Maciej Gliniak 1, Małgorzata Pawul 2, Wiktoria Sobczyk AGH Akademia Górniczo-Hutnicza 3 Wpływ transportu i składowisk poprzemysłowych byłych Krakowskich Zakładów Sodowych Solvay na stan i jakość wody rzeki Wilga w Krakowie Wstęp Zanieczyszczenie wód powierzchniowych jest jednym z głównych problemów ochrony środowiska. Do najważniejszych źródeł zanieczyszczeń obok przemysłu należy zaliczyć tereny składowisk odpadów komunalnych i poprodukcyjnych, ciągi komunikacyjne o dużym natężeniu ruchu oraz nieskanalizowane obszary miejskie i wiejskie. W dobie powszechnego kryzysu w dostępie do wody pitnej należy podejmować działania, które mają na celu ograniczenie przedostawania się zanieczyszczeń z nieszczelnych instalacji wodno-kanalizacyjnych oraz spływu powierzchniowego z dróg do wód płynących [4, 10, 11, 17]. Wartości parametrów fizykochemicznych wód powierzchniowych wahają się w szerokich granicach: azot amonowy 0,05-10 mg dm -3, azot azotanowy 0,15-10 mg dm -3, fosforany 0,02-1,0 mg dm -3, chlorki 3-250 mg dm -3, siarczany 0,9-400 mg dm -3, substancja rozpuszczona 50-1000 mg dm -3, azot ogólny 0,1-30 mg dm -3, BZT 5 1-100 mg dm -3, OWO 1-50 mg dm -3 [1, 8]. Przekroczenia stężeń poszczególnych związków mogą świadczyć o zanieczyszczeniu wód. Na terenach poprzemysłowych ich źródłem najczęściej są odcieki z różnych składowisk poprodukcyjnych, które nie zostały we właściwy sposób odizolowane od podłoża i otaczającego terenu. Taka sytuacja dotyczy terenów po byłych Krakowskich Zakładach Sodowych SOLVAY, które zakończyły swoją działalność produkcyjną w grudniu 1990 roku [9, 16]. Badania geologiczno-inżynierskie prowadzone na terenie dawnych zakładów wykazały, że na granicy kontaktu osadów z rodzimym podłożem powstała nieprzepuszczalna warstwa gruntu o miąższości około 1 m i właściwościach chudego betonu. Podczas tych badań stwierdzono także obecność wód sączeniowych w obrębie osadników oraz występowanie osadów o charakterze ciasta wapiennego i miękkoplastycznej konsystencji [15]. Rzeka Wilga jest prawobrzeżnym dopływem Wisły, z ujściem zlokalizowanym na terenie miasta Krakowa. Źródło rzeki znajduje się we wsi Pawlikowice na Pogórzu Wielickim. Wilga odwadnia południowo-zachodnią część Pogórza, tereny miejscowości Swoszowice, Dzielnicę Łagiewniki i Borek Fałęcki w Krakowie. W granicach miasta Krakowa rzeka została uregulowana i wzmocniona wałami cofkowymi na odcinku ujściowym do Wisły [6]. Wilga na dwukilometrowym odcinku środkowego biegu przecina teren, na którym znajdują się osadniki dawnej fabryki Solvay oraz droga krajowa nr 7 (DK 7). Badania monitoringowe prowadzone przez WIOŚ w Krakowie wskazują na przekroczenie wielu wskaźników jakości wody, m.in. chlorków i siarczanów [12]. Zawartość jonów o charakterze zasadowym w roztworze glebowym (stosunek woda/faza stała = 2,5) wielokrotnie przewyższa granicę toksyczności dla roślin [2, 3, 5, 18]. 1 Mgr inż. M. Gliniak, doktorant, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, Katedra Inżynierii Środowiska i Przeróbki Surowców, email: mgliniak@agh.edu.pl 2 Dr inż. M. Pawul, adiunkt, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, Katedra Inżynierii Środowiska i Przeróbki Surowców, email: pawul@agh.edu.pl 3 Dr hab. inż. W. Sobczyk, prof. AGH, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, Katedra Inżynierii Środowiska i Przeróbki Surowców, email: sobczyk@agh.edu.pl 4295
Układ komunikacyjny południowych dzielnic Krakowa składa się z dwupasmowych dróg łączących południową obwodnicę miasta (fragment autostrady A4) z centrum oraz siecią dróg osiedlowych. W pobliżu rzeki Wilgi zlokalizowano także kilka parkingów samochodowych o łącznej liczbie około 2000 miejsc postojowych [2, 3]. Wpływ oddziaływania transportu na środowisko wodne przejawia się głównie poprzez powstawanie spływów powierzchniowych z dróg podczas opadów deszczu. Substancje, jakie przedostają się w nich do otwartych cieków powierzchniowych, to głównie zanieczyszczenia ropopochodne (np. oleje, materiały pędne, smary) oraz produkty ścierne pochodzące ze zużywania się elementów eksploatacyjnych pojazdów (np. metale ciężkie, pyły lotne, sadza) [19]. Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu transportu i osadników po byłych Krakowskich Zakładach Sodowych na parametry fizykochemiczne wody w rzece Wildze. Metodyka badań Badania wody przeprowadzono w 2013 roku w dwumiesięcznych odstępach czasowych. Próbki wody pobierano w punkcie pomiarowo-kontrolnym (PPK) przy ul. Konopnickiej (0,5 km od ujścia), poniżej obszaru składowisk przy ul. Zakopiańskiej (3,6 km od ujścia) i na terenie parku zdrojowego w Swoszowicach (6,6 km od ujścia) (Rys. 1). Rys. 1. Mapa miejsc opróbowania rzeki 4296
Próbki wody do badań in situ i laboratoryjnych pobierano zgodnie z wytycznymi zawartymi w PN-EN ISO 5667:2008 Jakość wody. Pobieranie próbek. W trakcie pobierania próbek (in situ) mierzono temperaturę oraz ph i przewodność elektrolityczną. W pobranych próbkach wody metodą fotometryczną oznaczano zawartości tlenu rozpuszczonego, BZT 5, OWO, substancje rozpuszczone, siarczany, chlorki, związki azotu i fosforu oraz wybrane metale ciężkie Cd, Pb, Ni, Zn. Wyniki badań i dyskusja Temperatura wody w rzece Wildze wykazuje zmienność sezonową (Rys. 2), zależną od temperatury powietrza. Stężenia tlenu rozpuszczonego i BZT 5 w wodach Wilgi we wszystkich punktach pomiarowokontrolnych wzrastają w okresie letnim w stosunku do okresu wiosennego i jesiennego, osiągając maksymalne wartości odpowiednio 13,7 mg dm -3 i 3,4 mg dm -3. Ogólny węgiel organiczny oznaczony w wodach rzeki waha się w niewielkim zakresie, a największe wartości tego wskaźnika (5,27 5,39 mg dm -3 ) występują w okresie jesiennym. i ogólnego węgla organiczne- Rys. 2.Wykres zmian temperatury, zawartości tlenu rozpuszczonego, BZT go (OWO) w wodzie rzeki Wilgi 5 Zmienność sezonową zaobserwowano również w przypadku stężeń pierwiastków biogennych: azotu amonowego, azotanowego i ogólnego (Rys. 3). Wynika to z faktu, że rzeka Wilga w górnym biegu przepływa przez tereny rolnicze. W przypadku fosforanów i fosforu ogólnego nie zaobserwowano wyraźnych zależności ich stężenia od pory roku (Rys. 4). 4297
Rys. 3. Wykres zmian stężeń związków azotu w wodzie rzeki Wilgi Rys. 4. Wykres zmian stężeń związków fosforu w wodzie rzeki Wilgi Na Rysunku 5 przedstawiono parametry charakteryzujące się zmiennością osiąganych wartości w zależności od położenia punktu pomiarowego. Przewodność elektrolityczna wody w Wildze wykazuje bardzo dużą zmienność. Jej wartości wahają się od 795 do 3175 µs cm -1, również przyjmując największe wartości w punkcie pomiarowo-kontrolnym poniżej obszaru składowisk (PPK 2). Największą zmiennością w wodach Wilgi charakteryzują się jony chlorkowe. Ich poziom waha się od 312 do 854 mg dm -3. Najniższe stężenie tego wskaźnika odnotowano w punkcie pomiarowokontrolnym na terenie parku zdrojowego w Swoszowicach (PPK 3). Wraz z biegiem rzeki stężenie chlorków wzrastało, osiągając najwyższe wartości w punkcie poniżej składowisk (PPK 2). W ostatnim punkcie pomiarowo-kontrolnym zlokalizowanym w odległości 0,5 km od ujścia Wilgi (PPK1) stężenie jonów chlorkowych ponownie obniżało się. Równocześnie zauważyć można, że we wszystkich punktach pomiarowo-kontrolnych najniższe stężenia chlorów zanotowano w lipcu, podczas bardzo wysokich temperatur i długotrwałej suszy. W okresie tym wzrost stężenia jonów chlorkowych w wodach Wilgi pomiędzy punktem w parku zdrojowym w Swoszowicach a punktem poniżej składowisk wyniósł 84,3 mg dm -3 i był to najniższy wzrost stężenia tych jonów na danym odcinku rzeki w całym okresie badań. Najwyższy wzrost stężenia jonów chlorkowych (419,2 mg dm -3 ) pomiędzy wyżej wymienionymi punktami zanotowano w okresie wiosennym, po długiej i śnieżnej zimie. Obserwacje te wskazują na wymywanie z obszaru składowisk jonów chlorkowych przez infiltrujące wody opadów atmosferycznych. Podobne 4298
wnioski przedstawione zostały również w pracach W. Sroczyńskiego oraz planie zagospodarowania przestrzennego obszar Białe Morza [7]. Stężenie jonów siarczanowych charakteryzowało się najmniejszą zmiennością, jednak w tym wypadku również zaobserwowano wzrost ich stężenia w wodzie pobranej w punkcie pomiarowym poniżej składowisk (PPK2) w stosunku do wody z parku zdrojowego w Swoszowicach (PPK 3). Odczyn wody zmienia się w niewielkim zakresie, osiągając wartości ph od 7,7 do 8,5. Największe wartości ph (8,2 8,5) stwierdzono w punkcie pomiarowo-kontrolnym poniżej obszaru składowisk (PPK 2). Rys. 5. Wykres zmian wskaźników świadczących o zanieczyszczeniu antropogenicznym w wodzie rzeki Wilgi Analizując wyniki wykonanych oznaczeń, można zauważyć, że niektóre z badanych parametrów charakteryzują się zmiennością sezonową, natomiast inne zależne są głównie od miejsca poboru próbki. W celu dokładnego określenia wpływu transportu publicznego na jakość wód płynących w Wildze przeprowadzono dodatkowe badania w obrębie oddziaływania dróg. We wszystkich badanych próbkach wody nie stwierdzono przekroczenia dolnej granicy oznaczalności zawartości metali ciężkich w wodzie, które wynoszą dla Cd i Zn 0,01 mg dm -3, Ni 0,02 mg dm -3 oraz Pb 0,05 mg dm -3 oraz nie wykryto substancji charakterystycznych dla zanieczyszczeń pochodzących z dróg. Porównanie otrzymanych wyników z wymaganiami określonymi dla poszczególnych klas jakości wody pokazuje, że w przypadku stężenia jonów chlorkowych wystąpiły przekroczenia wartości granicznych dla klasy II we wszystkich pobranych próbkach. Wysoka wartość przewodności elektrolitycznej również klasyfikuje wody Wilgi w punktach 1 i 2 do klasy czystości III V [13]. W punkcie pomiarowokontrolnym w Swoszowicach (PPK3) przekroczenie wartości przewodności elektrolitycznej określonej jako granicznej dla klasy II wystąpiło tylko we wrześniu. W pozostałym okresie wartości były na poziomie klasyfikującej wodę do klasy I. Pozostałe badane parametry przyjmowały wartości charakterystyczne dla klasy I lub II. Podsumowanie Przeprowadzone badania wskazują na zmienność sezonową i przestrzenną składu chemicznego wody w Wildze. Ze względu na znaczne koncentracje chlorków i towarzyszącą im wysoką przewodność elektrolityczną wody Wilgi należy zaklasyfikować do III V klasy czystości. W rozkładzie przestrzennym stężeń jonów chlorkowych i przewodności elektrolitycznej zaznacza się wyraźny wpływ osadników pozostałych po Krakowskich Zakładach Sodowych SOLVAY na jakość wody w rzece. Wskazują na to za- 4299
równo podwyższone wartości tych wskaźników po przepłynięciu rzeki przez teren osadników, jak i ich zależność od ilości opadów atmosferycznych występujących w okresie poprzedzającym pomiary. Wpływ osadników na wody Wilgi jest znaczący, jednak w ostatnich latach obserwuje się zmniejszenie przenikania poszczególnych jonów z osadników do rzeki wraz z infiltrującymi wodami opadowymi [7]. Pomimo przebiegu rzeki wzdłuż ciągów komunikacyjnych o dużym natężeniu ruch (autostrada A4, DK nr 7) nie stwierdza się wpływu transportu samochodowego na stan wody w rzece. Przeprowadzone analizy wskazują na brak możliwości wykorzystania wody z Wilgi do spożycia przez ludzi zgodnie z wymogami Rozporządzenia Ministra Zdrowia [14]. Ze względu na ograniczenia w dostępie do wody pitnej, wynikające z położenia Krakowa, bardzo ważnym aspektem jest dbałość o wody płynące, znajdujące się na terenie miasta. W związku z ograniczonością zasobów wody zdatnej do picia przez ludzi należy prowadzić dalsze badania monitoringowe, mające na celu bieżące monitorowanie jakości wody w Wildze oraz wychwytywanie sezonowych zmian chemizmu wód, uniemożliwiających ich wykorzystanie do picia. Streszczenie W artykule przedstawiono wpływ transportu oraz obecności składowisk poprzemysłowych na stan i jakość wód płynących na przykładzie rzeki Wilga w Krakowie. Przeprowadzone badania jakości wody nie wykazały wpływu transportu na stan rzeki. Obecność składowisk poprzemysłowych wyraźnie oddziałuje na wody powierzchniowe, powodując ich zanieczyszczenie. Jakość wody w Wildze określono jako nie pozwalającą na jej bezpośrednie spożycie przez mieszkańców. Badania wykazały także konieczność dbania o zasoby wody pitnej ze względu na pogłębiający się spadek możliwości zaopatrywania dużych aglomeracji miejskich w wodę zdatną do picia. Słowa kluczowe: badania jakości wody, zanieczyszczenie, transport IMPACT OF THE TRANSPORT AND POSTINDUSTRIAL LANDFILLS OF CRACOW SODA WORKS SOLVAY ON THE STATUS AND QUALITY OF WATER IN WILGA RIVER IN KRAKOW Abstract The paper presents the impact of transport and the presence of former landfill on the condition and quality of water on the example of the Wilga river in Krakow. The study of water quality showed no effect of public transport on the state of the river. The presence of former landfills clearly affects the surface water causing pollution. Water quality in Wilga was not allow its consumption by citizens. Studies have shown the necessity of taking care of drinking water resources due to the deepening decline in the possibility of supplying large urban agglomerations in drinkable water. Keywords: transport, supplying large urban agglomerations, study of water quality Literatura [1] Dojlido J.: Chemia Wody. Arkady, Warszawa 1987. [2] Gliniak M.: Kierunki rekultywacji obszarów zdegradowanych działalnością Krakowskich Zakładów Sodowych Solvay. [W:] Kuczera M. (red.). Młodzi naukowcy dla Polskiej Nauki, Nauki Inżynieryjne, Wyd. Creativetime, Kraków 2014. 4300
[3] Gliniak M., Sobczyk W.: Kierunki Rekultywacji Obszarów Zdegradowanych Działalnością Krakowskich Zakładów Sodowych Solvay. Rocznik Ochrona Środowiska. Annual Set The Environment Protection, Vol. 14, Middle Pomeranian Scientific Society Of The Environment Protection, Koszalin 2012, 660 672. [4] Gliniak M., Sobczyk W.: Antropogeniczne Procesy Zasolenia Gleb. Rocznik Naukowy Edukacja - Technika Informatyka Nr 4/2013, Cz. I. Problemy Edukacji Ekologicznej i Społecznej. Scientific Annual Education Technology Computer Science, Main Problems Of Technology And Professional Education, 271 277. [5] Gliniak M., Sobczyk W.: Koncepcja Zagospodarowania Terenu Poprzemysłowego Solvay. Rocznik Naukowy Edukacja - Technika - Informatyka 2014, Cz. I. Problemy Edukacji Ekologicznej i Społecznej. Scientific Annual Education Technology Computer Science, Main Problems Of Technology And Professional Education (in print). [6] Kalisiewicz D. (red.): Encyklopedia Krakowa, PWN 2000. [7] Kupiec I., Mleczko P.: Miejscowy Plan Zagospodarowania Przestrzennego Obszaru Białe Morza Prognoza Oddziaływania Na Środowisko, Urząd Miasta Krakowa, Kraków, 2012. [8] Langmuir D.: Aqueous Environmental Geochemistry. Prentice Hall, New Jersey, 1997. [9] Małecki Z. (red.): Restrukturyzacja Likwidacja Zagospodarowanie KZS Solvay. Problemy Sozologiczne Aglomeracji Miejsko-Przemysłowych. Biuletyn Komitetu Inżynierii Środowiska Pan Nr 1/1997. [10] Pawul M., Sobczyk W.: Edukacja ekologiczna w zakresie gospodarki odpadami jako narzędzie realizacji zrównoważonego rozwoju, Problems Of Sustainable Development 2011, Vol. 6, No 1, 147 156. [11] Poros M., Sobczyk W.: Rewitalizacja terenu pogórniczego po kopalni surowców skalnych na przykładzie kamieniołomu Wietrznia w Kielcach. Rocznik Ochrona Środowiska. Annual Set The Environment Protection, Vol. 15, Middle Pomeranian Scientific Society Of The Environment Protection, Koszalin 2013, 2369 2380. [12] Raport o stanie środowiska naturalnego w województwie małopolskim w 2003 roku. Biblioteka Monitoringu Środowiska, Kraków 2004. [13] Rozporządzenie Ministra Środowiska z 9 listopada 2011 r. w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych oraz środowiskowych norm jakości dla substancji priorytetowych. Dz. U. 2011 Nr 257 Poz.1545. [14] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 20 kwietnia 2010 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Dz.U. 2010 Nr 72 Poz. 466. [15] Sroczyński W.: Geologiczne uwarunkowania rewitalizacji i zagospodarowania tzw. białych mórz na terenach po byłych Krakowskich Zakładach Sodowych Solvay. Geologia T. 34, Zeszyt 4, Kraków 2008, 701 709. [16] Ślęzak A.: Wpływ składowiska odpadów Krakowskich Zakładów Sodowych na wody powierzchniowe [W]: Przewodnik III Konferencji Sozologicznej PTG. Sozologia na obszarze antropopresji przykład Krakowa. AGH, Kraków 1993. [17] Wawrzyniak S., Sobczyk W.: Implementation procedures and principles of modern revitalization processes as exemplified by the community of Bierun, Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management 2008, Vol. 24, 263 270. 4301
[18] Zając E., Klatka S., Ryczek M.: Wpływ nadkładu glebowego na zmiany odczynu i przewodnictwa elektrolitycznego odpadów posodowych w warunkach doświadczenia modelowego. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. Vol. 520, 2007, 213 219. [19] Sybilski D.: Ekologiczne zagadnienia odwodnienia pasa drogowego. Praca wykonana na zlecenie Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad, Warszawa, 2009. 4302