4.6. Wody podziemne

4.6.1. Stan ilościowy wód podziemnych

W roku hydrologicznym 2013 średni roczny stan wody podziemnej SG_R (odległość do lustra wody) w piezometrze w Sobolewie osiągnął wartość 12,18 m, czyli średni poziom lustra wody względem roku poprzedniego wzrósł o 3 cm (Tab. 34, rys. 72). Średnie stany wody w półroczu zimowym (SGz) i letnim (SG_L) różniły się o 0,15 cm i wynosiły odpowiednio 12,26 m i 12,11 m. Minimalny roczny stan wody NG_R wyniósł 12,29 m, a maksymalny roczny stan WG_R osiągnął wartość 12,13 m. Średnie stany wód podziemnych w poszczególnych miesiącach oraz ich odchylenia względem lat 1998-2012 przedstawiają tabele 35-37.

Tabela 34. Stany wód podziemnych (m) w piezometrze Sobolewo w latach hydrologicznych 1998-2013

W roku hydrologicznym 2013 zmienił się charakter przebiegu miesięcznych wysokości zwierciadła wody w piezometrze. Na początku roku hydrologicznego stan wody wynosił 12,28 m, a pod jego koniec - 12,13 m, czyli podniósł się o 0,15 m (Rys. 73). W półroczu zimowym zanotowano najwyższe wartości do zwierciadła wody (średni miesięczny stan w miesiącach grudzień-styczeń wyniósł 12,28 m). W okresie maj-lipiec nastąpił znaczny wzrost słupa wody do 12,06 m w miesiącu czerwcu, a w kolejnych miesiącach poziom znowu nieznacznie obniżył się do 12,15 m we wrześniu.

Niskie stany wody, utrzymujące się przez długi okres w miesiącach zimowych, spowodowane były bardzo długą zimą, z ujemnymi temperaturami powietrza i zmrożoną powierzchnią gruntu (w okresie od stycznia do marca średnia temperatura wynosiła -4°C, a gleba była zamarznięta niemal do głębokości 50 cm). Znaczny wzrost poziomu wody wiosną spowodowany był wytapianiem się wyjątkowo wysokiej warstwy pokrywy śnieżnej, znacznymi opadami atmosferycznymi oraz wysoką temperaturą powietrza (w okresie kwiecień-maj średnia temperatura powietrza przekraczała 10°C, a suma opadów wyniosła 116,4 mm).

Różnica między roczną maksymalną i minimalną głębokością do zwierciadła wód podziemnych osiągnęła wielkość 23 cm i była o 10 cm wyższa, niż w poprzednim roku (Rys. 72). Odchylenia średniego stanu miesięcznego względem okresu z lat 1998-2013 osiągnęły wartości ujemne w pierwszym półroczu roku hydrologicznego (Tab. 37). Wahania dla półrocza zimowego zawarły się przedziale od -0,12 do -0,01 m, a dla półrocza letniego wartości te były bardzo wyrównane - od 0,01 do 0,02 m.

Rys. 72. Średnie, maksymalne i minimalne roczne głębokości do zwierciadła wód podziemnych

w piezometrze Sobolewo w poszczególnych latach badań

Wskaźnik miesięcznych zmian retencji, poza lipcem, sierpniem i listopadem, charakteryzował się wartościami dodatnimi (Tab. 38). Ujemne wartości tego wskaźnika informują o obniżaniu się lustra wody podziemnej względem poprzedniego okresu badawczego (miesiąca, półrocza). Wartości wskaźnika zagrożenia suszą gruntową przez cały rok były niższe od 0,1, co wskazywało na zagrożenie pojawienia się niżówki (Tab. 39). Przebieg miesięcznych stanów wody podziemnej w Sobolewie na tle stanu średniego niskiego, określanego jako średni z minimalnych rocznych stanów wód podziemnych w okresie wielolecia oraz stanu niskiego ostrzegawczego, określanego jako średnia z wybranych minimalnych rocznych stanów zwierciadła wody i charakteryzujących się wartościami niższymi od średniego niskiego stanu wody, obrazuje rysunek 74.

Tabela 35. Charakterystyka statystyczna poziomów zwierciadła wód podziemnych w Sobolewie

w roku hydrologicznym 2013 - stany miesięczne i kwartalne (m)

Rys. 73. Średnie miesięczne stany wód podziemnych w piezometrze Sobolewo w latach hydrologicznych 1998-2013

Rys. 74. Przebieg miesięcznych stanów wody podziemnej (SG) w Sobolewie

na tle średnich niskich (SNG) i ostrzegawczych (SNO) stanów wody dla lat 1998-2013

(NG - minimalny stan wody dla okresu wielolecia)

Tabela 36. Średnie stany wód podziemnych (m) w piezometrze Sobolewo w roku hydrologicznym 2013

Tabela 37. Odchylenie stanu średniego miesięcznego od stanu średniego miarodajnego (m)

dla okresu wielolecia (1998-2013) w piezometrze Sobolewo

Tabela 38. Wskaźnik miesięcznych zmian retencji w rok hydrologicznym 2013 (zwierciadło swobodne)

w piezometrze Sobolewo

Tabela 39. Wskaźnik zagrożenia suszą gruntową (k_n) w roku hydrologicznym 2013 w Sobolewie

k_n > 0,1 – brak zagrożenia suszą (niżówką) gruntową

0,1 > k_n > -0,1 – zagrożenie pojawienia się niżówki

-0,1 > k_n > -0,3 – wystąpienie płytkiej niżówki

k_n < -0,3 – wystąpienie głębokiej niżówki

4.6.2. Poprawność wykonanych analiz chemicznych

Uzyskane wyniki składu chemicznego wód podziemnych poddano ocenie poprawności wykonanych analiz chemicznych. Ocenę przeprowadzono według normy PN-89/C-04638/01,02,03, poprzez określenie zgodności sumy równoważników kationów (SrK) z sumą równoważników anionów (SrA) i wyliczenie względnego błędu w analizie. W badanych próbach wody suma jonów mieściła się w zakresie od 5 do 15 mval/dm³ co oznaczało, że dopuszczalny błąd względny analizy może zawierać się w zakresie ± 5 %.

Rys. 75. Błąd względny analiz chemicznych wód podziemnych (Sobolewo, 2013)

Kontrola bilansu jonowego wody podziemnej z piezometru położonego w miejscowości Sobolewo wykazała, że analizy zostały wykonane z wystarczającą dokładnością, zaś zakres popełnionego błędu mieścił się w przedziale od -3,98% do 1,26% (Rys. 75).

4.6.3. Chemizm wód podziemnych

Kolejne lata badań wody podziemnej w piezometrze Sobolewo potwierdzają jej dobrą jakość. W roku 2013 parametry chemiczne wody nie różniły się względem lat poprzednich. Podobnie jak w roku ubiegłym odnotowano dużą zmienność wielkości stężeń niektórych parametrów chemicznych. Największe różnice dotyczyły fosforu – od 8 µg/dm³ w lutym do 57 µg/dm³ we wrześniu oraz BZT₅ – od 0,3 mg/dm³ we wrześniu i czerwcu do 3,0 mg/dm³ w lutym.

Niewątpliwie brak intensywnej gospodarki rolnej na tym terenie oraz innych istotnych źródeł zanieczyszczenia wód ma wpływ na dobre parametry badanej wody. Zgodnie z wartościami granicznymi zawartymi w obowiązującym rozporządzeniu Ministra Środowiska (z dnia 23 lipca 2008 r.) w sprawie kryteriów i sposobu oceny stanu wód podziemnych (D.U. Nr 143, poz.896), prawie wszystkie badane parametry mieściły się w I klasie jakości wód podziemnych. Wyjątek stanowiły, podobnie jak w latach poprzednich, wodorowęglany mieszczące się w II klasie i wapń – zaliczony w roku poprzednim do III klasy, a w 2013 mieszczący się w II klasie czystości (Tab. 40).

Wodorowęglany są dominującymi anionami w płytko występujących, mało zmineralizowanych wodach podziemnych oraz powierzchniowych w strefach klimatu umiarkowanego, natomiast duża zawartość wapnia jest wynikiem wietrzenia chemicznego minerałów skał osadowych (Macioszczyk 2006). Wysokie stężenia wapnia odpowiedzialne są za twardość wody, która na badanym terenie zaklasyfikowana została jako średnio twarda (woda średnio twarda mieści się w zakresie 4-7 mval/dm³). W obowiązującym rozporządzeniu stan chemiczny wód podziemnych określa się na podstawie uzyskanych klas jakości wód. W przypadku, gdy uzyska się klasy czystości I, II lub III stan chemiczny badanych wód ocenia się jako dobry. W piezometrze w Sobolewie żaden z parametrów nie osiągnął klasy niższej niż druga, dlatego stan chemiczny wody podziemnej określono jako dobry.

Podsumowując, wartości stężeń większości jonów w wodzie podziemnej z piezometru w Sobolewie nie odbiegały w znacznym stopniu od wartości z lat poprzednich (Tab. 43). Jednak w analizowanym roku zaobserwowano wyższe stężenia chlorków i magnezu oraz jonów amonowych niż w poprzednim roku. Stwierdzono znaczące obniżenie się wielkości stężenia fosforu ogólnego - o 35%.

Chemizm wód podziemnych w latach 1997-2013

Wartości większości stężeń jonów w wodzie podziemnej z piezometru w Sobolewie nie odbiegały w znacznym stopniu od wartości z lat poprzednich. Jednak w analizowanym roku zaobserwowano wyższe stężenia, niż w wieloleciu 1997-2013, chlorków, magnezu, jonów amonowych oraz tlenu i przewodności. Wyniki analiz fizykochemicznych poddano badaniom trendu zmian. Wyraźny trend malejący stwierdzono dla siarczanów (Rys. 76). Analiza właściwości fizyko-chemicznych wód w Sobolewie wskazuje na ich wysoką jakość, podobną do wód w utworach czwartorzędowych i świadczy o niewielkim oddziaływaniu lokalnych źródeł zanieczyszczeń.

Rys. 76. Trend zmian stężeń S-SO₄ w wodzie podziemnej w Sobolewie w latach 1997-2013

Wody gruntowe z piezometru Sobolewo, według klasyfikacji Altowskiego i Szwieca, zaliczono do wód prostych, ponieważ tylko od 2 do 4 jonów osiąga więcej niż 20±3% mval w stosunku do sumy anionów lub kationów. Tolerancję 3% przyjmuje się ze względu na istnienie ewentualnego błędu analizy (Macioszczyk 1987). Badaną wodę określono jako wodorowęglanowo-wapniowo-magnezowo-siarczanową o następującym składzie:

HCO₃⁷⁴. SO₄¹⁷ . Cl^{8
-----------------------------------------}
Ca⁶⁹ . Mg²² . Na⁸

W tabeli 44 podano tło chemiczne, będące zakresem stężeń badanych jonów, poza którym występują wartości anomalne, wyznaczone metodą arytmetyczną na podstawie pomiarów kwartalnych wody podziemnej w piezometrze Sobolewo w latach 1997-2013. W tabeli zamieszczono dwojakiego rodzaju obliczenia tła chemicznego - jedne zgodne z wytycznymi programu pomiarowego ZMŚP, drugie zaś obliczone na podstawie wzoru Macioszczyk (1987). Pomimo, że obliczenia wykonane według Macioszczyk zawężają zakres tła chemicznego, wszystkie wyniki analiz fizykochemicznych wykonanych w badanym roku mieściły się w tym zakresie.

Literatura

Macioszczyk A. 1987. Hydrogeochemia. Wyd. Geologiczne, Warszawa.

Macioszczyk A. 2006. Podstawy hydrogeologii stosowanej. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa.

Tabela 40. Chemizm i ocena jakości wód gruntowych w Sobolewie w roku hydrologicznym 2013

Tabela 41. Charakterystyka składu chemicznego wód podziemnych w roku hydrologicznym 2013 w Sobolewie

Tabela 42. Charakterystyka składu chemicznego wód podziemnych w latach 1997-2013 w Sobolewie

Tabela 43. Średnie roczne stężenia jonów w wodzie gruntowej w Sobolewie w latach hydrologicznych 1994-2013

Tabela 44. Średnia, mediana i odchylenie standardowe badanych parametrów w piezometrze Sobolewo

w latach 1997-2013 oraz ich tło chemiczne

¹ - przedział wokół średniej odpowiadający podwójnej wartości odchylenia standardowego(x±3σ), zgodnie z wytycznymi ZMŚP

² - przedział ±1,28 odchylenia standardowego (σ) wokół średniej, według Macioszczyk (1987)

ciąg dalszy  »  

spis treści