Geomorfologiczne uwarunkowania wystêpowania naturalnych barier
izolacyjnych w wybranych dolinach rzecznych Ni¿u Polskiego
Ewa Falkowska*
Geomorphological conditions of the occurence of the natural isolation barriers in selected river valleys of the Polish Lowlands. Prz. Geol., 50: 929–936.
Summary. Geomorphological investigations in the eastern part of the Polish Lowlands have demonstrated the predominance of rivers with an “inherited” character, that is rivers which have adapted a series of depressions after glacial melt-outs for their flow. Initially vast and shallow overflow lakes filled these depressions, in most cases giving parts of valleys, and occasionally also whole valleys a basin shape. The lakes were completely filled with marsh sediments: lake clays, gyttia, organic muds and peats. The admixture of chan-nel sediments in basin-like river valleys is rather small in relation to their area.
Due to areal deglaciation typical morphological forms developed in the Polish Lowlands. These include basin-like valley bottoms of lacustrine origin, side valleys connecting postglacial smaller melt-outs on the plateau, glacigenic deformations in the edge zones of the plateau and postglacial accumulation plains with a high-stand or ice-dammed sandy-silty cover. Regularities in the occurrence of features testifying for a glacial origin of wide and long sections were observed in river valleys of Supraœl, Nida, Wkra, Narew, Nurzec, Toczna, Tyœmienica, Piwonia, Krzna, as well as within the neighbouring plateaux.
A geomorphological model of large areas was presented, along with the evaluation of the susceptibility of cover soils to pollution. Only such analysis enables an rational economically management of these areas. Lithological characteristics of sediments, filtration coeffi-cient, cation exchange capacity (CEC), heavy metal sorption (Pb, Cd, Cu) and sorption intensity of Pb, Cd and Cu were adopted as indicators of the capacities of sediments building inherited river valleys and adjacent areas to retention of pollution. Sub-surface sedi-ments of the same origin reveal similar physico-chemical properties despite their different age and different range of the particular glaciations, therefore they can be divided into five classes in respect to their capacities to retain pollution. Class I includes sediments with high capacities to retain pollution, i.e., peats, while class V includes sediments with very poor retention capacities, i.e., sands of the channel facies.
The evaluation of pollution retention in the case of the investigated polygenic melt-out river valleys and adjacent areas depends on the occurrence of two zones. The first is the valley bottom, a vast area with considerably thick organic sediments (of lake and marsh origin) with high sorption capacities. These sediments create natural isolation barrier. The second zone is the plateau with slope wash sediments and kame terraces and with postglacial accumulation plains. Apart from sediments with very high capacities to retain pollu-tion (clays), sedimentss with much lower capacities such as sands also occur there. The efficiency of the protecpollu-tion cover occurring within bottoms of the studied river valley section depends largely on its continuity, which can be affected by: a) valley kames within peat layers, b) glaciogenic deformations, complicating recharge, c) engineering objects.
Key words: river valleys, morphogenesis, organic sediments, CEC, sorption of Pb, Cd, Cu, isolation barriers
G³ównym postulatem koncepcji zrównowa¿onego roz-woju, polegaj¹cej na wprowadzeniu sposobu gospoda-rowania, który przy zaspokojeniu potrzeb ludnoœci nie pro-wadzi do degradacji œrodowiska naturalnego, jest jego racjo-nalne wykorzystanie, kszta³towanie i ochrona (Koz³owski, 1998; Rychling & Solon, 1996). Prowadzenie nie agre-sywnej, zachowuj¹cej stan równowagi i stabilnoœæ geo-komponentów, dzia³alnoœci gospodarczej, mo¿liwe jest jedynie w warunkach znajomoœci zjawisk, zachodz¹cych w œrodowisku naturalnym. Podstawowym elementem pla-nowania przestrzennego jest ocena wra¿liwoœci œrodowi-ska na antropopresjê, a co za tym idzie identyfikacja stref podatnych na degradacjê oraz obszarów, na których wystê-puj¹ ochronne naturalne bariery izolacyjne o wysokich w³aœciwoœciach sorpcyjnych. Ocena rozprzestrzenienia, mi¹¿szoœci i trwa³oœci takiej strefy daje mo¿liwoœæ bezkonfliktowego, zgodnego z zasadami zrównowa¿onego rozwoju, zagospodarowania terenów. Pozwala tak¿e na pro-gnozowanie zachowania siê œrodowiska przyrodniczego w momencie zaistnienie zagro¿enia ska¿eniem. Warunkiem podstawowym prawid³owego rozpoznania, obecnoœci i for-my wystêpowania oraz stopnia skutecznoœci dzia³ania natu-ralnej strefy ochronnej jest okreœlenie genezy oraz budowy geologicznej struktur, w których s¹ one stwierdzane.
Szczególnie istotna jest analiza wystêpowania i efektyw-noœci „dzia³ania” takich barier izolacyjnych w dolinach rzecznych, bêd¹cych obszarami o wyj¹tkowym znaczeniu gospodarczym, czêsto maj¹cymi wysokie walory przyrod-nicze i jednoczeœnie bardzo zagro¿onymi ska¿eniami.
Na obszarach ni¿owych, w zale¿noœci od typu doliny, jej etapu rozwoju, typu rozwiniêcia koryta, dynamiki przep³ywu nast¹pi³o, w obrêbie den dolinnych, wykszta³cenie ró¿nych litologicznie osadów, charakteryzuj¹cych siê zmiennymi w³aœciwoœciami fizyko-chemicznymi i odmienn¹ podatno-œci¹ na ska¿enia. Rzeki dojrza³e swobodne takie jak: Wis³a, Odra (Falkowski, 1971, 1975), San (Szumañski, 1986), wymodelowa³y doliny szerokie, wype³nione aluwiami piaszczystymi. Ich zmienny charakter rozwiniêcia koryta, w du¿ej mierze spowodowany antropopresj¹ (Falkowski, 1975), decyduje o zró¿nicowaniu litologicznym i morfolo-gicznym osadów korytowych oraz pokryw madowych (Falkowski, 1991). Osady powodziowe rzek mean-druj¹cych s¹ wykszta³cone, ze wzglêdu na wyrównany przep³yw, jako utwory gliniaste i ilaste. Wysoka zawartoœæ, chatrakteryzuj¹cych siê wysokimi w³aœciwoœciami sorp-cyjnymi, minera³ów ilastych i substancji organicznej w ich sk³adzie (Myœliñska, 1984), powoduje, ¿e stanowiæ one mog¹ bariery dla migracji zanieczyszczeñ.
Rzeki o roztokowym rozwiniêciu koryta nie wytworzy³y takich pokryw ochronnych, osadzaj¹c mady pylasto-piaszczyste, o zdecydowanie gorszych w³aœciwo-œciach sorpcyjnych. Na postglacjalnym obszarze wschod-*Katedra Ochrony Œrodowiska i Zasobów Naturalnych,
Wydzia³ Geologii, Uniwersytet Warszawski, ul. ¯wirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa; ewafal@geo.uw.edu.pl
niej czêœci Ni¿u Polskiego, gdzie mia³a miejsce deglacjacja arealna, dominuj¹ rzeki m³ode, p³yn¹ce odziedziczonym systemem obni¿eñ, najczêœciej wytopiskowych (Falkow-ski, 1990; Falkowska, 2001). W obrêbie tych poligenicz-nych form wystêpuj¹ inicjalne warunki geomorfologiczne, z aluwialnymi osadami piaszczystymi wspó³czesnych rzek ograniczonymi tylko do bezpoœredniej strefy koryta. Wype³nione s¹ one utworami organicznymi: namu³ami, torfami i osadami organiczno-mineralnymi, które ze wzglêdu na w³aœciwoœci fizykochemiczne substancji orga-nicznej, charakteryzuj¹ siê bardzo wysokimi zdolnoœciami do zatrzymywania zanieczyszczeñ (Olkowicz-Paprocka i in., 1994; Falkowska, 2001). Dziêki wykszta³ceniu w for-mie ci¹g³ych, przypowierzchniowych struktur tworzyæ mog¹ naturaln¹ barierê izolacyjn¹ chroni¹c¹ wody grunto-we i grunty przed ska¿eniem. Prawid³owoœci wystêpowa-nia cech œwiadcz¹cych o lodowcowej genezie szerokich i d³ugich odcinków stwierdzono w dolinach takich rzek jak: Supraœl, Bug, Narew, Nurzec, Tyœmienica, Piwonia, Krz-na, Orzyc, Pisa, Skrwa (ryc. 1), znajduj¹cych siê w zasiêgu zlodowaceñ warty i odry (wg Lindnera i Marksa, 1995). Odcinki dolin rzecznych maj¹ce cechy dolin poligenicz-nych, wytopiskowych, wype³nionych osadami jeziornymi i bagiennymi zosta³y opisane przez wielu autorów. E. Fal-kowski stwierdzi³ tego typu odcinki w dolinach Narwi, Bugu, Krutyni. Mojski (1972a) uzna³, ¿e zarówno Narew, jak i Supraœl zaadoptowa³a na trasê przep³ywu serie mis koñcowych. Falkowski i in. (1988) przedstawili etapy powstania poligenicznej, wytopiskowej sieci rzecznej województwa bialskopodlaskiego, zwi¹zane z deglacjacj¹ arealn¹. Œlady wytopiskowej genezy dolin rzecznych zosta³y stwierdzone przez Straszewsk¹ (1968) w rejonie dolnego Bugu, Baranieck¹ (1974) w Smulsku i Wroñsku, Baranieck¹ i in. (1978) w dolinie Rgilówki oraz na wschód od Miñska Mazowieckiego, Klatkow¹ (1989) na wysoczyŸnie £ódzkiej, Klajnerta & Rdzanego (1989) w dolinie Rawki, Musia³a (1992) na obszarze pó³nocnego Podlasia, B³asz-kiewicza i Krzemiñsk¹ (1992) w dolinie Wierzycy Fal-kowskiego (1994) w dolinach Tocznej i Nidy–Wkry.
Morfogeneza i budowa geologiczna postglacjalnych dolin rzecznych
Tworz¹ce bariery izolacyjne: torfy, namu³y, kreda jeziorna i osady mineralno-organiczne, wystêpuj¹ce w for-mie ci¹g³ych pokryw, powsta³y w obni¿eniach wytopisko-wych, w których nastêpowa³a sedymentacja jeziorna i bagienna. Obni¿enia te, w czasie formowania siê systemu odp³ywu powierzchniowego, zosta³y zaadoptowane na tra-sê przep³ywu przez rzeki wspó³czesne. Powstanie tych „odziedziczonych” form jest zwi¹zane z deglacjacj¹ are-aln¹, która spowodowa³a powstanie charakterystycznych form (struktur). S¹ to: postglacjalne, wytopiskowe dna dolin, stanowi¹ce obecnie taras zalewowy z lokalnie wystêpuj¹cymi kemami dolinnymi, zaburzone glacige-nicznie strefy brze¿ne wysoczyzn (zbocza dolin), dolinki boczne ³¹cz¹ce niewielkie wytopiska polodowcowe, tarasy kemowe na zboczach dolin oraz równiny akumulacyjne z wezbraniow¹ lub zastoiskow¹ pokryw¹ pylasto-piasz-czyst¹ s¹siednich wysoczyzn. Przyk³adem tego typu form mog¹ byæ fragmenty doliny Nurca w okolicach Oleksina (ryc. 2) i Brañska oraz Krzny w rejonie Sycyny (ryc. 2, 3), Orzyca w okolicach Grzebska.
Powstanie charakterystycznej rzeŸby analizowanego obszaru wi¹zaæ mo¿na jedynie z arealnym sposobem wycofywania siê lodowca. Deglacjacja rozpoczê³a siê tam od ocieplenia siê klimatu i zaniku alimentacji lodów lodowcowych, co spowodowa³o wed³ug Ró¿yckiego (1967, 1972) i Galona (1972) powstanie na obszarze pó³nocno-zachodniej czêœci Ni¿u Polskiego szerokiej stre-fy pokrytej p³aszczem martwego l¹dolodu. Na sta-gnuj¹cym l¹dolodzie, dziêki koncentracji strumieni sp³ywaj¹cych wód opadowych i roztopowych, utworzy³a siê sieæ rzeczna (Falkowski i in., 1988). Wciê³a siê ona w zwart¹ pokrywê lodow¹ szczelinowymi dolinami, sezonal-nie wzbieraj¹cych rzek, charakteryzuj¹cych siê przewa-¿nie du¿ymi prêdkoœciami przep³ywu oraz sedymentacj¹ roztokow¹. Wciêcia rzek doprowadzi³y do powstania miê-dzyrzeczy, w postaci wysoczyzn lodowcowych i dzia³ów wodnych na bry³ach martwego lodu.
Przep³yw rzek lodowcowych powodowa³ poszerzanie szczelin w pokrywie martwych lodów i osadzanie mate-ria³u piaszczysto-¿wirowego. Utworzy³y siê tam najstar-sze, ods³aniaj¹ce siê na powierzchni, formy terenu — kemy, obecnie hipsometrycznie najwy¿ej po³o¿one i naj-czêœciej zaburzone glacigenicznie (Falkowski i in., 1988). Ich obecnoœæ stwierdzono zarówno w dorzeczu Krzny, jak i Nurca, Supraœli oraz Tocznej, Nidy–Wkry (Falkowski, 1994). W nastêpnej fazie deglacjacji arealnej utworzy³y siê stopnie równin akumulacyjnych, schodz¹ce w kierunku obecnych dolin rzecznych.
W czasie koñcowej fazy deglacjacji arealnej, o czym œwiadczy m.in. morfologia zboczy, dzisiejsze doliny by³y wype³nione ju¿ tylko przez bry³y grubego, martwego lodu lodowcowego. Bry³y te, tworz¹c dzia³y wodne, pozosta-wa³y najd³u¿ej w obni¿eniach egzaracyjnych, które zwykle tworzy³y ci¹gi, a genetycznie by³y uwarunkowane morfo-logi¹ przedlodowcow¹ i sposobem nasuwania siê jêzorów lodowcowych w trakcie jego transgresji (Mojski, 1972a). Morfologia obni¿eñ egzaracyjnych zosta³a zmodyfikowa-na i podkreœlozmodyfikowa-na (np. kotlinowatoœæ) ugiêciem siê podat-nego pod³o¿a dziêki wypieraniu gruntu przez pogr¹¿aj¹ce siê bry³y lodu (Falkowski i in., 1984–1985, 1988; Jaro-szewski, 1991). Po ostatecznym stopieniu siê lodu, zajête one zosta³y przez system jezior. Rozpoczê³a siê tam
sedy-Sa n Warszawa £ódŸ teren badañ study area
Ryc. 1. Szkic lokalizacyjny Fig. 1. Location of the study areas
mentacja osadów terygenicznych zwi¹zanych ze zlodowa-ceniem wis³y, a nastêpnie utworów organicznych oraz deltowych, które stanowi³y zacz¹tek form aluwialnych — facji korytowej i powodziowej. W czasie formowania siê sieci odp³ywu jeziora te wykorzystane zosta³y przez rzeki na trasê przep³ywu, a nastêpnie tak¿e zdrenowane. Sedy-mentacja utworów jeziornych, a nastêpnie bagiennych odbywa³a siê jednoczeœnie z sedymentacj¹ osadów facji korytowej i powodziowej. Powsta³y rozleg³e, kotlinowate dna dolin, charakteryzuj¹ce siê istnieniem grubej pokrywy gruntów organicznych. Zjawisko powstawania mad zazna-czy³o siê zmniejszeniem zawartoœci substancji organicznej (wzrost popielnoœci) w namu³ach oraz zamuleniem w tor-fach. Obecnie dna dolin wytopiskowych charakteryzuj¹ siê istnieniem grubej pokrywy gruntów jeziornych i bagien-nych (ryc. 3), co stwierdzono w dolinach Narwi, Nurca, Krzny, Tocznej, Supraœli, Piwonii, Tyœmienicy, Pisy oraz Orzyca, w dolinie którego osady organiczne opisa³a wcze-œniej tak¿e Ba³uk (1991). Warstwy osadów jeziornych i bagiennych o znacznej mi¹¿szoœci stwierdzi³a Kobojek (1996) w dolinie Rawki, a Falkowski (1994) w dolinie Nidy–Wkry. Na obszarze m³odoglacjalnym wystêpowanie torfów i namu³ów w wielu odcinkach dolin œrodkowej czê-œci pó³nocnego Pomorza–S³upi, Wieprzy, £upawy wyka-za³ Florek (1992) oraz B³aszkiewicz & Krzemiñska (1992) w dolinie Wierzycy.
W obrêbie osadów organicznych den dolinnych Nurca i Orzyca wystêpuj¹ tak¿e formy kemowe (kemy dolinne), zbudowane z piasków, lokalnie z wk³adkami ¿wirów (ryc. 2). Powsta³y one w czasie dzielenia siê martwych bry³ lodowca, le¿¹cego w przysz³ych wytopiskach. Szczeliny i przetainy, które siê wtedy siê utworzy³y w bry³ach
lodo-wych zosta³y wykorzystane przez krótkie, epizodyczne cieki wód roztopowych, nios¹ce materia³ piaszczysty.
W wyniku deglacjacji arealnej utworzy³y siê równie¿ silnie zaburzone glacitektonicznie i glacistatycznie strefy brze¿ne wysoczyzn morenowych przyleg³ych do dolin (moreny martwych lodów). Nacisk topniej¹cych bry³ mar-twego lodu zalegaj¹cych w obni¿eniach egzaracyjnych powodowa³ wypieranie plastycznego materia³u w kierunku obszarów pozbawionych pokrywy lodowej i powstawanie wyraŸnie dominuj¹cych w morfologii wzniesieñ (Jaro-szewski, 1991). Powsta³y struktury fa³dowe, obserwowane na zboczach doliny Narwi, w rejonie Sura¿a, doliny Nurca w okolicach Oleksina, a tak¿e Supraœli w rejonie Studzia-nek i Krzny w rejonie Sycyny (Falkowska, 1998). Tego typu zaburzenia glacigeniczne na krawêdzi doliny Wis³y, na odcinku warszawskim, opisa³ tak¿e Ró¿ycki (1972), oraz w Kotlinie Warszawskiej i Kotlinie P³ockiej Bryk-czyñski (1982). Na liczne przejawy zaburzeñ galacigenicz-nych wskazali Klatkowa (1993) w rejonie £odzi, Falkowski i in. (1988) oraz Nitychoruk (1994) na obszarze Podlasia.
W przypadku wiêkszoœci odcinków dolin rzecznych stwierdzono tak¿e istnienie na przyleg³ych wysoczyznach równin zastoiskowych, wystêpuj¹cych w postaci zawie-szonych tarasów oraz szerokich, pozbawionych cech ero-zji, dolinek bocznych (ryc. 2). Formy te, wype³nione osadami oraganicznym, stwierdzono na wysoczyznach przylegaj¹cych do wiêkszoœci badanych dolin rzecznych wschodniej czêœci Ni¿u Polskiego (Nurca, Krzny, Piwonii, Tyœmienicy, Supraœli, Narwi oraz Nidy–Wkry i Tocznej; Falkowski, 1994).
Do zboczy dolin przylegaj¹ tarasy fluwioglacjalne, powsta³e w czasie przep³ywu rzek lodowcowych w obni¿e-niach miêdzy tworz¹c¹ siê wysoczyzn¹ a krawêdzi¹
piaski ró¿noziarniste aluwialne
alluvial well-graded sand
zastoiska na wysoczyŸnie ice-dammed basins within the plateau
mursze i torfy na piaskach i glinach
mucks and peats on sands and loams
dno doliny valley bottom
mursze, torfy i namu³y
mucks, peats and warps
dolinki boczne side valley
mursze i torfy na glinach, py³ach i piaskach pylastych
mucks, peats on loams, silts and silty sands
wysoczyzna morainic plateau
piaski pylaste miejscami gliniaste, py³y równin akumulacyjnych
silty sands locally clayey sands, silts of accumulation plains
gliny
loams
tarasy kemowe i kemy kame terrace and kames
piaski œrednie miejscami ze ¿wirem
medium-grained sands, locally with gravel
deluwia slope wash
piaski drobne i œrednie
fine- and medium-grained sands
150 145 SYCYNA 155 K1 K2 K3 K4 K6 B A 0 0,5 1km 0 0,5 1km 1 3 0 140 135 135 130 OLEKSIN PACE KIERSNOWO miejscowoœæ urban area drogi roads rzeki i kana³y
rivers and channels
A Blinia przekrojucross-section line
symbol i numer sondy
symbol and number of borehole
SYCYNA
K2
Ryc. 2. Mapy geomorfologiczne odcinków dolin Krzny w rejonie Sycyny i Nurca w rejonie Brañska (Falkowska, 2001 z uzupe³nie-niami)
Fig. 2. Geomorphological maps of the sections of the Krzna river valley in the Sycyna area and Nurzec river valley in the Brañsk area (Falkowska, 2001, appended)
topi¹cego siê lodu lodowcowego. Jednak¿e omawiane listwy tarasów kemowych s¹ uwa¿ane przez niektórych autorów za œlady pradolin np. Mojski (1972b), Bieniaszewska (1980), Nowicki (1971).
Stropow¹ czêœæ wysoczyzn przylegaj¹cych do dolin Nurca, Krzny, Piwonii, Tyœmienicy, Supraœli, Narwi oraz Nidy–Wkry i Tocznej (Falkowski, 1994) stanowi¹ równiny akumulacyjne (ryc. 2), stwierdzone i opisane przez Falkowskiego i in. (1984–1985) na obszarze dawnego woje-wództwa bialskopodlaskiego. S¹ to pozosta³oœci ogromnych rozlewisk, powsta³ych w wyniku etapowego wytapiania siê bry³ martwego lodu, powoduj¹cego spokojny odp³yw wód roztopowych. Buduj¹ je piaski pylaste, py³y oraz piaski gli-niaste. Na wystêpowanie tego typu struktur na obszarze Ni¿u Polskiego wskazywa³ tak¿e Ró¿ycki (1972), a Rusz-czyñska-Szenajch (1991) okreœli³a poziomy te jako wyso-czyzny glacifluwialne.
Przeprowadzona analiza zdjêæ lotniczych dolin rzecz-nych maj¹cych cechy form wytopiskowych, wykaza³a brak œladów meandrycznego przemieszczania siê koryt tych rzek, co potwierdza, ¿e ich doliny s¹ m³ode i nie maj¹ cha-rakteru rzeczno-meandrycznego, typowego dla odcinków dolin rzek dojrza³ych swobodnych o grubej, szeroko roz-przestrzenionej (w obrêbie meandrów) pokrywie utworów aluwialnych (facji korytowej i starorzecznej). Dominuj¹ w ich obrêbie utwory powsta³e w œrodowisku wód stoj¹cych — torfy, mursze, namu³y oraz grunty mineralno-organiczne (ryc. 4). Stanowi¹ one nawet 50% osadów tam wystê-puj¹cych. S¹ one obecne tak¿e na obszarach miêdzyrzeczy. Mo¿na wiêc mówiæ, ¿e wystêpowanie tak du¿ych terenów pokrytych osadami organicznymi jest charakterystyczn¹ cech¹ regionaln¹ NE Polski.
Schemat rozwoju morfogenezy i litogenezy osadów przypowierzchniowych analizowanych obszarów, oparty na deglacjacji arealnej, wyjaœnia mechanizm powstawania na tym obszarze utworów tworz¹cych w NE Pol-sce naturalne strefy ochronne chroni¹ce wody podziemne i ni¿ej le¿¹ce grunty przed zanie-czyszczeniami antropogenicznymi.
Zdolnoœci ochronne osadów buduj¹cych badane doliny rzeczne
W trakcie badañ przeprowadzono analizê zdolnoœci osadów buduj¹cych poligeniczne, wytopiskowe doliny rzeczne i strefy do nich przyleg³e do zatrzymywania zanieczyszczeñ. Jako wskaŸniki oceny w³aœciwoœci izolacyj-nych tych gruntów zastosowano, oznaczone dla reprezentatywnych próbek osadów, takie parametry jak: charakterystykê litologiczn¹, wspó³czynnik filtracji, pojemnoœæ wymiany kationowej (CEC), sorpcjê metali ciê¿kich (Pb, Cd, Cu) z roztworów wejœciowych o stê-¿eniu od 5 do 50 mg/dm3 oraz intensywnoœæ m n.p.m. m a.s.l. m n.p.m m a.s.l. 140 141 142 143 144 145 146 147 140 141 144 142 143 145 146 147 K1 K2 K3 K4 K6
A
B
SSW
NNE
WYSOCZYZNA MORAINIC PLATEAU TARAS KEMOWY KAME TERRACE DNO DOLINY VALLEY BOTTOM 0 50 100mpiasek gliniasty organiczny
organic slightly clayey sand
piasek œredni bia³y jeziorny
lacustrine medium-grained sand
deluwia piaszczyste
sandy slope wash
piasek œredni ze ¿wirem tarasu kemowego, m³odszy
kame terrace medium-grained sand with gravel, younger
piasek œredni tarasu kemowego starszy
kame terrace medium-grained sand, older
piaski gliniaste (lodowcowe)
slightly clayey sand (glacial till)
glina piaszczysta (lodowcowa)
clayey sand (glacial till)
pospó³ka gliniasta (lodowcowa)
clayey sand-gravel mix (glacial till)
gleba piaszczysta
sandy superficial soil
mursz
muck
torf s³abo roz³o¿ony
poorly decomposed peat
torf œrednio roz³o¿ony
medium-decomposed peat namu³ warp wa³ przeciwpowodziowy flood bank K3symbol i numer sondy
symbol and number of the borehole
Ryc. 3. Przekrój litologiczny przez dolinê Krzny w rejonie Sycyny (Falkowska, 2001 z uzupe³nieniami)
Fig. 3. Lithological cross-section through part of the Krzna river valley in the Sycyna area (Falkowska, 2001 appended)
Sycyna RogoŸniczka
0 1 2 km
obszary pokryte osadami organicznymi
area covered with organic sediments
IV
Ryc. 4. Wystêpowanie osadów organicznych we fragmencie dolinie Krzny w rejonie Sycyny
Fig. 4. Occurrence of organic sediments in the part of Krzna river valley in the Sycyna area
sorpcji wed³ug Witczaka (1984). Na wybranych próbkach gruntów przeprowadzono tak¿e sygnalne badanie zdolno-œci osadów do przechwytywania zanieczyszczeñ fizycz-nych tj. czêœci organiczfizycz-nych i mineralfizycz-nych przy zastosowaniu odpadów gospodarczych oraz popio³ów (odpadów elektrociep³owni Kozienice).
Wyniki badañ laboratoryjnych pozwoli³y na przedsta-wienie propozycji klasyfikacji osadów przypowierzchnio-wych buduj¹cych analizowane strefy dolin pod wzglêdem ich zdolnoœci do zatrzymywania zanieczyszczeñ (tab. 1). W zaproponowanym podziale wydzielono 5 klas zdolnoœci do zatrzymywania zanieczyszczeñ. I klasê stanowi¹ osady bardzo dobrze zatrzymuj¹ce zanieczyszczenia, takie jak torfy, V klasê natomiast utwory o bardzo s³abych zdolno-œciach do ich wi¹zania.
Najlepsze zdolnoœci do zatrzymywania zanieczyszczeñ wykazuj¹ torfy i mursze, stanowi¹ce I klasê w zapropono-wanym podziale. Tworz¹ one ci¹g³¹ pokrywê, w dnach dolin oraz w dolinkach bocznych i zastoiskach na wyso-czyŸnie. Osady te osi¹gaj¹ szczególnie wysokie wartoœci pojemnoœci wymiany kationowej, dochodz¹ce do 156 meq/100 g gruntu (tab. 1). Wi¹¿¹ równie¿ wyj¹tkowo du¿e
iloœci Cd, Pb i Cu, gdy¿ zatrzymuj¹, jak wykaza³y badania (Falkowska, 1998), ponad 99% zadawanego pierwiastka, a intensywnoœæ sorpcji jest wtedy zwykle nieograniczona. Sorpcja w przypadku tych utworów nastêpuje g³ównie w wyniku reakcji wymiany kationów wapnia magnezu, pota-su, sodu i wodoru (Sapek, 1980; Falkowska, 2001)
Wspó³czynnik filtracji torfów przyjmuje wartoœci od 10-4do 10-6m/s. S¹ to jednak utwory uznawane za s³abo prze-puszczalne lub nieprzeprze-puszczalne, gdy¿ w okresach mokrych, dziêki obecnoœci substancji organicznej, wch³aniaj¹ one wodê a¿ do osi¹gniêcia stanu nasycenia, w suchych natomiast oddaj¹ j¹ paruj¹c i wysychaj¹c.
Wystêpuj¹ce w dnie doliny oraz w obrêbie zastoisk na wysoczyŸnie i w dolinkach bocznych namu³y (zawieraj¹ce od 5 do 30% substancji organicznej) charakteryzuj¹ siê nie-co gorszymi ni¿ torfy zdolnoœciami do zatrzymywania zanieczyszczeñ. Jednak¿e osady te uznaæ nale¿y tak¿e za aktywne, gdy¿ ich pojemnoœæ wymiany kationowej osi¹ga wartoœæ dochodz¹c¹ do 110 meq/100 g gruntu (œrednio 62 meq/100 g gruntu) oraz sorbuj¹ one szczególnie du¿e iloœci kadmu i o³owiu. Wartoœæ sorpcji (S%) wykazywana przez próbki tych gruntów przekracza nawet 99%. Namu³y s¹
Sorpcja metali ciê¿kich z roztworu wejœciowego o stê¿eniu 50 mg/dm S (%) 3 Kryteria podzia³u Klasa zdolnoœci zatrzymywania zanieczyszczeñ do
Typ osadu Jednostka geomorfologiczna Sposób wystêpowania Pojemnoœæ wymiany kationowej CEC (meql/100 g gruntu) Intensywnoœæ sorpcji Pb, Cd, Cu (Witczak,1984) Pb Cd Cu Przepuszczalnoœæ (Z.Pazdro i B.Kozerski, 1990) wspó³czynnik filtracji* I (bardzo dobrze
zatrzymuj¹ce) torfy, mursze
dno doliny, dolinki boczne i zastoiska
na wysoczyŸnie pokrywa ci¹g³a 72-156
nieograniczona
(R*** >1000) 99,5-99,9 97,4-99,8 98,6-99,9
II
(dobrze
zatrzymuj¹ce) namu³y
dno doliny, dolinki boczne i zastoiska na wysoczyŸnie wk³adki w torfach, osady podœcielaj¹ce torfy 35-110 nieograniczona (R >1000) 99,4-99,7 96,4-99,5 95,3-99,7 III (œrednio zatrzymuj¹ce) i³y i gliny zwiêz³e, osady spoiste zawieraj¹ce CaCO3 zbocza doliny, wysoczyzna, deluwia
brak ci¹g³ej pokrywy, zaburzone glacigenicznie, spêkane1) 55-157 nieograniczona(R >1000) 99.3-99.9 84.4-97.6 74.0-99.9 IVa piaski pylaste, py³y, piaski gliniaste wysoczyzna – równiny
akumulacyjne pokrywa ci¹g³a 22-50
bardzo du¿a (100< R<1000) 99,1-99,7 77,8-84,4 44,8-80,4 IV (s³abo zatrzy-muj¹ce) IVb gliny, piaski gliniaste, piaski org., piaski zorsztynizowane zbocza doliny, wysoczyzna, deluwia warstwy nieci¹g³e, bardzo czêsto zaburzone glacigenicznie 18-88 bardzo du¿a(100< R <1000) 96,4-99,7 77,6-95,2 85,6-99,9 V (bardzo s³abo zatrzymuj¹ce) piaski drobne, œrednie, grube kemy, tarasy kemowe, wk³adki w osadach spoistych wysoczyzny, deluwia warstwy ci¹g³e (kemy), wk³adki w osadach spoistych 2-15 ma³a, œrednia, du¿a (1< R <100) - -
-gleba piaski œrednie -gliny piaszczyste pokrywa ci¹g³a 19-101
nieograniczona bardzo du¿a (R > 100) 99,7 78,9-95,5 68,8-96,4 10 > k >10 m/s-4 -6 10 > k >10 m/s-6 -8 k <10 m/s**-9 10 > k >10 m/s-5 -6 10 > k >10 m/s-5 -6 k >10 m/s-5 10 > k >10 m/s-5 -6 pó³przepuszczalne pó³przepuszczalne pó³przepuszczalne i praktycznie nieprzepuszczalne s³abo przepuszczalne dobrze przepuszczalne s³abo przepuszczalne s³abo przepuszczalne
* — oszacowany na podstawie analizy literatury i badañ w³asnych, ** w przypadku braku spêkañ, *** — R - wielokrotnoœæ opóŸnienia migracji, w przypadku wystêpowania w warstwach ci¹g³ych powinny byæ zaliczone do I lub II grupy
— —
1)
Tab. 1. Klasyfikacja osadów buduj¹cych poligeniczne, wytopiskowe doliny rzeczne pod wzglêdem ich zdolnoœci do zatrzymy-wania zanieczyszczeñ na podstawie wybranych kryteriów (Falkowska, 2001 uzupe³niona)
Table 1. Classification of sediments building polygenic, melt-out river valleys according to their potential to retain pollutants on the basis of selected parameters (Falkowska, 2001, appended)
osadami pó³przepuszczalnymi (wg Pazdro & Kozerskiego, 1990) o wspó³czynniku filtracji osi¹gaj¹cym wartoœci od 10-6do 10-8m/s. Ze wzglêdu na omówione cechy zaliczone one zosta³y do II klasy zdolnoœci do zatrzymywania zanie-czyszczeñ. Osady organiczne dna doliny sorbuj¹ równie¿ znacz¹ce, gdy¿ dochodz¹ce do 80%, iloœci zanieczyszczeñ fizycznych.
Najczêœciej wystêpuj¹c¹ sekwencjê osadów w dnie doli-ny tworz¹ mursze–torfy–namu³y, a wiêc utwory zaliczone do I i II klasy zdolnoœci do zatrzymywania zanieczyszczeñ (tab. 1). W takim przypadku istnieje wiêc doskona³a strefa chro-ni¹c¹ przed rozprzestrzenianiem siê toksycznych ska¿eñ. W typowych profilach dla dna geomorfologicznie postglacjal-nej, wytopiskowej doliny rzeczpostglacjal-nej, w czêœci pojeziornej pod namu³ami wystêpuje czêsto piasek organiczny (œredni, drob-ny, gliniasty lub py³ piaszczysty). Zdolnoœci do zatrzymywa-nia zanieczyszczeñ przy takim uk³adzie gruntów s¹ równie¿ wysokie. Piaski organiczne, zaliczone do IV klasy, charakte-ryzuj¹ siê raczej s³abymi cechami sorpcyjnymi, jednak¿e sta-nowi¹ one zwykle tylko doln¹ strefê osadów. S¹ to najczêœciej najstarsze osady jeziorne.
Bardzo korzystnym zjawiskiem, z punktu widzenia ochrony œrodowiska, jest tak¿e du¿a mi¹¿szoœæ utworów organicznych osi¹gaj¹ca w zbadanych odcinkach œrednio wartoœæ 1,5 m (w badanych dolinach maks. 7 m). Mo¿na wiêc mówiæ, w przypadku utworów wype³niaj¹cych dna dolin odziedziczonych, o istnieniu warstwy zatrzymuj¹cej zanieczyszczenia, charakteryzuj¹cej siê wysokimi i stabil-nymi cechami sorpcyjstabil-nymi — bariery izolacyjnej.
W obrêbie pokrywy ochronnej dna doliny wystêpuj¹ jednak strefy, w obrêbie których zagro¿enie jakoœci wód podziemnych jest wysokie. S¹ to kemy dolinne stanowi¹ce „okna u³atwionej penetracji” dla ró¿nych dostaj¹cych siê do œrodowiska zanieczyszczeñ. Dotyczy to równie¿ tara-sów kemowych, znajduj¹cych siê na obrze¿eniach den dolinnych, które mog¹ byæ obszarem lokalizacji obiektów budowlanych.
Podobne do den dolinnych sekwencje osadów wystêpuj¹ tak¿e w dolinkach bocznych i zastoiskch na wysoczyŸnie. Stwierdzono tam takie profile, jak: namu³–glina; torf–i³–glina; mursz–namu³. W³aœciwoœci sorpcyjne gruntów buduj¹cych takie profile powoduj¹, ¿e równie¿ one tworz¹ bardzo skuteczn¹ strefê przechwytuj¹c¹ zanieczyszczenia. Dolinki boczne odgrywaj¹ tak¿e istotn¹ rolê w procesie oczyszczania wód zasilaj¹cych rzekê, stanowi¹c trasy ich odp³ywu z wysoczyzny, szczególnie podczas roztopów wiosennych.
Zbocze doliny jest obszarem o najwiêkszym zró¿nico-waniu granulometrycznym osadów (piaski œrednie i drob-ne, piaski gliniaste, py³y, gliny piaszczyste, gliny, gliny zwiêz³e, i³y, i³y piaszczyste, i³y pylaste, pospó³ki gliniaste), mineralnym frakcji i³owej (kaolinit, illit, beidelit, chloryt) oraz zró¿nicowanej zawartoœci CaCO3, tlenków i wodoro-tlenków Fe, Mn i Al. W ich obrêbie wystêpuj¹ zarówno grunty o wyj¹tkowo dobrych cechach sorpcyjnych, jak i grunty mniej skuteczne w przechwytywaniu zanieczysz-czeñ.
Ze wzglêdu na cechy sorpcyjne do osadów o wysokiej zdolnoœci do zatrzymywania zanieczyszczeñ, buduj¹cych zbocza dolin, zaliczyæ mo¿na i³y. Ich pojemnoœæ wymiany kationowej przyjmuje wartoœci od ok. 55 meq/100 g gruntu do 157 meq/100 g gruntu. Poch³aniaj¹ one ponad 99,8 % Pb z roztworów o stê¿eniu pocz¹tkowym ni¿szym od 20 mg/dm3 oraz zbli¿one do o³owiu iloœci Cd i Cu (tab. 1). Intensywnoœæ sorpcji Pb, Cd i Cu przez te utwory jest
nie-ograniczona. Dodatkowo ich wspó³czynnik filtracji jest mniejszy od 10-9m/s. Osady te nie tworz¹ jednak ci¹g³ej pokrywy, gdy¿ s¹ bardzo czêsto zaburzone glacigenicznie. Z tego te¿ powodu zaliczono je do III klasy zdolnoœci do zatrzymywania zanieczyszczeñ. W zboczach badanych odcinków dolin wystêpuj¹ tak¿e, stanowi¹ce IV klasê zaproponowanego podzia³u, piaski gliniaste, gliny, gliny piaszczyste g³ównie lodowcowe o wspó³czynniku filtracji mieszcz¹cym siê w przedziale od 10-5do 10-6m/s. Klasê tê podzielono na 2 podklasy: a i b. Ze wzglêdu na wystêpo-wanie w formie ci¹g³ych, poziomych struktur o znacznej mi¹¿szoœci, do podklasy IVa zaliczono osady ma³o spoiste buduj¹ce równiny akumulacyjne, wystêpuj¹ce poza stref¹ krawêdziow¹ wysoczyzny. Chocia¿ w mniejszym stopniu ni¿ i³y, sorbuj¹ one stosunkowo du¿e iloœci metali ciê¿kich, a ich pojemnoœæ wymiany kationowej wynosi œrednio ok. 50 meq/100g gruntu. Mo¿na wiêc uznaæ, ¿e tak¿e i one odgrywaj¹ istotn¹ rolê w ochronie wód podziemnych przed ska¿eniami. Zarówno w obrêbie i³ów, jak i osadów o mniejszej zawartoœci frakcji i³owej ze wzglêdu na pH œro-dowiska mo¿e ju¿ nastêpowaæ wytr¹canie wodorotlenków Cd, Pb i Cu. Wœród osadów piaszczystych wysoczyzny oraz osadów kemowych wystêpuj¹ warstwy zorsztynizo-wanych piasków, które wykazuj¹ wiêksz¹ pojemnoœæ wymiany kationowej w stosunku do osadów niespoistych. Wi¹¿¹ one metale ciê¿kie w mniejszym stopniu ni¿ spoiste osady wysoczyzny, szczególnie w przypadku stosowania w badaniach roztworów o wy¿szych stê¿eniach pocz¹tko-wych, jednak¿e jako najczêœciej ci¹g³e warstwy w obrêbie gruntów piaszczystych, odgrywaj¹ istotn¹ rolê przeciw-dzia³aj¹c rozprzestrzenianiu siê zanieczyszczeñ.
Nale¿y zaznaczyæ, ¿e zagro¿eniem dla œrodowiska naturalnego, szczególnie w obrêbie zboczy dolin, mo¿e byæ wystêpowanie spêkañ, obserwowanych w glinach nawet do g³êb. 18 m (Wysokiñski, 1967). Drogi stosunko-wo sstosunko-wobodnego przep³ywu ró¿nych roztstosunko-worów stanowi¹ równie¿ wk³adki i przewarstwienia piasków ró¿noziarni-stych w obrêbie utworów spoiró¿noziarni-stych.
Zdolnoœci sorpcyjne, w tym szczególnie w stosunku do metali ciê¿kich, osadów deluwialnych, pokrywaj¹cych zbocza dolin np. doliny Narwi w Sura¿u, Krzny w Sycynie, s¹ zró¿nicowane w zale¿noœci od ich sk³adu mineralnego i granulometrycznego. Sk³ad ten natomiast jest warunkowa-ny budow¹ geologiczn¹, a przede wszystkim litologi¹ stre-fy krawêdziowej wysoczyzny z której utwory zboczowe pochodz¹.
Najs³absze zdolnoœci do zatrzymywania zanieczysz-czeñ wykazuj¹ piaski tarasów kemowych, wystêpuj¹cych w formie listw na zboczach wielu odcinków dolin oraz kemów dolinnych w strefach, gdzie nie wystêpuj¹ poziomy orsztynu. Wspó³czynnik filtracji tych osadów jest wysoki — wiêkszy od 10-5m/s. Zaliczone one zosta³y do V klasy zaproponowanej klasyfikacji, jako utwory s³abo zatrzy-muj¹ce zanieczyszczenia. Osady te nie s¹ jednak ca³kowicie obojêtne w stosunku do ró¿nych ska¿eñ. Ich pojemnoœæ wymiany kationowej (CEC) wynosi od ok. 2 do 15 meq/100 g gruntu (Helios-Rybicka & Kyzio³, 1991).
Gleby wykazuj¹ ni¿sze wartoœci pojemnoœci wymiany kationowej oraz s³absze zdolnoœci do wi¹zania metali ciê¿kich ni¿ torfy, namu³y i gliny. Mimo to ze wzglêdu na ci¹g³oœæ pokrywy odgrywaj¹ one bardzo istotn¹ rolê w ochronie wód gruntowych przed ska¿eniami. Jednak¿e ze wzglêdu na specyficzny charakter oraz zmiennoœæ litologiczn¹, zale¿n¹ od budowy geologicznej „ska³y macierzystej”, na której siê utworzy³y oraz mo¿liwoœæ ich redukcji (np.
bieli-cowanie) nie zaliczono ich do ¿adnej z proponowanych klas zdolnoœci do zatrzymywania zanieczyszczeñ.
Podsumowanie
W przypadku oceny zdolnoœci do zatrzymywania zanie-czyszczeñ badanych obszarów dolin rzecznych oraz rejo-nów do nich przyleg³ych stwierdzono wystêpowanie dwóch zasadniczych stref, wystêpuj¹cych we wszystkich analizo-wanych odcinkach dolin odziedziczonych. Pierwsza to dno doliny czyli rozleg³y obszar zalegania stosunkowo mi¹¿szych utworów organicznych (jeziornych i bagien-nych) o wysokich zdolnoœciach sorpcyjnych. Dla ka¿dego badanego bowiem odcinka doliny rzecznej zdolnoœci te by³y bardzo podobne, a w wielu wypadkach wrêcz identyczne. Druga strefa to strefa brze¿na wysoczyzny (zbocze doliny) z deluwiami i tarasami kemowymi oraz postglacjalnymi rów-ninami akumulacyjnymi. Stwierdzono tam bowiem, obok osadów o wyj¹tkowo dobrych zdolnoœciach do przechwyty-wania zanieczyszczeñ (takich jak i³y), tak¿e utwory (piaski) w o wiele mniejszym stopniu zatrzymuj¹ce ska¿enia.
Model genezy, oparty na deglacjacji arealnej stwarza, dziêki obecnoœci rozleg³ych pokryw zbudowanych z osa-dów organicznych, naturalne, bardzo korzystne warunki ochronne, zabezpieczaj¹ce w znacznym stopniu doliny rzeczne i strefy przyleg³e przed zanieczyszczeniami.
Warunkiem skutecznoœci pokrywy ochronnej, wystê-puj¹cej w obrêbie den badanych odcinków dolin rzecznych jest ci¹g³oœæ warstwy, któr¹ ona tworzy. „Przerywaæ” j¹ mog¹:
kemy dolinne, wystêpuj¹ce w obrêbie warstw tor-fów,
zaburzenia glacigeniczne, komplikuj¹ce zasilanie cieków,
obiekty in¿ynierskie, do których nale¿¹ m.in. rowy melioracyjne, studnie, rowy odwadniaj¹ce drogi, wyrobi-ska eksploatacyjne itp.
Istniej¹cego naturalnego mechanizmu ochronnego, zabezpieczaj¹cego wody gruntowe przed ska¿eniami nie nale¿y zniszczyæ nieprzemyœlanymi lub Ÿle wykonanymi obiektami. Koniecznym jest wiêc poddanie takich stref szczególnej uwadze i w przypadku realizacji niezbêdnych inwestycji dok³adne okreœlenie sposobu ich ochrony.
Oddzielnego potraktowania wymaga sytuacja, która ma miejsce w trakcie nag³ego zalewu doliny rzecznej wodami powodziowymi. Mo¿e ona doprowadziæ do roz-cieñczenia ewentualnych zanieczyszczeñ oraz wymusiæ równoczesn¹ sorpcjê szkodliwych substancji na du¿ym obszarze, znacznie wiêkszym ni¿ szerokoœæ koryta. Nie bez znaczenia jest bowiem fakt, ¿e czêœæ wody wezbranio-wej powraca poprzez osady wyœcielaj¹ce dna dolin. Ponad-to z genez¹ kotlinowatych dolin rzecznych wi¹¿e siê zjawisko tzw. retencji dolinnej, powoduj¹ce sp³aszczenie fali wezbraniowej. Jednak¿e, przy nieprawid³owej gospo-darce na obszarze dna doliny, w trakcie powodzi istnieje równie¿ mo¿liwoœæ zmycia do koryta substancji zanie-czyszczaj¹cych.
Wnioski
1. W obrêbie poligenicznych dolin rzecznych stwier-dzono wystêpowanie osadów, które ze wzglêdu na swoje cechy fizykochemiczne, stanowiæ mog¹ naturaln¹ barierê izolacyjn¹, zabezpieczaj¹c¹ wody gruntowe i grunty ni¿ej le¿¹ce przed zanieczyszczeniem.
2. Zjawiskiem powszechnym dla obszaru nizinnego, na którym mia³a miejsce deglacjacja arealna jest wystêpowa-nie w dolinach rzecznych barier izolacyjnych zbudowa-nych z gruntów organiczzbudowa-nych.
3. Geneza osadów buduj¹cych poligeniczne dolinny rzeczne w NE Polsce warunkuje ich zdolnoœci sorpcyjne, a tym samym warunkuje istnienie naturalnej bariery izola-cyjnej, zabezpieczaj¹cej wody podziemne i grunty przed ska¿eniem.
4. Warunkiem skutecznoœci bariery izolacyjnej, wystê-puj¹cej w obrêbie badanych dolin rzecznych jest ci¹g³oœæ warstwy, któr¹ ona tworzy. Zagro¿enie dla jakoœci wód pod-ziemnych stwarzaj¹ obiekty in¿ynierskie, których realizacja mo¿e spowodowaæ „przeciêcie” poziomu osadów izo-luj¹cych (torfów i namu³ów).
Literatura
BA£UK A. 1991 — Czwartorzêd dorzecza dolnej Narwi (pó³nocno-wschodnie Mazowsze). Pr. Pañstw. Inst. Geol., 130: 1–73.
BARANIECKA M.D. 1974 — Plejstocen nad doln¹ Wkr¹. Z Bad. Czwart. w Polsce, 14, Biul. Inst. Geol., 268: 5–90.
BARANIECKA M.D., MAKOWSKA A., MOJSKI J.E., NOWAK J., SARNACKA Z. & SKOMPSKI S. 1978 — Stratygrafia osadów czwar-torzêdowych Niziny Mazowieckiej oraz jej po³udniowego i zachodnie-go obrze¿enia. Z Bad. Czwart. w Polsce, 21, Biul. Inst. Geol., 306: 5–114.
BARANIECKA M.D. & SARNACKA Z. 1971 — Stratygrafia czwar-torzêdu i paleogeografia dorzecza Widawki. Z Bad. Czwart. Polsce, 13, Biul. Inst. Geol., 254: 157–270.
BIENIASZEWSKA H. 1980 — Ocena zasobów dyspozycyjnych metod¹ hydrodynamiczn¹ w wielopoziomowych seriach czwartorzêdo-wych. Materia³y Sympozjum: Wspó³cz. Prob. Hydrogeol. Reg. Jachranka 12–14.12.1980. Wyd. Geol.
B£ASZKIEWICZ M. & KRZEMINSKA J. 1993 — PóŸnoglacjalna faza jeziorna w dolinie Wierzycy. Prz. Geograf., 64: 369–380. BRYKCZYÑSKI M. 1982 — Glacitektonika krawêdziowa w Kotlinie Warszawskiej i Kotlinie P³ockiej. Pr. Muz. Ziemi, 35: 3–68.
FALKOWSKA E. 1998 — Rola osadów przypowierzchniowych w zatrzymywaniu zanieczyszczeñ w wybranych dolinach rzecznych wschodniej czêœci Ni¿u Polskiego. Arch. Wydz. Geol. UW.
FALKOWSKA E. 2001— Regularities in the occurrence of protection zones in polygenetic river valleys from the eastern part of the Polish Lowlands. Acta Geol. Pol., 51: 163–192.
FALKOWSKI E. 1971 — Historia i prognoza rozwoju uk³adu koryta wybranych odcinków rzek nizinnych Polski. Biul. Geol., 12: 5–121. FALKOWSKI E. 1975 — Variability of channel processes of lowland rivers in Poland and changes of the valley floors during the holocenie. Biul. Geol., 19: 45–78.
FALKOWSKI E. 1991 — In¿ynieryjno-geologiczne problemy ochrony œrodowiska przyrodniczego na obszarach den dolinnych Ni¿u Polskie-go. Gospod. Wod., 1: 9–15.
FALKOWSKI E., FALKOWSKI T., GRANACKI W., KARABON J. & KRAU¯LIS K. 1984–1985 — Kszta³towanie siê rzeŸby obszaru woj. bialskopodlaskiego i ocena mo¿liwoœci uzyskania surowców budowlanych. Rocz. Miêdzyrzecki, 16–17: 56–82.
FALKOWSKI E., FALKOWSKI T., GRANACKI W., KARABON J. & KRAU¯LIS K. 1988 — Morfogeneza sieci rzecznej obszaru woj. bialskopodlaskiego w nawi¹zaniu do prawdopodobnego przebiegu deglacjacji. Prz. Geol., 36: 619–630.
FALKOWSKI T. 1994 — Zró¿nicowanie warunków odp³ywu pod-ziemnego w zale¿noœci od morfo- i litogenezy odcinków dolin rzek nizinnych. Rozprawa doktorska. Arch. Wydz. Melior. In¿. Œrod. SGGW, Warszawa.
FLOREK W. 1991 — Postglacjalny rozwój dolin rzek œrodkowej czê-œci pó³nocnego sk³onu Pomorza. Wyd. Wy¿.j Szk. Pedag. w S³upsku. GALON R. 1972 — G³ówne etapy tworzenia siê rzeŸby Ni¿u Polskie-go. [W:] Geomorfologia Polski, t. II. PWN, Warszawa.
HELIOS-RYBICKA E. & KYZIO£ J. 1991 — Rola minera³ów i ska³ ilastych w wi¹zaniu metali ciê¿kich w œrodowisku wodnym. Zesz. Nauk. AGH, Sozologia i Sozotechnika, 31: 45–67.
JAROSZEWSKI W. 1991 — Rozwa¿ania geologiczno-strukturalne nad genez¹ deformacji glacitektonicznych. Ann. Soc. Geol. Pol., 61: 153–206.
KLAJNERT Z. & RDZANY Z. 1989 — Glacifluwialna geneza wyso-kich poziomów terasowych w dolinie górnej Rawki miêdzy Kochano-wem a Raw¹ Mazowieck¹. Acta Geograph. Lodz., 59: 21–38. KLATKOWA H. 1989 — Postwarciañskie kszta³towanie górnych odcinków dolin. Przyk³ady z Wy¿yny £ódzkiej. Acta Geograph., Lodz., 59: 61–74.
KLATKOWA H. 1993 — Uwagi o strukturach glacistatycznych i ich morfologicznym wyrazie w strefie zlodowacenia warciañskiego Polski œrodkowej i zachodniej. Acta Geograph. Lodz., 65: 141–164. KOBOJEK E. 1996 — Wp³yw warciañskich procesów glacjalnych na morfogenezê doliny Rawki. Acta Geograph., Lodz., 71: 67–78. KOZ£OWSKI S. (red.) 1998 — Ochrona litosfery. Pañstw. Inst. Geol. LINDNER L. & MARKS L. 1995 — Zarys paleogeomorfologii obsza-ru Polski podczas zlodowaceñ skandynawskich. Prz. Geol., 43: 591–594.
MOJSKI J.E. 1972a — Nizina Podlaska. [W:] Geomorfologia Polski. t. II. PWN.
MOJSKI J.E. 1972b — Polesie Lubelskie. [W:] Geomorfologia Polski. t. II. PWN.
MUSIA£ A. 1992 — Studium rzeŸby glacjalnej pó³nocnego Podlasia. Wyd. UW, Rozprawy UW, 403.
MYŒLIÑSKA E. 1984 — Kryteria oceny in¿yniersko-geologicznych w³aœciwoœci mad. Kwart. Geol., 28: 143–162.
NITYCHORUK J. 1995 — Stratygrafia plejstocenu i paleogeomorfolo-gia po³udniowego Podlasia. Rocz. Miêdzyrzecki, 26: 1– 90.
NOWICKI A.J. 1971 — Mapa geologiczna Polski w skali 1 : 200 000, ark. Bia³ystok. Wyd. A, Pañstw. Inst. Geol.
OLKOWICZ-PAPROCKA I., PODSTOLSKI R. & TO£KANOWICZ E. 1994 — Torfy w Polsce — wystêpowanie, eksploatacja i zastosowa-nie. Prz. Geol., 42: 910–913
PAZDRO Z. & KOZERSKI B. 1990 — Hydrogeologia ogólna. Wyd. Geol.
RÓ¯YCKI S. Z. 1972 — Plejstocen Polski Œrodkowej na tle zmienno-œci w górnym trzeciorzêdzie. Wyd. PWN.
RUSZCZYÑSKA-SZENAJCH H. 1991 — Sedimentary environments of glaciofluvial uplands and glaciofluvial crevasse fillings against the general background of other glacioaqueous environmets. Ann. Soc. Geol. Pol., 61: 3–35
RYCHLING A. & SOLON J. 1996 — Ekologia krajobrazu. PWN. SAPEK B. 1980 — Zachowanie siê miedzi w zmeliorowanych glebach torfowych z u¿ytków zielonych. Rocz. Nauk Rol., ser. F, 80: 344–349. STRASZEWSKA K. 1968 — Stratygrafia plejstocenu i paleogeomor-fologia rejonu dolnego Bugu. Studia Geol. Pol., 23: 1–149.
SZUMAÑSKI A. 1986 — Postglacjalna ewolucja i mechanizm trans-formacji doliny Sanu. Zesz. Nauk. AGH, 1075, Geol. Kwart., 12: 5–92. WITCZAK S. 1984 — Ocena laboratoryjnych metod okreœlania para-metrów migracji zanieczyszczeñ. Mat. Symp.: Metody badania wód podziemnych, ich u¿ytkowania i ochrony. Tuczno, 8–10.05: 156–171. Wyd. Inst. Geol.
WYSOKIÑSKI L. 1967 — Wp³yw spêkañ w glinach zwa³owych na statecznoœæ skarpy wiœlanej w P³ocku na tle analizy aktualnych powierzchniowych ruchów masowych. Biul. Geol., 9: 126–217.
Zró¿nicowanie warunków odp³ywu podziemnego w dolinach rzecznych jako
element oceny zagro¿enia jakoœci wód (na przyk³adzie doliny rzeki Tocznej)
Tomasz Falkowski*
Diversification of underground water run-off conditions in river valleys as an element of water quality risk assessment: Toczna Valley case study (eastern Poland). Prz. Geol., 50: 936–940.
S u m m a r y. River valleys of erosional–accumulation origin are significant, capacious hydrogeological structures, with stable under-ground water feeding from uplands water-bearing horizons. This kind of hydrogeological conditions result in constant increase of dis-charge, measured downstream along the channel.
In the areas of glaciogenic relief lowlands, in polygenic river valleys some of the valleys sections are adopted melt -out depressions. The non-alluvial poorly permeable deposits filling up those forms, as well as disturbance in escarpments zones of uplands, linked with glacial genesis of valley section, may significantly disturb the drainge in polygenic river valleys underground water feeding. This phe-nomenon can be recognised via observing downstream discontinuity of channel discharge rate. Thus, it can serve as an element of genetic analysis of river valleys from glacial-relief lowlands. Toczna river valley is described as an example of this phenomenon. Key words: polygenesis, river valleys, underground water outflow
Zjawisko zró¿nicowania zasilania podziemnego cie-ków (odp³ywu podziemnego), rejestrowane jako znacz¹ce zmiany w przyrostach natê¿enia przep³ywu wzd³u¿ biegu rzeki opisane na przyk³ad w dolinach Wis³y i Odry, okreœlano w literaturze hydrologicznej jako anomalie przep³ywu (Skibniewski, 1960, 1961). Przyczynê tego zja-wiska wi¹zano g³ównie ze zró¿nicowaniem budowy geolo-gicznej i warunków hydrogeologicznych obszarów wysoczyznowych i pod³o¿a doliny, zak³adaj¹c, ¿e doliny rzeczne, poprzez wype³nienie klastycznymi, przepuszczal-nymi aluwiami stanowi¹ kolektory, w sposób ci¹g³y dre-nuj¹ce obszary wysoczyznowe. Nie uwzglêdniano genetycznie uwarunkowanego zró¿nicowania budowy geologicznej odcinków dolin. Podobne podejœcie, jak wspominano na wstêpie, jest prezentowane w literaturze
hydrogeologicznej (Bieniaszewska, 1973; PoŸniak, 1975; Paczyñski i in., 1993).
Zarówno osady wystêpuj¹ce w dolinach rzecznych na Ni¿u Polskim — czêsto nie aluwialnej genezy, jak te¿ mor-fologia form dowodz¹ ich litologicznej i strukturalnej z³o¿onoœci. Rzeki wykorzystuj¹ czêsto na swe doliny, u³o¿one w ci¹gi obni¿enia glacigeniczne, g³ównie wytopi-skowe, erozyjnie modeluj¹c fragmenty pomiêdzy nimi. Linearny uk³ad wytopisk, gwarantuj¹cy po zaniku l¹dolo-du koncentracjê sp³ywu powierzchniowego w postaci sieci rzecznej jest œciœle zwi¹zany z przebiegiem deglacjacji. Model tego typu zjawisk opracowany zosta³ na podstawie badañ g³ównie dorzecza Krzny (Falkowski i in., 1988).
Wype³nienie dolin rzecznych osadami nie zwi¹zanymi z dzia³alnoœci¹ wód p³yn¹cych, maj¹cymi z regu³y ni¿sze wartoœci wspó³czynnika filtracji ni¿ typowe aluwia, powo-dowaæ mo¿e utrudnienia kontaktu hydraulicznego zasi-laj¹cych dolinê warstw wodonoœnych wysoczyzny z aluwialnym poziomem wodonoœnym i wod¹ w korycie. Zjawisko to mo¿e byæ potêgowane tak¿e przez wystêpowa-*Wydzia³ In¿ynierii i Kszta³towania Œrodowiska,
Szko³a G³ówna Gospodarstwa Wiejskiego, ul.
Nowoursy-nowska 166, 02-787 Warszawa;