Cel, metody i wybrane przykłady monitoringu środowiska na stacji badawczej przy Wydziale Geologii UW

Cel, metody i wybrane przyk³ady monitoringu œrodowiska na stacji badawczej

przy Wydziale Geologii UW

Danuta Ma³ecka*, Jerzy J. Ma³ecki**

Goal, methods and selected examples of environment monitoring in the resarch station at the Faculty of Geology, Warsaw Uni-versity. Prz. Geol., 50: 1004–1008.

S u m m a r y. The paper presents a general review of methods concerning activity of the research station and characteristics of particu-lar research stands. The way of gathering, processing and imput of data are shown on the selected examples. Importance of continuous monitoring of moisture gradient and temperature in the aeration zone is stressed. These parameters are essential for creating geo-chemical models. The results of experimental research conducted during three-step pumping tests of the Oligocene aquifer are dis-cussed.

Key words: monitoring of groundwater, Oligocene aquifer, aeration zone, volume soil moisture, temperature gradient of soil, climatic

parameters

Dzia³alnoœæ Wydzia³u Geologii w du¿ej mierze opiera siê na badaniach eksperymentalnych, prowadzonych zarówno w terenie, jak i laboratoriach specjalistycznych. W geologii stosowanej ogromn¹ rolê spe³niaj¹ równie¿ badania monitoringowe dotycz¹ce systematycznych pomiarów interesuj¹cych nas parametrów, charaktery-zuj¹cych œrodowisko przyrodnicze. W przypadku wód podziemnych s¹ to g³ównie obserwacje dynamiki oraz jakoœci i chemizmu wód, w celu oceny i prognozy zachodz¹cych zmian pod wp³ywem czynników natural-nych i antropogenicznatural-nych. O znaczeniu wyników badañ monitoringowych w rozwi¹zywaniu wielu problemów zarówno natury naukowej, jak i gospodarczej nie trzeba ju¿ dziœ nikogo przekonywaæ (Kazimierski i in., 1999).

Negatywny wp³yw emitowanych do atmosfery zanie-czyszczeñ znajduje odbicie w zmianach œrodowiska przy-rodniczego, w tym równie¿ w degradacji jakoœci wód podziemnych, dla których g³ównym Ÿród³em zasilania s¹ opady atmosferyczne. Chemizm wód podziemnych jest wypadkow¹ œcierania siê wp³ywów dostarczanych przez infiltruj¹ce wody opadowe zanieczyszczeñ, sk³adu mine-ralnego gleb i szkieletu gruntowego warstwy wodonoœnej oraz dynamiki wód podziemnych. Bez rozpoznania proce-sów zachodz¹cych na granicy atmosfera–litosfera nie mo¿na przejœæ z biernej do czynnej ochrony wód podziem-nych, stanowi¹cych cenne Ÿród³o zaopatrzenia ludnoœci w wodê pitn¹.

Doceniaj¹c znaczenie badañ monitoringowych zarów-no w aspekcie ochrony œrodowiska, jak i wartoœci eduka-cyjnych, na pocz¹tku lat 90. autorzy niniejszej publikacji opracowali za³o¿enia metodyczne i organizacyjne stacji eksperymentalnej, realizowane etapami do 1993 r. (Ma³ecka i in., 1993). Zdaj¹c sobie sprawê, ¿e jakoœæ gro-madzonych informacji zale¿y nie tylko od naszej inwencji, stosowanego sprzêtu i aparatury badawczej, ale w du¿ej mierze od fachowoœci obserwatora, na miejsce lokalizacji badañ wytypowano teren po³o¿ony przy gmachu Wydzia³u Geologii Uniwersytetu Warszawskiego u zbiegu ulic ¯wir-ki i Wigury i Banacha. Rozwi¹zanie tego typu pozwala na:

‘mo¿liwoœæ ci¹g³ego, fachowego nadzoru, ‘przestrzeganie terminu opróbowañ,

‘zainstalowanie w gmachu Wydzia³u Geologii mikro-procesorowego zestawu do zbierania, przetwarzania i zapamiêtywania mierzonych parametrów z mo¿liwoœci¹ ich odczytu w dowolnym czasie.

Zgodnie z przyjêtymi za³o¿eniami stacja pe³ni rolê bazy dydaktycznej, gdzie studenci maj¹ mo¿liwoœæ zapo-znania siê z oprzyrz¹dowaniem, konstrukcj¹ i dzia³alno-œci¹ aparatury pomiarowej, metodyk¹ badañ oraz sposobem kontrolowania i gromadzenia danych rejestro-wanych w systemie ci¹g³ym. Równoczeœnie pe³ni ona rolê poligonu doœwiadczalnego w zakresie wp³ywu aglomeracji warszawskiej na œrodowisko (Ma³ecka, 1996).

Prowadzone badania i obserwacje koncentruj¹ siê g³ównie wokó³:

‘kszta³towania siê stanu wód podziemnych czwarto-rzêdowego i oligoceñskiego poziomu wodonoœnego pod wp³ywem cyklicznoœci zjawisk przyrodniczych oraz spo-sobu i wielkoœci eksploatacji,

‘przeœledzenia zmian sk³adu chemicznego wód opa-dowych z uwzglêdnieniem mokrej i suchej depozycji, wód przesi¹kowych migruj¹cych przez strefê aeracji oraz wód podziemnych z odwierconych na terenie stacji piezome-trów i dwu studni g³êbinowych.

Poza szczegó³owym rozpoznaniem profilu geologicz-nego do g³êbokoœci 269 m, okreœleniem parametrów hydrogeologicznych ujmowanych poziomów wodono-œnych oraz zawartoœci pierwiastków œladowych w profilu czwartorzêdu i w³aœciwoœci filtracyjnych strefy aeracji, stacja zosta³a wyposa¿ona w kilka stanowisk badawczych, z których obserwacje s¹ gromadzone w czterech pionach tematycznych obejmuj¹cych:

‘parametry klimatyczne (prêdkoœæ wiatru, ciœnienie atmosferyczne, temperatura i wilgotnoœæ powietrza, opady atmosferyczne),

‘dynamikê wód podziemnych,

‘makro- i mikro-sk³adniki wód opadowych, prze-si¹kowych i podziemnych,

‘badania eksperymentalne.

Szeroka problematyka badawcza, przy automatycznej rejestracji wyników wymaga ró¿nej czêstotliwoœci uœred-niania danych, od zapisów œrednich 10-minutowych warto-œci do œrednich godzinowych. Poza standardowymi parametrami klimatycznymi, dynamik¹ i chemizmem wód s¹ rejestrowane pomiary temperatury i wilgotnoœci ska³ strefy niepe³nego nasycenia. Na stacji s¹ prowadzone rów-*Instytut Hydrogeologii i Geologii In¿ynierskiej, Wydzia³

Geologii, Uniwersytet Warszawski, ul. ¯wirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa

**Katedra Ochrony Œrodowiska i Zasobów Naturalnych, Wydzia³ Geologii, Uniwersytet Warszawski, ul. ¯wirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa;

nie¿ badania eksperymentalne dotycz¹ce zmian koncentra-cji ¿elaza, zawartoœci tlenu i wolnego dwutlenku wêgla podczas próbnych pompowañ studni g³êbinowych.

Placówk¹ nasz¹ zainteresowanych jest wiele instytucji naukowych oraz Wydzia³ Ochrony Œrodowiska Urzêdu Wojewódzkiego Warszawy, a wyniki prowadzonych obser-wacji zosta³y w³¹czone do Krajowej Sieci Monitoringu Wód Podziemnych.

Stanowiska badawcze

Stacja jest zlokalizowana u zbiegu dwu arterii komu-nikacyjnych, które stanowi¹ ul. ¯wirki i Wigury oraz ul. Banacha. Od zachodu graniczy bezpoœrednio z gmachem Wydzia³u Geologii Uniwersytetu Warszawskiego. Teren stacji obejmuje powierzchniê 2510 m2 _{i jest wyposa¿ony} w siedem stanowisk badawczych, nie zawsze monotema-tycznych (ryc. 1).

W przypadku parametrów klimatycznych poza

stano-wiskiem drugim, gdzie znajduje siê klatka

meteorologicz-na z czujnikami rejestruj¹cymi ciœnienie, wilgotnoœæ i temperaturê powietrza, w strefie aeracji zamontowano mikroprocesorowe mierniki gradientu temperatury gruntu. Zgodnie z wymaganiami standardów Œwiatowej Organiza-cji Meteorologicznej mierniki s¹ umieszczone na g³êbo-koœciach: 0,05, 0,10, 0,20, 0,50, 1 m oraz dodatkowo na 2 i 4 m. Wszystkie pomiary zapamiêtywane s¹ z godzinn¹ czêsto-tliwoœci¹ i gromadzone w pamiêci komputerowej.

Stanowisko trzecie poœwiêcone jest problematyce

wp³ywu konstrukcji deszczomierzy oraz wysokoœci umieszczenia ich powierzchni recepcyjnej na chemizm wód opadowych. Dlatego te¿, na dachu budynku Geologii (stanowisko pierwsze) poza analogicznym jak w sieci

IMiGW wiatromierzem, zamontowano automatyczny pobieracz suchego i mokrego opadu (ryc. 2).

Deszczomierz ten zaopatrzony w dwa kolektory o pojemnoœci 10 dm3 _{ka¿dy, pozwala na gromadzenie w} dowolnym okresie czasu zarówno opadu mokrego, jak i py³u atmosferycznego sk³adaj¹cego siê z cz¹stek natural-nych i antropogenicznatural-nych. Zastosowany materia³ kon-strukcyjny nie wchodzi w reakcjê z opadem a przyrz¹d mo¿e pracowaæ w przedziale temperatur –20 do +40o_C.

Do najmniej spójnych tematycznie nale¿y stanowisko

czwarte. G³ównym jego zadaniem jest okreœlenie sk³adu

chemicznego wód migruj¹cych przez strefê aeracji. W tym celu zamontowano tu wiele próbników podciœnieniowych produkcji USA (ryc. 3). Pobór próbki wody odbywa siê za pomoc¹ rêcznej pompki. Wytworzenie podciœnienia umo-¿liwia przenikanie wód infiltracyjnych przez ceramiczn¹ membranê i gromadzenie siê ich w zbiorniku. Tu równie¿ zosta³ odwiercony piezometr z chemicznie obojêtnego materia³u, ujmuj¹cy p³ytkie wody strefy saturacji. Poza tym na dwumetrowym statywie s¹ umieszczone 4 plastiko-we kolektory, s³u¿¹ce do ³¹cznego gromadzenia wód opa-dowych i py³ów. Zbierany w cyklach miesiêcznych opad, ka¿dorazowo jest zlewany do wspólnego naczynia, a kolektory po przep³ukaniu destylowan¹ wod¹ s¹ umieszcza-ne ponownie na statywie. W laboratorium py³y ulegaj¹ separacji wskutek powolnej sedymentacji oraz dekantacji wody znad osadu. Uzyskane w ten sposób próbki wody i py³y s¹ poddawane badaniom laboratoryjnym, a wyniki ich stanowi¹ materia³ porównawczy z danymi uzyskanymi z automatycznego pobieraza opadu mokrego i suchego.

Do najwiêkszych i najkosztowniejszych nale¿y

stano-wisko pi¹te. W specjalnie zbudowanym, zag³êbionym w

pod³o¿u budynku o powierzchni 33 m2_{znajduj¹ siê dwie} studnie g³êbinowe ujmuj¹ce wody z utworów

czwartorzê-ul. ¯wirki i Wigury chodnik chodnik sidewalk 0 5 10m akadem ikU W youthhos tel droga doja zdow a fe ede r road GMACHWYDZIA

£U GEOLOGII U

W FACULTY OF GEOLOGY BUIL DING

N

wind gauge and automatic collector of dry and wet precipitation

klatka meteorologiczna, mierniki gradientu temperatury gruntu

thermometer shelter, sensor of soil temperature gradient

pluwiograf, deszczomierz i pojemniki do gromadzenia wód opadowych

recording rain gauge, precipitation gauge, canister for rainwater storage

próbniki podciœnieniowe do ujmowania wód przesi¹kowych

pressure-vacuum soil water samplers for collecting percolation water

piezometr i studnie wiercone w budynku przystosowane do prowadzenia próbnych pompowañ

piezometer and water wells customized for pumping tests

poletko doœwiadczalne do badañ geologiczno-in¿ynierskich

experimental field for geological and engineering tests

czujniki rejestruj¹ce wilgotnoœæ, temperaturê i konduktywnoœæ strefy niepe³nego nasycenia

sensors tracing humidity, temperature and electric conductivity within the unstauration zone

STANOWISKA BADAWCZE: RESEARCH STATIONS:

1

Ryc. 1. Plan sytuacyjny stacji badawczej „Ochrony œrodowiska i wp³ywów antropogenicznych na wody podziemne”, dzia³aj¹cej przy

Wydziale Geologii UW

du i oligocenu oraz piezometr reprezentuj¹cy p³ytkie wody gruntowe o zwierciadle swobodnym. W budynku tym mie-œci siê równie¿ skrzynia przelewowa, a mo¿liwoœæ odpro-wadzenia wody do sieci burzowej pozwala na prowadzenie w ramach zajêæ dydaktycznych trzystopniowych, prób-nych pompowañ oraz badañ eksperymentalprób-nych, których wyniki s¹ wykorzystywane przez doktorantów naszego Wydzia³u.

W celu okreœlenia rytmiki wahañ w cyklu rocznym i wieloletnim w obu studniach zosta³y za³o¿one czujniki do ci¹g³ej rejestracji stanów i temperatury wód. Ma to szcze-gólne znaczenie w przypadku wód poziomu oligoceñskie-go. Problematyka dotycz¹ca eksploatacji tego poziomu by³a i nadal jest tematem licznych publikacji naukowych oraz kilkuset dokumentacji hydrogeologicznych studni odwierconych na terenie Warszawy i ca³ej niecki mazowiec-kiej. Poza badaniami bilansowo-zasobowymi (Macioszczyk, 1996, 1997; Paczyñski, 1996) wiele uwagi poœwiêcano kszta³towaniu siê leja depresji (Ba¿yñski, 1996; Kazimier-ski i in., 1999) oraz koniecznoœci uzdatniania tych wód, g³ównie ze wzglêdu na ponadnormatywn¹ zawartoœæ ¿ela-za.

Historia eksploatacji wód poziomu oligoceñskiego datuje siê od ponad stu lat, kiedy to w 1896 r. na terenie miasta z otworu o g³êbokoœci 217 m uzyskano samo-wyp³yw 14,7 m nad powierzchniê terenu odpowiadaj¹cy rzêdnej 100 m n.p.m. Odkrycie mo¿liwoœci ujmowania wód artezyjskich o wysokiej jakoœci spowodowa³o du¿e zainteresowanie tym poziomem, co na przestrzeni lat doprowadzi³o do wytworzenia siê g³êbokiego leja depresji. Nadmierna eksploatacja szczególnie lat 60. i pocz¹tku lat 70. spowodowa³a spadek ciœnienia hydrostatycznego i obni¿enie zwierciad³a w miejscu maksymalnej depresji o ok. 43 m, tj. do rzêdnej 57 m n.p.m. (Miecznicki, 1983).

Z uwagi na po³o¿enie stacji w centralnej czêœci miasta, ca³kowit¹ automatyzacjê pomiarów oraz mo¿liwoœæ pro-wadzenia badañ eksperymentalnych, ujêcie wód poziomu oligoceñskiego znajduj¹ce siê na naszej stacji nale¿y uznaæ za reperowe. Uzyskane wyniki stanowi¹ cenny przyczy-nek do szeroko zakrojonych badañ prowadzonych przez Pañstwowy Instytut Geologiczny nad re¿imem wód pod-ziemnych niecki mazowieckiej.

Stanowisko szóste zosta³o przygotowane do

prowa-dzenia polowych badañ geologiczno-in¿ynierskich.

Wyko-nano tu g³êboki, obszerny wykop, który zosta³ nastêpnie wype³niony piaskami aluwialnymi Wis³y. Osady te cha-rakteryzuj¹ siê odmiennymi w³aœciwoœciami fizyczno-tech-nicznymi od otaczaj¹cych wykop glin zwa³owych zlodowacenia œrodkowopolskiego. Na terenie stacji mog¹ wiêc byæ prowadzone zajêcia dydaktyczne, obejmuj¹ce badania w dwu ró¿nych oœrodkach skalnych.

W badaniach dotycz¹cych ochrony œrodowiska, w tym równie¿ wód podziemnych, niezmiernie wa¿nym zagad-nieniem jest ocena podatnoœci wód na zanieczyszczenia wnoszone do pod³o¿a przez opad mokry oraz wskutek wymywania opadu suchego. W przypadku strefy pe³nego nasycenia, w obliczeniach hydrogeologicznych uwzglêdnia siê wartoœæ porowatoœci aktywnej, dla strefy aeracji nato-miast parametr ten w stosowanych schematach obliczenio-wych powinien byæ zast¹piony wilgotnoœci¹ objêtoœciow¹ (Witczak & ¯urek, 1994; Macioszczyk,1999). Aby okre-œliæ czas przes¹czania siê wód w strefie niepe³nego nasyce-nia, inaczej pionowego ruchu wody przez strefê aeracji, niezbêdna jest znajomoœæ stopnia uwilgocenia badanych utworów. Wilgotnoœæ nale¿y do parametrów bardzo zmien-nych, podlegaj¹cych wahaniom sezonowym i dobowym. Zdaniem Wieczystego (1982) jest ona charakterystyczna tylko dla danego momentu. Spe³nienie tego warunku wymaga³o zorganizowania odrêbnego — siódmego

stano-wiska badawczego, które umo¿liwia ci¹g³¹ rejestracjê

gra-dientu wilgotnoœci strefy aeracji. W 1998 r. w profilu pionowym umieszczono 6 sond na g³êbokoœci: 0,1, 0,2, 0,5 m oraz 1; 2; 4 m rejestruj¹cych wilgotnoœæ gruntu metod¹ reflektometryczn¹ z równoczesnym pomiarem temperatu-ry i przewodnoœci elektrolitycznej. Zastosowanie zapisu danych z wykorzystaniem pakietu obliczeniowego i mikro-komputera umo¿liwia rejestracjê ponad 13 000 danych liczbowych w ci¹gu miesi¹ca. Pewn¹ weryfikacj¹ obliczeñ czasu pionowej migracji wód jest okreœlenie reakcji zwier-ciad³a wód podziemnych na poszczególne zjawiska opado-we rejestrowane w systemie dobowym (Ma³ecki, 1998), co umo¿liwiaj¹ prowadzone na stacji obserwacje.

Zajmowana przez stacjê powierzchnia oraz sukcesyw-ne wprowadzanie nowych technologii monitorowania œro-dowiska daje mo¿liwoœci dalszego doskonalenia i rozszerzania zakresu badañ.

Wybrane przyk³ady gromadzenia i graficznej interpretacji danych

Szeroka problematyka badawcza oraz du¿a czêstotli-woœæ rejestracji pomiarów sprawia, ¿e omówienie

groma-rurka do poboru próbki

sampling tube

uszczelnienie z bentonitu, uniemo¿liwiaj¹ce sp³yw wody po œciankach próbnika

bentonite seal protecting from water flow along the sampler wall

obsypka z piasku kwarcowego

silica sand

korpus próbnika z tworzywa sztucznego

plastic sampler body

porowaty, ceramiczny zbiornik na wodê

porous, ceramic cap for water Ryc. 3. Próbnik podciœnieniowy do poboru wód ze strefy aeracji Fig. 3. Pressure-vacuum soil water sampler for collecting water

samples from the aeration zone

opadsuchy dr yprecipitation opadmokr y wetprecipitation pokrywa cover czujnik mechanizmu uruchamiaj¹cego pokrywê w czasie rozpoczêcia i zakoñczenia opadu

sensor activating a cover unit while precipitation starts or ends

kolektory o pojemnoœci 10 dm3 collectors of 10 dm capacities3 zasilanie z sieci power supply statyw stand

Ryc. 2. Automatyczny pobieracz opadu suchego i mokrego Fig. 2. Automatic collector of dry and wet precipitation

dzonych od pocz¹tku lat dziewiêædziesi¹tych informacji znacznie wykracza poza ramy niniejszego artyku³u. Z koniecznoœci zatem ograniczono siê do wybranych przyk³adów.

Dobowy rozk³ad temperatury rejestrowa-ny na stanowisku drugim daje mo¿liwoœæ przeœledzenia zmian zachodz¹cych w ci¹gu doby, miesi¹ca i roku (tab.1; ryc. 4). Znajo-moœæ tego parametru jest niezbêdna przy tworzeniu modeli geochemicznych przez rozwi¹zanie uk³adu równañ uwzglêd-niaj¹cych sta³e równowagi poszczególnych reakcji oraz bilans masy analizowanych sk³adników. Tworzenie modeli wymaga znajomoœci nie tylko równowag kwaso-wo-zasadowych wyra¿onych przez pH, równowag utleniaj¹co-redukcyjnych, cha-rakteryzowanych potencja³em Eh, ale rów-nie¿ poznania temperatury, w której zachodz¹ reakcje chemiczne w strefie oddzia³ywania roztworu ze szkieletem gruntowym. Badania wód przesi¹kowych,

ujmowanych próbnikami podciœ-nieniowymi, nie pozwalaj¹ na bez-poœredni pomiar temperatury w strefie analizowanych oddzia³ywañ. Prowadzone pomiary temperatury gruntu oraz znajomoœæ g³êbokoœci zainstalowanych próbników umo-¿liwiaj¹ wype³nienie tej luki (Ma³ecki, 1995).

Wyniki monitoringu stanów wód podziemnych w przypadku poziomu oligoceñskiego w pe³ni potwierdzaj¹ obserwowan¹ na terenie miasta tendencjê stopnio-wej odbudowy ciœnienia hydrosta-tycznego (Ba¿yñski, 1996; Kazimierski, 1999). Rejestrowany na stacji poziom zwierciad³a wody od 1992 r. wzrós³ z 32,13 m p.p.t. poprzez 28,8 m w 1998 r. i 26,1 m p.p.t. w 2001 r. Tak wiêc wprowa-dzone rygory administracyjne, dotycz¹ce ograniczenia nadmier-nej eksploatacji wód z wy³¹cznym przeznaczeniem ich do celów kon-sumpcyjnych oraz na potrzeby przemys³u spo¿ywczego i farma-ceutycznego da³y pozytywne rezultaty w aspekcie bilanso-wo-zasobowym ca³ej niecki mazowieckiej. Przy eksploatacji poziomu oligoceñskiego wa¿nym problemem jest równie¿ sk³ad chemiczny wód. Mimo wysokiej jakoœci i walorów smakowych woda ta nie spe³nia wszystkich warunków sta-wianych wodom pitnym, g³ównie ze wzglêdu na

ponadnor-Tab.1. Dobowy rozk³ad temperatur gruntu z 1.01.1998 r.

Tab.1. Daily soil temperature distribution on 1.01.1998 -5 0 5 10 15 20 25

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 50 cm 20 cm 10 cm 5 cm temp. powietrza temperatura[ C]° temperature [C]° miesi¹c month

g³êbokoœædepth g³êbokoœædepth

-5 0 5 10 15 20 25

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 4 m 2 m 1 m 50 cm temp. powietrza temperatura[ C]° temperature [C]° miesi¹c month Ryc. 4. Zmiany œrednich mie-siêcznych tem-peratur gruntu w funkcji g³êbo-koœci Fig. 4. Average monthly tempe-rature changes soil as a funcion depth

Temperatura gruntu na ró¿nych g³êbokoœciach

Godzina 5 cm 10 cm 20 cm 50 cm 1 m 2 m 4 m 0 2,1 2,2 2,6 3,3 4,7 7,8 10,2 1 2,1 2,2 2,5 3,3 4,8 7,8 10,2 2 2 2,2 2,5 3,3 4,7 7,8 10,2 3 2,1 2,2 2,5 3,3 4,8 7,8 10,2 4 2,1 2,2 2,5 3,3 4,8 7,8 10,2 5 2,1 2,3 2,5 3,3 4,8 7,8 10,2 6 2,2 2,3 2,5 3,3 4,8 7,8 10,2 7 2,3 2,3 2,5 3,3 4,7 7,8 10,2 8 2,2 2,3 2,5 3,3 4,7 7,8 10,2 9 2,3 2,3 2,5 3,3 4,8 7,8 10,2 10 2,2 2,3 2,5 3,3 4,8 7,8 10,2 11 2,1 2,3 2,5 3,3 4,7 7,8 10,1 12 2 2,2 2,5 3,4 4,7 7,8 10,2 13 1,9 2,2 2,5 3,3 4,8 7,8 10,2 14 1,8 2,1 2,5 3,3 4,8 7,8 10,2 15 1,7 2 2,4 3,3 4,8 7,8 10,2 16 1,6 1,9 2,4 3,3 4,7 7,8 10,2 17 1,5 1,8 2,4 3,3 4,8 7,8 10,2 18 1,4 1,8 2,3 3,3 4,8 7,8 10,2 19 1,3 1,7 2,2 3,4 4,7 7,8 10,1 20 1,2 1,6 2,2 3,4 4,8 7,8 10,1 21 1,1 1,6 2,1 3,3 4,8 7,8 10,1 22 1 1,5 2,1 3,4 4,8 7,8 10,2 23 1 1,4 2 3,3 4,8 7,8 10,2 max 2,3 2,3 2,6 3,4 4,8 7,8 10,2 n=132 0 10 20 30 40 50 60 0 -0,25 0,26 -0,50 zawartoœæ ¿elaza [mg/dm ]3 iron concentration [mg/dm ]3 liczba studni number of wells 0,51 -0,75 0,76 -1,00 1,01 -1,25 1,26 -1,50 1,51 -1,75 1,76 -2,00 2,01 -2,25 2,26 -2,50 2,51 -2,75 2,76 -3,00

Ryc. 5. Zawartoœæ ¿elaza w wodach poziomu oligoceñskiego bezpoœrednio po udostêp-nieniu ujêæ do eksploatacji

Fig. 5. The iron concentration in the waters of the Oligocene aquifer just after groundwater

matywne zawartoœci ¿elaza. Jest rzecz¹ charakterystyczn¹, ¿e koncentracja tego sk³adnika w z³o¿u jest z regu³y znacz-nie ni¿sza ni¿ w czasie jego eksploatacji. W celu przekona-nia siê czy tego rodzaju zmiany wywo³ane s¹ czynnikami natury przyrodniczej, czy te¿ antropogenicznej, analizie poddano wyniki oznaczeñ próbek wody pobieranych bez-poœrednio po odwierceniu poszczególnych otworów z tere-nu ca³ej Warszawy, bez wzglêdu na rok wykonania ujêcia. Histogramy rozk³adu zawartoœci Fe wskazuj¹, ¿e w wodach poziomu oligoceñskiego w ostatnim piêædziesiêcio-leciu, koncentracja tego sk³adnika utrzymuje siê na przy-rodniczo uwarunkowanym poziomie (ryc. 5). W obrêbie miasta zdecydowanie dominuj¹ wartoœci od 0,51 do 0,75 mg/dm3 _{(Ma³ecka & Wójcik, 1999). Równie¿ w naszej} studni, bezpoœrednio po odwierceniu otworu w 1991 r., zawartoœæ Fe w wodach poziomu oligoceñskiego mieœci³a siê w granicach dominanty 0,6–0,7 mg/dm3_{. Przy stabilnym} typie hydrochemicznym reprezentowanym przez wody HCO3–Cl–Na–Ca koncentracja ¿elaza ogólnego wzrasta do 5–8 mg/dm3_{. Jak wykaza³y to badania eksperymentalne} prowadzone na terenie stacji w czasie próbnych pompowañ (ryc. 6) wzrost ten jest spowodowany g³ównie wielkoœci¹ eksploatacji, konstrukcj¹ studni oraz wp³ywem bakterii ¿elazistych, spoœród których do najbardziej charaktery-stycznych nale¿y Galionella.

W czasie tych badañ, poza pomiarami makro- i mikrosk³adu wód, s¹ prowadzone równie¿ obserwacje zmian zawartoœci tlenu i dwutlenku wêgla (wolnego, wodorowêglanowego i agresywnego). Modelowanie geo-chemiczne oraz badania laboratoryjne prowadzone przez Pawlick¹ (2001) zgodnie potwierdzi³y, ¿e przy obojêtnym odczynie wód dwutlenek wêgla wystêpuje w formie wodo-rowêglanowego CO2i wolnego CO2. W miarê przebiegu pompowania zaznacza siê tendencja wzrostu zawartoœci wolnego CO2 i obni¿ania siê pH, natomiast agresywny dwutlenek wêgla zosta³ wykryty dopiero pod koniec 72 godzinnego pompowania otworu. Wyniki obu prowadzo-nych eksperymentów wzajemnie siê uzupe³niaj¹ i potwier-dzaj¹ fakt, ¿e Galionella mo¿e rozwijaæ siê w warunkach znikomej koncentracji rozpuszczonego w wodzie tlenu oraz, ¿e odpowiadaj¹ jej warunki œrodowiskowe panuj¹ce w wodach poziomu oligoceñskiego. Prze¿ycie organi-zmów w warstwie wodonoœnej zale¿y bowiem od typu organizmu i fizykochemicznych parametrów œrodowiska takich jak temperatura, stê¿enie substancji pokarmowych, odczyn i potencja³ redoks (Olañczuk-Neyman, 2001).

Poza cytowanymi przyk³adami, na stacji zgromadzony zosta³ bogaty materia³ dokumentacyjny dotycz¹cy roli opadów atmosferycznych i strefy aeracji w kszta³towaniu sk³adu chemicznego wód podziemnych oraz wp³ywu czyn-ników klimatycznych na dynamikê wód. Wyniki

systema-tycznych oznaczeñ makro- i mikrosk³adu wód opadowych, przesi¹kowych i podziemnych stanowi¹ cenny materia³ w ustaleniu pionowej strefowoœci hydrochemicznej.

Literatura

BA¯YÑSKI J. 1996 — Eksploatacja wód z utworów oligoceñskich w rejonie Warszawy. Prz. Geol., 44: 404–406.

KAZIMIERSKI B.1999 — Dynamika stanów wód piêtra trzeciorzêdo-wego centralnej czêœci niecki mazowieckiej [W:] Wspó³czesne proble-my hydrogeologii, t. 9, Pañstw. Inst. Geol., Warszawa: 431–434. KAZIMIERSKI B., MA£ECKA D. & RÓ¯KOWSKI A. 1999 — Cel, metody i wyniki monitoringu wód podziemnych w Polsce. Biul., Pañstw. Inst. Geol., 388: 79–114.

KAZIMIERSKI B., MODLIÑSKI P. & PRZYTU£A E. 1999 — Uwagi o zagro¿eniach jakoœci i koncepcji ochrony wód piêtra trzeciorzêdowe-go centralnej czêœci niecki mazowieckiej. [W:] Wspó³czesne problemy hydrogeologii, t. 9, Pañstw. Inst. Geol., Warszawa: 435–437. MACIOSZCZYK T. 1996 — Badania modelowe niecki mazowieckiej. Prz. Geol., 44: 397–400.

MACIOSZCZYK T. 1997 — System kr¹¿enia wód podziemnych w oli-goceñskim zbiorniku niecki mazowieckiej. [W:] Oligoceñski zbiornik wód podziemnych regionu mazowieckiego (znaczenie, zagro¿enie, ochrona). Wyd. PAN, Warszawa: 62–85.

MACIOSZCZYK T. 1999 — Czas przes¹czania pionowego wody jako wskaŸnik stopnia ekranowania warstwy wodonoœnej. Prz. Geol., 47: 731–736.

MA£ECKA D. 1996 — Stacja naukowo badawcza przy Wydziale Geo-logii Uniwersytetu Warszawskiego, zadania, problemy badawcze i organizacyjne. Raport 1/96 „Sieæ stacjonarnych obserwacji wód pod-ziemnych w Polsce. Wyd. Pañstw. Inst. Geol., Warszawa: 107–119. MA£ECKA D., MA£ECKI J. J. & SKORUPSKI W. 1993 — Raport o stanie œrodowiska w rejonie stacji badawczej przy Wydziale Geologii Uniwersytetu Warszawskiego. [W:] Wspó³czesne problemy hydroge-ologii, t. 6. Wyd. Uniw. Wroc³awski: 255–266.

MA£ECKA D. & WÓJCIK J. 1999 — Wyniki badañ monitoringowych poziomu oligoceñskiego w Stacji Badawczej przy Wydziale Geologii UW [W:] Wspó³czesne problemy hydrogeologii, t. 9, Pañstw. Inst. Geol., Warszawa: 461–465.

MA£ECKI J. 1995 — Role of the zone of aeration in the formation of groundwater chemical composition. Geol. Quart., 39: 439–448. MA£ECKI J. J. 1998 — Rola strefy aeracji w kszta³towaniu sk³adu chemicznego p³ytkich wód podziemnych wybranych œrodowisk hydro-geochemicznych. Biul. Pañstw. Inst. Geol., 381.

MIECZNICKI J. 1983 — Rozwój depresji rejonowej oraz ocena zaso-bów wód poziomu oligoceñskiego w rejonie Warszawy, na podstawie stacjonarnych obserwacji wód podziemnych. CAG, P¹ñstw. Inst. Geol. OLAÑCZUK-NEYMAN K. 2001 — Mikroorganizmy w kszta³towaniu jakoœci i uzdatnianiu wód podziemnych. Monografia Komitetu In¿y-nierii Œrodowiska, PAN, vol. 1. Wyd. Politechniki Gdañskiej. PACZYÑSKI B. 1996 — Zasoby wód oligoceñskich. Prz. Geol., 44: 394–396.

PAWLICKA D. 2001 — Wyniki badañ zawartoœci tlenu i dwutlenku wêgla w wodach podziemnych ujmowanych podczas próbnych pompo-wañ na terenie stacji badawczej przy Wydziale Geologii UW. Prz. Geol., 49: 1089–1095.

WIECZYSTY A. 1982 — Hydrogeologia in¿ynierska. Wyd. PWN. WITCZAK S. & ¯UREK A. 1994 — Wykorzystanie map glebowo-rol-niczych w ocenie ochronnej roli gleb dla wód podziemnych [W:] Kleczkowski A.S. (red.), Metodyczne podstawy ochrony wód podziem-nych. Wyd. AGH: 155–180.

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 0 4 8 12,5 16,5 20,5 24,5 28,5 32,5 36,5 40,5 44,5 48,5 52,5 56,5 60,5 64,5 68,5 72,5 Q=10m /h3 Q=20m /h3 Q=30m /h3 zawartoϾ Fe [mg/dm ] og. 3 total iron concentration Fe [mg/dm ] TOT 3 czas [h] time [h] zawartoϾ Feog.

total iron concentration FeTOT

Ryc. 6. Zmiany zawartoœci ¿elaza w czasie

próbnego pompowania studni przy Wydziale Geologii UW

Fig. 6. The changes of iron concentration

during the well pumping test on the rese-arch station