WYPIĉTRZENIE STRUKTURALNE JAKO BARIERA GEOLOGICZNA DLA MIGRACJI ZANIECZYSZCZEē DO WÓD PODZIEMNYCH W REJONIE SKàADOWISKA ODPADÓW

WYPIĉTRZENIE STRUKTURALNE JAKO BARIERA GEOLOGICZNA DLA MIGRACJI ZANIECZYSZCZEē DO WÓD PODZIEMNYCH W REJONIE SKàADOWISKA ODPADÓW

Hanna Záotoszewska-Niedziaáek

Szkoáa Gáówna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Streszczenie. Na podstawie obserwacji prowadzonych w otoczeniu skáadowiska odpadów komunalnych „Otwock-ĝwierk” przedstawiono rolĊ wypiĊtrzenia strukturalnego jako ba- riery geologicznej ograniczającej rozprzestrzenianie siĊ zanieczyszczeĔ w Ğrodowisku wód podziemnych. Analizowany obiekt znajduje siĊ na Równinie GarwoliĔskiej – zdenudowa- nej wysoczyĨnie morenowej powstaáej w czasie zlodowaceĔ Ğrodkowopolskich. ZáoĪone warunki hydrogeologiczne w rejonie skáadowiska są efektem procesów glacitektonicznych, które doprowadziáy do wypiĊtrzenie osadów podáoĪa czwartorzĊdu i deformacji warstw osadów glacjalnych.

Sáowa kluczowe: wypiĊtrzenie strukturalne, wody podziemne, warunki hydrogeologiczne, skáadowisko odpadów

WSTĉP

Degradacja Ğrodowiska gruntowo-wodnego przez powierzchniowe Ĩródáo zanie- czyszczenia, takie jak na przykáad skáadowisko odpadów komunalnych, moĪe obej- mowaü zjawiska negatywne o zróĪnicowanej wadze. Zdarzenia o znaczeniu lokalnym i krótkotrwaáym dotyczą przewaĪnie awarii obiektów lub ich zabezpieczeĔ. Zdarzenia o skutkach dáugoterminowych dotyczą zazwyczaj funkcjonowania obiektów, których konstrukcja nie uwzglĊdniaáa naturalnych cech Ğrodowiska przyrodniczego, w tym tak- Īe warunków gruntowo-wodnych. Oddziaáywanie obiektów uciąĪliwych na Ğrodowi- sko (takĪe w wyniku awarii) zmieniaü moĪe nie tylko charakterystykĊ geochemiczną podáoĪa gruntowego. Obiekty takie wpáywaü mogą takĪe na wody podziemne uĪyt-

Adres do korespondencji – Corresponding author: Hanna Záotoszewska-Niedziaáek, Szkoáa Gáówna Gospodarstwa Wiejskiego, Katedra GeoinĪynierii, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa, e-mail: hanna_zlotoszewska_niedzialek@sggw.pl

kowych poziomów wodonoĞnych. WraĪliwoĞü stref lokalizacji obiektów uciąĪliwych na zanieczyszczenia zaleĪy zatem nie tylko od ukáadu wychodni utworów powierzch- niowych, stanowiących potencjalne geologiczne bariery izolacyjne [Falkowska 2009].

Negatywne skutki oddziaáywania obiektów uciąĪliwych na wody podziemne wynikaü mogą takĪe z charakteru regionalnych struktur geologicznych [Záotoszewska-Niedzia- áek 2004].

Wzrastające zagroĪenie dla zasobów wód podziemnych i stwierdzane fakty iloĞcio- wej i jakoĞciowej ich degradacji [Kleczkowski 1991, Nowicki, red. 2007] sprawiáy, Īe strategia ochrony wód podziemnych realizowana jest juĪ na etapie planowania prze- strzennego. OkreĞla ją wydane w marcu 2009 roku rozporządzenie Ministra ĝrodowi- ska w sprawie szczegóáowych wymagaĔ dotyczące lokalizacji, budowy, eksploatacji i zamkniĊcia, jakim powinny podlegaü poszczególne typy skáadowisk odpadów. Decy- dującymi czynnikami wyboru lokalizacji dla takich obiektów są budowa geologiczna i warunki hydrogeologiczne. Szczególny nacisk poáoĪono w dokumencie na ochronĊ gáównych zbiorników wód podziemnych (GZWP) [Kleczkowski 1990, Kazimierski i in. 1998]. Jednak regionalna skala wyznaczania GZWP [Kleczkowski 1990] niesie ze sobą niebezpieczeĔstwo uproszczeĔ i uogólnieĔ modelu warunków hydrogeologicz- nych. Prawidáowy wybór bezpiecznej lokalizacji skáadowisk (uwzglĊdniający konkret- ne rozwiązania techniczne) powinien opieraü siĊ na szczegóáowej analizie budowy geo- logicznej, która uwzglĊdnia strukturalne elementy danego obszaru. Przykáadem takiej lokalizacji jest skáadowisko odpadów komunalnych „Otwock-ĝwierk”.

CEL BADAē I ICH METODYKA

Celem badaĔ byáo okreĞlenie znaczenia wypiĊtrzenia strukturalnego Wólki Mlądz- kiej w ksztaátowaniu warunków krąĪenia wód piĊtra czwartorzĊdowego w rejonie Otwocka oraz jego rola jako naturalnej geologicznej bariery strukturalnej ograniczają- cej rozprzestrzenianie siĊ zanieczyszczeĔ.

W ramach badaĔ przeprowadzono kwerendĊ materiaáów archiwalnych. Przeprowa- dzono takĪe pomiary gáĊbokoĞci zwierciadáa wód podziemnych w 15 studniach go- spodarskich (rys. 1). Obiekt zlokalizowany jest okoáo 5 km na wschód od Otwocka (województwo mazowieckie) na obszarze nieuĪytków rolnych wykazujących cechy zabagnienia (rys. 1). Tereny przylegáe do skáadowiska od wschodu i póánocy graniczą z kompleksem leĞnym, a z pozostaáych stron – z gruntami rolnymi.

Skáadowisko naleĪy do nadpoziomowo-wgáĊbnego: gáĊbokoĞü niecki wysypiska wy- nosi 1,5 m, wysokoĞü korpusu okoáo 17 m n.p.t., nachylenie skarp 1 : 1,5. Powierzchnia caáego obiektu wynosi okoáo 20,0 ha, w tym obszar pod skáadowanie odpadów zajmuje 12 ha i jest podzielony na 4 kwatery. Do izolacji masy odpadów od podáoĪa zasto- sowano przesáonĊ syntetyczną – szczelną warstwĊ izolacyjną z geomembrany PEHD o gruboĞci 2 mm. Odcieki ze skáadowiska zbierane są poprzez drenaĪ nadfoliowy, jed- noczeĞnie zostaá wykonany drenaĪ stabilizacyjny z odpáywem do rowu opaskowego.

Obiekt zostaá uruchomiony w kwietniu 1998 roku, czas eksploatacji przewidziany jest na okres 30 lat.

WARUNKI GEOLOGICZNE I HYDROGEOLOGICZNE

Analizowany obszar poáoĪony jest w obrĊbie wysoczyzny morenowej okreĞlanej jako Równina GarwoliĔska [Baraniecka 1973]. LeĪy ona w poáudniowo-wschodnim obrze- Īeniu Kotliny Warszawskiej. PowierzchniĊ Równiny GarwoliĔskiej budują osady zlodo- waceĔ Ğrodkowopolskich. Wysoczyzna posiada zdenudowaną, páaską powierzchniĊ. Jej rzĊdne w strefie skáadowiska zawierają siĊ w przedziale 130–135 m n.p.m. Wysoczyzna morenowa rozciĊta jest licznymi formami dolinnymi (suche doliny), które są Ğladami porzuconych przepáywów rzecznych. Ich rozwój zakoĔczyá siĊ w czasie zlodowacenia póánocnopolskiego.

Rys. 1. Lokalizacja punktów badawczych w rejonie skáadowiska „Otwock-ĝwierk”: wier- cenia archiwalne PIG, piezometry, punkty pomiaru zwierciadáa wody podziemnej, A A’ linia przekroju hydrogeologicznego, skáadowisko odpadów komunalnych Fig. 1. Location of the test points in the vicinity of the “Otwock-ĝwierk” land¿ ll site: Explana- tions: archiwal drillings, piezometers, points of groundwater table measurement, A A’ line of hydrogeological cross-section, land¿ ll site

P1 P2

P3 P4 6

5 9 10

8

7

15

4

13

12 11 6

5

4 3 14

1 3 2 2 P5

Warszawa Otwock-

ĝwierk

0,5

0 1

1 km B B’

A A’

Wisáa

Wólka Mlądzka Otwock

ĝwierk

Wola Ducka Kopki ĝwider

I

I’

0 4 km

Páytkie wystĊpowanie stropu utworów sáabo przepuszczalnych i maáe deniwelacje po- wierzchni terenu w rejonie skáadowiska są przyczyną rozwoju siedlisk hydrogenicznych z degradacją gruntów organicznych (torfów i namuáów). Teren w rejonie badaĔ odwad- niany jest za poĞrednictwem drobnych cieków i rowów melioracyjnych uchodzących do ĝwidra i Wisáy.

Warunki hydrogeologiczne w rejonie poligonu badawczego okreĞliü moĪna jako záo- Īone. Gáównym elementem budowy geologicznej jest wypiĊtrzenie strukturalne Wólki Mlądzkiej. W jej obrĊbie wyróĪniono trzy równolegle przebiegające elewacje o kierun- ku NW-SE [Baraniecka 1973]. Jedna z nich, elewacja ĝwierk – Wola Ducka, wystĊpuje okoáo 800 m na póánoc od skáadowiska (rys. 2). W obrĊbie wspomnianych elewacji strop pliocenu leĪy na wysokoĞci 120–130 m n.p.m. PomiĊdzy elewacjami znajduje siĊ on na wysokoĞci 52–60 m n.p.m. (miejscowoĞü Glina – otw. 2 na rys. 1).

0 1 2 km Ps+o

Ps+ż+ot

m

Gz

Ps+ Pr+o

I

Gp

Gz

I I

Gp

I

Ps

Ps+ż

P+ot G

Pd

M I

Gπ

I Pd

P

Ps

Gz

Ps

Ps

ż Ps

m m n.p.m.

Świder

Wisła

Otwock

Świerk

Kopki

k=

9,3.10^-5m/s Q=80 m³/h

0 ^2km

90

70 80

60

50

40

30 20

10 100 110 120

wydatek studni well discharge współczynnik filtracji coefficient of permeability utwory przepuszczalne:

ż – żwir, Pr – piaski grube, Ps – piaski średnie, Pd – piaski drobne permeable formations:

ż – gravel,

Pr – coarse-grained sands, Ps – medium grained sands, Pd – fine-grained sands utwory słaboprzepuszczalne:

Π – pyły, Gz – gliny zwałowe aquicludes:

Π – silts, Gz – tills Objaśnienia

Explanations

utwory bardzo słaboprzepuszczalne:

I – iły I – clays

zwierciadło wody podziemnej groundwater table

Q k

Rys. 2. Schematyczny przekrój I-I’ przez wypiĊtrzenie strukturalne ĝwierk – Wola Ducka Fig. 2. Simpli¿ ed cross-section I-I’ through the structural uplift ĝwierk – Wola Ducka

Wedáug Baranieckiej [1973] powstanie wypiĊtrzenia naleĪy wiązaü z impulsami tektonicznymi, które miaáy miejsce na przeáomie zlodowacenia poáudniowopolskiego i interglacjaáu mazowieckiego, natomiast górne czĊĞci faádów zostaáy zaburzone glaci- tektonicznie przez lądolód Ğrodkowopolski.

PodáoĪe utworów czwartorzĊdowych stanowią osady plioceĔskie, które reprezento- wane są przez iáy pstre z soczewami i przewarstwieniami piasków. MiąĪszoĞü caáego kompleksu jest zmienna, Ğrednio wynosi kilkadziesiąt metrów, w rejonie ĝwierka szaco- wana jest na 150 m [Baraniecka 1973]. Osady te w swej partii stropowej są zaburzone z utworami starszego czwartorzĊdu. Powierzchnia utworów trzeciorzĊdowych w rejonie badaĔ znajduje siĊ na wysokoĞci od 55 do 105 m n.p.m.

W obrĊbie zaburzonego kompleksu glin zwaáowych, muáków i iáów wystĊpują war- stwy wodonoĞne w formie soczew i przewarstwieĔ, najczĊĞciej o niskich parametrach hydrogeologicznych.

MiąĪszoĞü osadów czwartorzĊdowych waha siĊ od 0 w obrĊbie wypiĊtrzenia struk- turalnego – Wólki Mlądzkiej, do okoáo 100 m na pozostaáym obszarze. Z analizy ma- teriaáów archiwalnych PIG i publikowanych [Malinowski, red. 1991, Perek 1997] wy- nika, Īe skáadowisko odpadów komunalnych „Otwock-ĝwierk” zlokalizowane jest na obszarze, w którym nie wystĊpuje uĪytkowy poziom wodonoĞny w osadach czwarto- rzĊdowych.

W rejonie badaĔ, w strefie przypowierzchniowej, wystĊpują osady przepuszczalne wyksztaácone w postaci piasków Ğrednio- i drobnoziarnistych oraz gliniastych o miąĪszo- Ğci od 1,0 do 4,0 m. WystĊpowanie wody podziemnej związane jest tu zazwyczaj z osa- dami wypeániającymi dawne drogi powierzchniowego odpáywu w obrĊbie wysoczyzny polodowcowej.

Zwierciadáo wód podziemnych ma charakter swobodny i jego poáoĪenie uzaleĪnione jest od wielkoĞci infiltracji opadów. Wody z tych warstw eksploatowane są tylko lokalnie do celów gospodarczych ze wzglĊdu na ich maáe zasoby i záą jakoĞü. Pomiary poáoĪenia zwierciadáa wody w studniach gospodarskich w okresie badawczym (paĨdziernik 2004 – czerwiec 2005) wykazaáy, Īe zwierciadáo wystĊpowaáo na gáĊbokoĞci od 1 do 2,9 m p.p.t. Amplituda wahaĔ wyniosáa od 0,2 do 0,5 m. NajniĪsze stany zanotowano w listopa- dzie, najwyĪsze – w maju. W piezometrze 5 zwierciadáo wody ukáadaáo siĊ na gáĊbokoĞci od 0,55 do 0, 90 m p.p.t.

PoniĪej utworów przepuszczalnych leĪy ciągáy kompleks osadów sáaboprzepuszczal- nych: pyáy, gliny piaszczyste i pylaste, gliny z otoczakami, których caákowita miąĪszoĞü waha siĊ od 5 do 70 m. W obrĊbie tych utworów wystĊpują warstwy wodonoĞne zbu- dowane z piasków drobno- i Ğrednioziarnistych oraz Īwirów o miąĪszoĞci od 3 do 20 m (rys. 3 i 4).

Utwory te charakteryzuje wspóáczynnik filtracji k = 2,1–9,3 · 10^–5 m·s^–1, wydatek po- jedynczych otworów eksploatacyjnych waha siĊ od 18 do 24 m³·h^–1, wydatki jednostkowe wynoszą 0,38–3 m³·h^–1·m^–1. Ze wzglĊdu na niskie parametry hydrogeologiczne obszar w rejonie skáadowiska moĪna uznaü za niekorzystny pod kątem zaopatrzenia w wodĊ.

W podáoĪu skáadowiska w glinie zwaáowej na gáĊbokoĞci 1,5–5,2 m p.p.t. wystĊpują zawodnione przewarstwienia piaszczyste o miąĪszoĞci od 0,8 do 3 m. Warstwa wodo- noĞna zbudowana jest z piasków grubo- i drobnoziarnistych. Zwierciadáo ma charakter napiĊty i ukáada siĊ na gáĊbokoĞci od 0,83 (P1) do 4,82 m (P3). Amplituda wahaĔ wynosi od 0,71 (P1) do 1,52 m (P3). Przepáyw wody podziemnej w obrĊbie tej warstwy odbywa siĊ w kierunku póánocno-zachodnim [Záotoszewska-Niedziaáek 2007].

Rys. 3. Schematyczny przekrój hydrogeologiczny A-A’ przez wysoczyznĊ w rejonie skáadowiska

„Otwock-ĝwierk” (objaĞnienia jak na rys. 2)

Fig. 3. Hydrogeological cross-section A-A’ through the plateau in the vicinity of the Otwock- -ĝwierk land¿ ll site (explanation as in Fig. 2)

Rys. 4. Schematyczny przekrój hydrogeologiczny B-B’ przez wysoczyznĊ w rejonie skáadowiska

„Otwock-ĝwierk” (objaĞnienia jak na rys. 2 i 3)

Fig. 4. Hydrogeological cross-section B-B’ through the plateau in the vicinity of the Otwock- -ĝwierk land¿ ll site (explanation as in Fig. 2 and 3)

0 250 500 m

P1 P2 4

skáadowisko landfill

k=7,4·10^-5m/s Q=18 m³/h

m n.p.m. W E

3

SS S

3 S

S

k=5,3·10^-5m/s Q=22 m³/h

k=8,6·10^-5m/s Q=24 m³/h skáadowisko

landfill 1

6

P4 P1

0 250 500 m

SE NW

m n.p.m

DYSKUSJA

Glacitektoniczne faády zbudowane z iáów plioceĔskich, nadbudowanych miejscami utworami zwaáowymi, wystĊpują powszechnie w strefach krawĊdziowych dolin Wi- sáy, Odry czy Prosny [Falkowski 1999]. PotĊĪne faády zbudowane z iáów plioceĔskich

wystĊpują w krawĊdzi lewobrzeĪnej wysoczyzny w Warszawie [RóĪycki 1972]. Wy- piĊtrzenia glacitektoniczne spotykane w strefach krawĊdziowych dolin tworzą czĊsto pionowe, praktycznie nieprzepuszczalne bariery [Aber i Ber 2007], ograniczające kon- takt hydrauliczny struktur wodonoĞnych wysoczyzny z aluwialnym poziomem wód podziemnych w dolinach. ObecnoĞü takich struktur wpáywa na ograniczanie moĪliwo- Ğci rozprzestrzeniania siĊ zanieczyszczeĔ, które pochodziü mogą z obiektów zlokalizo- wanych na obszarach wysoczyznowych.

Specyficznym typem strukturalnej bariery geologicznej jest wypiĊtrzenie Wólki Mlądzkiej. Powstanie jej w okresie intensywnej glacitektoniki, juĪ u schyáku megegla- cjaáu poáudniowopolskiego [Baraniecka 1973, Lindner 1992], zdeterminowaáo charak- ter depozycji osadów lodowcowych takĪe w czasie nastĊpnych zlodowaceĔ. Efektem takiej sekwencji zdarzeĔ jest budowa analizowanej strefy. W strefie powierzchniowej dominują spoiste, sáabo przepuszczalne osady zawierające niewielkie przewarstwienia przepuszczalnych osadów fluwioglacjalnych.

Ryzyko pogorszenia jakoĞci wgáĊbnych wód podziemnych w efekcie funkcjonowa- nia skáadowiska odpadów jest na analizowanym obszarze niewielkie. Dotarcie polutan- tów do warstw tworzących regionalną strukturĊ wodonoĞną GZPW 215A – Subniecka Warszawska [Kleczkowski 1990, Kazimierski i in. 1998, Nowicki, red. 2007] jest maáo prawdopodobne. ZagroĪenie páytszych wód czwartorzĊdowych wypeániających regio- nalną jednostkĊ GZPW 222 – Dolina ĝrodkowej Wisáy jest takĪe niewielkie.

W obrĊbie zaburzonego kompleksu glin zwaáowych, muáków i pyáów stropowej partii wypiĊtrzenia Wólki Mlądzkiej warstwy wodonoĞne wystĊpują jedynie w formie soczew i przewarstwieĔ, najczĊĞciej o maáych parametrach hydrogeologicznych. Nie są one zatem atrakcyjne jako Ĩródáo zaopatrzenia w wodĊ. Nie tworzą takĪe kolektorów mogących transmitowaü polutanty w kierunku doliny Wisáy.

WNIOSKI

1. ObecnoĞü struktury glacitektonicznej Wólki Mlądzkiej wpáywa zarówno na regio- nalne, jak i na lokalne warunki krąĪenia wód podziemnych.

2. Lokalizacja obiektów uciąĪliwych w obrĊbie analizowanej strefy wiąĪe siĊ z nie- wielkim ryzykiem pogorszenia jakoĞci wód podziemnych.

3. Elementem waloryzacji obszarów Polski NiĪowej pod wzglĊdem ich wraĪliwoĞci na zanieczyszczenie wód podziemnych powinna byü takĪe identyfikacja lokalnych struk- tur glacitektonicznych.

PIĝMIENNICTWO

Aber J.S., Ber A., 2007. Glaciotectonism. Developments in Quaternary Science 6. Elsevier, Am- sterdam.

Baraniecka M.D., 1973. Szczegóáowa mapa geologiczna Polski. Arkusz Otwock z objaĞnieniami.

Wydaw. Geologiczne, Warszawa.

Falkowska E., 2009. Geomorfologiczne uwarunkowania wystĊpowania naturalnych geologicznych barier izolacyjnych na wybranych obszarach Polski ĝrodkowej. Wydawnictwa Uniwer- sytetu Warszawskiego, Warszawa.

Falkowski T., 1999. WyciĞniĊcia utworów spoistych w strefach krawĊdziowych dolin rzecznych na NiĪu Polskim jako elementy ograniczające kontakt wód podziemnych doliny i wysoczy- zny. W: Wspóáczesne problemy hydrogeologii. T. IX. Warszawa – Kielce.

Kazimierski B., CzabaĔska J., Mikoáajczyk A., ModliĔski P., Przytuáa E., Nowicki Z., 1998. Doku- mentacja hydrogeologiczna regionu mazowieckiego centralnej czĊĞci niecki mazowiec- kiej. PIG, Warszawa.

Kleczkowski A.S., 1990. Mapa obszarów gáównych zbiorników wód podziemnych (GZPW) w Pol- sce wymagających szczególnej ochrony, 1 : 500 000. AGH, Kraków.

Kleczkowski A.S. (red.), 1991. Ochrona wód podziemnych w Polsce. Stan i kierunki badaĔ. Publi- kacje CPBP 04.10, z. 56. SGGW-AR, Warszawa.

Lindner L., 1992. Stratygra¿ a (klimatostratygra¿ a) czwartorzĊdu. W: L. Lindner (red.) Czwarto- rzĊd: osady, metody badaĔ, stratygra¿ a. Wydawnictwo PAE, Warszawa.

Malinowski J. (red.), 1991. Budowa geologiczna Polski. T. VII. Hydrogeologia. Wydaw. Geolo- giczne, Warszawa.

Nowicki Z. (red.), 2007. Wody podziemne miast wojewódzkich Polski. PIG, Warszawa.

Perek M., 1997. Mapa hydrogeologiczna Polski, arkusz Otwock. Wydaw. Geologiczne, Warszawa.

Rozporządzenie Ministra ĝrodowiska z dnia 24 marca 2003 r. w sprawie szczegóáowych wymagaĔ dotyczących lokalizacji, budowy, eksploatacji i zamkniĊcia, jakim powinny odpowiadaü poszczególne typy skáadowisk odpadów. Dz.U. nr 39, poz. 320.

RóĪycki S.Z., 1972. Plejstocen Polski Ğrodkowej na tle przeszáoĞci w póĨnym trzeciorzĊdzie. PWN, Warszawa.

Záotoszewska-Niedziaáek H., 2004. InÀ uence of soil-water conditions on the migration of pollu- tants In the vicinity of municipal land¿ ll sites. Acta Geologica Polonica 54, 3, 413–432.

Záotoszewska-Niedziaáek H., 2007. Monitoring of the groundwater environment within a land¿ ll site. Annals of Warsaw Agricultural University of Life Sciences – SGGW, Land Recla- mation, 38, 49–56.

STRUCTURAL UPLIFT AS GEOLOGICAL BARRIER IN THE TRANSPORT OF POLLUTION TO THE GROUNDWATER IN THE VICINITY

OF THE LANDFILL SITE

Abstract. The paper presents the signi¿ cance of structural uplift as geological barrier in the transport of pollution to the groundwater environment based on monitoring studies in the vicinity of the municipial “Otwock-ĝwierk” land-¿ ll. The object is located in the Garwolin Plateau – a presently denudated morainic plateau formed during the Middle Polish Glacia- tions. The waste is located in the area where there are no Quaternary aquifer horizons of local or regional importance.

Key words: structural uplift, groundwater, hydrogeological conditions, land¿ ll site

Zaakceptowano do druku – Accepted for print: 17.12.2012