4. Metodyka badań.

4.1. Organizacja sieci punktów monitoringu wód podziemnych

Na terenie województwa kieleckiego znajduje się 26 punktów sieci krajowej i 95 punktów sieci regionalnej monitoringu jakości zwykłych wód podziemnych - stan w 1995 r. (rys.1., zał. 1). Ponadto, zgodnie z decyzjami wydanymi przez Wydział Ochrony Środowiska w Kielcach prowadzone są także 32 monitoringi lokalne wokół obiektów uciążliwych dla środowiska.
Punkty sieci krajowej stanowią otwory hydrogeologiczno - badawcze Stacji Hydrogeologicznych PIG (Kaplica k/Ostrowca Świętokrzyskiego, Nałęczów k/Kielc, Białowieża k/Sędziszowa) oraz inne otwory i studnie głębinowe (9 punktów) wchodzące jednocześnie w skład krajowej sieci Stacjonarnych Obserwacji Wód Podziemnych (SOWP) PIG. Włączonych jest do niej także 7 studni kopanych, w których prowadzone są przez IM i GW obserwacje stacjonarne zwierciadła wód gruntowych . Jest to stan w 1995 r. bowiem w latach 1991 -1995 ilość punktów sieci uległa niewielkim zmianom - patrz zał. 1 (Hordejuk T., Komorowski W. 1990; Hordejuk T., Przytuła E. 1990; Hordejuk T., Miecznicki J. 1992; Hordejuk T. 1993; PIOŚ 1994).
Punkty sieci regionalnej to wybrane studnie głębinowe o ciągłym poborze wody (85 punktów), dwa źródła (Biskupice k/Miechowa i Łagiewniki k/Chmielnika), jedno ujęcie infiltracyjne wód rzecznych w dolinie rzeki Nidy (Chroberz) i 7 studni kopanych IM i GW.
Wszystkie punkty sieci krajowej i regionalnej były tak wybierane, aby nie znajdowały się w bezpośrednim sąsiedztwie ognisk zanieczyszczeń, mogących mieć istotny wpływ na jakość wód podziemnych. Część punktów sieci regionalnej spełnia jednocześnie także rolę monitoringu osłonowego dużych ujęć komunalnych Kielc, Skarżyska Kamiennej, Końskich i Ostrowca Świętokrzyskiego. Duże zagęszczenie punktów istnieje także w rejonie tzw. Białego Zagłębia k/Kielc, w pobliżu odwadnianych kamieniołomów surowców skalnych węglanowych. Badania monitoringowe pozwolą tam między innymi ocenić ewentualną możliwość wpływu działalności górniczej na jakość wód podziemnych i ewentualną możliwość ich wykorzystania dla potrzeb wodociągów komunalnych Kielc. Specjalną grupę punktów zarówno w krajowym jak i regionalnym monitoringu stanowią studnie kopane IM i GW. Badana jest w nich jakość najbardziej narażonych na zanieczyszczenie wód gruntowych. Wody te posiadają aktualnie jeszcze duże znaczenie dla zaopatrzenia ludności w wodę szczególnie tam, gdzie brak jest wodociągów wiejskich. Obserwowane zmiany ich jakości pozwalają prognozować kierunki przyszłych zmian własności fizycznych i chemicznych wody w niżej leżących zbiornikach wodonośnych.
Część punktów sieci regionalnego monitoringu zwykłych wód podziemnych w województwie kieleckim wchodzi jednocześnie w skład projektowanej sieci analogicznego monitoringu dla dorzecza górnej Wisły (27 punktów). Jego założenia techniczno ekonomiczne zostały opracowane przez Akademię Górniczo-Hutniczą w Krakowie na zlecenie Regionalnego Zarządu Gospodarki Wodnej w Krakowie (Kleczkowski A.S. 1991). Przewidywano w nich prowadzenie monitoringu regionalnego nie przez poszczególne województwa, lecz przez Regionalne Zarządy Gospodarki Wodnej (RZGW). Zarówno założenia jak i badania monitoringowe wykonane w latach 1993 - 1994 były w całości finansowane ze środków PHARE - Contract No P-UV/2. Wyniki badań zostały opracowane i opublikowane (Kleczkowski A.S. i inni 1993; Kleczkowski A.S. i inni 1995 ). Dalsze badania nie są jednak prowadzone ze względu na brak środków finansowych w RZGW Kraków, spowodowany między innymi przez przeciągający się proces regulacji prawnych związanych z zatwierdzeniem przez Sejm RP nowego Prawa Wodnego. Niemniej jednak wyniki badań wykonanych w 1993 r. zostały wykorzystane dla potrzeb monitoringu krajowego i regionalnego w województwie kieleckim.
Punkty krajowego i regionalnego monitoringu są tak rozmieszczone, aby wyniki badań reprezentowały jakość wód podziemnych wszystkich głównych i użytkowych zbiorników wodonośnych. Brak ich tylko w niewielkich strukturach wodonośnych o lokalnym znaczeniu dla zaopatrzenia ludności w wodę. W ujęciu stratygraficznym zbiorników wodonośnych ilość punktów monitoringowych jest przedstawiona w tabeli nr 1.
Tabela nr 1. Ilość punktów monitoringowych w jednorodnych stratygraficznie zbiornikach
wód podziemnych w latach 1991 - 1995.
Lp.ZbiornikiIlość punktów monitoringu
krajowegoregionalnegołącznie
1czwartorzędowe -Q358
2trzeciorzędowe - Tr-66
3górnokredowe - Cr222527
4dolnokredowe - Cr11-1
5górnojurajskie - J321113
6środkowojurajskie - J2213
7dolnojurajskie - J111213
8górnotriasowe - T3112
9środkowotriasowe - T2246
10dolnotriasowe - T121315
11górnopermskie - P2112
12środkowodewońskie - D231619
astudnie kopane7714
bujęcia filtracyjne-11
Razem27103130

Ilość punktów badawczych w okresie objętym raportem ulegała w poszczególnych latach niewielkim zmianom, głównie ze względu na ich stan techniczny.
Głębokość ujęcia warstw wodonośnych w punktach sieci jest różna. Wynika to między innymi stąd, że na punkty monitoringowe wybierano studnie głębinowe i otwory hydrogeologiczne już istniejące. Na rys. 2 i w zał. 1 podano głębokość górnej krawędzi filtra w otworach i głębokość studni kopanych. Charakteryzuje to w pewnym stopniu minimalną głębokość strumienia wód podziemnych, z którego jest pobierana próbka wody tj., najmniejszą głębokość na jaką muszą przeniknąć ewentualne zanieczyszczenia, aby zostały zaobserwowane w punkcie monitoringowym.

4.2. Sposób pobierania próbek wody i adaptacja punktów
do badań monitoringowych

Próbki wody do badań monitoringowych powinny w jak największym stopniu reprezentować jej własności fizyczno-chemiczne w warstwie wodonośnej, z której są pobierane. Ewentualne zanieczyszczenia spowodowane przez urządzenia do poboru wody należy więc ograniczyć do minimum. Są one pobierane z kranika czerpalnego zamontowanego bezpośrednio w szybiku studni. Bezpośrednio przed pobraniem próbki studnia lub otwór badawczy powinny być przepompowane tak, aby nastąpiła całkowita wymiana wody stagnującej w otworze i jego oczyszczenie. Ponieważ punkty sieci monitoringu stanowią przeważnie studnie głębinowe o stałym poborze wody, to problem ten niemal nie istnieje. Pompowanie oczyszczające wykonywane są tylko w otworach hydrogeologiczno-badawczych PIG i tych studniach głębinowych, które z różnych względów zostały wyłączone z eksploatacji, lecz są sprawne pod względem technicznym do poboru wody. Nie jest to jednak jeszcze pełna adaptacja tych punktów dla potrzeb monitoringu. Wszystkie kraniki czerpalne powinny mieć jednakową średnicę, a w każdej studni powinien być wodomierz i zawór umożliwiający podłączenie węża strażackiego w celu odprowadzenia wody „na wolny wypływ” podczas pompowania oczyszczającego. Umożliwi to sprawne pobieranie próbek wody przez grupy terenowe. Zamontowanie odpowiednich kraników czerpalnych pozwoli także na zastosowanie odpowiedniej aparatury dla pobierania próbek wody bez kontaktu z powietrzem atmosferycznym. Ponadto wszystkie punkty monitoringu powinny być specjalnie oznakowane tablicami informacyjnymi i posiadać zaniwelowane punkty odniesienia pomiarów zwierciadła wody. Opisana powyżej adaptacja punktów monitoringowych została wykonana tylko dla punktów sieci regionalnego monitoringu w dorzeczu górnej Wisły w trakcie prac związanych z jego zaprojektowaniem i organizacją.
Pobór próbek wody ze studni kopanych odbywa się przy pomocy wiaderek czerpalnych. W przypadku przewidywanego w przyszłości poboru próbek wody bez kontaktu z powietrzem, konieczne będzie jednak ich pobieranie przy pomocy odpowiedniej pompki zanurzonej poniżej lustra wody.
Próbki wody są pobierane po ich przefiltrowaniu przez jednorazowe sączki membranowe 0,45um firmy Millipore do trzech butelek polietylenowych. Do jednej próbka amonowa (nie utrwalana), do drugiej próbka kationowa utrwalona kwasem solnym w ilości 5 ml HCl (1+1) na każde 100 ml badanej wody, a do trzeciej próbka na DOC - zawartość węgla organicznego w próbce przefiltrowanej (nie utrwalona). Czas ich dostarczenia do laboratorium w Warszawie wynosił średnio 4 - 5 dni. W tym czasie były przechowywane w lodówkach, a podczas transportu w specjalnych schłodzonych pojemnikach termoizolacyjnych.

4.3. Częstotliwość badań

Badania jakości wód podziemnych w ramach krajowego monitoringu są prowadzone od 1991 r. Opróbowanie sieci wykonuje się 1 raz w roku w okresie letnim (sierpień - wrzesień). W okresie objętym niniejszym raportem wykonano 5 serii badań. Badania w monitoringu regionalnym były natomiast wykonywane 1 raz w 1992 r. na etapie jego projektu (maj - czerwiec), a w latach następnych już dwukrotnie - wiosną i jesienią każdego roku. Łącznie do końca 1995 r. wykonano 7 serii badań. Objęły one każdorazowo oprócz punktów sieci regionalnej wszystkie sprawne punkty sieci krajowej. Wyjątek stanowił tylko rok 1995, kiedy to w cyklu jesiennym sieć krajowa nie została opróbowana. Tak więc niemal we wszystkich punktach sieci monitoringu krajowego, zgodnie z jej stanem w 1995 r. badania jakości wody były wykonane 5 + 7 = 12 razy. Ponadto około 10 razy wykonano je w punktach, z których po 1993 r. zrezygnowano w sieci krajowej, a włączono je do sieci regionalnej. Podane powyżej ilości badań w punktach sieci krajowej i regionalnej były wykonane w większości ich punktów. W niektórych istnieją jednak luki z powodu okresowych trudności z pobraniem próbki wody. Dwa punkty ze względu na brak możliwości wykonania pompowania oczyszczającego studni nigdy nie były opróbowane.
Rys. 2. Głębokość ujęcia warstw wodonośnych w punktach monitoringu.

4.4. Analizy fizyczno-chemiczne próbek wody

Zakres oznaczeń własności fizycznych i chemicznych pobranych próbek wody krajowego i regionalnego monitoringu był identyczny. Analizy laboratoryjne wykonywało to samo laboratorium - Centralne Laboratorium Chemiczne Państwowego Instytutu Geologicznego w Warszawie (Jakimowicz - Hnatyszak K., Pasławski P. 1996).Taki sam był też zakres terenowych badań jakości wody i były one wykonywane przez te same grupy terenowe z Oddziału Świętokrzyskiego PIG. Sprawia to, że wyniki analiz wykonane dla potrzeb jednego i drugiego monitoringu są w pełni ze sobą porównywalne. Wyjątek stanowią tylko badania wykonane w ramach projektu regionalnego monitoringu w dorzeczu górnej Wisły. Analizy chemiczne wykonało wówczas laboratorium Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Tarnowie. Wyniki z tego monitoringu zostały wykorzystane dla potrzeb monitoringu krajowego i regionalnego w województwie kieleckim (zał. 1).
Analiza terenowa obejmowała pomiar temperatury, odczynu (pH) i przewodności elektrycznej oraz oznaczenie zawartości amoniaku i azotynów. W analizach laboratoryjnych wykonywanych przez Centralne Laboratorium PIG w Warszawie oznaczono: odczyn (pH), przewodnictwo elektryczne (PE), zasadowość oraz zawartość amoniaku, azotynów, azotanów, fosforanów, wapnia, magnezu, sodu, potasu, wodorowęglanów, chlorków, fluorków, żelaza, manganu, litu, strontu, baru, cynku, ołowiu, niklu, wanadu, chromu, kadmu, arsenu, kobaltu, molibdenu, glinu, tytanu, boru i krzemionki (SiO2). Znacznie szerszy był natomiast zakres analiz wykonanych przez laboratorium WIOŚ w Tarnowie. Poza wyżej wymienionymi własnościami wody oznaczano w nim dodatkowo: barwę, zapach, mętność, twardość ogólną, twardość węglanową, kwasowość, utlenialność, współczynnik absorpcji UV (A5254), suchą pozostałość, sumę substancji rozpuszczonych, CO2 agresywny, cyjanki, azot organiczny, trichloroetylen, fenole, benzo (a) piren, metoksychlor, DDE, DDD, DDT, lindan, ropopochodne, detergenty anionowe, beryl i rtęć.

4.5. Ewidencja ognisk zanieczyszczeń
w rejonach punktów monitoringowych

Wokół każdego z punktów monitoringowych, już na etapie jego wstępnej kwalifikacji wykonano kartowanie sozologiczne w promieniu 0,5 km. Zarejestrowano wszystkie obiekty, które mogą mieć potencjalny wpływ na jakość wody badanej w danym punkcie. Ich ewidencję zamieszczono w specjalnie założonych kartach punktów monitoringowych. W trakcie każdej serii badań sprawdzano, czy w okolicy punktu nie powstało nowe ognisko zanieczyszczeń uprzednio nie zarejestrowane. Wykonana rejestracja ognisk zanieczyszczeń i opis zagospodarowania terenu wokół punktów pozwolą w przyszłości na ocenę ich wpływu na jakość wód podziemnych. W niniejszym raporcie problem ten nie jest jeszcze poruszany. Podjęcie tego zagadnienia wymaga bowiem ścisłych studiów porównawczych z uwzględnieniem także wyników badań innych monitoringów tj. powietrza, gleb, wód powierzchniowych oraz monitoringu zintegrowanego.

4.6. Gromadzenie i udostępnianie wyników badań

Od 1993 r. wyniki badań regionalnego monitoringu jakości zwykłych wód podziemnych są gromadzone w specjalnie wykonanej komputerowej bazie danych, która została sporządzona w Oddziale Świętokrzyskim PIG. Zainstalowano ją w komputerach (PC) Wydziału Ochrony Środowiska Urzędu Wojewódzkiego i Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Kielcach.
Wyniki analiz są odbierane z laboratorium na dyskietkach i wgrywane bezpośrednio do bazy. Eliminuje to ewentualny błąd przy wprowadzaniu wyników poza laboratorium. Baza zawiera także wyniki analiz krajowego monitoringu przeniesione z bazy MONBADA.
W ramach prac związanych ze sporządzeniem niniejszego raportu wykonano dla bazy regionalnej dodatkowy blok programowy. Zawiera on warstwy informacyjne opracowane w formie kartograficznej w skali 1 : 200 000. Są to mapy: dokumentacyjna, chemizmu i jakości wód podziemnych w przedczwartorzędowych zbiornikach wodonośnych oraz inne uzupełniające rysunki obrazujące stan jakości wód podziemnych w województwie, oceniony na podstawie badań monitoringowych wykonanych w latach 1991-1995. Zakłada się, że regionalna baza będzie funkcjonowała obok bazy krajowej - MONBADA, która jest także zainstalowana w komputerze WIOŚ w Kielcach. Równoległe funkcjonowanie dwóch baz monitoringowych jest okresem przejściowym do czasu, kiedy MONBADA zostanie rozbudowana w stopniu umożliwiającym również obsługę monitoringów regionalnych.