16 points, including 7 from the surface water and 9 from groundwaters. Samples were taken considering hypsometry, from the upper part of the catchment to the mouth of the Kamieńczyk River in Szklarska Poręba. The results confirm the increasing tendency of water mineralization with decreasing elevation. The increase in concentration of certain ions, particularly in urban areas, can be related to the delivery of pollution load. Disturbing is the exceeding of standards for drinking water for Fe, Mn and Al at some points. The concentration of aluminum in one of the piezometers was 27 times greater than the drinking water standard. In comparison to previous years, the investigations showed an increase in the average ph of the water, which may indicate a further improvement of water quality in the Kamienczyk catchment. Keywords: water quality, Kamieńczyk River catchment, Karkonosze Mts

2 90 OPERA CORCONTICA 49 / 2012 Wstęp Zlewnia Kamieńczyka położona jest w zachodniej części Karkonoszy, które w drugiej połowie ubiegłego stulecia poddawane były długoletnim oddziaływaniom antropogenicznym, związanym z emisją zanieczyszczeń pyłowo-gazowych pochodzących ze spalania węgli brunatnych na pograniczu polsko-niemiecko- -czeskim. Brak kontroli i odpowiednich przepisów prawnych dotyczących ochrony środowiska przyrodniczego doprowadził do silnych zmian w środowisku wodnym tej części Sudetów. Jakość wód uległa znacznemu pogorszeniu, a ich stan ilościowy zmienił się w wyniku obumarcia lasu regla górnego (DUBICKI 1990; KRYZA et al. 1993, 1994, 1995, 1997, 2005; PIERZGALSKI et al. 2007; WASILEWSKI & SZYJKOWSKI 1991; WOŹNIAK 1990). Począwszy od połowy lat 70. tylko w trakcie pierwszej dekady powierzchnia lasów świerkowych zmniejszyła się w wyższych partiach gór (powyżej 800 m n.p.m.) do 85 %, natomiast w niższych do 50 % (DUBICKI & WOŹNIAK 1997). W wyniku tego doszło do istotnych zmian w bilansie wodnym, szczególnie w wielkości i przebiegu odpływu rzecznego. Przejawiało się to m.in. wzrostem spływu powierzchniowego kosztem zasobów odnawialnych, zmianami układu sieci drenażu, zanikiem źródeł. W wyniku emisji zanieczyszczeń przemysłowych doszło do znacznych hydrodynamicznych i hydrogeochemicznych przeobrażeń wód powierzchniowych i podziemnych. Acydyfikacja środowiska wodnego w wyniku kwaśnych opadów atmosferycznych wpływała na zmianę naturalnego tła hydrogeochemicznego wód oraz zwiększała mobilność wielu pierwiastków, w tym metali ciężkich. Na zmiany jakości wód wywołane czynnikami o charakterze regionalnym nakładały się wpływy związane z lokalnymi źródłami zanieczyszczeń, głównie w rejonach zurbanizowanych. Znaczne ograniczenie w latach 90. emisji przemysłowych oraz podjęte zabiegi rewitalizacyjne, w tym intensywne zalesianie, odwróciło niekorzystny trend zmian i w efekcie doprowadziło do znacznej poprawy jakości wód (m. in. MARSZAŁEK 1998, 2007). Prowadzone jednak w ostatnich latach badania hydrogeochemiczne (MARSZAŁEK & RYSIUKIEWICZ 2010, 2011a) wykazały w wodach powierzchniowych i podziemnych zlewni Kamieńczyka obecność podwyższonych ilości wybranych wskaźników fizykochemicznych, świadczących o zachodzących negatywnych zmianach jakości wód. Zmiany te mają charakter lokalny i związane są prawdopodobnie z działalnością ludzką. Ta część Sudetów jest bowiem obszarem wzmożonego ruchu turystycznego, a położone w badanej zlewni północne stoki góry Szrenicy (1362 m n.p.m.) należą do jednego z głównych centrów sportów zimowych Karkonoszy. Wzrost ruchu turystycznego i duża presja ze strony miłośników narciarstwa stały się impulsem do rozbudowy istniejących już nartostrad, a także do budowy nowej kolei linowej. Wszystkie tego typu działania powodują wzrost ryzyka wprowadzania do wód zlewni ładunku zanieczyszczeń, dlatego w obszarze występowania infrastruktury narciarskiej rozpoczęto prowadzenie monitoringu środowiska przyrodniczego, w tym wód powierzchniowych i podziemnych (MARSZAŁEK & RYSIUKIEWICZ 2011b). Ponadto bezpośredni wpływ na jakość wód powierzchniowych i podziemnych zlewni Kamieńczyka może mieć infrastruktura miejska Szklarskiej Poręby. Artykuł zawiera próbę oceny na ile przeobrażenia składu chemicznego mają charakter trwały i które z czynników kształtujących właściwości fizykochemiczne wód tej części Karkonoszy decydują o ich jakości. Materiał i metody Opis terenu badań Zlewnia Kamieńczyka o powierzchni 10,5 km 2 obejmuje fragment Grzbietu Głównego Karkonoszy pomiędzy Szrenicą a Mumlawskim Wierchem (1 217 m n.p.m.) Obszar źródłowy Kamieńczyka znajduje się na stokach Kamiennika na wysokości m n.p.m. Poniżej wodospadu Kamieńczyka, potok opuszcza granice Karkonoskiego Parku Narodowego, zbiera wody dwóch swoich głównych dopływów, jakimi są Ciekotka oraz Złoty Potok i wpada do rzeki Kamiennej w Szklarskiej Porębie na rzędnej 610 m n.p.m. Zlewnię cechuje wysokie zasilanie opadami atmosferycznymi, od około mm/rok na Szrenicy do mm/rok w Szklarskiej Porębie (MARSZAŁEK 2007). Ponadto, długi okres zalegania pokrywy śnieżnej i związane z tym wysokie zasilanie roztopowe, sprzyjają formowaniu się wysokich stanów i przepływów w rzekach, czemu sprzyja także wykształcenie litologiczne podłoża krystalicznego o słabych własnościach retencyjnych.

3 RYSIUKIEWICZ & MARSZAŁEK: OCENA WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI WÓD KAMIEŃCZYKA 91 Ryc. 1. Lokalizacja punktów opróbowania wód na tle budowy geologicznej. Objaśnienia, 1 torfy, 2 osady rzeczne, 3 piaski i gliny deluwialne, 4 rumosze i rumowiska skalne, 5 żyły kwarcowe, 6 kataklazyty, mylonity, 7 aplity, 8 granity drobnoziarniste, 9 granity porfirowate, miejscami gruboziarniste, 10 granity równoziarniste, 11 granity porfirowate, miejscami gruboziarniste oraz granity średnioziarniste, równoziarniste, sporadycznie porfirowate, nie rozdzielone, 12 uskoki i kontakty tektoniczne: a pewne, b przypuszczalne, 13 granice: a zlewni, b państwa; a punkt wodowskazowy, b źródło, c piezometr. Fig. 1. Sampling point locations on the geological background. Explanations: 1 peats, 2 alluvial sediments, 3 sands and deluvial clays, 4 rubble clays and block fields, 5 quartz veins, 6 cataclasites and mylonites, 7 aplites, 8 fine coarse granites, 9 porphyritic granites, partly coarse grained, 10 equigranular granites, 11 porphyritic and equigranular gra nites, not separated, 12 faults and tectonic contacts: a proved, b assumed, 13a limits of the studied catchment, 13b state border; a point of stream gauge, b spring, c piezometer.

4 92 OPERA CORCONTICA 49 / 2012 Geologicznie zlewnia Kamieńczyka zbudowana jest z górnokarbońskich granitów, z dominującą odmianą granitów średnioziarnistych porfirowatych, miejscami gruboziarnistych (Ryc. 1). W obszarze badań obserwuje się także wystąpienia żył kwarcowych i aplitowych, a także kataklazytów, mylonitów i brekcji (MIERZEJEWSKI 1980). Utwory krystaliczne pokryte są zwietrzelinami o charakterze rumowisk skalnych, zwietrzelin ziarnistych i gliniastych rumoszy skalnych. Doliny rzeczne wypełnione są piaszczysto-żwirowymi osadami aluwialnymi. W górnych partiach zlewni licznie występują pokrywy torfowe oraz znaczne ilości typowych dla wyższych partii Karkonoszy podmokłości. Przeprowadzone w różnych okresach, począwszy od końca lat 60. ubiegłego stulecia, kartowania krenologiczne i hydrogeologiczne Karkonoszy (TOMASZEWSKi 1972, 1974, 1977; MARSZAŁEK 1989, 1996a; MARSZAŁEK & RYSIUKIEWICZ 2011a) pozwoliły na dokładną rejestrację wszystkich obiektów krenologicznych, które są ważnym elementem hydrograficznym tych gór, bardzo wrażliwym na jakiekolwiek zmiany stosunków wodnych. W 2010 roku w rejonie Szrenicy zarejestrowano 55 wypływów wód podziemnych, w tym wypływy punktowe, czyli typowe źródła oraz wypływy strefowe o charakterze młak i wycieków, tworzących zabagnione i zatorfione strefy podmokłości (MARSZA- ŁEK & RYSIUKIEWICZ 2011a, 2011b). W niektórych przypadkach młaki zajmują znaczne powierzchnie i mogą mieć charakter pól młacznych (TOMASZEWSKI 1974, 1977). Wody podziemne występują głównie w strefie szczelinowatego zbiornika wodonośnego sięgającego do głębokości m. Strefa intensywnej wymiany wód podziemnych odbywa się w przypowierzchniowych najbardziej spękanych (o miąższości m) częściach profilu wietrzeniowego o wysokich wartościach parametrów filtracyjnych. Wody głębszego przepływu, do głębokości kilkudziesięciu metrów, związane są głównie ze spękaniami wietrzeniowymi, poniżej natomiast przepływ wód determinowany jest głównie obecnością głębokich pęknięć tektonicznych. Zmniejszające się wraz z głębokością rozwarcie szczelin sprawia, że tempo wymiany wód podziemnych maleje. Górna część zlewni Kamieńczyka stanowi strukturę, w obrębie której dominującą rolę odgrywają przepływy wód o charakterze lokalnym. Moduł odpływu podziemnego w zlewni Kamieńczyka jest ekstremalnie wysoki i zmienia się w zależności od wielkości zasilania od 10,2 do 17,9 l/s km 2 (MARSZAŁEK 1996a). Metodyka oceny jakości wód Podstawą były oznaczenia wybranych właściwości fizykochemicznych (przewodności elektrolitycznej właściwej PEW, suchej pozostałości TDS, odczynu ph), podstawowego składu jonowego i mikroelementów, w tym jonów: Ca 2+, Mg 2+, Na +, K + 2, SO 4, HCO, 3 Cl, N NO 3, N NO 2, N NH, PO oraz metali: Mn, 4 4 Fe, Al ogól, Cd, Cu, Pb, Zn i As. Do oceny jakości wody w zakresie podstawowych wskaźników fizykochemicznych wód wzięto wyniki 11 pomiarów wykonanych bezpośrednio w terenie w odstępach miesięcznych w okresie II XII Natomiast podstawą oceny jakości w zakresie składu chemicznego wód były wyniki analiz wód powierzchniowych i podziemnych pobranych z obszaru zlewni Kamieńczyka w okresie jesiennym 2011 roku. Analizy chemiczne wód wykonywano w Laboratorium Chemicznym Instytutu Geografii i Rozwoju Regionalnego Uniwersytetu Wrocławskiego z zastosowaniem różnych metod analitycznych. Podstawowy skład jonowy w zakresie Ca 2+, Mg 2+, Na +, K +, oraz Fe i Mn 2+ oznaczano spektrofotometrycznie z zastosowaniem absorpcji atomowej lub kolorymetrycznie w przypadku Cl i NO 3. Anion HCO 3 oznaczono metodą miareczkowania 0,1 M HCl w obecności oranżu 2 metylowego a SO 4 turbidymetrycznie. Do oznaczenia stężeń metali w wodach zastosowano metodę spektrofotometryczną z użyciem kuwety grafitowej. Wyniki i Dyskusja Kształtowanie się właściwości fizycznych i składu chemicznego wód powierzchniowych i podziemnych w obszarach górskich zależy od szeregu czynników naturalnych (m. in. litologia, rzeźba), a także wpływów sztucznych, wywołanych działalnością człowieka. W tym drugim przypadku istotne znaczenie może mieć wprowadzenie do środowiska wodnego zanieczyszczeń gazowych i pyłowych o charakterze regionalnym, przenoszonych przez opady atmosferyczne, oraz lokalne i punktowe zanieczyszczenia związane z niewłaściwie prowadzoną gospodarką wodno-ściekową obiektów turystycznych lub z ruchem turystycz-

5 RYSIUKIEWICZ & MARSZAŁEK: OCENA WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI WÓD KAMIEŃCZYKA 93 nym. Szczególnie duże natężenie ruchu turystycznego oraz możliwość potencjalnego zanieczyszczenia wód powierzchniowych Kamieńczyka i jego dopływów ma miejsce w dolnej części jego zlewni, w obszarze zabudowań Szklarskiej Poręby i jej najbliższym sąsiedztwie. Zmiany w składzie chemicznym wód powierzchniowych znajdują swoje odzwierciedlenie w chemizmie wód podziemnych pierwszego od powierzchni terenu poziomu wodonośnego, ze względu na ich ścisły kontakt hydrauliczny. Wody podziemne pierwszego poziomu wodonośnego w górnych partiach zlewni Kamieńczyka występują w większości w zbiornikach odkrytych, słabo lub nieizolowanych od powierzchni, co wpływa w istotnym stopniu na kształtowanie się ich składu chemicznego. Wraz z głębokością zalegania zbiornika wpływ czynników zewnętrznych maleje. Przewodność elektrolityczna właściwa (PEW) monitorowanych wód powierzchniowych i podziemnych była w większości niska i zawierała się w przedziale wartości odpowiednio: 14,4 120,3 µs/cm dla wód powierzchniowych oraz 19,9 130 µs/cm dla wód podziemnych. W większości przypadków nie przekraczała wartości 100 µs/cm, co widoczne jest w uzyskanych wynikach próbek pobranych w październiku 2011 r. (Ryc. 2). Wyższe wartości przewodności wód powierzchniowych notowano w odcinkach ujściowych Kamieńczyka i Złotego Potoku, oraz jednorazowo (w sierpniu 2011 roku) w punkcie K 6 zlokalizowanym poniżej zbiornika do naśnieżania na Hali Szrenickiej. Wysoka wartość przewodności wody w obszarze źródłowym Kamieńczyka, wynosząca ponad 118 µs/cm, nie jest typowa i była zapewne związana z wykonywanymi w tym czasie pracami remontowymi zbiornika. Należy zaznaczyć, że kilkadziesiąt metrów w górę potoku wody miały w tym czasie bardzo niską PEW wynoszącą 26,8 µs/cm. Wody powierzchniowe zlewni Kamieńczyka charakteryzowały się w roku 2011 zróżnicowanym odczynem ph, w większości w przedziale 4,97 7,57, a w październiku tego roku od 5,25 do 6,51 (Ryc. 2). Jednorazowo stwierdzono w jednym z punktów (K 6) nienaturalny wzrost odczynu ph do wartości 9,31. Są to więc głównie wody lekko kwaśne, obojętne i słabo zasadowe. Wody podziemne omawianego obszaru cechują się niższymi wartościami odczynu w porównaniu z wodami powierzchniowymi. W 2011 roku zakres ich odczynu mieścił się w przedziale Ryc. 2. Przewodność elektrolityczna właściwa (PEW) i ph wód powierzchniowych w zlewni Kamieńczyka (X/2011). Fig. 2. Electrical conductivity and ph of surface water in the Kamieńczyk River catchment (X/2011).

6 94 OPERA CORCONTICA 49 / 2012 Ryc. 3. Rozkład stężeń jonów w poszczególnych punktach poboru wód powierzchniowych zlewni Kamieńczyka w październiku 2011 r. z uwzględnieniem profilu wysokościowego (H). Fig. 3. Ionic composition of surface water in the Kamieńczyk catchment in October 2011 on the background of a hypsometric profile (H; m a.s.l.). 4,26 7,68, jednak rzadko przekraczał wartość 7,0. Są to więc głównie wody kwaśne i obojętne. Zgodnie z obowiązującym w Polsce rozporządzeniem dotyczącym jakości wód pitnych, większość próbek wód podziemnych analizowanych punktów nie spełnia wymaganych norm w zakresie odczynu. Takie wartości ph są jednak charakterystyczne dla tego rejonu Karkonoszy. W porównaniu z latami 80-tymi ubiegłego wieku, gdzie notowano silne zakwaszenie wód, nawet poniżej 4,0 (KRYZA et al. 1994, 1995, 2005; MARSZAŁEK 1996b), obecnie obserwuje się dalszą, zaobserwowaną już pod koniec lat 90-tych (MARSZA- ŁEK 1998), wyraźną poprawę jakości ze względu na ten wskaźnik. Z rozkładu stężeń podstawowych makroskładników wód powierzchniowych w profilu wysokościowym omawianej zlewni widoczny jest wyraźny ich wzrost idąc od obszaru źródłowego (punkt K 7) do ujścia (punkt K 1; Ryc. 3). Tendencja stopniowego wzrostu stężeń jest wyraźnie zaburzona w punkcie K 6, położonym w górnej partii zlewni poniżej remontowanego zbiornika wody do naśnieżania. W punkcie tym oprócz podwyższonych koncentracji głównych jonów, w porównaniu z punktem K 7 leżącym wyżej na tym samym potoku w odległości kilkudziesięciu metrów, stwierdzano również wzrost PEW i odczynu wody nawet do wartości 9,31. Wyraźnie niższe wartości stężeń jonów widoczne są wo-

7 RYSIUKIEWICZ & MARSZAŁEK: OCENA WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI WÓD KAMIEŃCZYKA 95 dach potoku Ciekotka, w jego odcinku ujściowym (punkt K 3). W składzie jonowym wód powierzchniowych Kamieńczyka i jego dopływów dominują jony Ca 2+, Na +, Mg 2+, SO 4 2 i Cl. Wapń występuje w ilościach od ponad 70% składu kationów w obszarze źródłowym Kamieńczyka (punkty K 7 i K 6) do 38% w jego odcinku ujściowym (K 1), położonym w centrum Szklarskiej Poręby. Zawartość jonów sodu (12 34 %) i magnezu (16 27 %) rośnie w dół profilu hipsometrycznego (Ryc. 3). Głównymi anionami występującymi w wodach powierzchniowych zlewni Kamieńczyka w takich samych proporcjach (od 30 do 59 %) są siarczany i chlorki. Stężenia chlorków są jednak wyraźnie wyższe w dolnych partiach zlewni, w wodach Złotego Potoku i Kamieńczyka przy ich ujściu. Udział wodorowęglanów jest zdecydowanie wyższy w obszarze źródłowym. Znamienny jest wysoki udział chlorków w składzie anionów, nietypowy dla wód karkonoskich. Wyraźny wzrost stężeń tego jonu w obszarze zurbanizowanym może wskazywać na jego antropogenne pochodzenie. Zróżnicowanie składu jonowego wód powierzchniowych zlewni Kamieńczyka w profilu hipsometrycznym, wynikające z ich niskiej mineralizacji (sucha pozostałość od 14,2 do 45,6 mg/dm 3 ) i dopływu określonego ładunku zanieczyszczeń w obszarze zurbanizowanym, wpływa na różnorodność typów hydrochemicznych wód, od prostych trzyjonowych (SO 4 Cl Ca) w partiach grzbietowych (punkty K 7 i K 6), przez czterojonowe (SO 4 Cl Ca Na) w środkowej części (punkty K 5, K 4 i K 3) do pięciojonowych (SO 4 Cl Ca Na Mg) w odcinkach ujściowych Złotego Potoku (K 2) i Kamieńczyka (K 1). Wody podziemne zlewni Kamieńczyka charakteryzują się podobnymi właściwościami fizykochemicznymi jak wody powierzchniowe (Ryc. 4). Ich mineralizacja jest również niewielka, ponieważ monitoringiem objęte zostały wody płytkiego przepływu o niedługim czasie przebywania w środowisku skalnym. Wody źródeł reprezentują różne strefy wysokościowe od górnych grzbietowych części zlewni (źródło nr Z 3 na Hali Szrenickiej) przez strefę stokową (Z 2), aż do niższych partii zlewni w rejonie dolnej stacji wyciągu na Szrenicę (źródło nr Z 1 składające się z dwóch blisko położonych wypływów Ryc. 4. Rozkład stężeń jonów w poszczególnych punktach poboru wód podziemnych w zlewni Kamieńczyka w październiku 2011 r. (P 1 P 5 piezometry, Z 1 Z 3 źródła). Fig. 4. Ionic composition of groundwater in the Kamieńczyk catchment in October 2011 (P 1 P 5 piezometers, Z 1 Z 3 springs).

8 96 OPERA CORCONTICA 49 / 2012 Ryc. 5. Przestrzenny rozkład składu chemicznego wód w zlewni Kamieńczyka. Objaśnienia: 1 granica KPN, 2 wyciąg krzesełkowy, 3 nartostrady, 4 nartostrady wąskie, 5 źródło, 6 piezometr, 7 punkt wodowskazowy na cieku, 8 ujęcie wód na potrzeby naśnieżania, 9 skład jonowy wody odwzorowany na wykresie Udlufta wraz z ph i przewodność elektrolityczna właściwa (PEW); powierzchnia koła odpowiada mineralizacji wody równej 35 mg/l. Fig. 5. Spatial distribution of ionic composition of waters in the Kamieńczyk River catchment. Explanations: 1 limits of KPN, 2 ski lift, 3 ski trails, 4 narrow ski trails, 5 spring, 6 piezometer, 7 point of stream gauge, 8 water intake for snow making, 9 ionic composition of water showed on an Udluft diagram with ph and electrical conductivity (PEW) of water; surface of the wheel equals 35 of total dissolved solids (TDS).

9 RYSIUKIEWICZ & MARSZAŁEK: OCENA WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI WÓD KAMIEŃCZYKA 97 Z 1A i Z 1B). Jakość porowo-szczelinowych wód podziemnych pierwszego od powierzchni terenu poziomu wodonośnego monitorowana jest również w piezometrach położonych w różnych częściach profilu hipsometrycznego, od P 6 w rejonie Hali Szrenickiej, przez otwory od P 2 do P 5 w środkowej części zlewni na granicy KPN, do piezometru P 1 zlokalizowanego w pobliżu źródła Z 1 (Ryc. 1). Piezometr P 6 o niewielkiej głębokości 2,2 m nie został opróbowany w analizowanym okresie października 2011 roku, ze względu na brak wody. W składzie jonowym wód podziemnych również dominują kationy Ca 2+ (41 68 %), Na + (19 29 %) oraz Mg 2+ (5 31 %), a z anionów SO 4 2 (42 65 %) i Cl (17 50 %). Sporadycznie tylko pojawiają się nieco wyższe koncentracje K + (piezometr P 5). Rzutuje to na różnorodność typów hydrochemiczych wód podziemnych, od pięciojonowych takich jak SO 4 Cl Ca Na Mg i SO 4 Cl Ca Mg Na we wszystkich analizowanych źródłach i piezometrze P 1, a w piezometrze P 5 typu SO 4 HCO 3 Cl Ca Na przez czterojonowe (SO 4 Cl Ca Na, SO 4 Ca Mg Na), do trzyjonowych (Cl SO 4 Ca). Wykonane analizy chemiczne pozwoliły na opracowanie mapy przestrzennego zróżnicowania składu chemicznego wód powierzchniowych i podziemnych w zlewni Kamieńczyka (Ryc. 5). W obrazie przestrzennym wyraźnie widoczna jest tendencja wzrostu mineralizacji wód ze spadkiem wysokości terenu. Najniższe wartości mineralizacji mają głównie wody położone w najwyższych partiach zlewni. Są to głównie wody ultrasłodkie o mineralizacji kilkunastu-kilkudziesięciu mg/dm 3, o krótkim czasie przebywania w środowisku skalnym. Wody powierzchniowe posiadają większe koncentracje rozpuszczonych składników dopiero w dolnej części zlewni. Widać to w składzie zarówno wód Kamieńczyka, jak i Złotego Potoku w ich odcinkach ujściowych w Szklarskiej Porębie (Ryc. 5). Wzrost stężeń określonych jonów wiąże się nie tylko z naturalnym wzrostem mineralizacji w dół profilu rzeki, ale też przede wszystkim z doprowadzeniem ładunku zanieczyszczeń bytowych w obszarach zabudowanych. Wody Kamieńczyka i Ciekotki w pobliżu granicy KPN nie wykazują tak znacznego wzrostu mineralizacji i stężeń podstawowych składników chemicznych jak wody w dolnej części zlewni. Analiza stężeń mikroskładników wykazała pewne przekroczenia norm dla wód pitnych. Niepokojące są przekroczenia normy dla żelaza w przypadku piezometru P 5, znajdującego się na granicy KPN bezpośrednio na nartostradzie FIS niedaleko stacji pośredniej wyciągu krzesełkowego na Szrenicę. Stężenie tego pierwiastka wyniosło tu 0,24 mg/dm 3 przy normie wynoszącej 0,2 mg/dm 3. Podwyższone zawartości stwierdzono także w punkcie K 7 położo nym przed zbiornikiem do naśnieżania nartostrad w rejonie Hali Szrenickiej. Trzeba podkreślić również przekroczenia normy manganu wynoszącej 0,05 mg/dm 3 w prawie wszystkich analizowanych piezometrach. W piezometrze P 2 stwierdzono 0,236 mg/dm 3 manganu, w P 3 0,118 mg/dm 3, P 5 0,148 mg/dm 3, a w kolejnych dwóch, P 1 i P 4, zawartość manganu była bardzo bliska dopuszczalnej granicy. W prawie wszystkich badanych punktach pomiarowych, poza źródłami i piezometrem P 2, a także w wodach powierzchniowych w punktach K 1, K 2 i K 3, odnotowano znaczne przekroczenia normy dla glinu, wynoszącej 200 mg/dm 3. Przekroczenia tych norm w obszarze Karkonoszy nie są czymś specyficznym i zazwyczaj mają podłoże naturalne. Podwyższone koncentracje glinu związane są z procesami hydrogeochemicznymi zachodzącymi w wodach podziemnych o niskim ph, przy którym następuje uruchomienie tego pierwiastka ze środowiska skalnego. O ile przekroczenia o 20 % czy nawet 100 % wartości normatywnych nie są czymś wyjątkowym w tej części Sudetów, o tyle przekroczenie norm od ponad pięciokrotnego w piezometrach P 3 (1 098 mg/dm 3 ) czy P 4 (1 137 mg/dm 3 ) oraz prawie 27-krotnego w piezometrze P 5 (5 310,513 mg/dm 3 ), może budzić pewien niepokój. Punkt ten usytuowany jest w dolnym odcinku nartostrady FIS, gdzie poziom zwierciadła wody kształtuje się zawsze najniżej w porównaniu z innymi otworami badawczymi. Potrzebna jest dogłębna analiza przyczyn i skutków zaistniałej sytuacji, wymagająca prowadzenia dalszych, ciągłych obserwacji środowiska wodnego w tym rejonie. Analiza składu chemicznego wód w zakresie innych mikroskładników nie wykazuje przekroczeń ich stężeń w stosunku do norm dla wód pitnych zgodnie ze stosownym rozporządzeniem. Mimo stwierdzenia w wodach zlewni Kamieńczyka przekroczeń stężeń wybranych składników analiza uzyskanych wyników pokazuje wyraźną poprawę ich jakości w porównaniu z okresem z końca ubiegłego wieku. Przejawia się to głównie wzrostem odczy-

10 98 OPERA CORCONTICA 49 / 2012 nu ph i redukcją podwyższonych ilości metali ciężkich. W latach 80. i 90. podstawowymi przejawami zanieczyszczenia wód karkonoskich były: niski odczyn ph, duży udział siarczanów w składzie jonowym wody, podwyższone koncentracje metali (Mn, Ni, Mo, Be i Al) oraz zmienny skład jonowy (KRYZA et al. 1994, MARSZAŁEK 1996b). Odczyn ph jest jednym z podstawowych wskaźników jakości wód. Określona średnia wartość ph wód z 11 serii pomiarowych w roku 2011 wynosi 6,40 dla wód powierzchniowych i 5,76 dla podziemnych. Wartości te są wyższe od określonego dla wód Karkonoskiego Parku Narodowego średniego odczynu wynoszącego 4,84 w roku 1985 i 4,96 w 1995 roku (MARSZAŁEK 1996b). Mieszczą się one również w przedziale 3,85 6,88 wartości tła hydrogeochemicznego, wyznaczonego na początku lat 90. dla strefy grzbietowej Karkonoszy (KRYZA et al. 1994, 1995). Obecne w wodach zlewni Kamieńczyka metale, takie jak żelazo czy mangan, występują powszechnie w wodach płytkiego przepływu. Dziwić może jednak podwyższone w niektórych punktach stężenie glinu w stosunku do norm dla wód pitnych. Jego ilość dochodząca w wodach podziemnych, ujmowanych piezometrami zainstalowanymi w rejonie nartostrad, do nawet 5,3 mg/dm 3 jest bardzo wysoka i znacznie przekracza wyznaczone w latach 90. tło hydrogeochemiczne dla tego mikroelementu wynoszące 0,015 0,19 mg/dm 3 (KRYZA et al. 1994) czy też średnią z 1995 roku wartość Al w wodach KPN równą 0,118 mg/dm 3 (MARSZAŁEK 1996b). Uruchomieniu glinu ze środowiska skalnego sprzyjało wtedy niższe niż obecnie ph wody. Widoczne są również pewne różnice w składzie jonowym wód. W ostatnich dwóch dekadach XX wieku, mimo że w składzie anionów dominowały siarczany, to znaczny był też udział wodorowęglanów. Stąd przeważały typy chemiczne wód SO 4 HCO 3 Ca Na i HCO 3 SO 4 Ca Na (Mg). Aktualnie siarczany są także głównym anionem wód, jednak jon HCO 3 występuje w ograniczonych ilościach. Szczególnego znaczenia nabiera również podwyższony udział jonu chlorkowego, którego obecności w wodach nie można wiązać ze środowiskiem skalnym. Wszystkie powyższe przesłanki skłaniają do stwierdzenia antropogennego źródła pochodzenia tych składników chemicznych. Podsumowanie Wody powierzchniowe badanego obszaru charakteryzują się wzrostem stężeń podstawowych makroskładników i mineralizacji w kierunku północnym, zgodnie ze spadkiem wysokości terenu. Wyjątek stanowią wody w źródłowym obszarze Kamieńczyka, w punkcie K 6, znajdującym się poniżej zbiornika retencyjnego, w którym w trakcie badań stwierdzono podwyższone wartości niektórych jonów, a także znaczny wzrost mineralizacji i odczynu ph do wartości 9,31. Anomalne wartości w tym punkcie można tłumaczyć pracami ziemnymi przy przebudowie zbiornika do naśnieżania. Nie powinny więc mieć one charakteru trwałego i w stosunkowo krótkim czasie należałoby się spodziewać polepszenia jakości wód w tej partii zlewni. Płytkie wody podziemne zlewni Kamieńczyka charakteryzują się podobnymi właściwościami fizykochemicznymi jak wody powierzchniowe. W składzie jonowym wód podziemnych występuje wyraźna dominacja kationów Ca 2+, Na + oraz Mg 2+, a z anionów SO 4 2 i Cl. Odnotowano przekroczenia norm dla wód pitnych w stosunku dla trzech składników, takich jak żelazo, mangan i glin. Wysokie wartości glinu i manganu są cechą dość charakterystyczną dla tej części Karkonoszy, jednak maksymalne stężenia glinu dochodzące do 5 310,513 mg/dm 3, tworzą wyraźna anomalię. Ponadnormatywne stężenia żelaza, od 0,24 do 0,228 mg/dm 3 stwierdzono w kilku punktach. Analiza jakości wód wykazuje pewne zmiany w wodach potoku ujmowanych w nowym zbiorniku do naśnieżania w pobliżu Hali Szrenickiej, a także w przypadku wód podziemnych w otworach obserwacyjnych w rejonie stacji pośredniej wyciągu krzesełkowego na Szrenicę. Dotyczy to głównie podwyższonych stężeń takich składników jak żelazo, mangan i glin. W związku z otrzymanymi wynikami celowym wydaje się prowadzenie monitoringu stanu środowiska wodnego w analizowanej zlewni, która jest potencjalnie zagrożona wpływem działalności człowieka, wynikającym z istniejącej infrastruktury narciarskiej i miejskiej Szklarskiej Poręby.

11 RYSIUKIEWICZ & MARSZAŁEK: OCENA WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI WÓD KAMIEŃCZYKA 99 Summary The bedrock of the Kamieńczyk River catchment, together with climatic-anthropogenic factors, determines the formation of groundwater typical of mountain massifs. Unfavourable conditions for water mineralization, related to a short residence time, cause the formation of ultrafresh waters. There is observed the tendency of TDS (total dissolved solids) and basic macrocomponent concentrations increasing in surface waters to the north in relation to a decrease in altitude. The exception is water in the spring area of the Kamieńczyk River (point K 6), located below the artificial reservoir near Hala Szrenicka, which was built for making snow. These spring waters are characterized by increased TDS, concentrations of certain ions, and also a significant increase of ph, even to a value of The anomalous values can be explained by rebuilding works done in this area. Therefore, it would be expected that water quality would improve in a relatively short period of time. Fresh groundwater of the Kamienczyk River catchment has similar physicochemical properties as the surface water. Calcium, sodium and magnesium cations, and sulfate and chloride anions are the major groundwater ions. Concentrations of some chemical components, such as iron, manganese and aluminium, exceed standards for drinking water. The high values of aluminum and manganese are a fairly characteristic feature of this part of the Karkonosze Mts, but the maximum concentration of aluminum reaching 5, mg/dm 3, creates a clear anomaly. Excessive iron concentrations, from 0.24 to mg/dm 3, have been measured at several points. Analytical results show also elevated concentrations of iron, manganese and aluminum in the shallow groundwater in some piezometers located in the vicinity of the middle station of the lift to Szrenica Mt. Due to the results of hydrogeochemical investigations, it is advisable to carry out monitoring of the water environment in the analyzed catchment, which is potentially threatened by human activity. Podziękowania Zadanie współfinansowane przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Przedsiębiorczy doktorant inwestycja w innowacyjny rozwój regionu. Literatura DUBICKI A. 1990: Stan obecny oraz prognoza antropogenicznych zmian reżimu hydrologicznego w Sudetach. Ochrona Środowiska: DUBICKI A. & WOŹNIAK Z. 1997: Najważniejsze ekohydrologiczne skutki niezamierzonego eksperymenu naukowego masowych wylesień w Sudetach Zachodnich. In: SAROSIEK J. & STURSA J. (eds), Geoekologiczne Problemy Karkonoszy, Acarus, Poznań: KRYZA H., KRYZA J. & MARSZAŁEK H. 1993: Środowisko występowania i skład chemiczny wód masywu krystalicznego Karkonoszy. In: FISCHER Z. (ed.), Karkonoskie Badania Ekologiczne I, Ofic. Wyd. Inst. Ekologii PAN, Dziekanów Leśny: 234 str. KRYZA H., KRYZA J. & MARSZAŁEK H. 1994: Zanieczyszczenie wód Karkonoszy. In: FISCHER Z. (ed), Karkonoskie Badania Ekologiczne. II Konferencja, Ofic. Wyd. Inst. Ekol. PAN, Dziekanów Leśny: KRYZA H., KRYZA J. & MARSZAŁEK H. 1995: Hydrogeochemia środowiska wodnego Karkonoszy. In: FISCHER Z. (ed.), Problemy ekologiczne wysokogórskiej części Karkonoszy. Ofic. Wyd. Inst. Ekologii PAN, Dziekanów Leśny: KRYZA H., KRYZA J. & MARSZAŁEK H. 1997: Impact of acidification on the groundwater chemistry in granitic massif of the Karkonosze Mts. (SW Poland). Acta Univ. Wratisl. 2052: KRYZA H., KRYZA J. & MARSZAŁEK H. 2005: Wody podziemne Karkonoszy. In: MIERZEJEWSKI M. P. (ed.), Karkonosze. Przyroda nieożywiona i człowiek. Wyd. U. Wr., Wrocław: MARSZAŁEK H. 1989: Hydrogeologia źródeł w zlewni Kamiennej. Prace Nauk. Inst. Geotechniki Polit. Wrocł. 58, seria: Konferencje No 29, Wyd. Polit. Wrocław: MARSZAŁEK H. 1996a: Hydrogeologia górnej części zlewni Kamiennej w Sudetach Zachodnich. Prace Geol. Mineral. LIV, Acta Univ. Wratisl. 1881: 100 str. MARSZAŁEK H. 1996b: Ocena jakości wód w obszarze Karkonoskiego Parku Narodowego. Techn. Poszuk. Geol. 2:

12 100 OPERA CORCONTICA 49 / 2012 MARSZAŁEK H. 1998: Quality of groundwater in the Karkonosze granite in the light of monitoring studies. Münchner Geol. Hefte, Reihe B, heft 8, Hieronymus GmbH: MARSZAŁEK H. 2007: Kształtowanie zasobów wód podziemnych w rejonie Kotliny Jeleniogórskiej. Acta Univ. Wratisl. 2993, seria Hydrogeologia: 234 str. MARSZAŁEK H. & RYSIUKIEWICZ M. 2010: Projekt monitoringu wód powierzchniowych i podziemnych w rejonie projektowanych inwestycji na stokach Szrenicy w zachodniej części Karkonoskiego Parku Narodowego wraz z jego otuliną. Ms. (Arch. ZHS ING U.Wr.). MARSZAŁEK H. & RYSIUKIEWICZ M. 2011a: Raport o stanie środowiska wodnego w rejonie Szrenicy w zachodniej części Karkonoskiego Parku Narodowego wraz z jego otuliną w roku Ms.(Arch. ZHS ING UWr.). MARSZAŁEK H. & RYSIUKIEWICZ M. 2011b: Projekt monitoringu środowiska wodnego w zlewni Kamieńczyka w zachodniej części Karkonoskiego Parku. Monitoring Środowiska Przyrodniczego 12: MIERZEJEWSKI M. P. 1980: Szczegółowa mapa geologiczna Sudetów 1:25 000, ark. Szklarska Poręba, Wyd. Geol., Warszawa. PIERZGALSKI E., JANEK M., KUCHARSKA K., TYSZKA J. & WRÓBEL M. 2007: Badania hydrologiczne w leśnych zlewniach sudeckich. Synteza badań prowadzonych w latach Instytut Badawczy Leśnictwa, Sękocin Stary. 84 str. TOMASZEWSKI J. T. 1972: Charakterystyka krenologiczna masywu krystalicznego na przykładzie Karkonoszy. Ms. (Praca doktorska, Arch. Inst. Geogr. Uniw. Wrocł. Wrocław). TOMASZEWSKI J. T. 1974: Problematyka wodna młak i torfowisk Karkonoszy. Opera Corcontica, 11: TOMASZEWSKI J. T. 1977: Charakterystyka krenologiczna masywu krystalicznego na przykładzie Karkonoszy. Acta Univ. Wrat. 350, 38: 70 str. WASILEWSKI M. & SZYJKOWSKI A. 1991: Kwasowość, zasadowość i odczyn wód płynących w rejonie Karkonoszy. Prace Inst. Geogr., seria A, Geografia Fizyczna 6: WOŹNIAK Z. 1990: Wpływ antropogennych wylesień na odpływ rzek w Sudetach Zachodnich. Ochrona Środowiska: