Stan środowiska w Gorzowie Wlkp. w latach 2000-2001

VI. WODY PODZIEMNE


fot. Marek Demidowicz
Zdrój uliczny na skwerze koło EMPiKu

 

1. Budowa geologiczna rejonu Gorzowa

Tomasz Mikuta

Rejon miasta Gorzowa do głębokości ok. 200 m p.p.t. budują utwory czwartorzędowe, plejstoceńskie i holoceńskie, położone na utworach trzeciorzędowych, głębiej zalegają utwory kredy górnej.
Trzeciorzęd został rozpoznany tylko dzięki wierceniom badawczym i wierceniom hydrogeologicznym. W wierceniach stwierdzono występowanie iłów węglistych i piasków oraz mułków piaszczystych serii mużakowskiej (miocen górny), piasków drobnych i średnich (miocen środkowy). Utwory trzeciorzędowe obejmują swym zasięgiem cały obszar miasta (rysunek VI.1.1.).


Rysunek VI.1.1.
Mapa geologiczna utworów trzeciorzędu

Na utworach trzeciorzędu spoczywają utwory piętra czwartorzędowego. Okres czwartorzędu na omawianym obszarze zaznaczył się intensywnymi procesami erozji, a później sedymentacji, co spowodowało duże zróżnicowanie w wykształceniu i miąższości osadów określonych ogólnie jako czwartorzędowe. Dwa czynniki miały zasadniczy wpływ na procesy morfotwórcze i zróżnicowanie miąższości i zmienności osadów. Były to wieloetapowe procesy erozji i zasypywania kopalnych dolin oraz działalność lodowcowa, powodująca powstawanie ciągów wałów czołowomorenowych, stref zaburzeń glacitektonicznych i osadzanie bardzo zróżnicowanych utworów lodowcowych i wodnolodowcowych (rysunek VI.1.2 i VI.1.4).


Rysunek VI.1.2.
Mapa wczesnoczwartorzędowych kopalnych dolin i wysoczyzn oraz obszarów zaburzonych glacitektonicznie

Czynniki te spowodowały, że Gorzów jest naturalnie podzielony na część lewo- i prawobrzeżną.
Lewobrzeżna część miasta położona jest w obrębie dużej jednostki geomorfologiczno-geologicznej zwanej Pradoliną Toruńsko-Eberswaldzką i jej subregionu - Kotliny Gorzowskiej. Na budowę geologiczną pradoliny składają się utwory holocenu - piaski od drobnych do średnich i gruboziarnistych, gliny pylaste (mady) oraz namuły organiczne i torfy. Utwory piaszczyste to terasy rzeczne Warty, a pozostałe utwory to utwory zastoiskowe. Poniżej utworów holoceńskich występują utwory plejstoceńskie. Granicę pomiędzy holocenem a plejstocenem trudno jest wydzielić - przyjmuje się, że utwory holoceńskie zalegają średnio do głębokości rzędu 5-10 m. Na utwory plejstoceńskie, które powstawały w wyniku sedymentacji utworów z wód roztopowych lądolodu, składają się piaski średnio- i gruboziarniste oraz żwiry i pospółki. Ten typ utworów posiada miąższość kilkudziesięciu metrów. Pod nimi zalegają gliny piaszczyste, gliny pylaste, mułki, piaski gliniaste - generalnie utwory morenowe. Miąższość utworów plejstoceńskich szacuje się w tym rejonie na około 100-120 m.


Rysunek VI.1.3.
Mapa geologiczna utworów powierzchniowych według PIG, Warszawa 1974

Inny układ geologiczny reprezentuje prawobrzeżna część miasta, położona na skraju wysoczyzny morenowej. Wysoczyzna zbudowana jest z naprzemianległych glin zwałowych i piasków drobnych, pylastych oraz żwirów. Miąższość glin zwałowych wynosi 10-25 m, a miąższość utworów piaszczystych 10-30 m. W obrębie utworów wysoczyzny wyraźnie rysuje się rynna erozyjna przecinająca ją z północy na południe (rysunek VI.1.2.). Rynna ta to wynik głębokiej erozji w okresie ostatniego zlodowacenia, sięgającej osadów trzeciorzędowych. Wierceniami do głębokości ok. 60 m, wykonanymi w centralnej części rynny, stropu osadów trzeciorzędowych nie osiągnięto, napotkano je natomiast w skrzydłach rynny w postaci iłów lub mułków. Miąższość osadów wodnolodowcowych wypełniających rynnę osiąga maksymalnie ponad 55 m. Te maksymalne miąższości związane są z najgłębszą częścią rynny o szerokościach 0,5-0,7 km. Osady wodnolodowcowe wypełniające rynnę to piaski, o granulacji od drobnych po różnoziarniste, i żwiry, niekiedy z przewarstwieniami mułków, iłów i glin.


Rysunek VI.1.4.
Uproszczona mapa utworów czwartorzędowych na podstawie Mapy Geologicznej Polski
zestawionej przez Ruhlego, Sokołowskiego i Tyska

 

2. Monitoring wód podziemnych

Tomasz Parada

2.1. Klasyfikacja

Monitoring jakości zwykłych wód podziemnych prowadzony jest w ramach Państwowego Monitoringu Środowiska, w sieci krajowej i regionalnej. Jakość wody określana jest w oparciu o zasady opublikowane przez profesorów Błaszyka i Macioszczykową w 1993 r., zmodyfikowane w 1995 r. i zalecane do stosowania przez Głównego Inspektora Ochrony Środowiska. Dla potrzeb monitoringu wprowadzono następującą klasyfikację jakości zwykłych wód podziemnych:
- klasa Ia - wody najwyższej jakości,
- klasa Ib - wody dobrej jakości,
- klasa II - wody średniej jakości,
- klasa III - wody niskiej jakości.
Dopuszczalne stężenia zanieczyszczeń w poszczególnych klasach zestawiono oddzielnie dla wskaźników toksycznych i nietoksycznych w tabelach VI.2.1 i VI.2.2.
Przy klasyfikacji dopuszcza się przekroczenie zawartości najwyżej trzech wskaźników nie zaliczonych do toksycznych. Przekroczenie musi mieścić się w granicach przyjętych dla bezpośrednio niższej klasy jakości. Nie dopuszcza się przekroczenia wartości następujących wskaźników o charakterze toksycznym: arsenu, azotu azotynowego, azotu azotanowego, chromu, cyjanków, fluorków, glinu, kadmu, miedzi, niklu i ołowiu. Przy klasyfikacji wód w układzie wskaźników wprowadzono dodatkowe określenie NOK (nie odpowiada klasie) dla stężeń większych od dopuszczalnych dla III klasy.

2.2. Monitoring

Na terenie Gorzowa znajdują się trzy otwory badawcze objęte monitoringiem wód podziemnych. Jeden punkt pomiarowy należy do sieci krajowej, a dwa do sieci regionalnej.
Sieć krajowa obsługiwana jest od 1991 r. przez Państwowy Instytut Geologiczny w Warszawie. Do tej sieci należy zlokalizowany w Gorzowie punkt badawczy nr 539. Jest to studnia ujęcia Centralnego przy ul. Kosynierów Gdyńskich, ujmująca wody z utworów czwartorzędu. Głębokość zalegania poziomu wodonośnego wynosi tu 20,6 m p.p.t. Studnia zlokalizowana jest w obrębie Głównego Zbiornika Wód Podziemnych nr 137 Warta w części kontaktującej się z wodami wysoczyzny, na obszarze zabudowanym. Próbki wody do badań pobierane są raz w roku, a oznaczenia wykonywane są w Centralnym Laboratorium Chemicznym Państwowego Instytutu Geologicznego w Warszawie. Zakres oznaczeń obejmuje ponad 40 oznaczeń fizycznych, fizyczno-chemicznych i chemicznych.
Do sieci regionalnej na terenie miasta należą dwa otwory badawcze o nr 12 i 14. Są to studnie głębinowe ujęcia wody Okręgowej Spółdzielni Mleczarskiej w Gorzowie (nr 12) oraz ujęcia komunalnego w Siedlicach (nr 14). W otworze nr 12 (OSM) ujmowane są wody podziemne z utworów czwartorzędu, głębokość zwierciadła wody wynosi tu 5,2 m p.p.t., a głębokość otworu 28 m. Studnia przylega do drogi Gorzów - Kostrzyn. W przekroju geologicznym nie występują warstwy izolacyjne, są tu jedynie łatwoprzepuszczalne piaski i żwiry. Również w otworze nr 14 (Siedlice) ujmowane są wody podziemne z utworów czwartorzędu. Głębokość zwierciadła wody wynosi tu 1,1 m p.p.t., a odwiert ma głębokość 58 m. Studnia znajduje się poza terenem zabudowanym i sąsiaduje z korytem Warty. W przekroju geologicznym nie występują warstwy izolacyjne - do głębokości 57 m występują naprzemian piaski drobno-, średnio- i gruboziarniste, a dopiero niżej zalega warstwa piasków gliniastych i glin.
Oba ujęcia zlokalizowane są w Pradolinie Toruńsko-Eberswaldzkiej, w obrębie Głównego Zbiornika Wód Podziemnych nr 137. Próbki do badań były z nich pobierane raz w 2000 r. i dwa razy w 2001 r. Pobór próbek przeprowadziło Przedsiębiorstwo Geologiczne "Proxima" z Poznania, a oznaczenia wykonano w laboratorium Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Poznaniu.
W monitoringu regionalnym wykonano podobną ilość oznaczeń jak w sieci krajowej, podstawową różnicę stanowi niewykonywanie badań arsenu oraz azotu azotynowego i azotanowego, zaliczonych do wskaźników toksycznych.


Tabela VI.2.1.
Klasyfikacja jakości zwykłych wód podziemnych dla potrzeb monitoringu - wskaźniki toksyczne, wg PIOŚ 1995
(d) - granica oznaczalności



Tabela VI.2.2.
Klasyfikacja jakości zwykłych wód podziemnych dla potrzeb monitoringu - wskaźniki nietoksyczne, wg PIOŚ 1995

2.3. Wyniki badań z lat 2000-2001

W otworze sieci krajowej nr 539 (Gorzów) występowały wody niskiej jakości. Decydowały o tym stężenia manganu, strontu, suma substancji rozpuszczonych, twardość ogólna i zawartość wodorowęglanów (wszystkie wskaźniki w III klasie) oraz siarczanów i żelaza ogólnego (poniżej III klasy). Zawartość substancji zaliczanych do wskaźników toksycznych nie przekraczała wartości charakterystycznych dla wód dobrej jakości (klasa Ib).
W otworach badawczych sieci regionalnej nr 12 (OSM Gorzów ) i nr 14 (Siedlice) w 2000 r. występowały wody dobrej jakości, jedynie w Siedlicach podwyższona do II klasy była przewodność elektrolityczna oraz zawartość manganu i żelaza. Wskaźniki toksyczne nie przekraczały wartości odpowiadających wodom najwyższej jakości. Choć nie oznaczano toksycznych form azotu, to jednak niskie zawartości azotynów i azotanów, mierzonych w obu otworach, były charakterystyczne dla wód najwyższej jakości. W 2001 r. przeprowadzono 2 serie pomiarowe, letnią w czerwcu i jesienną w październiku. Stan wód podziemnych (głębokość występowania) w obu okresach nie różnił się w sposób istotny, ze względu na dużą ilość opadów w okresie jesiennym. Zarówno w czerwcu, jak i w październiku w obu otworach występowały wody dobrej jakości, a podwyższona do II klasy była jedynie przewodność elektrolityczna. Dodatkowo w Siedlicach wykryto podwyższoną do II klasy zawartość żelaza.

2.4. Posumowanie wyników badań z lat 1991-2001

W klasyfikacji ogólnej, obejmującej wskaźniki nietoksyczne i toksyczne, jakość wód podziemnych w Gorzowie, badanych w otworze monitoringu podstawowego 539, w okresie badawczym obejmującym lata 1991-2001, uległa pogorszeniu. W latach 1991-94 badane wody zaliczano do wód średniej jakości (II klasa), a w 1992 r. nawet do wód dobrej jakości (klasa Ib). W 1995 r. nastąpiło obniżenie klasyfikacji do III klasy, czyli do wód niskiej jakości i stan taki trwa do dziś. W latach 1995-98 obserwowano pewną stabilizację jakości wód płytkiego krążenia w Gorzowie, ale 1999 r. przyniósł znaczne zwiększenie liczby wskaźników odpowiadających wodom niskiej jakości.


Tabela VI.2.3.
Klasyfikacja jakości zwykłych wód podziemnych w otworze badawczym 539 w Gorzowie w latach 1991-2001

W sieci monitoringu regionalnego, począwszy od 1999 r., jakość wód w obu otworach badawczych utrzymuje się na zbliżonym poziomie, a ich jakość można ocenić jako dobrą. W poszczególnych okresach, w związku z wahaniem zwierciadła wód gruntowych, może dochodzić do niewielkich zmian w zawartości żelaza czy manganu, może również ulegać zmianom przewodność wody czy nawet barwa. Niska i utrzymująca się na stałym poziomie zawartość substancji toksycznych świadczy jednak o ustabilizowanym dopływie stosunkowo czystych wód do tych ujęć. Brak izolacji od wpływów powierzchniowych poziomu wodonośnego Pradoliny Toruńsko-Eberswaldzkiej w tym rejonie jest czynnikiem niekorzystnym dla jakości wód podziemnych.

 

3. Hydrogeologia i chemizm wód ujęcia Centralnego

Marek Kaczmarek

Ujęcie Centralne przy ul. Kosynierów Gdyńskich jest jednym z trzech ujęć wody dla Gorzowa. Ujęcie powstało w 1895 r., a obecnie eksploatowanych jest tu 10 studni. Większość studni, zlokalizowanych przy ulicach Roosevelta i Błotnej, znajduje się na terenie ogrodów działkowych, a studnie o numerach 1 i 8 położone są przy ul. Kosynierów Gdyńskich pośród zabudowy miejskiej. Ujęcie eksploatowane jest z różną wydajnością, w zależności od zapotrzebowania, widać jednak tendencję do zmniejszenia poboru wody.
Teren ujęcia położony jest w rynnie erozyjnej, rozcinającej wysoczyznę morenową, powstałej w okresie ostatniego zlodowacenia w wyniku głębokiej erozji. Dno rynny obecnie stanowi dolina rzeki Kłodawki, którą wypełniają miąższe serie utworów wodonośnych tworzących użytkowy poziom wód gruntowych wykorzystywanych do zaopatrzenia w wodę. Poziom ten budują piaski o granulacji od drobnych do żwirów. Miąższość serii nawodnionych piasków waha się od 20 do 30 m. Od północy głębszą partię rynny zamyka wyniesienie podłoża trzeciorzędowego w postaci progu, gdzie miąższość osadów piaszczystych wynosi ok. 25 m, a miąższość serii nawodnionej nie przekracza 10 m. Swobodne zwierciadło wody w rejonie ujęcia stabilizuje się na głębokościach 16-22 m p.p.t. Współczynnik filtracji warstwy wodonośnej waha się od 0,23 do 13,7 m/h, średnio wynosi 1,6 m/h. Warunki hydrogeologiczne istniejące w strefie rynny erozyjnej oraz na ujęciu przedstawia dołączony przekrój hydrogeologiczny (rysunek VI.3.1.).


Rysunek VI.3.1.
Przekrój hydrogeologiczny przez teren Gorzowa

Rynna wypełniona osadami piaszczysto-żwirowymi stanowi drogę odpływu wód podziemnych z terenów położonych poza obszarem doliny Kłodawki oraz z rejonów położonych na północ od Gorzowa. Rejony te to sandry Równiny Gorzowskiej, stanowiące rozległy obszar zasilania, o dużych zdolnościach retencyjnych. Kierunek przepływu wód podziemnych zaznaczono na mapie hydroizohips (rysunek VI.3.2.).


Rysunek VI.3.2.
Mapa hydroizohips z zaznaczonym kierunkiem przepływu wód podziemnych

Oprócz dopływu podziemnego rynna na terenie miasta zasilana jest w wyniku bezpośredniej infiltracji opadowej. Warstwa wodonośna nie posiada izolacji od powierzchni terenu w postaci warstw słabo przepuszczalnych, zatem podatna jest na zanieczyszczenie. Z mapy czasu przesiąkania zanieczyszczeń przez strefę aeracji w strefie rynny (rysunek VI.3.3.) można odczytać, że czas migracji z powierzchni terenu w pobliżu studni oraz centrum miasta wynosi od roku do dwóch lat. Wody podziemne nie są więc chronione przed infiltracją wód zanieczyszczonych z powierzchni terenu.


Rysunek VI.3.3.
Mapa czasu przesiąkania zanieczyszczeń przez strefę aeracji


Wyniki badań własności fizyczno-chemicznych wód podziemnych pobieranych w ujęciu Centralnym udostępnione zostały przez Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji. Badania przeprowadzone na ujęciu Centralnym pozwalają zaliczyć wody do II i III klasy, a nawet do Ib (wg PIOŚ). Częstotliwość badania co trzy miesiące oraz czas 10 lat daje możliwość prześledzić zmiany jakie miały miejsce w latach 1991-2001. Wykonane wykresy najlepiej obrazują omawiane zmiany chemizmu wód podziemnych (rysunek VI.3.4. - VI.3.10).
Charakterystyczne jest pogorszenie się jakości wód podziemnych po 1995 r. Przyczyny obserwowanych zmian chemizmu wód należy wiązać z suszą lat 1989-1992 oraz zmianą eksploatacji ujęcia po 1995 r. W okresie tym nastąpiło powiększenie strefy aeracji i jej rozwój w partiach poprzednio zawodnionych. Jednocześnie miało wówczas miejsce ograniczenie infiltracji efektywnej lub nawet jej wstrzymanie. W tych warunkach zanieczyszczenia migrujące wraz z opadami kumulowały się w strefie aeracji, mogły natomiast migrować w głąb środowiska geologicznego ścieki z nieszczelnej kanalizacji oraz zbiorników bezodpływowych. Zanieczyszczenia te w istniejących tu warunkach hydrogeologicznych w większości przypadków nie docierały do strefy saturacji, lecz kumulowały się w jej dolnych partiach, w tym w strefie wzniosu kapilarnego. W górnych partiach strefy aeracji dominowały więc azotany i azotyny, natomiast w dolnych partiach zanieczyszczenia typowe dla ścieków i odcieków: azot amonowy i organiczny oraz substancje organiczne. W górnych partiach strefy aeracji w okresie suszy rozwijały się procesy utleniania substancji organicznej oraz siarczków i zredukowanych form azotu uwalnianych z substancji organicznej.
Strefa utleniania miała niewątpliwie ograniczony zasięg, bowiem tlen migrujący od powierzchni terenu był zużywany w wymienionych procesach utleniania i nie docierał do dolnych partii strefy aeracji, gdzie kumulowały się zanieczyszczenia ze ścieków. Po okresie suszy i uruchomieniu infiltracji w pierwszej kolejności doszedł do strefy saturacji ładunek zanieczyszczeń ze strefy wzniosu kapilarnego i dolnej części strefy aeracji. Skutkowało to przede wszystkim gwałtownym wzrostem stężenia azotu amonowego. Dopiero w dalszej kolejności zaczęły się pojawiać zwiększone stężenia siarczanów, manganu i żelaza, będące efektem procesów utleniania w górnej części strefy aeracji (Górski, Wijura, 2001).
Zmiany jakości związane są więc ze skumulowaniem zanieczyszczeń w okresie suszy. W następnych latach, jeśli nie zwiększy się ilość zanieczyszczeń antropogenicznych, można oczekiwać poprawy jakości wód, co zaznaczyło się już w zakresie azotu amonowego.
Ochrona wód podziemnych na terenie miasta jest sprawą trudną do realizacji, a dalsze pogarszanie się jakości wód może w perspektywie doprowadzić do likwidacji ujęcia Centralnego. Aktywna ochrona wód podziemnych może przesunąć likwidację w czasie. Powinna ona obejmować w szczególności: dbałość o szczelność kanalizacji, ograniczenia w zakresie stosowania chemicznych środków utrzymania dróg i chodników, ograniczenia zanieczyszczeń pyłowo-gazowych, kontrolę oddziaływania na wody podziemne w rejonach ognisk punktowych i małoobszarowych (stacje paliw, zakłady przemysłowe).


Rysunek VI.3.4.
Zawartość żelaza ogólnego w studniach ujęcia Centralnego [mg Fe/dm 3]



Rysunek VI.3.5.
Zawartość siarczanów w studniach ujęcia Centralnego [mg SO 4 /dm 3]



Rysunek VI.3.6.
Zawartość chlorków w studniach ujęcia Centralnego [mg Cl/dm 3]



Rysunek VI.3.7.
Twardość wody w studniach ujęcia Centralnego [mg CaCO 3 /dm 3]



Rysunek VI.3.8.
Zawartość amoniaku w studniach ujęcia Centralnego [mg N/dm 3]



Rysunek VI.3.9.
Zawartość azotanów w studniach ujęcia Centralnego [mg N/dm 3]


Rysunek VI.3.10.
Zawartość azotynów w studniach ujęcia Centralnego [mg N/dm 3]

Literatura

1. Aneks do dokumentacji hydrogeologicznej ujęcia wód podziemnych z utworów czwartorzędowych dla wyznaczania stref ochrony ujęcia Centralnego dla miasta Gorzowa Wlkp., Przedsiębiorstwo Geologiczne we Wrocławiu "Proxima" SA, Poznań 1998
2. Górski J., Stan czystości i ochrona wód podziemnych, Ogólnopolskie Sympozjum Szkoleniowe, Poznań 1994
3. Górski J., Kształtowanie się jakości wód podziemnych utworów czwartorzędowych w warunkach naturalnych oraz wymuszonych eksploatacją, Instytut Kształtowania Środowiska, Warszawa 1981
4. Górski J, Wijura Z., Przyczyny zmian jakości wód podziemnych ujęcia Trzaski w latach 90-tych, w przygotowaniu do druku.
5. Kaczmarek M., Zagrożenia antropogeniczne i stan zanieczyszczenia wód podziemnych prawobrzeżnej części miasta Gorzowa Wlkp., Poznań 2001
6. Macioszczyk A., Hydrogeochemia, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa 1987
7. Pazdro Z., Hydrogeologia ogólna, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa 1977
8. Sprawozdanie z badań monitoringu regionalnego zwykłych wód podziemnych środkowej i północnej części województwa lubuskiego w 2000 roku, Przedsiębiorstwo Geologiczne we Wrocławiu "Proxima" SA, Poznań 2000
9. Sprawozdanie z badań monitoringu regionalnego zwykłych wód podziemnych środkowej i północnej części województwa lubuskiego w 2001 roku, Przedsiębiorstwo Geologiczne we Wrocławiu "Proxima" SA, Poznań 2001