Wykład nr 6

1. Na podstawie podręcznika „HYDROGEOLOGIA z podstawami geologii”, Jerzy KOWALSKI, WUP, Wrocław 2007 OPRACOWAŁ dr hab.inż.Wojciech Chmielowski prof.PK OCHRONA WÓD PODZIEMNYCH Wykład nr 6 Instytut Inżynierii i Gospodarki Wodnej Zakład Gospodarki Wodnej, PK ANTROPOGENICZNE zanieczyszczenia i zagrożenia wód podziemnych

2. GŁÓWNE PROBLEMY ŚRODOWISKOWE ZWIĄZANE Z ZANIECZYSZCZENIAMI WÓD PODZIEMNYCH • Postępująca • degradacja środowiska przez człowieka, • bezmyślna eksploatacja zasobów i • zaniedbanie kwestii związanych z ich ochroną spowodowały, że w Polsce prawie nie występują wody powierzchniowe, które spełniałyby normy wód możliwych do wykorzystania jako woda pitna, czy woda technologiczna w przemysłach takich jak np. spożywczy, czy farmaceutyczny.

3. Z tego powodu rozpoczęto eksploatację wód podziemnych, gdyż wody te są o wiele czystsze niż wody powierzchniowe i często w ogóle nie wymagają kosztownego uzdatniania. Jednak eksploatacja tychże wód ma swoje ujemne skutki. • W efekcie intensywnej eksploatacji wód podziemnych znacznie obniża się zwierciadło tychże wód. • Niesie to za sobą wiele konsekwencji. • Wody te są coraz trudniej dostępne i koszt ich wydobycia rośnie. • Obniżenie zwierciadła wód podziemnych ciągnie za sobą ogromne szkody w ekosystemach.

4. Na skutek zmiany stosunków wilgotnościowych w glebie gatunki wymagające wilgotnych stanowisk wypadają, a na ich miejsce wchodzą gatunki sucholubne. • Powoduje to całkowite przekształcenie ekosystemów (czyli właściwie ich degradację). • Następuje stepowienie krajobrazu. • W ujęciach nadmiernie eksploatowanych może nastąpić pogorszenie jakościwody. 1.

5. 2. Na terenach, na których zlokalizowane są ujęcia wód podziemnych często obserwuje się zjawisko osiadania gruntu. Woda po wypompowaniu pozostawia po sobie pustą przestrzeń, na skutek czego grunt pod własnym ciężarem osiada. W Tokio w 1973 r. na skutek eksploatacji wód podziemnych grunt osiadł o 0,25 m, a w Meksyku o 6-7 m.

6. 3. Na terenach nadmorskich może wystąpić wypieranie wód słodkich przez wody słone. Woda morska zajmuje puste przestrzenie w gruncie, które pozostały po słodkiej wodzie podziemnej. Tak zanieczyszczone ujęcie już się nie nadaje do celów np. spożywczych. http://www.pgi.gda.pl/hydrogeologia-pomorza/11-hydrogeologia-pomorza/105-wody-podziemne-w-strefie-brzegowej

7. 4. Źle zabezpieczone otwory wiertnicze mogą być kanałami łączącymi różne poziomy geologiczne, przez które wody z tychże poziomów mogą ulec zmieszaniu. Spowoduje to zmianę właściwości tych wód i tym samym niemożność korzystania z tego źródła w przyszłości.  http://www.filtry-do-wody.pl/img/foto_4_2a.jpg

8. 5. Wody podziemne często są używane jako wody lecznicze, o specyficznym składzie i właściwościach. Mogą stanowić one zagrożenie dla środowiska na wszystkich etapach rozpoznawania i eksploatacji. http://www.byledobiec.pl/Foto_M/20080823_IS_2_Zloty_Krag_11_M.jpg Nieumiejętnie prowadzone prace poszukiwawcze mogą spowodować erupcję wody z ujęcia (w przypadku źródeł o dużym ciśnieniu hydrostatycznym), emisję do atmosfery gazów takich jak CO2, H2S, CH4, (w przypadku wód zgazowanych).

9. 6. • Zagrożenie może również wynikać z rozlania płuczki wiertniczej, czy (pośrednio) z rozlania paliwa do maszyn. Zagrożenie powstające podczas eksploatacji takich ujęć, to głównie zrzut wód pozabiegowych do cieków wodnych. Wody pozabiegowe mają diametralnie inne właściwości fizyko-chemiczne od wód płynących w rzekach. • Zrzut takich wód powoduje degradację odbiornika i przekształcenie ekosystemu (np. wody z Ciechocinka zrzucane są do Wisły, • wody z Konstancina-Jeziornej zrzucane są do Jeziorki).

10. 7. Zagrożenie może powstać na skutek "ucieczki" wody z ujęcia (w warunkach samowypływu), jak też z sieci rozprowadzającej. Często zagrożenie może wynikać z niekontrolowanego użytkowania ujęć. Np. na Ukrainie w 1969 r. z 400 otworów wylewała się woda w ilości 40 tys. m3/d, a w Uzbekistanie 800 tys. m3/d (z 5 tys. otworów). http://www.studnie-wiercenia.pl/data/images/studnie_wiercenie_09.jpg http://www.budujemydom.pl/images/stories/inspiracje/dom_pelen_techniki8_500.jpg

11. 8. Kopalnie węgla kamiennego podczas eksploatacji złóż muszą usuwać wodę, która tam się znajduje. Bardzo często są to wody słone. Są one zrzucane do rzek. Ostatnio podejmuje się pewne działania, które by ograniczyły ten sposób usuwania wody, m. in. wtłacza się wodę z powrotem w wyeksploatowane złoża (recyrkulacja), bądź próbuje się usunąć sól z wody przez jej odparowanie. http://www.greenpeace.org/raw/image_full/poland/multimedia/galeria/dwa-zespo-y-naukowc-w-potwierd.jpg

12. WPŁYW CZŁOWIEKA NA WODY PODZIEMNE • O zanieczyszczeniu wód podziemnych mówimy wtedy, gdy następuje niekorzystna zmiana ich cech fizycznych: • temperatura, • barwa, • zapach, • smak, • przewodnictwo elektryczne, • chemicznych lub • bakteriologicznych.

13. Zmiany te mogą być wywołane • bezpośrednio przez wprowadzenie do wód substancji zanieczyszczających, • oraz pośrednio przez przemieszczanie się do ujęcia wód zanieczyszczonych. • Najczęściej zanieczyszczenia wód podziemnych są konsekwencją zdarzeń niezamierzonych, takich jak np. • nieszczelności i pęknięcia rurociągów i kanalizacji, • awarie instalacji technologicznych, • uszkodzenia zbiorników z substancjami niebezpiecznymi • Mamy również do czynienia z działalnością świadomą, gdzie zanieczyszczenie wód podziemnych jest wprawdzie skutkiem ubocznym, ale wkalkulowanym w ową działalność.

14. Zanieczyszczenia pochodzące z rolnictwa 1 • Do podstawowych ognisk zanieczyszczeń wód podziemnych związanych z gospodarką rolną i hodowlaną zaliczyć można: • obszary intensywnego stosowania nawozów i środków ochrony roślin; • miejsca niewłaściwego magazynowania nawozów mineralnych; • miejsca usuwania przeterminowanych pestycydów; • miejsca wykonywania kiszonek paszowych; • tereny rolniczego wykorzystywania gnojowicy; • obejścia gospodarskie.

15. AZOTANY • Podstawowym zagrożeniem jest powszechne stosowanie nawożenia mineralnego, oraz środków ochrony roślin. • Charakterystyczną cechą zanieczyszczeń związanych z rolnictwem jest ich charakter wielkoprzestrzenny. • Za najbardziej niebezpieczną grupę nawozów • (z uwagi na dobrą rozpuszczalność w wodzie i łatwość migracji) uważa się grupę nawozów azotowych. • Stosowanie nadmiernych dawek tych nawozów lub w nieodpowiednim okresie może być powodem wymywania do 50% substancji azotowych poza strefę korzeniową roślin i w konsekwencji do wód podziemnych.

16. Zagrożenia pochodzące z pozostałych grup nawozów mineralnych (fosforowe, potasowe) oceniane są jako mniejsze. • Mogą być one również źródłem skażenia wód gruntowych potasem, siarczanami, czy chlorkami. • Stopień zanieczyszczenia wód podziemnych przez nawozy sztuczne w Polsce jest prawie nie rozpoznany. Istnieją tylko wyrywkowe badania wskazujące na zanieczyszczenie płytkich wód podziemnych (badania odcieków drenarskich). Z badań zagranicznych wynika, że przy stosowaniu wysokich dawek nawozów, do których zbliżają się niektóre województwa w Polsce, występuje powszechne zanieczyszczenie płytkich wód podziemnych azotanami.

17. PESTYCYDY • Drugi typ zagrożeń stanowią pestycydy, obejmujące trzy zasadnicze grupy środków przeznaczonych do niszczenia: • owadów (insektycydy), • grzybów (fungicydy) i • chwastobójczych (herbicydy). • Wśród stosowanych pestycydów występują związki organiczne, nieorganiczne i metaloorganiczne. • Preparaty handlowe obok substancji czynnych zawierają również szereg innych składników, takich jak rozpuszczalniki, emulgatory, obciążniki itp.

18. O zagrożeniu dla wód podziemnych decydują głównie takie czynniki jak: • stopień toksyczności, • rozpuszczalność w wodzie i • trwałość. • Z tych względów najbardziej niebezpieczną grupą są • pestycydychloroorganiczne, • a stosunkowo najmniej - pestycydy fosforoorganiczne. • Przyczyną zanieczyszczeń wód podziemnych jest najczęściej • niewłaściwe magazynowanie pestycydów, • nieumiejętne sporządzanie roztworów, • mycie sprzętu do oprysków w nieodpowiednich warunkach oraz • niszczenie preparatów przeterminowanych było to powodem 8,3% zarejestrowanych przypadków skażenia wód podziemnych w Polsce.

19. GNOJOWICA • Kolejną grupą ognisk zanieczyszczeń rolniczych są fermy przemysłowej hodowli zwierząt i drobiu. • Powstająca w tych obiektach duża ilość odchodów w formie gnojowicy może powodować zanieczyszczenia wód podziemnych o znacznym zasięgu. • Skutkiem skażenia tych wód gnojowicą jest zwykle • wzrost zawartości związków azotu, • zmiana barwy, • zapachu, • podwyższona utlenialności, oraz • możliwość występowania zanieczyszczeń bakteriologicznych.

20. System hodowli przemysłowej wymaga również odpowiednich ilości pasz, m.in. w postaci kiszonek, których przygotowanie odbywa się często w warunkach polowych. Umożliwia to przenikanie cieczy kiszonkowej do gleby i wód gruntowych. Na terenach wiejskich występuje również wiele małych ognisk zanieczyszczających przede wszystkim płytkie wody podziemne ujmowane przez studnie. • Są to głównie • obory, • chlewy, • stajnie, • kurniki, • szamba, • doły kloaczne i • śmietniki. • Powodowane przez nie skażenia wód podziemnych objawiają się podwyższoną zawartością związków azotowych, chlorków, wodorowęglanów, sodu i potasu.

21. Zanieczyszczenia pochodzące z przemysłu 2 Przemysł jest głównym rodzajem działalności człowieka powodującym zanieczyszczenie wód podziemnych. http://milunia1996.w.interia.pl/07.jpg

22. Źródłami zanieczyszczeń w przemyśle mogą być 1. wysypiska i zwałowiska odpadów stałych; 2. stawy ściekowe i osadowe; 3. nieszczelności w urządzeniach kanalizacyjnych; 4. tereny niewłaściwego magazynowania surowców, półproduktów i wyrobów gotowych; 5. emisje pyłów i gazów; 6. wody powierzchniowe będące odbiornikami dużej ilości ścieków i słonych wód kopalnianych; • Zagrożenie dla wód podziemnych stanowią również ścieki przemysłowe, • przede wszystkim te wprowadzane do gruntu lub wód podziemnych, • oraz do małych cieków powierzchniowych i zbiorników w ilościach powodujących ich infiltrację do wód podziemnych. • Stanowi to ok. 10% ilości odprowadzanych ścieków.

23. Ścieki odprowadzane do dużych rzek i zbiorników nie zagrażają bezpośrednio wodom podziemnym. Mogą stanowić zagrożenie jedynie w przypadku wymuszenia ich infiltracji w rejonach ujęć. Znane są jednak również przypadki infiltracji wód zanieczyszczonych ściekami z dużych rzek w warunkach naturalnych (Warta w rejonie Konina, Wisła w rejonie Rachowa). Zanieczyszczenia mogą wystąpić również w przypadku powodziowego wylania się na terenach dolin wód zanieczyszczonych ściekami. Niektóre rodzaje ścieków przemysłowych (głównie z przemysłu spożywczego) stosowane są w rolnictwie. Stanowić one mogą zagrożenie w przypadku nieodpowiedniego ich wylewania na pola (w zbyt dużych dawkach). O skali zagrożeń ściekami przemysłowymi świadczy fakt, że były one powodem 18,1% zarejestrowanych przypadków zanieczyszczeń wód podziemnych w kraju.    Ogniskami zanieczyszczeń z przemysłu mogą być również tereny zakładów, na których są składowane, przelewane lub transportowane substancje niebezpieczne

24. Zanieczyszczenia związane z gospodarka komunalną 3

25. Do grupy ognisk zanieczyszczeń pochodzenia komunalnego zalicza się różnego rodzaju • skupiska odpadów stałych ścieków bytowo-gospodarczych w formie wysypisk śmieci, • kompostowni, • wylewisk ścieków, • odstojników terenowych, • pól filtracyjnych, • nieszczelnych przewodów kanalizacyjnych i • obiektów oczyszczalni ścieków, cmentarzy 3.1

26. Najczęściej występującym ogniskiem zagrożenia dla wód podziemnych są wysypiska odpadów. Wpływ wysypisk na lokalne zanieczyszczenie wód podziemnych bywa zwykle wyraźny zarówno w zakresie zmian składu chemicznego jak też w postaci skażeń bakteriologicznych Ogranicza się jednak zwykle do terenu przyległego do wysypiska. Oddziaływanie wysypisk na wody podziemne nie kończy się wraz z wyłączeniem wysypiska z eksploatacji i trwa jeszcze zwykle kilkadziesiąt lat po jej zakończeniu.

27. Rozmiary zagrożenia wód podziemnych zależą przede wszystkim od: • składu fizyczno-chemicznego odpadów, • wielkości obiektu, • technologii składowania odpadów, warunków hydrogeologicznych w rejonach wysypiska. http://www.norwid24.waw.pl/geo_site/geo170re/w_pod_05.jpg

28. Typowe odpady komunalne nie należą do odpadów szczególnie groźnych. Sytuacja komplikuje się, gdy na wysypiskach komunalnych składowane są także odpady z przemysłu. W zależności od składu chemicznego tych odpadów i wielkości ich udziału w odpadach komunalnych oddziaływanie składowisk odpadów mieszanych na wody podziemne może być znacznie większe. Rozkład odpadów może odbywać się na drodze tlenowej lub beztlenowej. Przy rozkładzie tlenowym produktem mineralizacji jest CO2, woda i proste związki nieorganiczne. W warunkach deficytu tlenowego zachodzą procesy gnilne, prowadzące do powstawania substancji o silnym i nieprzyjemnym zapachu.

29. Zanieczyszczenia w trakcie migracji w wodach podziemnych ulegają stopniowemu • oczyszczaniu poprzez rozcieńczenie, • adsorpcję, • chemiczne wytrącanie i wymianę jonową. • Zasięg oddziaływania wysypisk komunalnych na wody podziemne w kierunku przemieszczania się tych wód niekiedy jest znaczny (kilkaset metrów, rzadziej 1-2 km), natomiast w kierunku przeciwnym zwykle wynosi kilkadziesiąt metrów.

30. 3.2 • Drugą grupę zanieczyszczeń komunalnych tworzą ścieki bytowo-gospodarcze na: • wylewiskach, • polach asenizacyjnych, • odstojnikach, • szambach, • urządzeniach oczyszczających • i w kanalizacji. • Ścieki miejskie stanowią • zwykle mieszaninę ścieków • z gospodarstw domowych • i obiektów, takich jak: szpitale, szkoły, urzędy.

31. Zasięg i wielkość oddziaływania tego typu ognisk zależy od stężenia i własności ścieków, zdolności filtracyjnych i adsorpcyjnych gleby, przepuszczalności utworów wodonośnych i lokalnych warunków hydrogeologicznych. Zanieczyszczenie wód podziemnych ściekami bytowo-gospodarczymi znacznie częściej występuje na terenach nieskanalizowanych, a więc na obszarach małych miast i osiedli, ścieki komunalne stanowią zagrożenie dla wód podziemnych głównie wtedy, kiedy odprowadzane są bezpośrednio do tych wód. Bezpośrednie wprowadzenie ścieków komunalnych do wód podziemnych następuje głównie poprzez nieszczelne szamba, przecieki z nieszczelnej kanalizacji.

32. Na podstawie podręcznika „HYDROGEOLOGIA z podstawami geologii”, Jerzy KOWALSKI, WUP, Wrocław 2007 OPRACOWAŁ dr hab.inż.Wojciech Chmielowski prof.PK OCHRONA WÓD PODZIEMNYCH Wykład nr 6 Instytut Inżynierii i Gospodarki Wodnej Zakład Gospodarki Wodnej, PK ANTROPOGENICZNE zanieczyszczenia i zagrożenia wód podziemnych