Klasyfikacja wód podziemnych

Wodą podziemną i jej pochodzeniem interesowano się już w starożytności.

W V—IV w. p.n.e. grecki filozof Platon, a później Arystoteles wyrażali pogląd, że woda podziemna tworzy się z wody morskiej, która przenika w głąb ziemi, tracąc po drodze sól, lub w wyniku zagęszczania się chłodnego powietrza w gó-rach (M a r c h a c z 1960). Obecnie wiemy, że woda podziemna pochodzi głównie z opadów atmosferycznych przesiąkających przez ziemię w procesie in-filtracji (R a d l i c z - R ü h l o w a, S z u s t e r 1997). Takie wody infiltracyj-ne zatrzymują się na pewinfiltracyj-nej głębokości na podłożu nieprzepuszczalnym, powy-żej którego skały są nasycone wodą, tworząc w ten sposób warstwę wodonośną.

Z uwagi na pochodzenie wyróżnia się jeszcze cztery inne rodzaje wód: kon-densacyjne, juwenilne, reliktowe i metamorficzne. Wody kondensacyjne tworzą się na obszarach o suchym klimacie, w wyniku kondensacji pary wodnej. Wody juwenilne powstają przez skraplanie par zawartych w magmie w czasie procesu jej ostygania. Wody reliktowe pochodzą ze zbiorników morskich z dawnych epok geologicznych i są całkowicie odizolowane od czynników zewnętrznych.

Wody metamorficzne natomiast uwalniane są z metamorfizowanych minerałów uwodnionych w czasie ich przeobrażeń (M i z e r s k i 2002a). Pochodzenie wód podziemnych jest więc bardzo różne, jednak ogromną przewagę w przypowierzchniowej warstwie litosfery mają wody infiltracyjne (R a d l i c z R ü h -l o w a, S z u s t e r 1997). Ze wzg-lędu na warunki występowania wody pod-ziemne można podzielić na: przypowierzchniowe (podskórne), gruntowe, wgłębne i głębinowe.

Woda w przyrodzie nigdy nie jest czysta, zawiera bowiem mniej lub więcej różnych substancji charakteryzujących jej jakość. Mogą to być wszelkie roz-puszczone lub nierozpuszczalne substancje mineralne, gazowe i organiczne.

Skład wody podziemnej zależy przede wszystkim od rodzaju i właściwości skał,

przez które ona przepływa i przez które infiltruje. Zawartość tych składników bywa różna, a ich stosunki ilościowe mogą zmieniać się w czasie. Zawartość rozpuszczonych w wodzie składników stałych nazywa się mineralizacją ogólną.

Mineralizacja w różnych zbiornikach wody podziemnej jest inna, może wahać się w szerokich granicach od kilku miligramów do kilku lub więcej gramów na litr wody. Powszechnie występujące wody to wody zwykłe, w których zawar-tość składników stałych jest znikoma.

Proces mineralizacji wody jest zjawiskiem złożonym, zależnym od rodzaju skał zbiornikowych oraz niektórych zmiennych czynników, takich jak: tempera-tura, ciśnienie i stężenie jonu wodorowego (pH) w wodzie. Temperatura i ciś-nienie wywierają wpływ na ilość gazów rozpuszczonych w wodzie podziemnej.

Obecność gazów wpływa natomiast na przebieg chemicznego oddziaływania wody na otaczające skały.

Ze względu na mineralizację ogólną, określoną na podstawie zawartości su-chej pozostałości w miligramach na litr wody, wody podziemne dzielimy na (M a r c h a c z 1960):

1) słodkie — z zawartością suchej pozostałości od 0 do 1 g/l wody;

2) zmineralizowane — z zawartością suchej pozostałości powyżej 1 g/l wody,

a) od 1 g/l do 3 g/l — słabozmineralizowane, b) od 3 g/l do 10 g/l — średniozmineralizowane, c) powyżej 10 g/l — silniezmineralizowane.

Poza tym prostym podziałem, w literaturze spotkać można kilkanaście in-nych klasyfikacji wód podziemin-nych. Jedną z częściej stosowain-nych jest podział wód podziemnych na cztery klasy wg Z. P a z d r o (1983):

1) wody ultrasłodkie — mineralizacja M < 0,1 g/l, 2) wody słodkie — 0,1 g/l < M < 0,5 g/l,

3) wody akratopegowe — 0,5 g/l < M < 1,0 g/l, 4) wody mineralne — > 1 g/l.

Wody silniezmineralizowane, o mineralizacji powyżej 35 g/l, nazywane są so-lankami.

Naturalny, samoczynny i skoncentrowany wypływ wody podziemnej na powierzchnię ziemi lub dno zbiornika wodnego nazywamy źródłem (M i z e r -s k i 2002b). Wypływ ten na-stępuje pod wpływem -siły ciężkości i ciśnienia hy-drostatycznego; może też być spowodowany ciśnieniem gazów (szczawy) lub pary wodnej (gejzery). Źródła wody zawierającej więcej niż 1 g/l rozpuszczo-nych składników mineralrozpuszczo-nych nazywane są źródłami mineralnymi. Biorąc pod uwagę dominujące aniony, wody mineralne dzieli się na: wodorowęglanowe, siarczanowe i chlorkowe, a oprócz tego różnicuje się je według udziału głów-nych kationów: Ca, Mg, Na. Jeżeli mineralizacja wody nie przekracza 1 g/l, to wody takie nazywane są słodkimi lub normalnymi. Wody mineralne lub słodkie o dodatnim działaniu na organizm ludzki to wody lecznicze. Pod pojęciem

128 Badania prowadzone w latach 1998—2007

„woda lecznicza” rozumiemy „wodę mineralną i/lub swoistą charakteryzującą się stałością cech fizycznych i chemicznych (w granicach dopuszczalnych wa-hań), niebudzącą zastrzeżeń pod względem sanitarnym i uznaną za leczniczą przez Radę Ministrów” (Rozporządzenie Rady Ministrów 2006). Właściwości lecznicze wód wiążą się z określoną zawartością w nich pewnych składników chemicznych i ich działaniem fizykochemicznym. Minimalne stężenie tych składników w wodach oraz minimalna wartość właściwości fizycznych działających leczniczo zwane są współczynnikiem farmakodynamicznym. Kla-syfikację wód leczniczych ze względu na współczynnik farmakodynamiczny przedstawia tabela 21. Temperatura wody jest również zaliczana do składników swoistych. Należy podkreślić, że jest pewna górna granica stężenia wymienio-nych składników, powyżej której wody mogą działać na organizm ludzki szko-dliwie (R a d l i c z - R ü h l o w a, S z u s t e r 1997), jednak nigdzie nie jest ona oficjalnie zdefiniowana.

Tabela 21.Klasyfikacja wód leczniczych (Rozporządzenie MZ 2006) Nazwa wody 250—999 mg wolnego gazu CO₂

5 mg HBO₂lub 5 mg kwasu metaboranowego 100 mg kwasu metakrzemowego (H₂SiO₃) 1000 mg wolnego gazu CO₂

2 nCi radoczynności (74 Bq) 20°C przy wypływie ze źródła

Większość wód wymienionych w tabeli 21 jest stosowana w uzdrowiskach jako wody pitne lub do kąpieli. Odgrywają one rolę czynnika sprzyjającego re-generacji organizmu po długotrwałym leczeniu lub pomagającego w kuracji zdrowotnej. Większość źródeł leczniczych i mineralnych występuje w południo-wej Polsce, głównie na terenie Sudetów oraz Karpat.

Najczęściej spotykane wody podziemne to wody chlorkowe (rys. 27) zawie-rające aniony chloru Cl^–wraz z kationami: sodu Na⁺ (woda chlorkowo-sodowa), wapnia Ca²⁺ (chlorkowo-wapniowa) czy magnezu Mg²⁺ (chlorkowo-magnezo-wa). Drugą zasadniczą grupę stanowią wody siarczanowe z grupą SO₄^2– (M a r -c h a -c z 1960).

Na niektórych obszarach Polski w podłożu występują niewielkie ilości ura-nu. Mowa tu m.in. o Sudetach i bloku przedsudeckim oraz Karpatach. Obec-ność uranu wskazuje na występowanie pierwiastków pochodnych wchodzących

11. Teren objęty badaniami własnymi 129

9 — Promieniotwórczość...

w skład szeregu uranowego. Do najgroźniejszych z nich można zaliczyć α-pro-mieniotwórczy długożyciowy izotop radu ²²⁶Ra. Pierwiastek ten w sprzyja-jących warunkach przedostaje się do wód podziemnych. Powstawaniu wód o stosunkowo dużych zawartościach radu towarzyszy: wysoka mineralizacja wody, utrudniona wymiana wód, podwyższona zawartość jonów baru lub wap-nia (D o w g i a ł ł o i in. 1969). Wody te są eksploatowane, a w niektórych przypadkach — butelkowane. Wody z terenów południowej Polski wybrano do badań prowadzonych w latach 1998—2007. Ich celem był pomiar zawartości izotopów promieniotwórczych oraz oszacowanie rocznych i długoterminowych dawek efektywnych, jakie otrzymują mieszkańcy i turyści spożywający te wody.

130 Badania prowadzone w latach 1998—2007

Rys. 27. Jednostki hydrogeologiczne obszaru sudeckiego — podział regionalny (M a l i n o w -s k i 1991):

1— subregion izersko-karkonoski, 2 — subregion północnokaczawski, 3 — subregion sowiogórski, 4 — su-bregion bystrzycko-orlicki, 5 — susu-bregion śnieżnicko-złotostocki, 6 — susu-bregion jesionicki, 7 — susu-bregion północnosudecki, 8 — subregion śródsudecki