Stan czystości rzek w Górach Izerskich na podstawie

Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
Wydział Biologii i Hodowli Zwierząt
Kierunek: Biologia
Studia stacjonarne jednolite
Specjalność: Biologia stosowana
Anna Bućko
67488
Stan czystości rzek w Górach Izerskich na
podstawie wybranych wskaźników jakości
wód powierzchniowych
Purity condition of rivers in Izerskie mountains based on
selected quality indicators of surface waters
Praca wykonana pod kierunkiem
dr hab. inŜ. Ryszarda Polechońskiego prof. nadzw.
Zakład Limnologii i Rybactwa
Wrocław, 2008
Oświadczenie opiekuna pracy
Oświadczam, Ŝe niniejsza praca została przygotowana pod moim kierunkiem i stwierdzam,
Ŝe spełnia ona warunki do przedstawienia jej w postępowaniu o nadanie tytułu
zawodowego.
Data ....................................
Podpis opiekuna pracy............................
Oświadczenie autora pracy
Oświadczam, Ŝe niniejsza praca dyplomowa została napisana przez mnie
samodzielnie i nie zawiera treści uzyskanych w sposób niezgodny z obowiązującymi
przepisami ani teŜ nie była wcześniej przedmiotem procedur związanych z uzyskaniem
tytułu zawodowego w wyŜszej uczelni.
Data ....................................
Podpis autora pracy............................
2
SPIS TREŚCI
1.
Wstęp .............................................................................................................................. 6
1.1.
Metale cięŜkie......................................................................................................... 7
1.2.
Zakwaszenie wody .............................................................................................. 17
2.
Cel pracy....................................................................................................................... 24
3.
Materiał i metodyka badań .......................................................................................... 25
3.1.
Teren badań .......................................................................................................... 25
3.2.
Wskaźniki jakości wody....................................................................................... 29
4.
Wyniki badań................................................................................................................ 32
5.
Dyskusja ....................................................................................................................... 47
6.
Wnioski......................................................................................................................... 50
7.
Piśmiennictwo .............................................................................................................. 51
3
Streszczenie
Stan czystości rzek w Górach Izerskich na podstawie wybranych wskaźników jakości
wód powierzchniowych
Przeprowadzono badania fizykochemiczne wody rzek Kamiennej i Małej
Kamiennej na terenie Gór Izerskich. Rzeki te badano głównie pod kątem odczynu oraz
zawartości metali cięŜkich takich jak: miedź, cynk, kadm, ołów i nikiel. Badania
przeprowadzono w dwóch porach roku, latem i jesienią, 2007 roku. Odczyn wody zaleŜny
był od terminu poboru próbek. Kwaśny odczyn zanotowano jesienią, natomiast latem
odczyn był zbliŜony do obojętnego, przez co badane rzeki zostały zakwalifikowane pod
względem odczynu do III klasy czystości. W wodach tych rzek stwierdzono niewielkie
ilości metali cięŜkich, z wyjątkiem ołowiu i cynku. Pomimo unowocześnienia procesów
technologicznych w Elektrowni Turów i ograniczeniu emisji zanieczyszczeń w rzekach
Mała Kamienna i Kamienna występuje podwyŜszona zawartości ołowiu i cynku, będące
skutkiem spływów do rzek metali ze zlewni, na obszar której przez wiele lat opadały pyły
emitowane przez Elektrownię Turów, oraz wpływ lokalnej komunikacji, nielegalnych
wysypisk i ścieków komunalnych z pobliskich obszarów wiejskich.
Na podstawie uzyskanych stęŜeń metali cięŜkich obie rzeki moŜna zaklasyfikować do I
klasy czystości wód powierzchniowych.
Słowa kluczowe: - Góry Izerskie, Kamienna, Mała Kamienna, wody powierzchniowe,
odczyn, metale cięŜkie
4
Abstract
Purity condition of rivers in Izerskie mountains based on selected quality indicators of
surface waters
There was made a physical chemistry examination of water in Kamienna and Small
Kamienna Rivers on Izerskie mountains territory.
Both of the rivers were examine
regarding reactions and detecting heave metals like: copper, zinc, cadmium, lead and
nickel. Tests were made in summer and autumn time in 2007. Reactions were different due
to time of getting samples. Acid reaction has been noted in autumn time, in the summer
time it was much closer to neutral and because of that both rivers were qualified as a 3rd
Class of purity. There were found some minute quantities of heavy metals in the rivers,
except lead and zinc. Even technological processes in Turów Electric Power plant were
modernized and emissions to Kamienna and Small Kamienna were minimized there is still
to high amount of content of lead and zinc noted. This is an effect of metals-flow from a
river basin which was pollute for many years with a dust from Turów Power plant and also
pollute by local transportation system, illegal litters and liquid wastes from neighborhood.
Based on received value of concentration of heavy metals both of the rivers can be
classified as a 1st Class of purity surface water.
Keyword: - Izerskie mountains, Kamienna, Small Kamienna, surface water, reaction,
heavy metals
5
1. Wstęp
Na kuli ziemskiej woda występuje w postaci ciekłej, stałej i gazowej. Między tymi
fazami zachodzi ścisły związek zwany obiegiem wody w przyrodzie. W trakcie obiegu
zanieczyszczenia mogą docierać do kaŜdego z wyróŜnionych elementów. Te, które znajdują
się w atmosferze, przedostają się z opadami do wód powierzchniowych i dalej do wód
podziemnych [35]. Mikroelementy mogą przedostawać się do hydrosfery ze źródeł
antropogenicznych jak i naturalnych procesów geochemicznych. Wzrost stęŜenia
pierwiastków, zmiany fizykochemiczne zachodzące w wodach, spowodowane są
działalnością przemysłową, urbanistyczną, opadaniem pyłów atmosferycznych [15].
Przykładem takiego zjawiska jest np. obecność ołowiu w pływających ławicach lodu
Grenlandii, przy czym zawartość ołowiu rosła wraz z uprzemysłowieniem [40].
Dodatkowym problemem, głównie na terenach rolniczych, są spływy powierzchniowe z pól
uprawnych niosące pozostałości nawozów oraz pestycydów [45].
Szczególnie groźnymi zanieczyszczeniami są metale cięŜkie trafiające do wód
rzecznych, czyniąc wodę niezdatną do wykorzystania. Ulegają kumulacji w osadach
dennych, roślinach i zwierzętach [5,14,41]. Toksyczne działanie metali cięŜkich polega
m.in. na uszkodzeniu mechanizmów syntetyzowania róŜnych enzymów przez organizmy
Ŝywe, co moŜe spowodować zachwianie równowagi biologicznej lub hamować proces
samooczyszczania [22,41]. Znajomość zawartości metali cięŜkich w wodach i osadach
moŜe posłuŜyć do rozeznania stanu chemicznego środowiska, identyfikacji źródła
zanieczyszczenia oraz oceny sytuacji geochemicznej panującej w zlewni.
Wody płynące na terenach górskich mają ogólnie opinię wód bardzo czystych,
niestety ciągłe pogarszanie się stanu atmosfery powoduje równieŜ pogorszenie jakości i
tych wód. Naturalne cieki
biorą początek w górach i w miarę spływania w doliny
wzbogacają się w związki występujące w podłoŜu, spływające z okolicznych terenów lub
podlegają zanieczyszczeniom z powietrza [15,21]. Góry i Pogórze Izerskie to teren klęski
ekologicznej, której szczyt przypadał na lata osiemdziesiąte dwudziestego wieku [7].
Kwaśne deszcze spowodowały degradację lasów świerkowych Gór Izerskich i Karkonoszy
Zachodnich. Główną przyczyną tego problemu były i nadal są, zakłady przemysłowe
emitujące zanieczyszczenia w postaci tlenków siarki i tlenków azotu, głównie Zagłębie
Turoszowskie i elektrownie czeskie wykorzystujące węgiel brunatny jako źródło energii.
Najbardziej uciąŜliwe zakłady przemysłowe w skali kraju są objęte specjalnym nadzorem,
który prowadzi do postępującego ograniczania szkodliwego wpływu na środowisko tych
obiektów i wymusza wprowadzanie nowoczesnych „czystych” technologii [47].
6
Interesujące zatem wydało się prześledzenie zmian stęŜeń niektórych metali
cięŜkich oraz podstawowych właściwości fizykochemicznych wody rzeki Kamiennej i jej
dopływu Małej Kamiennej, jako wskaźników obrazujących stan czystości cieków na terenie
Gór Izerskich.
1.1.
Metale cięŜkie
Do grupy metali cięŜkich zalicza się te pierwiastki, których cięŜar właściwy jest
większy od 5 g/cm3, a więc - między innymi - miedź, cynk, ołów, nikiel, kadm, rtęć, Ŝelazo
czy mangan. Problemy związane ze skaŜeniem metalami cięŜkimi wszystkich składników
środowiska wodnego: wody, flory, fauny wodnej i osadów dennych ujawniły się w latach
pięćdziesiątych dwudziestego wieku [8].
Metale cięŜkie w naturalnych procesach samooczyszczania nie ulegają likwidacji, a
w wyniku róŜnych reakcji wchodzą w połączenie z organicznymi i nieorganicznymi
związkami i mogą ulegać kumulacji w kolejnych ogniwach łańcuchów pokarmowych.
Przykładem moŜe być toksyczny ołów, który gromadzi się w tkance kostnej czy nerwowej.
Metale
przedostają się do organizmu ludzkiego, powodując chroniczne lub ostre
schorzenia [4, 40]. W tej sytuacji istotnym zagadnieniem staje się badanie rozpoznawcze,
ale równieŜ szczegółowe badanie kumulacji metali cięŜkich w środowisku wodnym [8,40].
Największy udział w zanieczyszczeniu powietrza, a co za tym idzie pozostałych
elementów środowiska w Polsce, ma przemysł paliwowo-energetyczny. Ponad 50 % energii
pochodzi w naszym kraju ze spalania węgla kamiennego i brunatnego. W wyniku tych
procesów, obok emisji SO2 i NOx , w znacznych ilościach emitowane są do atmosfery
metale cięŜkie. W ciągu ostatnich lat znacznie zmalała w Polsce emisja metali do atmosfery
[25], pomimo Ŝe głównym surowcem energetycznym jest nadal węgiel. PoniŜej (tabela 1)
przedstawiono całkowitą emisję metali na terenie Polski w roku 1999, pochodzącą z
róŜnych źródeł zanieczyszczeń.
7
Tabela 1. Całkowita emisja metali cięŜkich z obszaru Polski według rodzajów działalności w 1999 roku
[25]
Cd
Pb
Cu
Zn
Ni
Rodzaj działalności
tony
Ogółem
61,7 745,0 420,9 2377,1 259,8
Elektrownie, elektrociepłownie, ciepłownie
21,8
95,2
27,2
38,6 223,8 134,5
894,3
145,9
17,0 303,9 243,3 1102,8
75,4
Procesy produkcyjne bez udziału spalania
2,2
101,5
17,1
280,8
5,5
Transport drogowy
0,2
77,0
2,7
-
4,4
Inne rodzaje transportu
0,2
2,2
0,9
-
1,4
Przerób odpadów
0,6
6,7
0,6
4,0
0,0
Elektrownie, kotłownie lokalne, indywidualne źródła
emisji
Procesy spalania w zakładach przemysłowych
2,9
29,9
Miedź
Miedź w środowisku przyrodniczym jest szeroko rozpowszechniona, występuje w
stanie wolnym, a takŜe w postaci tlenku miedzi Cu2O, siarczku miedzi CuS oraz
wodorotlenku i węglanu Cu(OH)2 · CuCO3 [1,46]. W wodach naturalnych związki miedzi
występują bardzo rzadko. Woda z terenów bagiennych lub torfowych moŜe zawierać
znikome ilości miedzi ok. 0,01 mg/dm3 Cu [14].
W wodzie miedź występuje w zawiesinie oraz w formie rozpuszczonej. W wodach
naturalnych występuje w formie rozpuszczonej jako Cu2+ oraz w kompleksach. Zawartość
miedzi uwarunkowana jest głównie rozpuszczalnością Cu2(OH)2CO3 w środowisku
kwaśnym oraz rozpuszczalnością Cu(OH)2 w środowisku zasadowym [5, 14]. Znaczącym
źródłem miedzi jest opad atmosferyczny. W powietrzu atmosferycznym miedź związana
jest najczęściej z cząstkami pyłów, znacząca cześć jest łatwo rozpuszczalna w wodzie oraz
formach związanych z tlenkami Fe i Mn. Ponad 90 % miedzi dostaje się z atmosfery na
powierzchnię gleb i roślin łącznie z opadami atmosferycznymi.
Sole miedzi stosowane są niekiedy do niszczenia zakwitów glonów w zbiornikach
wodnych, oraz zapobiegania powstawaniu biologicznych narostów w przewodach
wodociągowych. Miedź moŜe przenikać do wody równieŜ z rur wodociągowych i innych
urządzeń wykonanych z miedzi, szczególnie aktualne jest obecnie utylizowanie sprzętu
elektronicznego. Ilość przedostającej się miedzi moŜe być stosunkowo duŜa, oraz moŜe
8
powodować nieprzyjemny, gorzki smak wody, stwierdzany juŜ przy stęŜeniu powyŜej
1 mg/dm3. Miedź jest jednym z mikroelementów koniecznych dla organizmu. Dobowe
zapotrzebowanie dorosłego człowieka wynosi 2,0 mg/dm3 Cu [1]. W większych ilościach
jest jednak szkodliwa, moŜe prowadzić do uszkodzenia wątroby. W małych ilościach jest
równieŜ niezbędnym składnikiem zasilania roślin, hamuje ich wzrost dopiero przy dawkach
wyŜszych od 100 µg/dm3. Nadmiar miedzi w wodzie jest silnie toksyczny dla biologicznej
aktywności organizmów wodnych, oraz ogranicza samooczyszczanie rzek. W kwaśnych
wodach miękkich szkodliwe dla ryb (zwłaszcza pstrąga) moŜe być juŜ 20 µg/l, a w
alkalicznych wodach twardych 520 µg/l [15]. Nie ulega kumulacji w organizmie jak np.
ołów czy kadm, dlatego przyjmuje się, iŜ stwierdzane normalnie w wodzie do picia ilości
miedzi nie stanowią zagroŜenia [6]. W Polsce dopuszcza się w wodzie pitnej nie więcej niŜ
1 mg/dm3 Cu [33], a w śródlądowych wodach powierzchniowych 0,05 mg/dm3 [32]. Tzw.
naturalne stęŜenie miedzi w wodach powierzchniowych wynosi ok. 2 µg/dm3 [6,15].
Przykładowe stęŜenia miedzi w róŜnych wodach powierzchniowych świata przedstawiono
w tabeli 2.
Tabela 2. Zawartość miedzi w wodach powierzchniowych na świecie – przykłady [6]
StęŜenie Cu
Rzeka (miejsce)
[µg/dm3]
Główne rzeki Polski
1 – 137
Wisła (ujście do morza)
1,5 – 13
Wieprz
9 – 30
Narew
2 – 19 (śr. 8,5)
Zbiornik Širava (Słowacja)
1,6 – 28
Ren (Niemcy)
3,6 – 21 (śr. 13,4)
Magela (Australia)
śr 0,41
Chao Pharay (Tajlandia)
68
Wody powierzchniowe w pobliŜu kopalń
miedzi
Clyde (Szkocja)
500 – 2000
6 – 22 (śr. 24)
9
Cynk
Cynk w przyrodzie występuje rzadko, głównie jako Zn2SiO4· H2O lub ZnCO3, jak
równieŜ jako ZnS i ZnO. Jest powszechnym składnikiem skorupy ziemskiej a jego zakres
występowania wynosi w skałach od 10 do 120 ppm [15]. Źródłem cynku w wodach są
zwykle ścieki z hut cynku, z zakładów obróbki metali i zakładów chemicznych. Cynk
przechodzi do środowiska równieŜ w wyniku spalania węgla [5]. Do wody moŜe dostać się
takŜe drogą naturalną podczas przepływu
przez warstwy gruntu. W wodach
przeznaczonych do celów przemysłowych lub w wodzie wodociągowej, cynk występuje
prawie zawsze gdy do przesyłania i przechowywania wody uŜywa się urządzeń
ocynkowanych [14]. Formy cynku zaleŜą w duŜym stopniu od odczynu. Przy pH od 7-7,5
sole cynku hydrolizują, a przy pH >8 powstaje osad wodorotlenku cynku. Przy pH < 7 cynk
występuje jako jon, który łatwo tworzy kompleksy
ze związkami organicznymi i
nieorganicznymi, jest adsorbowany na zawiesinach i w osadzie dennym [6]. Wszystkie
formy rozpuszczalnego cynku są łatwo pobierane przez rośliny, w zaleŜności od gatunku, a
przede wszystkim w zaleŜności od odczyn i stosunku Ca/Zn w roztworze glebowym [15].
Cynk naleŜy do mikroelementów potrzebnych dla rozwoju organizmów, ale jego
występowanie w wodzie do picia nie jest poŜądane, gdyŜ powoduje metaliczny smak
powyŜej 5 mg/dm3 i mętnienie wody, ponadto w ilościach powyŜej 15 mg/dm3 Zn moŜe
wywołać zaburzenia przewodu pokarmowego. W małych stęŜeniach jest niezbędny do
wzrostu organizmów, wchodzi w skład enzymów, bierze udział w biosyntezie kwasów
nukleinowych i polipeptydów. Stopień toksyczności cynku w wodzie nie jest duŜy, zaleŜy
od formy jonowej i zmienia się pod wpływem twardości wody jak i odczynu. Jest
toksyczny dla ryb przy stęŜeniach 0,1-2 mg/dm3 np. dla łososia >240 µg/l [15]. Hamuje
proces samooczyszczania się rzek przy 0,1 mg/dm3 [6]. Podlega łatwej bioakumulacji w
fitoplanktonie i zooplanktonie, w którym koncentruje się w stopniu wielokrotnie większym
niŜ w wodzie [6]. Naturalna zawartość cynku w wodach rzecznych wynosi ok. 10µg/l na
odcinkach rzek nie zanieczyszczonych metalami z działalności człowieka [6]. Przykładowe
zawartości cynku w wodach powierzchniowych zawiera tabela 3.
10
Tabela 3. Zawartość cynku w wodach powierzchniowych świata – przykłady [6]
Rzeka
StęŜenie Zn [µg/dm3]
Wieprz (Polska)
20 – 95
Wisła przy ujściu do morza
52 – 203
Chao Pharay (Tajlandia)
11 – 178
Magela (Australia)
2–5
Rzeki USA
16 – 96
Ren (Niemcy)
24 – 179 (śr. 62)
Tamiza (Wielka Brytania)
1 – 4 (śr. 2)
W Polsce zawartość cynku w wodzie do picia i dla potrzeb gospodarczych nie moŜe
przekraczać 3 mg/dm3 Zn [33], ponadto stęŜenie cynku w wodach powierzchniowych nie
moŜe przekraczać 2 mg/dm3 [32]. RównieŜ według zaleceń WHO zawartość cynku w
wodzie do picia nie moŜe przekraczać 5 mg/dm3 [6].
Kadm
Wraz z rtęcią i ołowiem, kadm stanowi trzeci z „wielkiej trójki” trujących metali
cięŜkich. Nie znajduje się w środowisku w stanie rodzimym. Najczęściej występuje jako
CdS i CdCO3 [6]. Jest silnie rozproszony w skałach, gdzie jego przeciętna zawartość
wynosi ok. 0,03-0,22 ppm, wykazując większą koncentrację w skałach zasadowych [15].
Występuje jako składnik rud ołowiu i cynku, z których moŜe być wydzielany jako produkt
uboczny. MoŜe dostawać się do zbiorników wodnych zarówno w transporcie rzecznym jak
i z opadem pyłów atmosferycznych. Przykładowo wody Wisły wnoszą do Bałtyku rocznie
70 t kadmu [15]. Kadm jest stosowany do elektrolitycznego powlekania metali w celu
zapobiegania korozjom, do produkcji farb, baterii i tworzyw sztucznych [10,13,15]. W
wodzie występują róŜne rozpuszczalne formy kadmu: Cd2+ przy pH <8, a przy wyŜszym
pH tworzy jon [Cd(OH)]+, oraz [CdCl]+. W wodach powierzchniowych zanieczyszczonych
jon Cd2+ stanowi zwykle mniej niŜ połowę zawartości kadmu rozpuszczonego [6]. Związki
kadmu występują w powietrzu głównie jako tlenki, ulegają one łatwo rozpuszczeniu w
wodzie deszczowej. Roczny całkowity opad kadmu na powierzchnię ziemi w Europie
wynosi (w g/ha/rok): Szwecja 2, Polska 2 - <20, Czechy 2,6-10, Niemcy <13, Wielka
Brytania <20 [15].
Kadm łatwo absorbuje się na zawiesinach i tworzy kompleksy ze związkami
organicznymi i nieorganicznymi. Podlega szybko wiązaniu przez bakterie wytrącające go
11
często w postaci siarczków [2]. Jego obecność w wodach powierzchniowych spowodowany
jest dopływem ścieków przemysłowych. W wodach czystych kadm występuje w stęŜeniach
prawie nie wykrywalnych ok. 0,13 µg/dm3, przykładowe stęŜenia kadmu w wodach
powierzchniowych przedstawiono w tabeli 4.
Tabela 4. Zawartość kadmu w wodach powierzchniowych świata – przykłady [6]
Rzeka (miejsce)
StęŜenie Cd [µg/dm3]
Wieprz (Polska)
2 – 14
Wody powierzchniowe USA
śr. 9,5
Wody powierzchniowe 500 m poniŜej zakładów
przerabiających kadm (Szwecja)
4
Rzeki Bawarii
0,1 – 178
Ren (Niemcy)
1,5 – 4,1 (śr. 2,3)
Chao Phaya (Tajlandia)
121
Magela (Australia)
śr. 40
Kadm moŜe występować w wodzie do picia, do której moŜe przenikać z rur
galwanizowanych i osiągać wzrost stęŜenia tego pierwiastka 10-100 razy [6, 15]. Kadm nie
utrzymuje się długo w wodzie, jest wytrącany w postaci węglanów lub absorbowany przez
zawiesiny. Przykładowo rzeka Łaba zawiera 0,9 µgCd/dm3 , a jej osady denne 38
mgCd/dm3. Absorpcja kadmu wzrasta wraz z odczynem, powyŜej pH 7 praktycznie
wszystkie jony są zabsorbowane. Kadm występujący w osadach dennych nie rozpuszcza się
i nie przechodzi do toni wodnej, jeśli wody mają odczyn obojętny lub zasadowy [6, 46].
Kadm jest silnie toksycznym pierwiastkiem i ulegając kumulacji w organizmach Ŝywych
stanowi powaŜne zagroŜenie wprowadzenia
w łańcuch pokarmowy w przypadku
odławiania ryb z rzek i ze zbiorników zanieczyszczonych. Kadm w stęŜeniu 0,03-0,08 mg/l
moŜe być szkodliwy dla zooplanktonu, podczas gdy przykładowo ryby łososiowate tolerują
do 10 mg/dm3 [15]. Dopuszczalne maksymalne stęŜenie w powierzchniowych wodach
śródlądowych wynosi od 0,005 do 0,1 mg/dm3 [32]. W wodzie do picia dopuszczalne
wartości stęŜenia wynoszą 0,003 mg/dm3 [33].
12
Ołów
Ołów występuje powszechnie w skorupie ziemskiej, w skałach magmowych, gdzie
średnie stęŜenie w tych skałach wynosi 12 mg/kg. Najbardziej rozpowszechnioną rudą jest
galenit PbS, z którego przemysłowo uzyskuje się ołów [6]. W środowisku glebowym
wyróŜnia się ołów „pierwotny” i „wtórny”. „Pierwotny” wchodzi w skład minerałów i skał
w
chwili
ich
powstania,
natomiast
„ołów
wtórny”
pochodzi
z
przemian
promieniotwórczych uranu i toru. W kwaśnych skałach magmowych i utworach ilastych
zakres występowania to od 10 do 40 ppm, natomiast w skałach magmowych i osadowych
0,1 do 10 ppm [15].
W
wodach
naturalnych
ołów
występuje
stosunkowo
rzadko.
Do
wód
powierzchniowych moŜe dostawać się ze ściekami z zakładów chemicznych, kopalń, moŜe
być wymywany z gruntu, przedostawać się z zanieczyszczeń doprowadzanych ze ściekami
przemysłowymi oraz wskutek korozji rur ołowianych jak równieŜ z opadami
atmosferycznymi i spalinami samochodów. Stosunkowo łatwe wydobycie i obróbka były
przyczyną bardzo wczesnego wykorzystania go do róŜnych celów np. do produkcji naczyń
kuchennych, rur wodociągowych, amunicji, pigmentów farb i akumulatorów. [5,6, 15].
Tetraetyloołów Pb(C2H5)4 jest dodawany do benzyny w ilości 1cm3/dm3, aby polepszyć jej
właściwości przeciwstukowe, stąd główne zanieczyszczenie środowiska pochodziło do
niedawna z silników spalinowych i było to ok. 98 % całkowitej emisji ołowiu do atmosfery,
obecnie ten rodzaj emisji jest coraz bardziej ograniczany [6].
StęŜenie ołowiu w wodach opadowych wynosi zwykle 1-50 µg/dm3, ale na
obszarach gęsto zaludnionych moŜe sięgać 1000 µg/dm3. Ołów moŜe przedostawać się do
wody pitnej poprzez wymywanie z rur ołowianych stosowanych dawniej, a obecnie
sporadycznie. W wodach powierzchniowych występuje w formie rozpuszczonej jako Pb2+,
przy pH zbliŜonym do 6 jony Pb2+ oraz Pb(OH)+ występują w równowadze, ale juŜ przy
pH 8 przewaŜają te drugie [6]. Kationy Pb2+ często i szybko ulegają wiązaniu przez
mineralne i organiczne składniki środowiska wietrzeniowego, dochodzi więc do ich
koncentracji w skałach węglanowych i węglach. Średnia zawartość ołowiu w węglach
świata wynosi 25 ppm, a popiół z ropy naftowej zawiera 500 ppm Pb [6, 15].
W wodach powierzchniowych ołów występuje w naturalnej postaci w niewielkich
ilościach, poniewaŜ większość związków tego metalu trudno rozpuszcza się w wodzie,
zwłaszcza przy odczynie zbliŜonym do obojętnego. Zanieczyszczenie wód ołowiem staje
się powszechne i wartości naturalne są trudne do określenia. Przyjmuje się, Ŝe dla wód
morskich jest to 0,01 – 0,06 µg/dm3, a dla wód rzecznych – 0,2 µg/dm3. Najlepszym
13
dowodem na wzrost zanieczyszczenia wód ołowiem
jest wzrost jego zawartości w
lodowcach Grenlandii z 0,05 do 0,5 µg/dm3 w ostatnich stu latach [15]. Globalny dopływ
ołowiu z rzekami do mórz określano na 20 tys. t/rok [18]. Transport ołowiu do Bałtyku z
wodami wszystkich rzek Polski wynosi 450 t/rok [15]. Ołów występuje w postaci
zawiesiny, przez co moŜe utrzymywać się dość długo w wodzie i podlegać transportowi na
duŜą
odległość.
Jednym
z
podstawowych
wskaźników
zanieczyszczenia
wód
powierzchniowych ołowiem jest jego zawartość w osadach dennych.
Ołów w wodzie ulega silnej bioakumulacji, glony w pobliŜu ujścia ścieków
zakładów hutniczych zawierają ok. 5000 ppm Pb, a w osadnikach poflotacyjnych rud
ołowiu stęŜenie dochodzi do 14 000 ppm. Rośliny wyŜsze równieŜ akumulują ołów z wody
i są wykorzystywane do badań monitoringowych [5, 15]. StęŜenie ołowiu w wodach
atmosferycznych wynosi zwykłe 1 – 50 µg/dm3, ale na obszarach gęsto zaludnionych moŜe
sięgać nawet 1000 µg/dm3 [6].
StęŜenie ołowiu w wodach czystych jest zwykle mniejsze od 3 µg/dm3 . WyŜsze
stęŜenia występują zazwyczaj w pobliŜu miast i dróg. Średnia zawartość ołowiu w wodach
rzek i jezior świata wynosi od ok. 1 do 10 µg/dm3 [6]. Przykładowe stęŜenia ołowiu w
wodach świata przedstawiono w tabeli 5.
Tabela 5. Zawartość ołowiu w wodach powierzchniowych świata – przykłady [6]
Rzeka (miejsce)
StęŜenie µg/dm3 Pb
Wisła powyŜej Warszawy
6 – 17 (śr. 10)
Narew, Pułtusk
4 – 14 ( śr. 8,2)
Wisła przy ujściu do morza
0,54 – 5,1
Ren (Niemcy)
13,8 – 43 (śr. 27)
Zbiornik Širawa (Czechy)
1,9 – 21,3
Wody powierzchniowe USA i Kanady
55 (śr. 5)
Dunaj
2–4
Tamiza ( Wielka Brytania)
0,10 – 40 (śr.5)
Nie spotyka się informacji o zapotrzebowaniu na ołów przez organizmy, jest
natomiast duŜo informacji na temat jego szkodliwości. Ołów zakłóca proces
samooczyszczania rzek juŜ przy stęŜeniach 100 µg/dm3 [5]. W odniesieniu do roślin jest
mniej szkodliwy niŜ miedź czy rtęć. W wysokich stęŜeniach jest teŜ szkodliwy dla
organizmów zwierzęcych, koncentruje się głownie w kościach, a jego zawartość zwiększa
się wraz z wiekiem. Do organizmu dostaje się poprzez układ oddechowy i przewód
14
pokarmowy. Średnie pobieranie ołowiu przez dorosłego człowieka szacuje się dla róŜnych
krajów na 320 – 440 µg/dzień, a dopuszczalna dawka wynosi 500 µg/dzień [15]. Obecnie w
USA dzienna porcja spoŜywanego ołowiu wynosi ok. 20 µg/dzień [40]. W Polsce kształtuje
się na poziomie 50 – 520 µg/dzień dla dorosłego człowieka oraz 40 – 350 µg/dzień dla
dzieci. Zachodzi znaczne przekroczenie pobierania ołowiu przez dzieci w stosunku do
normy WHO – 54 µg/dzień [15]. Z kości ołów moŜe przedostawać się do krwi a z nią do
najbardziej naraŜonych narządów: wątroby, nerek i szpiku kostnego.
Zawartość ołowiu w wodach do picia nie powinna przekraczać 0,01 mg/dm3 [33], a
w wodach powierzchniowych nie moŜe przekraczać 0,05 mg/dm3 [32].
Nikiel
Nikiel, kolejny z bardzo toksycznych pierwiastków, moŜe występować w wodzie w
postaci rozpuszczonej, jako kation lub jon kompleksowy – w postaci kompleksu
cyjankowego, oraz w formie nie rozpuszczonej jako cyjanek, siarczek, węglan lub
wodorotlenek [14]. Nikiel stanowi 0,01 % składu skorupy ziemskiej w stanie rodzimym
występuje jedynie w meteorytach. Spotykany jest równieŜ w minerałach, skałach
magmowych najczęściej towarzyszy skałotwórczym krzemianom magnezowo – Ŝelazowym
[6, 40]. Występuje w skorupie ziemskiej w ilościach ok. 80 ppm w postaci minerałów
garnieryt i pentlandyt. W przyrodzie występuje zazwyczaj na drugim stopniu utleniania.
Tworzy dość łatwo róŜnie związki chelatowe. Substancje organiczne przejawiają
powinowactwo do niklu, co odzwierciedla się w jego duŜym nagromadzeniu w ropie
naftowej 20 - <100 ppm [15]. Do jego koncentracji dochodzi teŜ często w węglach, a
popiół niektórych węgli zawiera nawet 1000 ppm [42].
W naturalnych środowiskach wodnych stęŜenie niklu jest na ogół małe, poniewaŜ
występuje on głównie w postaci zawiesiny koloidalnej, oraz ulega szybkiej sorpcji.
Najmniej niklu zawierają wody mórz i oceanów od 0,2 – 0,6 µg/l, ale w strefach
przybrzeŜnych Bałtyku moŜe wynosić 1 µg/l [15]. StęŜenie rozpuszczonego niklu w
wodach czystych wynosi 1 -3 µg/dm3, a w wodach z terenów uprzemysłowionych 10 -15
µg/dm3 a nawet do 200 µg/dm3 [6, 15]. Nikiel transportowany w wodach rzecznych
wnoszony jest do zbiorników morskich w globalnej ilości 10 tys. t/rok, co obrazowo
stanowi 1 % wydobycia tego metalu. Znaczna jego ilość jest jednak zatrzymywana w
osadach rzek [15]. Zawartość niklu w zawiesinie jest zmienna, przykładowo w wodzie
Wisły przy ujściu do morza ok. 74 % niklu ogólnego znajdowało się w roztworze, z kolei w
wodzie rzeki Amazonki nawet 98 % niklu występowało w zawiesinie, a w wodach rzek
Niemiec 5 – 35 % [6].
15
Naturalna zawartość niklu w wodach rzecznych to 5 µg/dm3. Natomiast w wodach
opadowych czystych terenów 0,02 – 5 µg/dm3, obszarów uprzemysłowionych 3 – 100
µg/dm3, osiągając w pobliŜu przetwórni niklu stęŜenia do 2000 µg/dm3[5, 6, 15].
Przykładowe stęŜenia niklu w rzekach świata przedstawia tabeli 6.
Tabela 6. Zawartość niklu w wodach powierzchniowych świata – przykłady [6,15]
Rzeka (miejsce)
StęŜenie µg/dm3 Ni
Wisła powyŜej Warszawy
1 – 15 (śr. 6)
Narew Pułtusk
1- 15 (śr. 6)
Odra Wrocław
śr. 19
Ren (Niemcy)
8,9-24 (śr.14,4)
Wody powierzchniowe USA
n.w. – 71
Zbiornik Širawa (Czechy)
0,1 – 107,5
Nikiel z punktu widzenia toksyczności jest waŜny, poniewaŜ ustalono iŜ jest
powodem powstawania nowotworów układu oddechowego u ludzi pracujących przy jego
oczyszczaniu [40]. Innym waŜnym efektem toksycznym spowodowanym ekspozycją na
związki niklu jest niklowe zapalenie skóry, które powstaje w wyniku kontaktu z
metalicznym niklem. Szacuje się, Ŝe ok. 5 – 10 % ludzi jest podatna na to schorzenie [40].
W stosunku do roślin jest mniej toksyczny niŜ miedź, rtęć, kadm, ale bardziej toksyczny niŜ
ołów i cynk. Przy stęŜeniach 0,1 – 0,5 mg/dm3 stwierdzono zahamowanie wzrostu roślin i
fotosyntezy. W stosunku do ryb nikiel jest mniej toksyczny niŜ miedź, rtęć, ołów, kadm ,
LC-50 (48-96) waha się od 5 – 100 mg/dm3 , a przy 0,1 mg/dm3 hamuje samooczyszczanie
rzek [6]. Nikiel podlega łatwo bioakumulacji, szczególnie w fitoplanktonie lub innych
roślinach wodnych, które są czułymi bioindykatorami zanieczyszczenia wód [36].
Dopuszczalne stęŜenie niklu w śródlądowych wodach powierzchniowych moŜe wynosić
1,0 mg/dm3 i poniŜej, a w wodzie do picia zawartość niklu nie powinna przekraczać 0,02
mg/dm3 [32, 33].
16
1.2. Zakwaszenie wody
Woda jako najbardziej rozpowszechniony związek na Ziemi, decydujący o Ŝyciu
organizmów, powinien być w środowisku w stanie jak najbardziej naturalnym i jak
najmniej
zanieczyszczonym.
Postęp
cywilizacyjny
jednak
nieustannie
powoduje
niekorzystne zmiany właściwości fizycznych i chemicznych, w tym zmianę odczynu wody.
Odczyn wody wynika ze stęŜenia rozpuszczonych w wodzie jonów wodorowych.
Woda jest związkiem obojętnym, wobec tego stęŜenia jonów wodorowych i
wodorotlenowych są sobie równe [6]. KaŜda zmiana tej równowagi moŜe być szkodliwa. O
ile niewielkie zmiany pH nie powodują zauwaŜalnych zmian w środowisku, większe
zmiany odczynu powodują uszkodzenia roślin, zmianę siedlisk wraŜliwych gatunków,
śmierć organizmów, a w konsekwencji uboŜenie środowiska przyrodniczego. W kwaśnym
środowisku zwiększa się koncentracja niezwykle trujących dla wielu organizmów jonów
glinu. W zakwaszonych wodach zwiększa się równieŜ zawartość innych metali , takich jak
kadm , cynk i ołów. Są one wówczas w większym stopniu kumulowane przez zwierzęta i
rośliny [16]. Odczyn wód naturalnych zawiera się w granicach pH 4-9, jednak większość
tych wód ma pH 6,5 – 8,5 [6]. Woda do picia powinna mieć pH 6,5 – 8,5 [33]. Przyczyn
zakwaszenia wód rzecznych moŜe być wiele, jednak jedną z głównych jest kwaśny opad
atmosferyczny w postaci depozycji mokrej jak i suchej. Inną przyczyną mogą być liczne
torfowiska w okolicach cieków wodnych, wody podziemne nasycone dwutlenkiem węgla,
wody
powierzchniowe
zanieczyszczone
ściekami
przemysłowymi
lub
spływy
powierzchniowe z pól uprawnych [14]. Przyczyną naturalną kwaśnego odczynu wody mogą
być rozkładające się szczątki roślinne, obecność kwaśnych skał w podłoŜu np. kwaśnych
granitoidów.
Kwaśne deszcze
Kwaśny opad atmosferyczny to jedna z główna z przyczyn zakwaszenia wód na
obszarze Gór i Pogórza Izerskiego. Długotrwałe działanie kwaśnych deszczy spowodowało
zniszczenie lasów szpilkowych i zakwaszenie wód i gleb tego obszaru.
Opad którego wartość pH jest niŜsza od 5,6 przyjęto określać mianem kwaśnego
opadu atmosferycznego [14, 17]. Obecnie w Europie najczęściej odnotowuje się opady o
pH 4,0 – 4,5 [14,16,17]. Oznacza to, Ŝe są one ok. dziesięciokrotnie bardziej kwaśne niŜ w
tzw. normalnym deszczu. W 1979 r. w Wheeling w stanie Wirginia w USA spadł deszcz,
którego wartość pH wyniosła 1,5 i była to najniŜsza wartość z dotychczas zanotowanych, a
wartość ta odpowiada odczynowi elektrolitu w akumulatorze samochodowym [17]. Z
17
próbek pobranych z obszarów lodowych Grenlandii wynika, Ŝe ok. 180 lat temu wartość pH
opadów atmosferycznych wynosiła 6-7,7, a zatem opady były ok. 100-krotnie mniej
kwaśne niŜ obecnie [16, 17].
Głównymi
atmosferycznych
czynnikami
powodującymi
tlenki
(SOx)
są
siarki
i
wzrost
tlenki
zakwaszenia
azotu
(NOx)
opadów
pochodzenia
antropogenicznego. Siarka uwalniająca się do atmosfery w postaci tlenków siarki, pochodzi
z pokładów węgla i jest uwalniana do atmosfery w procesie spalania. Do tej pory
uwolniono do atmosfery mniej niŜ 5 % siarki znajdującej się w złoŜach węgla, ale
największa jej część została uwolniona w ciągu ostatnich 60 lat. Z obliczeń wynika, Ŝe na
całym świecie emituje się 50 – 70 mln ton siarki rocznie [17]. Zanieczyszczenia te
rozpowszechniają się na duŜe obszary. Materiał ten w atmosferze ulega procesom
prowadzącym do jego usuwania w postaci suchego lub mokrego opadu. Postać suchego
opadu to taka która dostaje się z atmosfery do powierzchni ziemi bez udziału fazy ciekłej,
związany jest on z pochłanianiem na wilgotnych powierzchniach roślin, budowli, gleb i
powierzchni wód.
Depozycja mokra powstaje na skutek usuwania zanieczyszczenia z
atmosfery poprzez którąś z form opadu: deszcz, śnieg, mgłę [17,48]. Emisję tlenków do
atmosfery oraz powstawanie kwaśnego deszczu przedstawia rys. 1.
PRZEMIANY
CHEMICZNE
NO2HNO3
SO2H2SO4
PROMIENIOWANIE
SŁONECZNE
UTLENIANIE
FOTOCHEMICZNE
O3, PAN
DEPOZYCJA
MOKRA
DEPOZYCJA
SUCHA
MGŁA
ŚNIEG
SO2
NOX
DESZCZ
PYŁY
GAZY
EMISJA DO
ATMOSFERY
PRZEMYSŁ
OGRZEWANIE
DOMÓW
ELEKTROWNIE
TRANSPORT
POWIERZCHNIA ZIEMI
Rys. 1. Schemat powstawania kwaśnych opadów na podstawie Kalinowska 1993
18
W procesie wymywania dwutlenku siarki i tlenków azotu z atmosfery następuje
szybkie utlenianie tych związków, które głównie w postaci kwasów siarkowego H2SO4 i
azotowego HNO3 docierają do powierzchni Ziemi [28]. Procentowy udział tych kwasów w
bilansie zaleŜy od czasu i miejsca ich emisji. Stwierdzono, Ŝe największy udział w
występowaniu kwaśnego deszczu latem ma kwas siarkowy (VI) – 73%, natomiast zimą
dominuje kwas azotowy (V) – 69% [17]. Opady atmosferyczne w Polsce są bardzo kwaśne,
średnie roczne wartości pH podawane przez PIOŚ kształtują się od 4,26 na ŚnieŜce do 4,60
w Suwałkach. NajwyŜszy poziom zakwaszenia opadów występuje w rejonie sudeckim,
gdzie sporadycznie rejestrowano opad o wartości poniŜej 3,0 [28].
Nie jest tu bez znaczenia transport transgraniczny. Problem ten najwyraźniej
występuje w krajach skandynawskich, które otrzymują znacznie więcej związków azotu i
siarki niŜ same emitują. DuŜy wpływ mają tu kierunki dominujących mas powietrza, które
powodują przemieszczanie zanieczyszczeń z innych regionów Europy na teren krajów
skandynawskich [28, 17]. Podobnie wygląda to na obszarze Dolnego Śląska, gdzie poza
zanieczyszczeniami emitowanymi przez własne zakłady przemysłowe, znaczna część
przedostaje się na obszar naszego kraju z Czech i Niemiec.
W 2002 roku emisja pyłów i gazów wynosiła ponad 20.055 tys. ton zanieczyszczeń
w tym pyłowe stanowiły ok. 8 %, a gazowe ok. 92 % (rys. 2, rys. 3).
Em isja pyłów i gazów w Polsce
2,40%
5,60%
SO2
14,30%
NOx
45,10%
CO
inne
15,80%
popiół lotny
cementow e
16,80%
Rys. 2. Emisja pyłów i gazów, w gospodarce narodowej w Polsce w 2002 r. na podstawie PyłkaGutowska 2004
19
ZuŜycie surowców energetycznych
węgiel kamienny
3,40%
12%
1,30%
ropa naftowa
0,20%
węgiel brunatny
13,30%
gaz ziemny
19,90%
49,90%
torf i drewno
paliwa odpadowe
stał i inne
np..biogaz
energia wody,
wiatru, słoneczna
Rys. 3. Struktura zuŜycia surowców energetycznych w gospodarce narodowej w Polsce w 2002 r. (na
podstawie Pyłka-Gutowska 2004
Mimo, Ŝe w ostatnim czasie nastąpiło ograniczenie pyłowych i gazowych
zanieczyszczeń, Polska wytwarzając ok. 1 mln 564 tys. ton tlenków siarki, jest
największym „trucicielem” w Europie, (40 kg na 1 mieszkańca). MoŜna jednak
zaobserwować powolną zmianę i ograniczenie emisji zanieczyszczeń do atmosfery, co
przedstawiono na rys. 4.
Główną przyczyną są elektrownie opalane węglem kamiennym i brunatnym oraz
przez indywidualne paleniska komunalne. Zasiarczenie paliwa, przestarzałe technologie
wielu elektrowni, nierzadko brak urządzeń odsiarczających powodują, Ŝe SO2, główny
składnik zanieczyszczeń powstały w procesie spalania, dostaje się do powietrza. W
przyszłości przewiduje się ograniczenie wykorzystania węgla kamiennego, a zwiększenie
udziału biopaliw oraz energii pozyskiwanej ze źródeł alternatywnych: energii wiatrowej,
słonecznej, wodnej (rys. 3).
Pod wpływem zanieczyszczeń powietrza, zwłaszcza kwaśnych opadów, które w
duŜym stopniu występowały w latach osiemdziesiątych dwudziestego wieku w Górach
Izerskich nastąpiły widoczne do dziś uszkodzenia drzewostanu. W skutek długotrwałego
działania
kwaśnych opadów następuje uszkodzenie igieł i liści. Uszkodzeniu ulega
ochronna warstwa wosku, którą pokryte są igły, lub szparki oddechowe. Pośrednie
uszkodzenia natomiast są następstwem zakwaszenia wody i gleb. RównieŜ inne rośliny
ulegają uszkodzeniu, głównie porosty i mchy, których wzrost przypada na jesień, gdy
stopień zanieczyszczenia bywa największy [16].
20
Emisja pyłow i gazów
SO2
3000
[tys.ton]
2000
CO
Pyły
2903
2755
2500
NOx
2652
2338
2210
1946
1500
1803
1788
1353
1643
1456
1163
1106
1000
670
790
926
642
500
557
468
432
187
345
324
140
0
1980
1985
1987
1990
1995
2002
Rys. 4. Emisja pyłów i gazów w latach 1980-2002, wg GUS 2003
Oddziaływanie Zagłębia Turoszowskiego
Województwo dolnośląskie ma charakter przemysłowo – rolniczy. NajwaŜniejszymi
ośrodkami przemysłowymi są Wrocław i okolice, Legnica, Wałbrzych, Jelenia Góra oraz
Bogatynia. Główne gałęzie przemysłu to wydobycie węgla brunatnego w Zagłębiu
Turoszowskim i miedzi w LGOM. Przemysł energetyczny to głównie Elektrownia „Turów”
w Bogatyni. Analiza danych o wielkości i źródłach emisji wykazuje, Ŝe największy wpływ
na ilość i rodzaje zanieczyszczeń wprowadzanych do atmosfery ma zuŜycie paliw. Około
75% zuŜywanej w Polsce energii pierwotnej wytwarzane jest w instalacjach zasilanych
paliwem stałym – węglem kamiennym i brunatnym, ok. 12 % z ropy naftowej i 10 % z gazu
ziemnego[29].
Zagłębie Turoszowskie to zagłębie węgla brunatnego w południowo-zachodniej Polsce,
w Kotlinie Turoszowskiej oraz częściowo w Niemczech i Czechach, powierzchnia w
granicach Polski około 150 km2. Zasoby węgla to ponad 900 mln t. Węgiel jest
eksploatowany metodą odkrywkową w kopalni Turów II, która pracuje od 1963 r. Drugi
element zagłębia to elektrownia cieplna Turów, o mocy 2000 MW, uruchomiona w 1962
pracuje nieprzerwalnie do dziś [49]. Elektrownia Turów S.A. jest elektrownią cieplną,
kondensacyjną, blokową z międzystopniowym przegrzewem pary i zamkniętym układem
wody chłodzącej. Udział mocy zainstalowanej w Turowie w systemie energetycznym kraju
21
wynosi ok. 7 %. W elektrowni jest zainstalowanych dziewięć bloków energetycznych. W
wyniku modernizacji przeprowadzonych w latach 1993 – 2004 powstało sześć nowych
bloków z kotłami fluidalnymi oraz trzy zmodernizowane z kotłami pyłowymi.
Podstawowymi urządzeniami bloków są kotły parowe, turbiny i generatory.
W 1999 roku największy udział w globalnej emisji zanieczyszczeń pyłowo – gazowych
miała Elektrownia „Turów” co zostało przedstawione na rys. 5 [29].
pył zawieszony
dwutlenek azotu
1,40%
10,60%
15,40%
4,80% 1,00%
1,10%
31,10%
28,20%
53,80%
52,50%
dwutlenek siarki
16,90%
5,40%
11,40%
66,30%
Rys. 5. Udział największych zakładów w zanieczyszczeniu powietrza pyłem, dwutlenkiem azotu,
dwutlenkiem siarki w odniesieniu do sumarycznej emisji z zakładów szczególnie uciąŜliwych na Dolnym
Śląsku w 1999 [29].
Z kolei dane z roku 2005 są juŜ bardziej pocieszające. MoŜna zaobserwować
znaczny spadek emisji zarówno pyłów jak i dwutlenku siarki i
dwutlenku azotu co
obrazuje rys. 6. W latach 1995-2000 została dokonana modernizacja trzech bloków, a w
roku 2005 oddano do uŜytku kolejne zmodernizowane bloki energetyczne. Obecnie w
elektrowni stosowanych jest sześć bloków z kotłami fluidalnymi, w których następuje
odsiarczanie spalin, oraz trzy zmodernizowane z kotłami pyłowymi wyposaŜonymi
dodatkowo w instalacje suchego odsiarczania spalin [49,50].
22
Pył zawieszony
Dwutlenek siarki
2,40%
0,50%
1,50%
4,40%
4,60%
2,80%
2,50%
0,20%
0,40%
7,60%
25,10%
32,80%
61,60%
53,60%
Dwutlenek azotu
0,90%
0,70%
0,80%
5,80%
1,70%
29,30%
60,70%
Rys. 6. Udział największych zakładów w zanieczyszczeniu powietrza pyłem, dwutlenkiem siarki i
dwutlenkiem azotu w odniesieniu do sumarycznej emisji z zakładów szczególnie uciąŜliwych na Dolnym
Śląsku w 2005 [30].
Przeprowadzone prace modernizacyjne w obiektach produkcyjnych, sieciach
wodnych oraz urządzeń gospodarki wodno-ściekowej pozwoliły na ograniczenie zuŜycia
wody i znaczną poprawę wskaźników fizykochemicznych odprowadzanych ścieków.
NajwaŜniejsze inwestycje mające na celu poprawę jakości wód i odprowadzanych ścieków
to wybudowanie nowej oczyszczalni ścieków sanitarnych. Kolejne znaczące inwestycje
poprawiające zuŜycie wody oraz zmniejszenie jej zanieczyszczenia to modernizacja
oczyszczalni ścieków przemysłowych, oraz stacji uzdatniania wody do celów kotłowych,
modernizacja sieci wodnych wraz z pompowniami, jak równieŜ zewnętrznego układu
chłodzącego, oraz modernizacja układów chłodzenia urządzeń technologicznych [49].
JednakŜe nawet po wprowadzeniu tak radykalnych zmian eksploatacyjnych Elektrownia
„Turów” znajduje się na liście tzw. dirty thirty, którą podaje World Wrestling
Entertainment. Z danych z 2007 roku elektrownia zajmuje ósme miejsce w Europie pod
względem emisji CO2 do atmosfery, natomiast w Polsce zajmuje pierwsze miejsce [51].
Zagłębie Turoszowskie jest to obszar objęty międzynarodowym systemem monitoringu
„Czarny Trójkąt” i obejmuje zintegrowaną trójstronną polsko – niemiecko – czeską sieć
monitoringu powietrza [30].
23
2. Cel pracy
Celem pracy była ocena podstawowych właściwości fizykochemicznych wód rzeki
Kamiennej i Małej Kamiennej w Górach Izerskich, leŜących w zasięgu bezpośredniego
oddziaływania Zagłębia Turoszowskiego, ze szczególnym zwróceniem uwagi na odczyn
oraz zawartość metali cięŜkich.
24
3. Materiał i metodyka badań
Materiał do badań stanowiły próbki wody z rzeki Kamiennej i Małej Kamiennej
znajdujących się na terenie Gór Izerskich. Woda do analiz pobierana była dwukrotnie:
31.06.2007 r. oraz 27.10.2007 r. Ustalono 30 miejsc pobierania próbek (rys. 33). Woda
została pobrana do uprzednio przygotowanych i opisanych butelek polietylenowych o
pojemności 0,5 dm3. Analizy próbek zostały przeprowadzone w Zakładzie Limnologii i
Rybactwa Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. Oznaczono podstawowy skład
fizykochemiczny wody oraz zawartość metali cięŜkich. Wyniki zostały opracowanie
statystycznie przy pomocy programu Microsoft Excel 2003.
3.1. Teren badań
Góry Izerskie tworzą zachodni człon Sudetów. Od wsch. i pd. - wsch. sąsiadują z
Kotliną Jeleniogórską i Karkonoszami, od pd. i pd.- zach. poprzez dolinę Nysy ŁuŜyckiej z
Górami ŁuŜyckimi, a na północy łączą się z Pogórzem Izerskim, natomiast wschodnią
granicę stanowi obniŜenie Zimnej Przełęczy, granica pd. – wsch. biegnie w górę doliny
Kamiennej od Piechowic do Szklarskiej Poręby i Przełęczy Szklarskiej, a dalej do granicy
państwowej.
Geologia
Skomplikowane procesy geologiczna spowodowały zróŜnicowanie występujących
tu skał. Góry Izerskie mają zwartą monolityczną budowę, którą zawdzięczają w głównej
mierze granitowi karkonoskiemu na południowym zachodzie regionu [23]. Odrębną grupę
skał tworzą granity rumburskie (zw. granitami izerskimi), występujące w postaci soczew
tkwiących w gnejsach [39]. Tworzące ten system grzbiety i masywy górskie mają na ogół
przebieg równoleŜnikowy. Charakteryzują je szerokie, miejscami wklęsłe, pokryte
torfowiskami i często zalesione wierzchowiny z kopulastymi szczytami [39]. Z kolei na
północy i północnym zachodzie ciągnie się równoleŜnikowo pas łupków łyszczykowych.
Są to: pasmo Szklarskiej Poręby, tworzące wsch. część Wysokiego Grzbietu oraz pasmo
Starej Kamienicy, które naleŜą do najstarszych skał występujących w Sudetach [23]. Układ
tych skał przedstawia rys. 7.
25
Rys. 7. Góry Izerskie - budowa geologiczna [39]
Góry Izerskie, choć niezbyt wysokie, są zaporą dla wilgotnych mas powietrza z
rejonu NiŜu Islandzkiego. W rejonie Stogu Izerskiego występują wysokie opady (powyŜej
1200 mm rocznie), podobnie w okolicach stacji pomiarowej na RozdroŜu Izerskim. Klimat
Gór Izerskich jest najchłodniejszy i najwilgotniejszy w Sudetach [24].
Izery to obszar wielu rzek i potoków górskich. Przez centralną część Gór Izerskich
przechodzi europejski dział wodny dzielący dorzecza Odry i Łaby (rys. 8), a tym samym
rozdzielający zlewiska mórz: Bałtyckiego i Północnego. Największą rzeką jest Kwisa o dł.
136 km. Południowe stoki odwadniane są przez dopływy Izery wpadającej do Łaby. Z kolei
część wschodnia opisywanego terenu naleŜy do dorzecza Odry poprzez Bóbr, do którego
wpada Kamienica ze swoimi dopływami, oraz Kamienna z Małą Kamienną będące
przedmiotem moich badań [23,39].
26
Rys. 8. Góry Izerskie - sieć wodna na podstawie Marka Staffa 2003
Mała Kamienna jest
rzeką IV
rzędową lewym dopływem Kamiennej.
Długość rzeki to ok. 12,5 km. Zlewnia
Małej Kamiennej to obszar spływów
powierzchniowych,
głownie
będącymi
niewielkimi, w przewadze dopływami
prawostronnymi. Źródła rzeki znajdują się
w okolicy RozdroŜa Izerskiego, szerokiej
przełęcz (767 m) pomiędzy Wysokim
Grzbietem i Grzbietem Kamienickim, skąd
płynie
doliną
rzeczną
w
kierunku
Górzyńca. Na wysokość Piechowic wpada
do Kamiennej.
Rys. 9. Mała Kamienna na wysokości Górzyńca fot. Anna Bućko
27
Kamienna jest rzeką III rzędową,
lewym
dopływem
Bobru.
Rzeka
ta
odwadnia wschodnią część Gór Izerskich i
zachodnią część Karkonoszy. Na odcinku
objętym badaniami (między Jakuszycami a
Piechowicami) Kamienna jest ograniczona
od południa grzbietem Karkonoszy, od
północy Grzbietem Wysokim i stanowi
naturalną granicę pomiędzy Karkonoszami
i Górami Izerskimi. Długość rzeki to
33 km, a powierzchnia zlewni to 272,3
km².
Początek
bierze
ze
źródła
w
torfowisku Zielony Klin na północnych
zboczach Mumlawskiego Wierchu (1120
m n.p.m.) na granicy Karkonoskiego Parku
Rys. 10. Kamienna na wysokości Piechowic
fot.Anna Bućko
Narodowego. Koryto rzeki jest kamieniste,
kręte, z dobrze wykształconymi marmitami. Rzeka na znacznej długości jest uregulowana.
W górnym biegu rzeki w Szklarskiej Porębie Dolnej znajduje się elektrownia wodna. Do
Bobru wpada w okolicy Wzgórza Krzywoustego w Jeleniej Górze. Przepływa przez
Jakuszyce, Szklarską Porębę, Piechowice, Sobieszów, Cieplice, Jelenią Górę [39].
Flora i fauna
Roślinność tego terenu ma układ piętrowy. Piętro pogórskie zajmuje obszar do 400
m. n.p.m. Występują głównie lasy liściaste silnie przetrzebione, dominują jednak pola
uprawne i uŜytki zielone. Pierwsze piętro roślinne przechodzi w roślinność regla dolnego
kiedyś zajmowanego przez lasy bukowe, obecnie zastąpione przez mało odporne lecz
szybko rosnące lasy świerkowe z
nizinnych sadzonek, oraz
buczyny w niewielu
miejscach. Regiel górny to juŜ tylko wyłącznie lasy świerkowe. Nad bystrymi potokami
rośnie brzoza omszona, wierzba śląska i inne. Sporadycznie występuje piętro kosodrzewiny
na wysokości 1000-1100 m liczniejsze są łąki subalpiejskie z wieloma gatunkami roślin
kwiatowych [23,24]. Dzięki duŜym opadom i zaklęśnięciom terenu wykształciły się na
róŜnych wysokościach torfowiska wysokie, połoŜone płasko i częściej na stokach
torfowiska zawieszone. Do większych naleŜą stanowiska na Hali Izerskiej i koło
Świeradowa Zdroju. W bogatym zespole ich roślinności uwagę zwracają rzadkie gatunki:
sosna błotna, brzoza karłowata, jałowiec halny, rosiczki. Wielką osobliwością sudecką jest
28
bardzo rzadko spotykany mech świecący. Na obszarze Gór Izerskich znajdują się dwa
rezerwaty przyrody, są to: „Torfowisko Izerskie” i „Krokusy” w Górzyńcu [23,39].
Skład fauny Gór Izerskich niewiele róŜni się od pozostałych części Sudetów, choć
występuje tu więcej gatunków pochodzenia atlantyckiego. Większe ssaki, jak niedźwiedzie,
wilki, Ŝbiki i bobry zostały wytrzebione juŜ w XVIII w. Obecnie spotyka się tu w
większych ilościach gatunki łowne, jak jelenie i sarny, a bliŜej pól - dziki Ŝerujące w lasach
mieszanych, jak i na uprawach rolnych. Czasami zapuszczają się z Karkonoszy muflony dzikie owce górskie z Sardynii sprowadzone w Karkonosze w latach 1912-13. Liczne są
drobne ssaki górskie takie jak ryjówka, nornik, nornica ruda, kuna. Wody potoków,
najczęściej zbyt małych na siedliska ryb, oraz torfowisk zamieszkałe są przez róŜne gatunki
bezkręgowców, w tym dość rzadkich skorupiaków. Do wielkich osobliwości w skali
krajowej naleŜała skójka perłorodna, która zanikła prawdopodobnie na początku XX w
[39].
3.2. Wskaźniki jakości wody
Odczyn wody
Oznaczanie odczynu wody metodą potencjometryczną polega na pomiarze siły
elektromotorycznej ogniwa składającego się z elektrody szklanej lub kalomelowej
i
roztworu badanego, galwanometru oraz dwóch elektrod – szklanej i kalomelowej, które
tworzą przez nasycony roztwór chlorku potasowego i badaną wodę ogniwo galwaniczne
włączone w obwód. Siła elektromotoryczna ogniwa przenoszona jest na galwanometr
wyskalowany w jednostkach pH [11]. Elektroda szklana pozwala na mierzenie pH w
zakresie pH 1,5 - 10,0, przy odczynie wyŜszym stosowane są specjalne elektrody, dla
uniknięcia
„błędu
sodowego”
powodującego
zmiany
potencjału
[5,6].
Obecnie
powszechnie stosowane są elektrody kombinowane, zawierające w jednej obudowie
elektrodę szklaną i elektrodę odniesienia. Przed przystąpieniem do pomiarów naleŜy
elektrodę szklaną skalibrować na podstawie znanych roztworów buforowych. Skalibrowaną
elektrodą dokonuje się pomiaru pH poprzez umieszczenie elektrody w badanym roztworze i
odczytaniu wyniku z wyświetlacza. Przy wykonywaniu pomiarów uŜyto pehametru firmy
Lutrom pH-207.
29
Twardość wody
Twardość wody oznaczana była metodą miareczkowania. Twardość wody jest to
cecha, będąca funkcją stęŜenia soli wapnia, magnezu i innych metali, które są zdolne do
tworzenia soli na wyŜszym niŜ pierwszy stopniu utlenienia. Twardość wywołana przez
wodorowęglany, węglany i wodorotlenki wapnia i magnezu nazywa się twardością
węglanową. Twardość wywołana przez inne związki wapnia i magnezu nazywa się
twardością niewęglanową. Twardość węglanowa i niewęglanowa stanowią w sumie
twardością ogólną wody [14]. Twardość wody podaje się w tzw. stopniach twardości wody
(niemieckich [od], francuskich [of] i innych) lub mmol/l (milimolach jonów wapnia i
magnezu w 1 dm3 ) lub dawniej w mval/dm3.
o
1 mmol jest równy 5,61 d
Twardość ogólną oraz węglanową wody oznaczono metodą miareczkową uŜywając
do tego celu „Przenośnego laboratorium do analizy wody” Aquamerck 111151 firmy
E. Merck (Germany).
Twardość węglanową powinno się oznaczać wraz z twardością całkowitą. JeŜeli
twardość węglanowa okaŜe się większa od twardości całkowitej, to naleŜy przyjąć Ŝe
twardość węglanowa jest równa twardości całkowitej.
Przewodnictwo elektrolityczne
Wielkość przewodnictwa elektrolitycznego właściwego wody to parametr
charakteryzujący zawartość rozpuszczonych w wodzie soli [5]. Pomiaru tego parametru
moŜna dokonać zarówno w terenie, jak i w laboratorium wykorzystując miernik
przewodności – mikrokomputerowy konduktometr (CM 204 firmy Slandi). Układ
pomiarowy składa się z miernika przewodności oraz czujnika konduktometrycznego.
Pomiar przewodności elektrolitycznej właściwej moŜna prowadzić bez lub z
kompensacją temperatury. Pomiar bez kompensacji temperatury wykonuje się dla próbek o
temperaturze 25 oC. Temperatura 25 oC jest przyjętą temperaturą odniesienia dla pomiarów
przewodności. Przy pomiarze w kaŜdej innej temperaturze wprowadza się kompensację
temperatury, gdyŜ jej zmiana wpływa na przewodność roztworu. Kompensacja temperatury
polega na przeliczeniu pomiaru do wartości przewodności elektrolitycznej właściwej w
temperaturze 25oC. Czynność ta dokonywana jest w większości przyrządów automatycznie.
Konduktometr CM 204 firmy Slandi zawiera kompensator temperatury.
30
Przed pomiarem miernik powinien zostać wykalibrowany na podstawie wartości
stałej K czujnika konduktometrycznego, podanej przez producenta. Wskazane jest
sprawdzanie stałej elektrody za pomocą roztworu wzorcowego o znanej przewodności
elektrolitycznej.
Metale cięŜkie
Metoda spektrofotometrii absorpcji atomowej polega na tym, Ŝe badaną substancję
przeprowadza się w stan gazowy rozpylając roztwór w płomieniu, i poddaje się ją działaniu
promieniowania wysyłanego przez lampę z katodą wnękową wykonaną z oznaczanego
pierwiastka (metalu). W widmie promieniowania emitowanego przez tę lampę występują
jedynie linie metalu, z którego jest ona wykonana. Po przejściu promieniowania przez
płomień ulega ono osłabieniu (absorpcji), poniewaŜ jego część została zuŜyta na
wzbudzenie atomów metalu znajdujących się w płomieniu w stanie podstawowym.
Absorpcja promieniowania jest proporcjonalna do stęŜenia metalu [2].
Zawartości metali cięŜkich oznaczono na spektrofotometrze absorpcji atomowej
Spectr AA-110/220 firmy Varian. Metoda ta wymaga wykonania kalibracji, czyli
przygotowania serii roztworów wzorcowych o znanym stęŜeniu analitu, przeprowadzenia
pomiaru absorbancji dla tych roztworów i wykreślenia krzywej kalibracyjnej A=f(c).
Spektofotometr automatycznie po podaniu roztworów wzorcowych wykreśla krzywą
wzorcową i odczytuje z niej wartość dla kolejnych prób wyświetlając wartości w formie
tabeli. Zmieniając kolejno lampy oznacza się analogiczne poszczególne pierwiastki : Cu,
Ni, Cd, Pb, Zn.
31
4. Wyniki badań
Uzyskane wyniki badań terenowych i laboratoryjnych zostały przedstawione w postaci
poniŜszych tabel (tabela 8, 9,10,11), oraz zostały zilustrowane w postaci wykresów.
Parametry charakteryzujące jakość badanych wód wskazują, Ŝe rzeki te moŜna
zaliczyć do wód czystych. Stopień mineralizacji
wyraŜony wielkością przewodnictwa
elektrolitycznego był niski i zawierał się w przedziale od 27,00 µS/cm w rzece Kamiennej
na stanowisku nr 2 do 110 µS/ cm w czerwcu na stanowisku nr 12 (rys.11, rys.12).
Przewodnictwo- Mała Kamienna
µS/cm
27.10.2007
31.06.2007
100,00
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
nr próby
Rys. 11. Przebieg zmian przewodnictwa elektrolitycznego właściwego wody w rzece Małej Kamiennej w
dniach 31.06.2007 i 27.10.2007
Przewodnictwo- Kamienna
27.10.2007
31.06.2007
120,00
100,00
µS/cm
80,00
60,00
40,00
20,00
0,00
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17
nr próby
Rys.12. Przebieg zmiany przewodnictwa elektrolitycznego właściwego wody w rzece Kamiennej w
dniach 31.06.2007 i 27.10.2007
Analizując kolejny parametr - twardość wody, na podstawie tabeli 7, moŜna zaliczyć
wody rzeki Kamiennej i Małej Kamiennej do wód miękkich i bardzo miękkich. Odchylenie
punktowe zanotowano jedynie 27.10.2007 na rzece Małej Kamiennej (rys.13, rys.14).
Tabela 7. Skala twardości wody [5].
Twardość ogólna
mmol/dm-3
0-0,89
o
d – stopień niemiecki
0-5
Skala twardości
bardzo miękka
0,89-1,78
5-10
miękka
1,78-2,68
10-15
o średniej twardości
2,68-3,57
15-20
o znacznej twardości
3,57-5,35
20-30
twarda
powyŜej 5,35
powyŜej 30
bardzo twarda
Twardość ogólna i węglanowa- Mała Kamienna
twardość ogólna 27.10.2007
twardość węglanowa 27.10.2007
twardość ogólna 31.06.2007
twardość węglanowa 31.06.2007
3,50
3,00
mmol/dm3
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
1
2
3
4
5
6
7
8
nr próby
9
10
11
12
13
Rys. 13. Przebieg zmian twardości ogólnej i węglanowej wody w rzece Małej Kamiennej w dniach
31.06.2007 i 27.10.2007
Twardość ogólna i węglanowa- Kamienna
twardość ogólna 27.10.2007
twardość węglanowa 27.10.2007
twardość ogólna 31.06.2007
twardość węglanowa 31.06.2007
0,90
0,80
mmol/dm3
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
1
2
3
4
5
6
7
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
nr próby
Rys. 14. Przebieg zmian twardości ogólnej i węglanowej wody w rzece Kamiennej w dniach 31.06.2007 i
27.10.2007
33
Odczyn wód ma w tym rejonie szczególne znaczenie. Badania przeprowadzone
latem 31.06.2007 wskazały pH zbliŜone do obojętnego, które wahało się w granicach od
6,21 do 7,19 pH. Wodę kwaśną zanotowano w dniu 27.10.2007, wartość ta wynosiła od
4,52 do 5,86 pH, wartość zbliŜoną do obojętnego zanotowano w tym okresie raz, w
punkcie nr 12 na rzece Kamiennej. DuŜa rozbieŜność między terminami pomiarów mogła
być spowodowana intensywnymi opadami deszczu, niosącymi ładunek kwasów z emisji
przemysłowych, tuŜ przed pomiarami dokonywanymi jesienią. Przyczyną mogło być
równieŜ intensywne wymywanie dna zbudowanego głównie z kwaśnego granitu
karkonoskiego, ze względu na większą masę transportowanej wody. Innym powodem
mogła być pora jesienna i wzmoŜony opad liści, których proces rozkładu mógł
spowodować zwiększony stopień zakwaszenia tych wód, oraz to, iŜ obie rzeki przepływają
przez tereny zalesione, gdzie duŜe znaczenie mają kwasy humusowe, które przedostają się
do wód powodując ich zakwaszenie. Pod względem odczynu omawiane rzeki odpowiadają
IV klasie czystości w czerwcu i II klasie czystości w październiku [32].
Mała Kamienna
31.06.2007
27.10.2007
8,00
7,00
6,00
pH
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
numer próby
Rys. 15. Przebieg zmian odczynu rzeki Małej Kamiennej w dniach 31.06.2007 i 27.10.2007
Kamienna
31.06.2007
27.10.2007
8,00
7,00
6,00
pH
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17
numer próby
Rys. 16. Przebieg zmian odczynu rzeki Kamiennej w dniach 31.06.2007 i 27.10.2007
34
Tabela 8. Podstawowe parametry chemiczne wody Małej Kamiennej i Kamiennej w dniu 31.06.2007
31.06.2007
nr próbki odczyn [pH]
twardość wody ogólna
mmol/l
jed.niem.
twardość węglanowa
mmol/l
przewodnictwo
jed. niem.
µS/cm
Mała Kamienna
1
6,90
0,30
1,20
0,10
0,70
41,00
2
7,02
0,20
1,00
0,30
1,20
37,00
3
7,19
0,20
1,00
0,10
0,70
34,00
4
6,96
0,30
1,20
0,10
0,70
35,00
5
6,89
0,20
1,00
0,20
1,00
32,00
6
6,89
0,30
1,20
0,10
0,70
36,00
7
6,90
0,20
1,00
0,10
0,70
35,00
8
6,60
0,30
1,20
0,10
0,70
35,00
9
6,82
0,00
0,00
0,00
0,00
47,00
10
6,79
0,30
1,20
0,10
0,70
52,00
11
6,82
0,00
0,00
0,00
0,00
58,00
12
6,79
0,40
1,80
0,50
1,90
94,00
13
6,91
0,00
0,00
0,00
0,00
79,00
Kamienna
1
6,21
0,10
0,80
0,40
1,80
29,00
2
6,26
0,10
0,80
0,30
1,20
31,00
3
6,32
0,00
0,00
0,00
0,00
29,00
4
6,45
0,40
1,80
0,20
0,90
47,00
5
6,95
0,20
1,00
0,20
0,90
47,00
6
6,79
0,20
0,90
0,30
1,20
40,00
7
6,50
0,00
0,00
0,00
0,00
68,00
8
6,88
0,30
1,20
0,30
1,20
78,00
9
6,94
0,00
0,00
0,00
0,00
71,00
10
6,99
0,30
1,20
0,20
1,00
72,00
11
7,09
0,00
0,00
0,00
0,00
78,00
12
7,05
0,00
0,00
0,00
0,00
62,30
13
6,98
0,40
1,80
0,50
1,90
72,00
14
7,10
0,00
0,00
0,00
0,00
60,00
15
7,02
0,30
1,20
0,30
1,20
62,00
16
6,86
0,00
0,00
0,00
0,00
62,00
17
7,02
0,30
1,20
0,20
1,00
64,00
35
Tabela 9. Podstawowe parametry chemiczne wody Małej Kamiennej i Kamiennej w dniu 27.10.2007
27.10.2007
twardość wody ogólna twardość węglanowa
nr próbki odczyn [pH]
mmol/l
jed. niem. mmol/l jed. niem.
Mała Kamienna
1
5,33
0,40
2,00
3,30
8,50
2
5,10
0,30
1,80
0,50
2,10
3
5,52
0,30
1,80
0,20
1,00
przewodnictwo
µS/cm
67,00
48,00
42,00
4
5
6
7
8
9
5,02
5,08
4,52
4,57
4,57
5,02
0,30
0,20
0,30
0,20
0,30
0,00
1,80
1,00
1,20
1,00
1,20
0,00
0,30
0,20
0,30
0,10
0,30
0,00
1,20
1,00
1,20
0,70
1,00
0,00
44,00
48,00
40,00
35,00
37,00
36,00
10
11
12
13
5,05
5,22
5,25
5,28
0,40
0,00
0,50
0,00
1,70
0,00
2,10
0,00
0,30
0,00
0,10
0,00
1,20
0,00
0,70
0,00
43,00
43,00
81,00
46,00
Kamienna
1,60
0,20
0,90
30,00
0,70
0,00
0,90
0,90
0,90
0,00
1,30
0,00
1,20
0,00
3,00
1,90
0,00
2,10
0,00
1,00
27,00
29,00
37,00
30,00
40,00
54,00
55,00
65,00
47,00
51,00
110,00
53,00
46,00
96,00
42,00
45,00
1
5,38
0,30
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
5,05
5,13
5,07
4,72
5,10
5,86
5,80
5,52
5,73
5,72
6,02
5,47
5,46
5,77
5,19
5,31
0,10
0,00
0,40
0,20
0,20
0,00
0,60
0,00
0,50
0,00
0,80
0,30
0,00
0,40
0,00
0,30
0,80
0,00
1,80
1,00
0,90
0,00
2,20
0,00
2,00
0,00
4,00
1,60
0,00
1,80
0,00
1,20
0,10
0,00
0,20
0,20
0,20
0,00
0,40
0,00
0,30
0,00
0,70
0,50
0,00
0,50
0,00
0,20
36
Mała Kamienna
31.06.2007
27.10.2007
stęŜenie mg/dm3
0,0250
0,0200
0,0150
0,0100
0,0050
0,0000
Cu
Ni
Cd
Pb
Zn
pierwiastek
Rys. 17. Średnie stęŜenia poszczególnych metali cięŜkich w rzece Małej Kamiennej w dniach 31.06.2007,
27.10.2007
Kamienna
stęŜenie mg/dm3
31.06.2007
27.10.2007
0,0200
0,0180
0,0160
0,0140
0,0120
0,0100
0,0080
0,0060
0,0040
0,0020
0,0000
Cu
Ni
Cd
Pb
Zn
pierwiastek
Rys. 18. Średnie stęŜenia poszczególnych metali cięŜkich w rzece Kamiennej w dniach 31.06.2007,
27.10.2007
Z porównania średnich wartości stęŜenia metali cięŜkich (rys.17, rys.18) z dwóch
badanych terminów w obu rzekach Małej Kamiennej i Kamiennej, wynika iŜ stęŜenie
cynku jest największe w porównaniu z pozostałymi pierwiastkami. Większe jest równieŜ
stęŜenie ołowiu, jednak Ŝadne z tych średnich stęŜeń nie przekracza poziomu
dopuszczanego przez normy. Na powyŜszych wykresach zaobserwować moŜna, Ŝe w
czerwcu średnie stęŜenie pierwiastków było wyŜsze niŜ w październiku. Podobnie stęŜenia
ołowiu i cynku były znacznie wyŜsze latem niŜ jesienią.
37
StęŜenie Cu w rzece Mała Kamienna
stęŜenie mg/dm3
31.06.2007
27.10.2007
0,0050
0,0045
0,0040
0,0035
0,0030
0,0025
0,0020
0,0015
0,0010
0,0005
0,0000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
numer próby
Rys. 19. StęŜenie miedzi w rzece Małej Kamiennej z dni 31.06.2007 oraz 27.10.2007
StęŜenie Cu w rzece Kamienna
31.06.2007
27.10.2007
0,0080
stęŜenie mg/dm3
0,0070
0,0060
0,0050
0,0040
0,0030
0,0020
0,0010
0,0000
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17
numer próby
Rys. 20. StęŜenie miedzi w rzece Kamiennej z dni 31.06.2007 oraz 27.10.2007
Jony miedzi występują w zróŜnicowanych stęŜeniach dość powszechnie w wodach
powierzchniowych. W omawianych rzekach wahania stęŜenia miedzi wyniosły od 0,0023
mg/dm3 do 0,0044 mg/dm3 na rzece Małej Kamiennej latem, natomiast jesienią stęŜenia te
wahały się od 0,0021 mg/dm3 do 0,0040 mg/dm3. StęŜenia miedzi w rzece Kamiennej
prezentowały się bardzo podobnie, były tylko nieznacznie wyŜsze i wynosiły od 0,0029
mg/dm3 do 0,0056 mg/dm3 latem, a jesienią od 0,0018 do 0,0059 mg/dm3. Na powyŜszych
wykresach (rys. 19, rys. 20) moŜna zaobserwować stopniowy, powolny wzrost stęŜenia
miedzi wraz z biegiem rzeki, spowodowane jest to najprawdopodobniej tym, Ŝe obie rzeki
przepływają przez okoliczne wioski oraz przez miasto Szklarską Porębę, co powoduje
przedostawanie się zanieczyszczeń poprzez dopływ ścieków, głównie pochodzenia
gospodarskiego. Zawartość miedzi w obu rzekach odpowiada I klasie czystości wód [32].
38
StęŜenie Ni w rzece Małej Kamiennej
31.06.2007
27.10.2007
0,0070
stęŜenie mg/dm3
0,0060
0,0050
0,0040
0,0030
0,0020
0,0010
0,0000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
numer próby
Rys. 21. StęŜenie niklu w rzece Małej Kamiennej z dni 31.06.2007 oraz 27.10.2007
StęŜenie Ni w rzece Kamiennej
31.06.2007
27.10.2007
0,0035
stęŜenie mg/dm3
0,0030
0,0025
0,0020
0,0015
0,0010
0,0005
0,0000
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17
numer próby
Rys. 22. StęŜenie niklu w rzece Małej Kamiennej z dni 31.06.2007 oraz 27.10.2007
Obecność niklu nawet w małych ilościach ogranicza samooczyszczanie rzek, z tego
względu nawet niewielka jego ilość jest niepoŜądana. Maksymalne stęŜenie niklu
zaobserwowano 31.06.2007 w rzece Małej Kamiennej w punkcie nr 10, wartość ta (0,0063
mg/dm3) jest najwyŜszą zanotowaną wartością podczas prowadzonych badań, nie
przekracza jednak poziomu dopuszczalnego normą. StęŜenie niklu w rzece Małej
Kamiennej jest porównywalne w obu terminach badań (rys.21), natomiast na rzece
Kamiennej (rys. 22) moŜna zaobserwować wyŜsze stęŜenie niklu w dniu 31.06.2007. Rzeki
te pod względem zawartości niklu odpowiadają I klasie czystości wód powierzchniowych
[32].
39
StęŜenie Cd w rzece Małej Kamiennej
31.06.2007
27.10.2007
0,0008
stęŜenie mg/dm3
0,0007
0,0006
0,0005
0,0004
0,0003
0,0002
0,0001
0,0000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
num er próby
Rys. 23. StęŜenie kadmu w rzece Małej Kamiennej z dni 31.06.2007 oraz 27.10.2007
StęŜenie Cd w rzece Kamiennej
stęŜenie mg/dm3
31.06.2007
27.10.2007
0,0020
0,0018
0,0016
0,0014
0,0012
0,0010
0,0008
0,0006
0,0004
0,0002
0,0000
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17
numer próby
Rys. 24. StęŜenie kadmu w rzece Kamiennej z dni 31.06.2007 oraz 27.10.2007
Kadm w badanych rzekach występował w znikomych ilościach. W obu rzekach
zanotowano śladowe ilości tego pierwiastka, wahające się w granicach od 0 mg/dm3 do
0,0017 mg/dm3. Ilości te nie stanowią zagroŜenia (rys.23, rys.24). Rzeki te pod względem
zawartości kadmu odpowiadają w czerwcu II klasie czystości, a w październiku I klasie
czystości [32].
40
StęŜenie Pb w rzece Małej Kamiennej
31.06.2007
27.10.2007
0,0140
stęŜenie mg/dm3
0,0120
0,0100
0,0080
0,0060
0,0040
0,0020
0,0000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
numer próby
Rys. 25. StęŜenie ołowiu w rzece Małej Kamiennej z dni 31.06.2007 oraz 27.10.2007
StęŜenie Pb w rzece Kamiennej
31.06.2007
27.10.2007
stęŜenie mg/dm3
0,0600
0,0500
0,0400
0,0300
0,0200
0,0100
0,0000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17
numer próby
Rys. 26. StęŜenie ołowiu w rzece Kamiennej z dni 31.06.2007 oraz 27.10.2007
Spośród wszystkich oznaczanych metali cięŜkich w obu rzekach, stęŜenie ołowiu
naleŜy uznać za wysokie w porównaniu z innymi pierwiastkami (rys.25, rys.26). Dotyczy to
zwłaszcza pory letniej. W trzech stanowiskach na rzece Kamiennej zanotowano wysokie
stęŜenie ołowiu: na stanowisku nr 7 zanotowano 0,0479 mg/dm3, na stanowisku nr 11
zanotowano 0,0470 mg/dm3 , a na stanowisku nr 8 zanotowano 0,0536 mg/dm3. Jest to
wartość nieznacznie przekraczająca dopuszczalne normy dla wód powierzchniowych, które
wynoszą 0,05 mg/dm3. WyŜszą wartość stęŜenia ołowiu moŜna napotkać w rzekach
zanieczyszczonych ściekami przemysłowymi, takŜe nie bez znaczenia jest tu opad pyłu
pochodzącego z elektrowni w Bogatyni. Zawartość ołowiu w obu rzekach w czerwcu
odpowiada III klasie czystości, a w październiku I klasie czystości [32].
41
StęŜenie Zn w rzece Małej Kamiennej
31.06.2007
27.10.2007
stęŜenie mg/dm3
0,0450
0,0400
0,0350
0,0300
0,0250
0,0200
0,0150
0,0100
0,0050
0,0000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
numer próby
Rys. 27. StęŜenie cynku w rzece Małej Kamiennej z dni 31.06.2007 oraz 27.10.2007
StęŜenie Zn w rzece Kamiennej
31.06.2007
27.10.2007
0,0400
stęŜenie mg/dm3
0,0350
0,0300
0,0250
0,0200
0,0150
0,0100
0,0050
0,0000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17
numer próby
Rys. 28. StęŜenie cynku w rzece Kamiennej z dni 31.06.2007 oraz 27.10.2007
Zawartość cynku w obu badanych rzekach i terminach była zbliŜona (rys.27,
rys.28). Zakresy wahania stęŜenia wynoszą dla rzeki Małej Kamiennej od 0,0115 mg/dm3
do 0,0420 mg/dm3 latem i od 0,0077 mg/dm3 do 0,0212 mg/dm3 jesienią, a dla rzeki
Kamiennej od 0,0101 mg/dm3 do 0,0380 mg/dm3 latem i od 0,0061 mg/dm3 do 0,0225
mg/dm3 jesienią. MoŜna zaobserwować wyŜsze stęŜenie cynku latem, gdyŜ wtedy przez
dłuŜszy czas nie występowały opady atmosferyczne i wody rzek nie były rozcieńczane
czystymi wodami opadów. StęŜenie następnie zmniejszało się, gdyŜ jesienne opady
zwiększyły przepływ w rzekach, a oprócz tego cynk był sukcesywnie pobierany przez mchy
i porosty. Zawartość cynku w obu rzekach odpowiada I klasie czystości wód
powierzchniowych [32].
42
Mała Kamienna 31.06.2007
Cu
Ni
Cd
Pb
Zn
0,0600
0,0500
mg/dm3
0,0400
0,0300
0,0200
0,0100
0,0000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
nr próby
Rys. 29. Udział poszczególnych metali cięŜkich w ogólnej zawartości tych metali w rzece Małej
Kamiennej w dniu 31.06.2007
Mała Kamienna 27.10.2007
Cu
Ni
Cd
Pb
Zn
0,0300
mg/dm3
0,0250
0,0200
0,0150
0,0100
0,0050
0,0000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
nr próby
Rys. 30. Udział poszczególnych metali cięŜkich w ogólnej zawartości tych metali w rzece Małej
Kamiennej w dniu 27.10.2007
Biorąc pod uwagę sumę wszystkich pierwiastków w kolejnych punktach w rzece
Małej Kamiennej w obu terminach badawczych, moŜna stwierdzić, Ŝe najwięcej metali
cięŜkich zanotowano w pierwszym punkcie pobierania próbek wody. JednakŜe wartość ta
jest zawyŜona przez stosunkowo duŜą zawartość cynku, który jest pierwiastkiem
składowym roślin, zwłaszcza torfów, a rzeka Mała Kamienna ma swoje źródła na
torfowisku. WyŜszą zawartość metali cięŜkich zanotowano takŜe w punktach 12 i 13 na
rzece Małej Kamiennej (rys.30), gdzie znajdowało się gospodarstwo rolne, a do rzeki
najprawdopodobniej przedostawały się ścieki. Punktowe zmiany na rzece Małej Kamiennej
odnotowano na stanowisku 5, oraz stanowisku 7 i 9 (rys.29).
43
Kamienna 31.06.2007
Cu
Ni
Cd
Pb
Zn
0,0800
0,0700
mg/dm3
0,0600
0,0500
0,0400
0,0300
0,0200
0,0100
0,0000
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17
nr próby
Rys. 31. Udział poszczególnych metali cięŜkich w ogólnej zawartości tych metali w rzece Kamiennej w
dniu 31.06.2007
Kamienna 27.10.2007
Cu
Ni
Cd
Pb
Zn
0,0350
0,0300
mg/dm3
0,0250
0,0200
0,0150
0,0100
0,0050
0,0000
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17
nr próby
Rys. 32. Udział poszczególnych metali cięŜkich w ogólnej zawartości tych metali w rzece Kamiennej w
dniu 27.10.2007
Z kolei przyglądając się bliŜej sumie metali cięŜkich w rzece Kamiennej moŜna
zaobserwować wzrost ilości metali wraz z biegiem rzeki, co jest prawdopodobnie
spowodowane dopływem tych pierwiastków w trakcie przepływu rzeki przez kolejne
miejscowości. NajwyŜszą ilość metali zanotowano w punkcie 7 i 8 w dniu 31.06.2007 oraz
w punkcie 11, tego samego dnia. Być moŜe zwiększona ilość metali cięŜkich mogła być
spowodowana działalnością pobliskiej huty szkła.
44
Tabela 10. StęŜenie metali cięŜkich w wodzie rzeki Małej Kamiennej i Kamiennej w dniu 31.06.2007
31.06.2007
nr próby/
pierwiastek
Cu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
średnia
0,0044
0,0038
0,0024
0,0025
0,0033
0,0030
0,0031
0,0023
0,0039
0,0034
0,0027
0,0039
0,0041
0,0033
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
średnia
0,0029
0,0035
0,0034
0,0030
0,0028
0,0029
0,0051
0,0053
0,0049
0,0056
0,0054
0,0034
0,0054
0,0039
0,0035
0,0043
0,0052
0,0041
Ni
Cd
Mała Kamienna
0,0025
0,0007
0,0009
0,0004
0,0013
0,0004
0,0013
0,0005
0,0017
0,0005
0,0017
0,0004
0,0010
0,0006
0,0019
0,0006
0,0014
0,0007
0,0063
0,0005
0,0011
0,0005
0,0019
0,0006
0,0017
0,0004
0,0019
0,0005
Kamienna
0,0017
0,0010
0,0031
0,0018
0,0019
0,0007
0,0023
0,0009
0,0032
0,0017
0,0013
0,0005
0,0030
0,0007
0,0021
0,0015
0,0028
0,0006
0,0022
0,0013
0,0023
0,0013
0,0021
0,0006
0,0010
0,0006
0,0022
0,0006
0,0016
0,0005
0,0014
0,0007
0,0027
0,0005
0,0022
0,0009
Pb
Zn
0,0072
0,0077
0,0087
0,0081
0,0084
0,0067
0,0131
0,0065
0,0077
0,0050
0,0055
0,0098
0,0056
0,0077
0,0420
0,0351
0,0166
0,0211
0,0319
0,0219
0,0256
0,0166
0,0267
0,0142
0,0115
0,0203
0,0184
0,0232
0,0109
0,0246
0,0102
0,0053
0,0237
0,0073
0,0479
0,0536
0,0082
0,0062
0,0470
0,0062
0,0062
0,0081
0,0058
0,0051
0,0062
0,0166
0,0170
0,0380
0,0151
0,0138
0,0176
0,0138
0,0101
0,0117
0,0148
0,0244
0,0175
0,0172
0,0207
0,0150
0,0188
0,0205
0,0348
0,0189
45
Tabela 11. StęŜenie metali cięŜkich w wodzie rzeki Małej Kamiennej i Kamiennej w dniu 27.10.2007
27.10.2007
nr próby/
pierwiastek
Cu
Ni
Cd
Pb
Zn
Mała Kamienna
1
0,0039
0,0017
0,0004
0,0007
0,0212
2
0,0029
0,0012
0,0006
0,0016
0,0163
3
0,0034
0,0019
0,0002
0,0010
0,0184
4
0,0029
0,0006
0,0002
0,0017
0,0170
5
0,0021
0,0002
0,0003
0,0010
0,0117
6
0,0031
0,0010
0,0002
0,0011
0,0104
7
0,0026
0,0007
0,0006
0,0032
0,0062
8
0,0024
0,0017
0,0004
0,0042
0,0082
9
0,0030
0,0017
0,0004
0,0041
0,0103
10
0,0032
0,0013
0,0004
0,0035
0,0077
11
0,0037
0,0020
0,0002
0,0025
0,0088
12
0,0040
0,0020
0,0004
0,0035
0,0135
13
0,0037
0,0013
0,0001
0,0071
0,0112
średnia
0,0031
0,0013
0,0003
0,0027
0,0124
Kamienna
1
0,0027
0,0011
0,0003
0,0027
0,0065
2
0,0031
0,0004
0,0002
0,0026
0,0061
3
0,0049
0,0007
0,0003
0,0033
0,0143
4
0,0018
0,0010
0,0003
0,0016
0,0038
5
0,0020
0,0012
0,0003
0,0030
0,0090
6
0,0036
0,0015
0,0005
0,0014
0,0116
7
0,0031
0,0012
0,0004
0,0001
0,0124
8
0,0048
0,0011
0,0001
0,0023
0,0177
9
0,0033
0,0023
0,0005
0,0025
0,0142
10
0,0052
0,0015
0,0004
0,0023
0,0168
11
0,0049
0,0015
0,0004
0,0028
0,0212
12
0,0045
0,0007
0,0003
0,0035
0,0158
13
0,0067
0,0013
0,0005
0,0025
0,0210
14
0,0048
0,0012
0,0003
0,0041
0,0225
15
0,0059
0,0026
0,0005
0,0067
0,0178
16
0,0047
0,0004
0,0004
0,0053
0,0163
17
0,0052
0,0005
0,0004
0,0059
0,0139
średnia
0,0042
0,0012
0,0004
0,0031
0,0142
46
5. Dyskusja
Wyniki przeprowadzonych badań zawartości metali cięŜkich i zakwaszenia rzek w
Górach Izerskich
mogą obrazować stan w jakim się obecnie znajdują wody
powierzchniowe tego teren. Warto jednak spojrzeć jak przedstawiają się te parametry
prezentowane prze innych autorów w innych rejonach Polski.
Miedź
Uzyskane wyniki w niniejszej pracy są zbliŜone do wyników uzyskanych przez
Kozubek i Marka [21], którzy przeprowadzali badania rzeki Bystrzycy Dusznickiej i jej
dopływów, uzyskując wyniki stęŜenia pierwiastku miedzi w granicach od 0,0023 mg/dm3
do 0,0039 mg/dm3. Średnie stęŜenie miedzi uzyskane w niniejszej pracy to 0,0033 mg/dm3.
Podobne wyniki zostały uzyskane przez Szulkowską-Wojaczek i wsp. [43], która określiła
średnie stęŜenie miedzi w wodach południowo-zachodniej Polski w latach 1986-1989 na
0,011 mg/dm3. Z kolei Kostecki i wsp. [19] podaje, Ŝe stęŜenie miedzi w rzece Dramie
wahało się
w granicach od 0,01 do 0,06 mg/dm3. W prezentowanych badaniach nie
stwierdzono zaleŜności pomiędzy odczynem wody a zawartością miedzi pomimo tego, Ŝe
najwyŜsze stęŜenie odnotowano przy najniŜszym pH
4,83 (stęŜenie miedzi 0,0426
mg/dm3). Badania Santory [35] wykazały stęŜenie miedzi
poniŜej 0,01 mg/dm3 w
źródłowej części rzeki Skawy. Skrobiłowicz badając zanieczyszczenie małych cieków w
Puszczy Knyszyńskiej uzyskała stęŜenie miedzi od 0,007 do 0,01 mg/dm3 [37].
Cynk
Zawartość cynku w wodach Kamiennej i Małej Kamiennej utrzymywały się w
całym okresie badań na porównywalnym poziomie mieszczącym się w granicach od 0,0061
do 0,0212 mg/dm3. Z badań prowadzonych przez Kozubek [21], wynika, Ŝe zawartość
cynku w rzece Bystrzycy Dusznickiej mieści się w granicach 0,0201 do 0,0397 mg/dm3,
wartości te są zbliŜone do wartości uzyskanych w niniejszych badaniach. Z kolei badania
Santory [35] prezentujące zawartość cynku w źródłowej części rzeki Skawy, zawierają
cynk w ilości od 0,012 do 0,057
mg/dm3. Z badań przeprowadzonych w latach
osiemdziesiątych przez Szulkowską-Wojaczek i wsp. [43] wynika, Ŝe w wodach
południowo- zachodniej Polski średnia zawartość cynku wynosi prawie dwukrotnie więcej
niŜ w omawianym rejonie. ZbliŜone wyniki do niniejszej pracy przedstawia Kostecki i wsp.
[19] w wodzie rzeki Dramy zanotował stęŜenie cynku od 0,005 do 0,04 mg/dm3.
Gałczyńska [9] w swoich badaniach z 2004 roku, rzeki Małej Gunicy zanotowała wartości
nawet powyŜej 0,24 mg/dm3, które przez Kabatę-Pendias [15] uwaŜane są za toksyczne dla
organizmów wodnych. Badania wód powierzchniowych prowadzonych przez Gałkę i
47
Strutyńskiego [10] w okolicach Krakowa, wykazały stęŜenie cynku wielokrotnie
przekraczające normę dopuszczalną dla I klasy czystości wód: <0,2 mg/dm3 [32]. Natomiast
średni z trzy letniego okresu badawczego poziom cynku w wodach powierzchniowych,
podawany przez tych autorów waha się od 0,00 do 0,25 mg/dm3 [10]. Zawartość cynku w
wodach środkowej Odry podawane prze Chwojnicką i wsp. [4] to wartości od 0,038 do
0,144 mg/dm3.
Kadm
Kadm w badanych rzekach zanotowano w śladowych ilościach. Pokorny i wsp. [26]
w badaniach rzeki górskiej Białej Lądeckiej ocenili zawartość kadmu na poziomie 0,0003 –
0,0021 mg/dm3, średnia 0,0010 mg/dm3 i na tej podstawie zakwalifikowali rzekę do II klasy
czystości. Szulkowska-Wojaczek i wsp. [43], stwierdzili zanieczyszczenie kadmem rzeki
Baryczy w latach 1981-1988 na poziomie od 0 do 0,200 mg/dm3, a w badaniach rzek
południowo- zachodniej Polski w latach1986-1989 stęŜenie wynosiło 0,0026 mg/dm3.
Biorąc pod uwagę przytoczone wyniki i niniejsze badania, moŜna stwierdzić iŜ rzeki Mała
Kamienna i Kamienna są tylko w niewielkim stopniu zanieczyszczone kadmem. Gałka i
Strutyński [10] stwierdził w swoich badaniach kadm na poziomie od 0,04 do 0,14 mg/dm3
w wodach powierzchniowych okolic Krakowa. NajwyŜsze stęŜenie kadmu jakie zanotował
Kostecki [19] w wodzie rzeki Dramy, wynosiło 0,012 mg/dm3. Wody powierzchniowe
źródłowej części Skawy zawierały śladowe ilości tego pierwiastka [35].
Ołów
Biorąc pod uwagę wszystkie oznaczane pierwiastki, stęŜenie ołowiu w badanych
wodach było wyŜsze niŜ pozostałych pierwiastków. Podobne wyniki uzyskali Kozubek i
Marek [21] w Bystrzycy Dusznickiej, gdzie stęŜenie ołowiu kilkakrotnie przekroczyło
wartość normatywną 0,05mg/dm3. W wykonywanych przez nich badaniach stęŜenia ołowiu
wahały się od 0,0090 do 0,616 mg/dm3. Obserwując zmiany stęŜenia ołowiu w rzece
Dramie Kostecki i wsp. najwyŜsze jego stęŜenie zanotowali w lecie, wartość ta wynosiła
0,1 mg/dm3 [19]. Wpływ czynników naturalnych na zawartość ołowiu ma największe
znaczenie, Grabińska i wsp. [13] w badaniach wykazali, iŜ największy wpływ ma rolniczoleśne uŜytkowanie zlewni i uzyskali średnie stęŜenie ołowiu na tych terenach 0,023
mg/dm3. Santora [34] zanotował stęŜenie ołowiu poniŜej 0,02 mg/dm3, podobny wynik
uzyskał Gałka [10]. Z kolei Pokorny i wsp. [26] określili zawartość ołowiu w Białej
Lądeckie od 0,0003 do 0,0111 mg/dm3 (średnio 0,0063 mg/dm3). Szulkowska-Wojaczek i
Marek [43], w rzekach południowo-zachodniej Polski stwierdzili średnią zawartość ołowiu
0,0452 mg/dm3, a w rzece Baryczy stwierdzili zawartość ołowiu w granicach 0,000 – 0,174
48
mg/dm3. Bojar [3] badając jeziora pojezierza łęczyńsko- włodawskiego otrzymał zawartość
ołowiu na poziomie 0,005 mg/dm3.
Nikiel
Obecność niklu w wodach rzecznych jest nawet w niewielkich ilościach
niepoŜądana. Kozubek i Marek [21] najwyŜsze stęŜenie niklu zanotowali wiosną (0,01033
mg/dm3), są to wartości mniejsze od dopuszczalnych norm w Polsce, które wynoszą ≤ 1
mg/dm3. W niniejszej pracy najwyŜsze odnotowane stęŜenie to 0,0063 mg/dm3 i z punktu
widzenia przeznaczenia badanych wód nie stanowi zagroŜenia. Szymańska i Wojtowicz
[44] w okresie 11 lat swoich badań dopływu metali cięŜkich Odrą z Republiki Czeskiej, raz
zanotowali stęŜenie niklu przekraczający normę w roku 1982 i wynosiło ono 3,58 mg/dm3,
a średnie stęŜenia roczne utrzymywały się na poziomie 0,02 mg/dm3. Chwojnicka i wsp. [4]
w wodach środkowej Odry i jej dopływach stwierdziła wartość niklu w 1993 roku na
poziomie 0,01 – 0,04 mg/dm3, podobne wyniki uzyskał Gałka [10] w 2003 roku w wodach
powierzchniowych okolic Krakowa. NajwyŜsze wartości podaje Reczyńska-Dutka z 1985
roku dla rzeki Krynicy, a są to wartości od 6,8 do 9,1 mg/dm3 [31].
Odczyn wody
Odczyn wody zmienia się wraz z porą roku, warunkami atmosferycznymi,
zwłaszcza pod wpływem intensywnych opadów atmosferycznych, dlatego określenie pH
wód powierzchniowych moŜe charakteryzować się rozbieŜnością w róŜnych porach roku.
Kostecki [20] przedstawia zmiany odczynu, który
zmienia się wzdłuŜ biegu rzeki w
granicach od 7,58 do 8,04. Rzekę Kamienną badał Pokorny [27], który podaje odczyn rzeki
w zakresie od 7,3 do 7,5. W pracy badawczej Skrobiłowicza [38] odczyn rzeki Orlanki
wynosił 6,4-8,8, a Narewki 6,2-8,2. W przypadku tych rzek autor podaje, iŜ duŜe znaczenie
mają tereny zalesione, które zawierają kwasy humusowe przedostające się do wód
powierzchniowych. Potwierdzają to równieŜ Górniak i Zieliński [12], którzy podają, Ŝe
rzeki płynące przez obszary leśne posiadają wody kwaśne, spowodowane kwasami
humusowymi. Kozubek [21] podaje duŜą rozbieŜność pH Bystrzycy Dusznickiej, która
zawiera się w granicach od 4,83 do 8,95. Natomiast Skrobiłowicz [37] badając małe cieki
Puszczy Knyszyńskiej uzyskała pH zbliŜone do obojętnego. Gałczyńska [9] na podstawie
uzyskanych wyników zauwaŜyła, iŜ wraz ze wzrostem pH wód zmniejsza się zawartość
cynku. Santora [34] w badaniach wód opadowych wykazał kwasowość opadów i podaje ich
pH w granicach 4,27- 5,76. Odczyn wody rzeki Białej Lądeckiej, jaki podaje Pokorny i
wsp. [26] kształtował się na poziomie 7,78-8,14. Odczyn rzek opisywany w niniejszej pracy
kształtuje się na podobnym poziomie, jednakŜe w porze jesiennej pH jest nieznacznie
niŜsze niŜ podawane przez powyŜszych autorów.
49
6. Wnioski
1. Pod względem podstawowych wskaźników jakości wody rzeki Mała Kamienna i
Kamienna moŜna uznać za nie zanieczyszczone.
2. Odczyn wody latem był zbliŜony do obojętnego, natomiast jesienią stwierdzono
kwaśny odczyn wody, co spowodowane było opadami deszczu, oraz licznymi
związkami humusowymi pochodzącymi ze znacznie zalesionej zlewni.
3. Pomimo unowocześnienia procesów technologicznych w Elektrowni Turów i
ograniczeniu emisji zanieczyszczeń w rzekach Mała Kamienna i Kamienna moŜna
stwierdzić podwyŜszone zawartości ołowiu i cynku, będące skutkiem spływów do
rzek metali ze zlewni, na obszar której przez wiele lat opadały pyły emitowane
przez Elektrownię Turów, oraz wpływ lokalnej komunikacji, nielegalnych wysypisk
i ścieków komunalnych z pobliskich obszarów wiejskich.
50
7. Piśmiennictwo
1. Babicz M., Kozak L., Mikos M., Warda Z. (1982): Heavy metals in the aquatic
environment of some water bodies of the Lublin Coal Basin. Acta Hydrobiol. 24, nr
2, 125-138.
2. Barałkiewicz
D.
(2001):
Aspekty
metodyczne
i
specjacyjne
oznaczania
pierwiastków śladowych w wodzie metodą atomowej spektrometrii absorpcyjnej.
Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. s 8084.
3. Bojar W. (2003): Sezonowe zmiany metali cięŜkich w wodach wybranych jezior
pojezierza łęczyńsko- włodawskiego. Acta Agrophisica. 1(3). s.377-384.
4. Chwojnicka M., Pasierbska D., Ponikowski A.(1993): Kumulacja metali cięŜkich w
środowisku wodnym środkowej Odry. Zesz. Nauk. AR we Wrocławiu. InŜynieria
Środowiska III. nr 232. s.120-127.
5. Dojlido J. (1995): Chemia wód powierzchniowych. Wydawnictwo Ekonomia i
Środowisko. Białystok.
6. Dojlido J., Zerbe J. (1997): Instrumentalne metody badania wody i ścieków. Wyd.
Arkady, Warszawa.
7. Dubicki A. (1990): Stan obecny oraz prognoza antropogenicznych zmian reŜimu
hydrologicznego w Sudetach. W: Ochrona Środowiska .No 1-2/40-41/.s 23-26.
8. Florczyk H., Głowin S.(1980): Metale cięŜkie w wodach powierzchniowych
płynących Polski. Ochrona Środowiska 1/5/NOT-PziTS Oddz. Dolnośląski.
Wrocław.
9. Gałczyńska M. (2004): Zmiany zawartości wybranych mikroelementów w wodach
Małej Gunicy. Zesz. Probl. Post. Nauk. Rol. z.502.s. 753-759.
10. Gałka A., Strutyński J. (2003): Zanieczyszczenia antropogeniczne i charakterystyka
jakościowa wód powierzchniowych w przekroju badawczym Kraków – Korczowa.
Zesz. Nauk.AR im. H. Kołłątaja w Krakowie. InŜynieria Środowiska Nr 404 z.24. s.
303- 315.
11. Gomółka B., Gomółka E. (1992): Ćwiczenia laboratoryjne z chemii wody.
Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej. Wrocław, s. 22-42.
12. Górniak A., Zieliński P. (1998): Wpływ lesistości zlewni na jakość wód rzecznych
województwa białostockiego. Prz. Nauk. SGGW, 16.s.231-240.
51
13. Grabińska B., Koc J., Szymczyk S. (2005): Wpływ czynników naturalnych i
sposobu uŜytkowania zlewni na zawartość ołowiu w wodach rzecznych na
przykładzie Narwi i wybranych jej dopływach. J.Elementol.10(3). Cz II. s. 701710.
14. Hermanowicz W., Dojlido J., DoŜańska W., Koziorowski B., Zerbe J. (2000):
Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków. Wyd 2.Wydawnictwo Arkady.
Warszawa.
15. Kabata-Pendidas A., Pendias H.(1999): Biogeochemia pierwiastków śladowych.
Wyd. Nauk. PWN, Warszawa. s. 87-92, 198-200, 306-316.
16. Kalinowska A. (1993): Ekologia – wybór przyszłości. Wyd. Editions Spotkania.
Warszawa , s.131-137.
17. Kirszensztejn P. (2006): Kompendium wiedzy o ekologii. Pod red. Strzałko J.,
Chemiczne zagroŜenia środowiska. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa. s.
323-343.
18. Kitano Y. (1992): Water chemistry. W: Encyclopedia of earth system science. Red.:
W. A. Nierenberg, Academic Press Inc., San Diego, t.4, s. 449-470.
19. Kostecki M., Kowalski E., Domurad A. (1998): Badania limnologiczne zbiornika
zaporowego DzierŜono Małe. Cz. II metale cięŜkie w wodzie i osadach dennych
rzeki Dramy. Archiwum Ochrony Środowiska. Vol.24.no.1. s.45- 56.
20. Kostecki M., Kowalski E., Domurad A. (1998): Badania limnologiczne zbiornika
zaporowego DzierŜono Małe. Cz. I Charakterystyka hydrochemiczna rzeki Dramy.
Archiwum Ochrony Środowiska. Vol.24.no.1. s. 27- 44.
21. Kozubek M., Marek J.(2002): Metale cięŜkie w Bystrzycy Dusznickiej i jej
dopływach. Zesz. Nauk. AR Wrocław. Zootechnika XLIX .nr 447.s.89-91.
22. Lampert W., Sommer U.(1996): Ekologia wód śródlądowych. PWN Warszawa
23. Mazurski K. (1986):Świeradów Zdrój i okolice , przewodnik. Wyd. Sport i
Turystyka. Wyd II rozszerzone. Warszawa.
24. Mazurski K. (2003): Geografia turystyczna Sudetów. OW Sudety Oddziału
Wrocławskiego PTTK.
25. Ochrona środowiska (2003): Informacje i opracowania statystyczne. GUS.
Warszawa. s.556.
26. Pokorny P., Dobicki W., Polechoński R., Kowalska-Góralska M. (2004):
Bioakumulacja kadmu i ołowiu w hydrobiontach rzeki Białej Lądeckiej. Zesz.
Nauk. AR Wrocław,501, Zoot.LI.,259-263.
52
27. Pokorny P., Pokorny J. (2004): Wybrane elementy ekologii naturalnych siedlisk w
Dolinie Kamiennej (Jakuszce- Szklarska Poręba). Zesz. Nauk. AR we Wrocławiu.
Zootechnika LI. Nr 501. s. 253- 258.
28. Pyłka-Gutowska E., (2004): Ekologia z ochroną środowiska. Przewodnik.
Wydawnictwo Oświata. Warszawa. s. 99-112.
29. Raport o stanie środowiska w województwie dolnośląskim w 1999 roku.(2000):
WIOŚ we Wrocławiu. s.11-69.
30. Raport o stanie środowiska w województwie dolnośląskim w 2005 roku.(2006):
WIOŚ we Wrocławiu. s.7.
31. Reczyńska- Dutka M. (1985): Ecology of some waters In the forest- agricultural
basin of the River Brynica near tle Upper Silesian Industrial Region.3. Chemical
composition of the water. Heavy metals. Acta Hydrobiologica. Kraków, 27.4. s.
451-464.
32. Rozporządzenie Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z
dnia 11 lutego 2004 r. w sprawie klasyfikacji dla prezentowania stanu wód
powierzchniowych i podziemnych, sposobu prowadzenia monitoringu oraz sposobu
interpretacji wyników i prezentacji stanu tych wód. Dziennik Ustaw z 2004 r., nr 32,
poz. 284.
33. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 4 września 2000 r. W sprawie warunków,
jakim powinna odpowiadać woda do picia i na potrzeby gospodarcze, woda w
kąpieliskach, oraz zasad sprawowania kontroli jakości wody przez organy inspekcji
sanitarnej. Dziennik Ustaw z 2000 r., nr 82., poz. 937.
34. Santora S. (2001): Zawartość niektórych składników chemicznych w wodach
opadowych i powierzchniowych źródłowej części zlewni Skawy. Zesz. Nauk. AR
im H.Kołłątaja w Krakowie. InŜynieria Środowiska.z.22 Nr 390.s 67-74.
35. Santora S., Santora P.(2001): Zawartość metali cięŜkich oraz związków biogennych
w wodach źródłowej części zlewni Skawy. Zesz. Nauk. AR Kraków nr 378 Sesja
Naukowa z.79. s 125-136.
36. Sarosiek J., WoŜakowska – Natkaniec H. (1993): Chrom nikiel i glin w roślinach z
rodziny Lemnacea i w ich środowisku, W: Chrom, nikiel i glin – problemy
ekologiczne i metodyczne. Red.: A. Kabata – Pendias. Z. Nauk PAN Kom.
Człowiek i Środowisko.
37. Skrobiłowicz E. (2003): Ocena stanu zanieczyszczeń małych cieków w Puszczy
Knyszyńskiej. Acta Agrophysica. T 1(2). s.311- 320.
53
38. Skrobiłowicz M. (2005): Charakter zlewni a chemizm wód powierzchniowych na
przykładzie rzek Narewka i Orlanka w województwie podlaskim. J. Elementom.
10(3).Cz.II. s. 801-809.
39. Staffa M. (2003): Słownik geografii turystycznej Sudetów. Wydawnictwo I-BIS. t 2,
Pogórze Izerskie. Wrocław.
40. Stanley E. Manahan. (2006): Toksykologia środowiska: aspekty chemiczne i
biochemiczne. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa.
41. Starmach K., Wróbel S., Pasternak K. (1976): Hydrobiologia. Limnologia. PWN.
Warszawa.
42. Strzyszcz Z., Bzowski Z. (1993): Zawartość chromu i niklu w węglach kamiennych
a wielkość depozycji tych metali w północno – wschodniej części woj.
katowickiego . W: Chrom, nikiel i glin – problemy ekologiczne i metodyczne. Red.:
A.Kabata – Pendias Zesz. Nauk PAN Kom. Człowiek i Środowisko.
43. Szulkowska- Wojaczek E., Marek j., Dobicki W., Polechoński R. (1992): Metale
cięŜkie w środowisku stawowym. Zesz.Nauk.AR Wroc. Zoot. XXXVII, 218. s.7-25.
44. Szymańska H., Wojtowicz J. (1993): Dopływ metali cięŜkich rzeką Odrą do Polski z
terenu Republiki Czeskiej. Zesz. Nauk. AR we Wrocławiu. InŜynieria Środowiska
IV. nr 233. s.309-316.
45. Szymańska-Pulikowska A. (2003): Odpady komunalne jako źródło metali cięŜkich
w środowisku przyrodniczym. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 492: s. 391-398.
46. Truittt R., Weber J.H. (1981): Copper (II) and cadmium (II) binding abilities of
some
New
Hampshire
freshwater
determined
by
dialysis
tritation.Environ.Sc.Technol.15, nr10, 1204-1208.
47. Wojewódzkie Biuro Urbanistyczne we Wrocławiu (1999): Bariery i zagroŜenia.
Studium zagospodarowania przestrzennego pasma Odry.s.15-21.
48. www1http://www.atmosphere.mpg.de/enid/377c1474b6a3be5670fc64b0062bd0bf,0
/wi_cej/3__Kwa_ne_deszcze_zt.html pobrane:25.04.2008
49. www2 http://www.elturow.bot.pl pobrane: 15.05.2008
50. www3 http://www.elektrownie.com.pl pobrane: 15.05.2008
51. www4 http://www.wwf.pl/informacje/publikacje/klimat/european_dirty_thirty.pdf
pobrane: 25.04.2008
54
Rys. 33. Plan rozmieszczenie punktów pobierania próbek wody.
56