Przestrzenne formy niektórych zanieczyszczeń wód podziemnych w strefach ochrony pośredniej ujęć wody

W artykule pt. „Analiza ryzyka bezpieczeństwa zdrowotnego dla ustanowienia strefy ochrony pośredniej ujęcia wody podziemnej” zamieszczonym w „Technologia Wody” nr 2(64) z 2019 r., napisałem, że jakość wody podziemnej w strefie ochrony należy oceniać między innymi pod względem obecności śladów ropopochodnych i substancji stanowiących produkt procesów syntezy chemicznej, w szczególności szkodliwych dla zdrowia ludzi, analizując zawartość WWA, THM itd. Niniejszy artykuł rozwija tą problematykę, zwracając uwagę na przestrzenne rozmieszczenie zanieczyszczeń pochodzących z różnych emitorów. Zanieczyszczenia te najczęściej występują w utworach czwartorzędowych, dominujących na ujęciach wód podziemnych chronionych strefami ochrony pośredniej.

Zanieczyszczenia wody podziemnej mogą mieć różne gęstości, kształty skupisk i ich usytuowanie w strefie aeracji lub strefie saturacji w wodoprzepuszczalnych utworach czwartorzędowych. Trzy różne przykłady podano na załączonych rysunkach. Na rys. 1 pokazano dwa przykłady skażenia wód podziemnych przez depozyty ukryte pod powierzchnią ziemi. Jeden depozyt znajduje się w strefie saturacji, tj. pod powierzchnią zwierciadła wody podziemnej, gdyż ciężar właściwy tworzącej go substancji jest większy od ciężaru właściwego wody, zaś ciężar właściwy drugiego depozytu jest mniejszy, przez co utrzymuje się on w strefie aeracji, tj. spoczywa na zwierciadle wody podziemnej.

Pierwszy depozyt powstał w wyniku niedbałej gospodarki – rozpuszczalnikami farb, farbami i innymi podobnymi substancjami, które wsiąkały w grunt fabryki. W ten sposób, w czasie ponad 60 lat działalności fabryki, pod ziemią znalazło się wiele ton tych substancji. Utworzyły one masyw o dużych rozmiarach. Badania wykazały, że depozyt pełza zgodnie z kierunkiem przepływu wody podziemnej, z prędkością ocenianą na około 1000 m/100 lat. Z tego depozytu oddzielają się frakcje bardziej mobilne, tworząc smugę zanieczyszczeń podążających wolniej niż płynie woda podziemna, ale znacznie szybciej niż pełza depozyt [1].

Drugi depozyt stanowi substancja ropopochodna, która wypłynęła z pękniętego zbiornika stacji paliw. Przyjęła ona kształt zbliżony do stożka ściętego i mimo upływu kilkunastu lat, na razie nie widać by się przemieszczała. Jednak lżejsze frakcje paliwa są stale emitowane z tego stożka w kierunku zgodnym z ruchem wody podziemnej, tworząc smugę zanieczyszczeń. Na razie czoło smugi odsunęło się od depozytu na odległość 25 m, co pozwala ocenić, iż prędkość przemieszczania się wynosi około 160 m/100 lat [2].

W wielu przypadkach daje się zaobserwować, że stężenie zanieczyszczeń w smudze maleje w miarę oddalania się od depozytu, co następuje głównie w wyniku:

• rozcieńczenia przez płynący strumień wody podziemnej;

• sorpcji i wymiany jonowej ze złożem utworów geologicznych, przez które filtruje się zanieczyszczona smuga.

Opracowując wspomnianą na początku analizę ryzyka, powinniśmy otrzymać wyniki badania wody podziemnej pobranej w czasie wierceń badawczych prowadzonych na terenie strefy ochrony pośredniej. Jeżeli smuga zanieczyszczeń zostanie zidentyfikowana, rzeczą niezwykle ważną jest, aby wyniki tych badań podały stężenia zanieczyszczeń z odpowiednich miejsc smugi. Istotne jest poznanie położenia depozytu i stężeń zanieczyszczeń na całej długości smugi, a także prędkości i kierunku w jakim smuga zdąża.

Na rys. 2 pokazano przykład składowiska chemikaliów usytuowanego w wyrobisku po wydobyciu kruszywa mineralnego. Składowisko zostało utworzone bez odpowiedniej izolacji ułożonej na dnie i na ścianach zagłębienia, a także bez odpowiedniego drenażu dla odbioru przesiąków. W rezultacie stało się ono emitorem zanieczyszczeń wody podziemnej, które utworzyły smugę wędrującą zgodnie z kierunkiem ruchu wody podziemnej. Na rysunku pokazano rozmieszczenie stężenia jednego z badanych składników zanieczyszczeń emitowanych przez składowisko chemikaliów i tworzących smugę pełzającą z prędkością około 800 m/100 lat. Czoło smugi zawiera składnik, który około 75 lat temu, odłączył się od depozytu i uległ aż 80-krotnemu zmniejszeniu stężenia, osiągając 100 mg/l w odległości około 600 m od depozytu [3]. Potwierdza to, iż zwykle smugi charakteryzują się spadkiem stężenia składników zanieczyszczenia w miarę wzrostu odległości od depozytu.

Z podanych przykładów wynika, że analizując przestrzenne kształtowanie się smugi i czas w jakim proces ten przebiega, trzeba mieć na uwadze, iż depozyt, gdy znajdzie się w wodzie podziemnej, pełza bardzo wolno, a emitowane z niego zanieczyszczenia tworzą smugę i przemieszczają się szybciej, ale najszybciej przemieszcza się woda podziemna, stanowiąca ich otoczenie.

Literatura

1. A. Szelewicka, T. Kowalewski, M. Lidzbarski, Z. Kordalski „Rozpoznanie zanieczyszczeń w wodach podziemnych w rejonie byłej Fabryki Farb i Lakierów „Polifarb” w Gdańsku”. „Przegląd Geologiczny” nr 6, 2016.

2. Z. Fabijańczyk, „Projekt planu remediacji terenu byłej stacji paliw w m. Braniewo” GEO-KAT Ochrona Środowiska. Warszawa 2016.

3. D. Pierri, M. Czop, S.Borczak „Warunki występowania i migracji WWA w utworach czwartorzędowych w rejonie składowiska odpadów przemysłowych „Zielona” w Bydgoszczy.” „Przegląd Geologiczny” vol. 65, nr 11/1. 2017.

mgr inż. Bohdan Łyp

źródło: Technologia Wody 6/2019