Wody podziemne
Wody podziemne są to wody występujące pod powierzchnią ziemi w wolnych przestrzeniach skał skorupy ziemskiej, tworzące, w zależności od głębokości występowania wody, przypowierzchniowe oraz głębsze użytkowe poziomy wodonośne (źródło definicji: ustawa Prawo wodne z dn. 18.07.2001., Dz.U.2001.115.1229 z dn. 11.10.2001.)
Wody podziemne oznaczają wszelkie wody znajdujące się poniżej powierzchni gruntu w strefie nasycenia i będące w bezpośrednim kontakcie z gruntem lub podłożem (źródło definicji: Dyrektywa Rady 80/68/EWG z dn. 17.12.1979 r. dot. ochrony wód podziemnych.)
1. CHARAKTERYSTYKA OGÓLNA
Wody podziemne mają ogromne znaczenie dla ogólnego bilansu wodnego na danym obszarze. Badania przeprowadzone przez Polską Akademię Nauk dowiodły, że uczestniczą one aż w ok. 55% w zasilaniu odpływu powierzchniowego (czyli w zasilaniu rzek). Wody podziemne mają ponadto nieocenione znaczenie gospodarcze. Pozostają nadal głównym rezerwuarem wód pitnych dla potrzeb ludności i przemysłu spożywczego (oraz hodowli), mimo że wielu aglomeracjach miejskich wykorzystuje się dla tych celów również (a czasami głównie) wody powierzchniowe. Wykorzystanie wód powierzchniowych wiąże się jednak z konieczności kosztownego ich oczyszczania i uzdatniania, a ponadto główne ścieki tych wód (rzeki) są często nazbyt oddalone od miejsc osadnictwa. Daje się to zauważyć zwłaszcza na rzadko zaludnionych obszarach wiejskich.
Biorąc pod uwagę sposób i głębokość zalegania wód podziemnych można wyróżnić:
* wody przypowierzchniowe (podskórne)
* wody gruntowe (wody podziemne swobodne) mające - podobnie jak wody glebowe - duże znaczenie dla zasilania odpływu powierzchniowego.
* wody wgłębne (wody podziemne naporowe), znajdujące się pod ciśnieniem hydrostatycznym. Gdy ciśnienie to powoduje swobodny wypływ wody w nawierconym otworze, wody takie nazywane są wodami artezyjskimi i występują w Polsce głównie w basenach niecki warszawskiej i łódzkiej;
* wody głębinowe - występujące na dużych głębokościach, zupełnie odizolowane od poziomów wyższych i praktycznie nieodnawialne, z reguły wysoko zmineralizowane.
W bezpośrednim sąsiedztwie powierzchni gruntu występuje zwykle tzw. strefa napowietrzenia (aeracji). Może ona osiągać głębokość do 100 i więcej metrów, np. na pustyniach i w górach, ale może też wcale nie występować, np. na obszarach bagiennych.
Ze strefą napowietrzenia związane są wody podskórne (niekiedy nazywane wierzchówkami). Występowanie i ilości tych wód zależy od zmian temperatury powietrza i opadów atmosferycznych. Ulegają więc przynajmniej częściowemu zamarzaniu. Ich poziom zmienia się intensywnie w zależności od warunków klimatycznych. Często bywają zanieczyszczane przez substancje organiczne, różne zwierzęta, ale przede wszystkim przez człowieka.
W tej strefie mogą występować lokalnie także tzw. wody zawieszone. Znajdują się one nad soczewkami utworów nieprzepuszczalnych i charakteryzują się dużą zmiennością poziomu w zależności od ilości opadów oraz intensywności parowania.
Wody zalegające poniżej strefy napowietrzenia, a więc w strefie wypełnienia porów wodą (strefa nasycenia = saturacji) nazywane są wodami gruntowymi. Te z nich, które występują niezbyt głęboko, ulegają ograniczonym wpływom atmosfery. Natomiast wody zalegające poniżej linii stałej temperatury znajdują się pod wpływem ciepła Ziemi.
Pierwsza warstwa wód podziemnych (zwykle nazywanych „wierzchówkami") najczęściej nie jest przykryta utworami trudno przepuszczalnymi. Cechuje ją swobodne (wolne) zwierciadło wód o najczęściej pochyłym układzie. W znacznym stopniu naśladuje ono rzeźbę terenu, a także dopasowuje się do układu stropu trudno przepuszczalnych utworów stanowiących dno warstwy wodonośnej. Pochylone zwierciadło wód wskazuje na istnienie ruchów wody w warstwie wodonośnej. Są to ruchy boczne (poziome) wód w gruncie. Każdorazowo, gdy powierzchnia terenu przecina górną powierzchnię strefy nawodnionej, dochodzi do powstawania wysięków lub źródeł.
Wody podziemne występujące pod przykryciem utworów trudno przepuszczalnych nazywa się wodami wgłębnymi. Mogą być one zasilane bezpośrednio, tj. w miejscach, gdzie dana warstwa styka się z powierzchnią terenu. Zasilanie może się też odbywać pośrednio — z utworów przepuszczalnych zalegających ponad wychodniami warstwy wodonośnej albo przez przerwy w leżących nad nią utworach trudno przepuszczalnych — czyli przez tzw. okna hydrogeologiczne. Tą drogą mogą też migrować zanieczyszczeni z górnych warstw.
Wody wgłębne mają zwykle napięte zwierciadło. Ich obszary zasilania, często odległe, leżą na wyższych poziomach, co wyzwala w warstwach wodonośnych ciśnienie hydrostatyczne. Powoduje ono wznoszenie się wód w studniach, które przewiercono do takiej warstwy wodonośnej. Wznoszenie to może mieć charakter artezyjski (samoczynny wypływ wody na powierzchnię gruntu) bądź subartezyjski — wznoszenie wody w studni, nie osiągające jednak powierzchni gruntu.
Na znacznych głębokościach pod warstwami trudno przepuszczalnymi o dużej miąższości występują wody głębinowe. Mogą się one układać w warstwy bądź przybierać postać wód szczelinowych. Najczęściej są one silnie zmineralizowane i odznaczają się podwyższoną, a nierzadko wysoką temperaturą. Takie ciepłe wody noszą miano wód termalnych. Na ich temperaturę wpływa ciepło Ziemi. Wody te zwykle zalegają głęboko, ale bywa, że samo ciśnienie powoduje wyrzucanie słupa wody.
Specyficzną odmianą wód szczelinowych są wody krasowe — wykorzystujące i przekształcające systemy spękań w wapieniach, dolomitach i gipsach. Miejsce, w którym woda wpływa do gruntu nazywa się ponorem. Wody te tworzą w skałach całe systemy komór, korytarzy, kominów i jaskiń, płynąc nimi wartkimi strumieniami, przelewając się syfonami i lewarami, a także różnej wielkości wodospadami. Wody krasowe wypływają często na powierzchnię Ziemi w postaci obfitych źródeł — wywierzysk. Bywają one tak obfite, że od razu dają początek sporemu strumieniowi, a nawet rzece.
2. ZASOBY
Większość zasobów wód podziemnych nadaje się do bezpośredniego wykorzystania na cele gospodarcze, a na cele konsumpcyjne po zastosowaniu prostych metod uzdatniania polegających głównie na usuwaniu naturalnych pierwiastków takich jak żelazo i mangan. Także łatwość ich ujęcia w dogodnym miejscu, a zwłaszcza stabilność składu fizyczno - chemicznego przemawiają za potrzebą szczególnej ich ochrony.
Zasoby wód podziemnych podlegają dużym wahaniom, w zależności od wielkości opadów. Szacuje się, że w warstwie podskórnej i gruntowej zalega średnio 110-120 km3 wody. Do tego dochodzą zasoby wód głębinowych, trudne do jednoznacznego oszacowania ilościowego. Ilość wód podziemnych (tudzież ich uwarstwienie na danym obszarze) zależy od budowy geologicznej i stratygrafii wierzchnich warstw litosfery oraz - w przypadku wód podskórnych i gruntowych, podlegających parowaniu - od rozkładu temperatur dobowych i rocznych. W górach i na wyżynach, w związku z ich urozmaiconą budowę geologiczną, występują też najbardziej wydajne źródła wód mineralnych o różnym składzie chemicznym, a także wód termalnych (cieplic).
3. ZAGROŻENIA JAKOŚCI WÓD PODZIEMNYCH
Warstwa wodonośna posiada naturalną odporność na przenikanie zanieczyszczeń z powierzchni terenu, co więcej zdolność do samooczyszczania wody.
Wielkość antropogenicznego zagrożenia jakości wód podziemnych w dużej mierze zależy od głębokości ich występowania (a więc od miąższości strefy aeracji), stopnia izolacji od powierzchni terenu przez utwory słaboprzepuszczalne, sposobu użytkowania terenu i położenia ognisk zanieczyszczeń. Najsilniej na degradację jakości wód narażone są wody gruntowe, których zwierciadło występuje na głębokości mniejszej niż 5 m, w obrębie obszarów zurbanizowanych oraz intensywnych upraw rolnych. Jest to spowodowane brakiem występowania utworów trudno przepuszczalnych izolujących warstwę wodonośną od powierzchni.
Główne źródła zanieczyszczeń mające wpływ na jakość wód podziemnych to:
* Przemysł - źródła o bardzo zróżnicowanym charakterze, głównie składowiska odpadów stałych, odprowadzanie ścieków czy też emitowanie pyłów i gazów.
* Górnictwo (głównie odkrywkowe) - przekształca powierzchnię ziemi i odkrywa warstwę wodonośną umożliwiając łatwe jej zanieczyszczenie, powoduje głębokie i rozległe leje depresyjne. Górnictwo podziemne zanieczyszcza cieki i wody podziemne słonymi wodami kopalnianymi.
* Transport - stwarza szereg potencjalnych i rzeczywistych ognisk zanieczyszczeń wynikających z ruchu pojazdów, przesyłania rurociągami paliw płynnych i ich magazynowania oraz dystrybucji, funkcjonowaniem punktów obsługi pojazdów oraz związanych z ruchem torowym.
* Rolnictwo stwarza zagrożenie jakości wód poprzez niewłaściwe stosowaniem nawozów i środków ochrony roślin, złą gospodarkę odpadami z hodowli zwierząt i produkcji pasz (gnojowica, soki kiszonkowe) oraz ogólnie zły stan sanitarny wsi (brak kanalizacji, oczyszczalni ścieków, odpowiednio zabezpieczonych wysypisk odpadów). Tego typu zagrożenia dotyczą dużej części obszaru kraju, ale w największym stopniu Polski południowo - zachodniej, północno - zachodniej i centralnej.
Jednak z uwagi na naturalną odporność struktur wodonośnych na zanieczyszczenia dotychczas nie stwierdzono degradacji całych struktur wodonośnych w stopniu, który można by było uznać za stan klęski ekologicznej. Zaobserwowano lokalne lub małoobszarowe zanieczyszczenie użytkowych poziomów wodonośnych, a wielkoobszarowe zanieczyszczenia objęły jedynie nieużytkowe poziomy wód gruntowych w obrębie dużych aglomeracji miejsko - przemysłowych lub obszary intensywnej produkcji rolnej.
Obserwuje się również strefy lokalnej degradacji ilościowej zasobów wód podziemnych - spowodowane ich nadmierną eksploatacją, czyli poborem wyższym niż wysokość odnawialności zasobów. Wskaźnikiem przeeksploatowania jest pojawienie się regionalnego leja depresji. Leje takie obserwowano do niedawna lub są jeszcze obserwowane np. w obrębie Górnego Śląska (skupiona eksploatacja wód podziemnych oraz odwadnianie kopalń), Bełchatowa (odwadnianie kopalni odkrywkowej węgla brunatnego), Warszawy, Łodzi, Gdańska (skupiona eksploatacja wód dla zaopatrzenia w wodę pitną).
Degradacji ilościowej towarzyszy zwykle degradacja jakościowa spowodowana: infiltracją do warstw wodonośnych zanieczyszczonych wód powierzchniowych lub wynoszeniem (ascenzją) wód zasolonych z głębszych poziomów wodonośnych.
Na podstawie :
Lipniacka T. (red.),2002. Słownik Hydrogeologiczny. Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa
Raport - Państwowej Inspekcji Ochrony Środowiska - Stan Środowiska w Polsce. 1998, Państwowa Inspekcja Ochrony Środowiska