Beata Wiktorowicz, Gertruda Herman, Marcin Kos, Iwona Lipiec, Tomasz Młyńczak W świecie wód mineralnych i leczniczych Pojęcie wód mineralnych i leczniczych Wody mineralne i lecznicze stanowią szczególny rodzaj wód podziemnych. Dzięki specyficznemu składowi chemicznemu i właściwościom fizycznym są one wykorzystywane w wielu uzdrowiskach polskich jako surowiec balneologiczny lub wody butelkowane. Pod pojęciem wód mineralnych rozumie się wodę podziemną, zawierającą co najmniej 1000 mg/dm 3 rozpuszczonych składników stałych. Od wód słodkich (zwykłych) różnią się chemizmem, genezą oraz środowiskiem powstania. Według ogólnych klasyfikacji należą do wód wgłębnych lub głębinowych utrudnionej wymiany. Długi czas przebywania w ośrodku skalnym wpływa bezpośrednio na ich mineralizację, wzbogacanie w składniki pochodzące z procesów ługowania, sorpcji i wymiany jonowej na drodze kontaktu woda ośrodek skalny. Pojęcie wody leczniczej zostało w Polsce unormowane i pod tym pojęciem rozumie się wodę podziemną, charakteryzującą się: właściwościami leczniczymi, potwierdzonymi badaniami lekarskimi lub naukowymi i uznaną za leczniczą przez Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej, stałym składem chemicznym i właściwościami fizycznymi, brakiem zanieczyszczeń chemicznych i bakteriologicznych. Podział wód mineralnych i leczniczych Podział wód ze względu na mineralizację: słodka, zwykła (M < 1 g/dm³), półsłodka (1 < M < 3 g/dm³), słonawa (3 < M < 10 g/dm³), słona (10 < M < 35 g/dm³), solanka (M > 35 g/dm³), solanka silna (M > 150 g/dm³). Woda lecznicza powinna zawierać składniki swoiste. Są to pierwiastki lub związki chemiczne, które powodują lecznicze działanie wody. I tak wyróżnia się rodzaje wód mineralnych ze względu na skład chemiczny: szczawy lecznicza, swoista, zawierająca co najmniej 1000 mg/dm³ wolnego dwutlenku węgla (CO 2 woda krzemowa lecznicza, swoista, zawierająca co najmniej 100 mg/dm³ kwasu metakrzemowego (H 2 SiO 3 woda kwasowęglowa lecznicza, swoista, zawierająca od 250 mg/dm³ do 999 mg/dm³ wolnego CO 2 ; woda jodkowa lecznicza, swoista, zawierająca co najmniej 1,0 mg/dm³ jonu jodkowego (I - woda glauberska lecznicza, mineralna, siarczanowosodowa, w której udział jonów siarczanowego (SO 4 2- ) i sodowego (Na + ) wynosi co najmniej po 20% mval; woda fluorkowa lecznicza, swoista, zawierająca co najmniej 1,0 mg/dm³ jonu fluorkowego (F - woda chlorkowa woda o składzie chemicznym z dominacją jonu chlorkowego (Cl - ). W wielu klasyfikacjach hydrochemicznych dominacja ta oznacza przekroczenie nawet 70% mvali stężeń podstawowych anionów. Wody chlorkowe mają charakter wód słonych i solanek; woda bromkowa lecznicza, swoista, zawierająca co najmniej 5 mg/dm³ jonu bromkowego (Br - woda borowa lecznicza, swoista, zawierająca co najmniej 5 mg/dm³ kwasu metaborowego (HBO 2 woda arsenowa lecznicza, swoista o zawartości arsenu [As(III) lub As(V)] co najmniej 0,7 mg/dm³, co odpowiada 1,3 mg jonu wodoroarsenianowego (HAsO 4 2- ) i 1 mg jonu arseninowego (AsO 2- woda manganowa lecznicza, swoista, zawierająca co najmniej 1,0 mg/dm³ jonu manganawego (Mn 2+ woda radoczynna lecznicza, swoista, w której natężenie promieniowania jądrowego rozpuszczonych składników gazowych (głównie radon) lub stałych (głównie rad) wynosi co najmniej 2 nci/dm³; woda siarczanowa woda o składzie chemicznym z dominacją jonu siarczanowego. W wielu klasyfikacjach hydrochemicznych dominacja ta oznacza przekroczenie 70% mvali stężeń podstawowych anionów. Wody siarczanowe o tak wysokich względnych stężeniach siarczanów spotykane są bardzo rzadko w naturalnych warunkach; woda siarczkowa lecznicza, swoista, zawierająca co najmniej 1 mg/dm³ siarki oznaczalnej jodometrycznie występującej w postaci siarkowodoru (H 2 S), jonu wodorosiarczkowego (HS - ), wielosiarczków (H 2 S x przy x = 2 6) oraz w jonie tiosiarczanowym (S 2 O 3 2- woda witriolowa lecznicza, mineralna, siarczanowożelazista o bardzo niskim ph; woda żelazista lecznicza, swoista, zawierająca co najmniej 10 mg/dm³ jonu żelazawego (Fe 2+ ). Każda woda mineralna może zawierać jeden lub więcej składników swoistych i/lub mieć temperaturę przekraczającą 20 o C na wypływie z ujęcia. Jest to wówczas woda mineralna swoista. 61
Występowanie wód mineralnych i leczniczych nazwa producenta i nazwa handlowa wody, nazwa ujęcia, z którego pochodzi woda, adres rozlewni, informacja o rodzajach, ilości i sumie składników mineralnych, informacja o zawartości CO 2 (gazowana, niskonasycona CO 2 lub lekko gazowana, niegazowana). Jeśli etykieta zawiera wszystkie te informacje, należy przyjąć, że woda jest godna zaufania. Jeśli któreś z tych informacji brakuje, oznacza to, że mamy do czynienia z wodą o kiepskiej jakości. Rys. 1. Występowanie wód mineralnych w Polsce (na podstawie B. Paczyński, Z. Płochniewski) Wody zmineralizowane występują na całym niemal terytorium Polski. W zależności od warunków geologicznych i głębokości zawartość rozpuszczonych składników stałych może w nich dochodzić do 400 g/dm 3 lub nawet przewyższać tę wartość, a temperatura przekraczać 100 o C. W Polsce do wód leczniczych zostały obecnie zaliczone wody z 70 miejscowości, z czego ponad połowa 38, to uzdrowiska, czyli miejscowości objęte przepisami o lecznictwie uzdrowiskowym. Butelkowane wody mineralne i lecznicze Na polskim rynku jest obecnie około stu wód butelkowych, w tym jedynie 30 mineralnych i kilka stołowych. Nie ma wątpliwości, że wszystkie wody butelkowe dostępne w sklepach są wodami czystymi, pochodzącymi z ujęć podziemnych, wolnych od bakterii i wszelkich zanieczyszczeń. Przepływając pod ziemią, wypłukują z różnych warstw geologicznych składniki mineralne, nasycając się nimi. Wszystkie wody butelkowe są reklamowane jako najzdrowsze, tymczasem to, co jest wypisane na etykiecie, często nie ma związku z tym, co jest w butelce. Niektórzy producenci zachwalają lecznicze właściwości wody, choć nie przedstawiają potwierdzających to wiarygodnych wyników badań. Żeby uniknąć kupna wody, która zamiast pomóc, zaszkodzi Twojemu zdrowiu, należy sprawdzić, czy na etykiecie znajduje się: informacja o rodzaju wody (źródlana, mineralna), informacja o ateście PZH (Państwowego Zakładu Higieny), Fot. 1. Prezentacja pomiaru podstawowych właściwości wód zwykłych i mineralnych Fot. D. Szrek Fot. D. Szrek Fot. 2. Degustacja butelkowanych wód mineralnych dr Beata Wiktorowicz e-mail: Beata.wiktorowicz@wp.pl mgr Gertruda Herman dr Marcin Kos mgr inż. Iwona Lipiec mgr inż. Tomasz Młyńczak Państwowy Instytut Geologiczny Państwowy Instytut Badawczy Oddział Świętokrzyski w Kielcach 62
Zbigniew Złonkiewicz Geostanowisko Zachełmie świętokrzyski klucz do zagadki o ewolucji życia na Ziemi i jeszcze coś więcej Fot. 1. Panorama kamieniołomu Zachełmie z widokiem na Górę Chełmową. Widok od zachodu Kamieniołom Zachełmie (fot. 1) na grzbiecie Góry Chełmowej w gminie Zagnańsk, około 12 km na północ od centrum Kielc, znany był przede wszystkim z eksploatacji dolomitów. Od XVII wieku wykorzystywano je jako kamień łamany i dolomit hutniczy. Ściana, w której odsłonięto kontakt skał dewońskich i permsko-triasowych (fot. 2) jest objęta ochroną w formie pomnika przyrody nieożywionej. Wśród zbieraczy minerałów kamieniołom słynie z występowania hematytu. Fot. 2. Nachylone warstwy dolomitów środkowego dewonu i niemal poziome utwory permsko-triasowe Na początku 2010 r. środki masowego przekazu rozsławiły Zachełmie także daleko poza granicami Polski, a to dzięki opublikowaniu na łamach Nature informacji o odkryciu najstarszych lądowych śladów czworonogów, czyli tetrapodów. Spowodowało to zmiany w poglądach na ewolucję kręgowców lądowych, a w samym kamieniołomie ze względu na wyjątkowe walory geoedukacyjne powstanie rezerwatu przyrody nieożywionej. Tetrapod z Zachełmia był nie tylko doskonałym pływakiem, nie gorszym niż ryby, jego ewolucyjni przodkowie. Możliwość oddychania tlenem z powietrza pozwalała mu przebywać na lądzie. Oprócz prymitywnych roślin dopiero od niedawna mogły sobie na to pozwolić nieliczne pionierskie stawonogi: skoczogonki, pajęczaki i wije. Natura obdarzyła Tetrapoda kończynami, które w morzu spełniały rolę płetw, a na lądzie umożliwiały sprawne przemieszczanie się w pogoni za pożywieniem. Te nowe zdobycze adaptacyjne pozwoliły mu funkcjonować na pograniczu dwóch światów: morza i lądu. W nowym środowisku nie miał naturalnych wrogów. Musiał jedynie dbać, by jego wilgotnej skóry nie wysuszyło gorące słońce strefy przyrównikowej, w której podczas dewonu znajdował się obszar świętokrzyski. Odkrycia z Zachełmia i irlandzkiej wyspy Valentia dowodzą, że kręgowce penetrowały suchy ląd około 18 mln lat wcześniej niż dotąd przypuszczano. Ich wyjście nastąpiło wprost z morza, a nie ze słodkowodnych rzek, jak głosiły dotychczasowe teorie. Co więcej, wyjście to nie zostało sprowokowane światowym kryzysem tlenowym, który rozpoczął się dopiero w późnym dewonie. Rekonstrukcja zwierzęcia pozostaje przedmiotem prac paleozoologów. Ich zadaniem jest też ustalenie, ile ów Tetrapod miał jeszcze z ryby, a na ile już przypominał późniejsze płazy bądź gady. Nie będzie to łatwe zadanie, na co wskazuje choćby historia 63
samego odkrycia i dotychczasowych badań. Rozpoczęło ją w 2004 r. znalezienie przez autora i postawienie hipotezy na temat genezy śladów, jako pozostawionych przez zwierzęce nogi. Przez pierwsze lata postawiona hipoteza nie zyskiwała uznania u specjalistów. W efekcie prowadzonych badań paleontolodzy początkowo zinterpretowali znalezione struktury jako ślady zwierzęcia poruszającego się na płetwach, by ostatecznie ogłosić, że zwierz z Zachełmia był czworonogiem. W badaniach paleozoologom pomogą geolodzy. Na podstawie obserwacji skał dewońskich są oni w stanie rozpoznać dawne środowisko, które zachęciło Tetrapoda do wyjścia na nadmorski ląd właśnie w świętokrzyskim Zachełmiu. Dla zobrazowania historii geologicznej, zapisanej w skałach odsłoniętych w Zachełmiu, trzeba cofnąć się do wczesnego dewonu (416 397 mln lat temu), kiedy obszar świętokrzyski znajdował się w zasięgu rozległych nizin. Stanowił fragment kontynentu, który obejmował m.in. Amerykę Północną oraz północną i wschodnią część Europy. Z obszaru dzisiejszej południowo-zachodniej Europy okresowo wkraczało nań płytkie morze związane z Oceanem Prototetydy. Ówczesne lądowe osady rzeczne i wydmowe występują na przemian z piaskowcowo-mułowcowymi utworami morskimi. Z początkiem dewonu środkowego (około 397 mln lat temu) do obszaru świętokrzyskiego dotarł kolejny zalew morski. Trwał co najmniej do późnego dewonu (365 mln lat temu) i pozostawił po sobie osady węglanowe (przekształcone w wapienie, dolomity i margle), znane z licznych kamieniołomów Kielecczyzny. W regionie świętokrzyskim w dewonie środkowym (eifel, żywet) i częściowo górnym (fran) w warunkach morskiego szelfu powstała tzw. płytkowodna platforma węglanowa. Był to obszar o głębokości wód do około 20 m, ze strefami raf koralowych i typowym dla tego środowiska bogactwem organizmów osiadłych. Do kurczącego się obszaru płytkowodnego przylegały tereny głębszych śródszelfowych basenów morskich. We wczesnym karbonie cały region świętokrzyski znajdował się w zasięgu głębokomorskiej sedymentacji. Jednak jeszcze przed końcem wczesnego karbonu (około 326 mln lat temu) został wypiętrzony i sfałdowany podczas ruchów górotwórczych orogenezy waryscyjskiej (hercyńskiej). Z różnym natężeniem trwały one do końca permu (przez około 75 mln lat). Na obszarze świętokrzyskim powstały wówczas góry, których skaliste grzbiety niszczały w suchym klimacie permu. Stanowiły element łańcucha górskiego, biegnącego od południowej Polski, Czech i środkowych Niemiec, po Bretanię we Francji. Na pograniczu permu i triasu (około 257 mln lat temu), po długotrwałym okresie erozji, obszar świętokrzyski ponownie został przykryty przez morze. Odtąd, aż do miocenu (około 10 mln lat temu), znajdował się on na pograniczu zasięgu mórz śródlądowych, które wkraczały nań od północnego zachodu i południa, a okresowo obejmowały także teren dzisiejszych Gór Świętokrzyskich. Powtarzające się okresy zalewów morskich przerywane były erozją, wywołaną wieloetapowymi ruchami wypiętrzającymi i fałdowaniami orogenezy alpejskiej. W ścianach kamieniołomu odsłonięte są ławice (warstwy) dewońskich skał osadowych, należących do formacji z Wojciechowic. Pierwotnie leżące poziomo, na skutek waryscyjskich ruchów górotwórczych, nachylone są obecnie pod kątem około 40 o. Dzięki temu, postępując z południa ku północy, w ścianach kamieniołomu mijamy coraz młodsze kopalne osady, których łączny profil pionowy liczy około 100 m. Są to zróżnicowane szare dolomity Ca,Mg(CO 3 ) 2 i dolomity margliste, zawierające domieszkę substancji ilastej, a w niższej części także wkładki łupków iłowcowych. Ich wiek precyzują konodonty aparaty szczękowe kopalnych strunowców. W Zachełmiu znaleziono formy charakterystyczne dla środkowego dewonu, ściślej jego niższej części, tzw. eiflu (około 395 mln lat). Dewońskie środowisko z Zachełmia przypominało współczesne nam wybrzeża Florydy, a odsłonięte kopalne osady reprezentują wczesny etap sedymentacji płytkomorskiej, stopniowo pogłębiającego się morza. Warstwy skalne widoczne w południowej ścianie to osady płytkiej laguny, położonej na obszarze równi pływowej, okresowo podlegającej wynurzeniom. Powierzchnię dna w tej strefie pokrywały kolonie sinic osiadłych organizmów jednokomórkowych, w stanie kopalnym tworzące tzw. stromatolity (fot. 3). W zależności od dynamiki wód kolonie te miały charakter płaskich Fot. 3. Kolonijne struktury sinic (stromatolity) na kopalnej powierzchni dna morskiego 64
mat biogenicznych lub izolowanych kopułek. W pionowych przekrojach stromatolitów widoczne są ok. milimetrowej grubości linie przyrostów. W cyklu rocznym powstawały warstewki maty sinicowej na przemian z nagromadzeniami uwięzionych w niej, bardzo drobnych okruchów mineralnych i pokruszonych szczątków organogenicznych (np. muszli, odchodów). Odsłonięcia rozległych powierzchni dewońskich stromatolitów z Zachełmia należą do najlepszych na świecie, znanych z tego okresu. Rozwój sinic bywał przerywany bardziej intensywnym gromadzeniem osadu lub przepływem wód. Powstawały wówczas monotonne lub poziomo warstwowane utwory ilasto-węglanowe. Wahania poziomu morza i okresowe wynurzenia dna powodowały wysychanie świeżego osadu. Jego śladem są tzw. szczeliny z wysychania, oddzielające poligonalne struktury na powierzchni warstw (fot. 4). W południowej części kamieniołomu na powierzchniach ławic (kopalnej powierzchni dna) zachowały się ślady po bąblach gazowych, niegdyś gromadzących gaz powstały w wyniku gnicia materii organicznej (fot. 5) i ślady żerowania bezkręgowców (fot. 6). Fot. 5. Zagłębienia po bąblach gazowych na powierzchni ławicy dolomitów Fot. 6. Ślady żerowania bezkręgowców na dolnej powierzchni ławicy dolomitów Fot. 4. Kopalne szczeliny z wysychania na powierzchni ławicy dolomitów Wzrost poziomu morza spowodował zatopienie równi pływowych i lagun, a na ich miejscu rozwój środowisk płytkiego szelfu (o głębokości do około 20 m). W zachodnich, wschodnich i północnych ścianach kamieniołomu obserwuje się osady złożone przede wszystkim z monotonnego mułu węglanowego, okresowo ze znaczną domieszką minerałów ilastych. Sztormy zapisały się poziomami nagromadzenia okruchów wcześniej złożonego osadu oraz pokruszonych szczątków organicznych; muszli małży, ramienionogów, liliowców. Obecne są w nich m.in. struktury amfipor prymitywnych kolonijnych gąbek, wymarłych w dewonie. W skałach dewońskich obserwuje się gniazdowe i żyłowe nagromadzenia hematytu (Fe 2 O 3 ) o wiśniowej barwie. Towarzyszą mu kryształy dolomitu, syderytu, ankerytu, barytu, kwarcu i tlenki manganu. W latach przedwojennych hematyt był tu przedmiotem ubocznej eksploatacji, jako ruda żelaza. Podczas waryscyjskich ruchów tektonicznych powstały podgięcia warstw skalnych oraz uskoki. W wyższej części północnych ścian kamieniołomu odsłonięto powierzchnię niezgodności tektoniczno-erozyjnej (fig. 2). Oddziela ona skały dwu pięter strukturalnych: 1) utwory dewonu silnie nachylone, zaburzone podczas orogenezy waryscyjskiej; 2) utwory permu i triasu leżące niemal poziomo, zaburzone w orogenezie alpejskiej. Erozja rzeźbiła tę powierzchnię 65
w późnym karbonie i permie, przez około 75 mln lat. Widoczne są w niej zagłębienia (rozpadliny, szczeliny) powstałe i wypełnione podczas permu materiałem rumoszowym z pokruszonych dolomitów (brekcją). Zespół skał permsko-triasowych rozpoczyna profil (do niespełna 10 m) formacji z Jaworznej. Reprezentują ją w kamieniołomie czerwonobrunatne, cienkoławicowe piaskowce z przewarstwieniami mułowców. Należą do dolnego triasu, a ich najniższa część prawdopodobnie do górnego permu. Powstawały w środowiskach delty jeziornej lub okresowych jeziorek, na rzecznej równi zalewowej. Oznaczono w nich muszloraczki, ślady po korzeniach roślin, fragmenty łodyg skrzypów, liczne przejawy działalności bezkręgowców, drążących w mule, tropy gadów oraz szczeliny z wysychania. Na przełomie permu i triasu obszar Góry Chełmowej stanowił niewielkie wzniesienie, podlegające denudacji. Potoki znosiły z niego materiał zwietrzelinowy. W efekcie we wschodniej części kamieniołomu osady formacji z Jaworznej zawierają liczne okruchy skalne. Najwyższą część odsłoniętego profilu (do około 1,5 m), zaliczoną do dolnotriasowej formacji z Zagnańska, tworzą ławice szarych warstwowanych piaskowców różnoziarnistych, podścielone brukiem korytowym. Są to osady korytowe rzeki roztokowej. Utwory odsłonięte obecnie w Zachełmiu zostały przykryte młodszymi osadami mezozoicznymi (triasu, jury, kredy), dziś znanymi z obrzeżenia Gór Świętokrzyskich. Wypiętrzenie i sfałdowanie całego obszaru świętokrzyskiego podczas orogenezy alpejskiej, na pograniczu kredy i paleogenu (przed 65 mln lat), spowodowało ich erozję, która z różnym natężeniem trwa do dziś. dr inż. Zbigniew Złonkiewicz Państwowy Instytut Geologiczny Państwowy Instytut Badawczy Oddział Świętokrzyski im. S. Czarnockiego w Kielcach e-mail: Zbigniew.Zlonkiewicz@pgi.gov.pl globalizacja Agata Kosińska, Urszula Wasińska Szanse i zagrożenia wynikające z członkostwa w Unii Europejskiej na przykładzie Polski 1 maja 2011 roku minęło 6 lat odkąd Polska weszła w struktury Unii Europejskiej. Zawsze takie rocznice skłaniają do zestawienia czy podsumowań. Zazwyczaj charakterystykę tego typu przedstawia się na podstawie danych lub wskaźników ułatwiających zrozumienie procesów panujących w danym kraju członkowskim. Możemy do nich zaliczyć m.in. stopę bezrobocia, wskaźnik pieniędzy przypadający średnio na jednego obywatela, inflację. Niniejszy artykuł stawia sobie za cel przedstawienie szans i zagrożeń, jakie niesie ze sobą członkostwo w strukturach Unii Europejskiej, odwołując się bezpośrednio do przykładu Polski. Dlaczego tego kraju? Odpowiedź jest prosta w Polsce musimy często liczyć się ze zdaniem oraz brać pod uwagę to czy nasza decyzja nie pogorszy sytuacji innych. Na tym właśnie polega wspólnota. Grając w piłkę nożną albo w siatkówkę, musimy się liczyć z innymi zawodnikami. Sami nie wygramy żadnego meczu. Jeżeli nie będziemy współpracować z resztą drużyny lub będziemy wyłamywać się z ustalonej przed meczem strategii, bardzo szybko zostaniemy usunięci z boiska albo stracimy kolegów 1. 1 M. Duszczyk, 5 lat w Unii. Próba podsumowania pięciu lat My wszyscy: Ty i Ja-student UJK zaczęliśmy coraz więcej od siebie, a także od Unii, wymagać. Mówi się: apetyt rośnie w miarę jedzenia. Tzw. luka cywilizacyjna, która dzieli nas jeszcze od innych krajów europejskich, sprawiła, że znaleźliśmy się w impasie. Aby z niego wyjść, każdy rok uczestnictwa Polski w UE wymagał dokonania wielkich przeobrażeń. Jesteśmy młodą demokracją, jeszcze nie w pełni dojrzałą. Młodzi ludzie wchodzą w nowy świat, który daje wiele możliwości, ale nie sposób nie wspomnieć o zagrożeniach, bo każde, nie tylko dobre doświadczenie czegoś uczy. Wejście w struktury unijne nakazuje Polsce wytyczać nowe kierunki jej rozwoju. UE jest do tego odpowiednim mechanizmem i szansą 2. Tylko od Polski zależy, czy wykorzysta to, co dał jej świat, parafrazując słowa piosenki K. Krawczyka. członkostwa, Urząd Komitetu Integracji Europejskiej, Warszawa 2009. 2 S. Parzymies, Polska w zjednoczonej Europie, w: Polska w stosunkach międzynarodowych, red. S. Bieleń, Warszawa 2007, s. 108-109, 112, 116. 66