8. Wyniki badań terenowych i prac kameralnych
8.4. Model koncepcyjny migracji TCE i PCE w warstwie wodonośnej
Zaprezentowany w pracy model koncepcyjny migracji TCE i PCE w czwartorzędowej warstwie wodonośnej w rejonie Nowej Dęby opiera się na stosowanej obecnie powszechnie sekwencji „ognisko-droga migracji-receptor” (Malina, 2011) (rys. 23).
Ognisko zanieczyszczeń. Najwyższe stężenia TCE i PCE w wodach podziemnych występują w granicach terenów przemysłowych należących pierwotnie do ZM DEZAMET, a obecnie zajmowanych przez liczne mniejsze spółki. Niestety nie są znane dokładne miejsca zrzutu chlorowanych etenów, ale biorąc pod uwagę kierunek przepływu wód podziemnych można wnioskować, że ognisko zanieczyszczeń jest zlokalizowane na terenie byłych ZM. Nie są też znane ładunki zanieczyszczeń wprowadzone do środowiska gruntowo-wodnego oraz czas ich przedostawania się do warstwy wodonośnej. Zakładać można, że w związku z zaostrzeniem regulacji prawnych dotyczących ochrony środowiska po przemianach ustrojowych, dalsze ładunki TCE i PCE nie trafiają już do środowiska gruntowo-wodnego. Mniejsze rozprzestrzenienie „chmury” PCE niż TCE może być teoretycznie związane z: (i) różnym stopniem ich przemian biochemicznych zachodzących w warstwie wodonośnej,
Rysunek 23. Model koncepcyjny migracji TCE i PCE w czwartorzędowej warstwie wodonośnej w rejonie Nowej Dęby (Kiecak i in., 2011b, zmienione)
(ii) większym opóźnieniem migracji PCE w stosunku do TCE związanym z sorpcją, (iii) późniejszym w porównaniu do TCE wprowadzeniem PCE do warstwy wodonośnej.
Droga migracji. Zużyte roztwory zawierające TCE i PCE były zrzucane do gruntu. Część zanieczyszczeń ulegała parowaniu, a pozostałe wraz z infiltrującymi wodami opadowymi przedostawały się w głąb porowatych i dobrze przepuszczalnych osadów czwartorzędowych, aż do osiągnięcia zwierciadła wody podziemnej. Ze względu na brak izolacji warstwy wodonośnej od powierzchni, na omawianym terenie występuje bardzo duża podatność wód podziemnych na zanieczyszczenia (Witczak, 2011).
TCE i PCE migrując w strumieniu wód podziemnych od ogniska (rejon ZM DEZAMET) do receptora (ujęcie wody w Nowej Dębie) w formie „chmury” zanieczyszczeń mogą podlegać dyspersji, rozcieńczaniu, sorpcji i biodegradacji (por. rozdz. 4), co prowadzi do częściowego samooczyszczania wód. TCE i PCE ze względu na dużą gęstość przenikają do spągu warstwy wodonośnej i dalej migrują zgodnie z kierunkiem przepływu wód podziemnych, który jest wymuszony eksploatacją studni ujęcia. Część zanieczyszczeń jest usuwana z warstwy wodonośnej wraz z eksploatowaną przez te studnie wodą. Dodatkowo, zastosowany prosty system bariery hydraulicznej złożonej z trzech studni (S-2tr, S-6b i S-4c)
z rozdeszczaniem odpompowanej wody, powoduje odprowadzenie części zanieczyszczeń z warstwy wodonośnej do atmosfery (Kiecak i in., 2011b; Szklarczyk i in., 2012b).
Receptor. W opisywanym przypadku można rozpatrywać 2 receptory. W skali lokalnej receptorem jest ujęcie wód podziemnych w Nowej Dębie. Wysokie stężenia TCE i PCE są zagrożeniem dla funkcjonowania ujęcia, a 3 studnie, w których stwierdzono ponadnormatywne koncentracje, zostały wyłączone z eksploatacji. W skali regionalnej natomiast jako receptor należy traktować GZWP 425, zwłaszcza, że „chmura” zanieczyszczeń znajduje się już częściowo w jego granicach. Funkcjonujące ujęcie i prowizoryczna bariera hydrauliczna są obecnie jedyną zaporą dla dalszego rozprzestrzeniania się TCE i PCE w obrębie GZWP 425. Wg Woźnickiej in. (2012) w przypadku zaprzestania eksploatacji na ujęciu w Nowej Dębie zanieczyszczenia będą migrować w kierunku północnym, a „chmura” może w wieloletniej perspektywie zagrozić ujęciom komunalnym w Studzieńcu i Jadachach.
8.5. Ocena potencjału biodegradacji
Wyniki analiz wody pochodzącej z trzech otworów hydrogeologicznych zlokalizowanych w różnych częściach „chmury” zanieczyszczeń posłużyły do oceny potencjału biodegradacji TCE i PCE wg schematu proponowanego przez Protokół. Wyniki tej oceny zostały podsumowane w tabeli 12. W wybranych lokalizacjach uzyskana suma punktów wyniosła od 0 do 7, co wskazuje na „niewystarczające/ograniczone dowody” na biodegradację (redukcyjną dehalogenację) (por. tab. 6, rozdz. 7.2.5). Punkty przypisano w dwóch otworach ze względu na niskie stężenie DO. Przyznano je także za wysoką zasadowość oraz stężenie żelaza (II). Zauważyć należy, że nie wszystkie wskaźniki wymienione w Protokole były analizowane i następnie oceniane (m.in. wodór, dwutlenek węgla, eten). Wydaje się jednak, że wpłynęłyby one znacząco na wynik oceny potencjału biodegradacji samoistnej.
Ponieważ stwierdzono, że biodegradacja samoistna w wodach podziemnych w rejonie Nowej Dęby nie zachodzi lub zachodzi w bardzo niewielkim stopniu, to zgodnie ze schematem oceny potencjału biodegradacji (rys. 17), zaleca się zastosowanie innych, niż opartych na kontrolowanym samooczyszczaniu (MNA), metod remediacji.
Tabela 8. Parametry geochemiczne i ich wagi dla oceny potencjału samoistnej biodegradacji
(za Wiedemeier i in. (1998), zmienione)
Wskaźnik Stę że nie/wa rt oś ć w na jba rdziej za nieczy szc zo ny m o bs za rz e Interpretacja Wa rt oś ć M-5 S-2tr S-6b Stę że nie/ wa rt oś ć P un kta cj a Stę że nie/ wa rt oś ć P un kta cj a Stę że nie/ wa rt oś ć P un kta cj a Tlen
<0,5 mg/dm3 Tolerowany, powstrzymuje szlak metaboliczny w warunkach redukcyjnych
przy wyższych stężeniach 3 0,42 3 4,60 0 0,23 3
>5 mg/dm3 Nie tolerowany, z tym, że VC może być
rozkładany w warunkach tlenowych -3
Jon
azotanowy <1 mg/dm
3
Przy wyższych stężeniach może konkurować ze szlakiem metabolicznym w warunkach redukcyjnych
2 8,58 0 4,75 0 14,80 0
Żelazo II >1 mg/dm3
Szlak metaboliczny w warunkach redukcyjnych możliwy; VC może być rozkładane w warunkach redukcyjnych dla Fe (III)
3 0,03 0 0,48 0 2,11 3
Jon
siarczanowy <20 mg/dm
3
Przy wyższych stężeniach może konkurować ze szlakiem metabolicznym w warunkach redukcyjnych
2 76,5 0 113,0 0 88,8 0
Potencjał redox1
<50 mV Szlak metaboliczny w warunkach redukcyjnych możliwy 1
111,0 0 124,0 0 -5,0 1
<-100mV Szlak metaboliczny w warunkach redukcyjnych prawdopodobny 2
pH
5 < pH < 9 Optymalny zakres dla szlaku metaboliczny w warunkach redukcyjnych 0
6,51 0 6,20 0 6,42 0
5 > pH >9 Poza optymalnym zakresem dla szlaku metaboliczny w warunkach redukcyjnych -2
TOC > 20 mg/dm3 Źródło węgla i energii; napędza dehalogenację; może być pochodzenia naturalnego lub antropogenicznego
2 3,70 0 2,00 0 1,10 0
Temperatura > 20oC W temperaturze >20ºC procesy biochemiczne są przyspieszone 1 11,70 0 11,90 0 9,80 0
Zasadowość >2x tło Wynika z interakcji między CO2
i gruntem 1 147,30 1 51,20 0 0,00 0
Jon
chlorkowy >2x tło Produkt rozkładu chloru organicznego 2 53,60 2 31,90 0 18,50 0
BTEX > 0,1 mg/dm3
Źródło węgla i energii; napędza
dehalogenację 2 NA 0 ND 0 NA 0
PCE Substancja zanieczyszczająca 0 147 0 243 0 ND 0
TCE
Substancja zanieczyszczająca 0
721 0 631 0 149 0
Produkt rozkładu PCE 2 2
DCE
Substancja zanieczyszczająca 0
NS 0 NB 0 NB 0
Produkt rozkładu TCE 2 2
VC
Substancja zanieczyszczająca 0
NS 0 NS 0 NB 0
Produkt rozkładu DCE 2 2
Suma punktów 6 0 7
1 – odniesiony do elektrody Ag/AgCl; 2 – punkty przyznawane, gdy substancja jest produktem rozkładu, czyli nie jest składnikiem pierwotnego zanieczyszczenia; NB – nie badano; NS – nie stwierdzono