Wykład 5
Monitoring wód
Podsystemy obejmujące zadania:
Badania i ocena stanu rzek, w tym zbiorników zaporowych
Badania i ocena jakości osadów dennych w rzekach i jeziorach
Badania i ocena stanu wód przejściowych i przybrzeżnych
Badania i ocena elementów hydromorfologicznych dla potrzeb oceny stanu ekologicznego wód powierzchniowych
Wdrażanie wymagań znowelizowań dyrektywy 2008/105/WE/ w sprawie środowiskowych zmian jakości w dziedzinie polityki wodnej
Opracowanie metody oceny stanu niemonitorowanych jednolitych części wód
Badania i ocena standardu chemizmu jednolitych części wód podziemnych
Badania i ocena jakości środowiska morskiego Bałtyku
Monitoring jakości wód powierzchniowych
Cele:
Stwarzanie podstaw do podejmowania różnych działań na rzecz poprawy stanu wód
Ochrony ich przed zanieczyszczeniami, w tym przed eutrofizacją powodowaną wpływem sektora bytowo- komunalnego i rolnictwa
Ochrony przed zanieczyszczeniami przemysłowymi, w tym zasoleniem i substancjami szczególnie szkodliwymi dla środowiska, wodn. I subst. Priorytetowymi
Oceny jakości wód powierzchniowych będą wykorzystywane do zintegrowanego zarządzania wodami w układzie dorzeczy
Konieczne jest zapewnienie spójności badań i ocen realizowanych w monitoringu wód powierzchniowych i podziemnych.
W ramach podsystemu wypełniane będą zobowiązania Polski wynikające z :
Obowiązków sprawozdawania wobec KE, w tym z:
Ramowej dyrektywy wodnej
Dyrektywy dot. Ochrony wód przed zanieczyszczeniami powodowanymi przez azotany pochodzące ze źródeł rolniczych
Z traktatu Akcesyjnego Polski do UE
Ze współpracy z :
Komisją Helsińską
EAŚ
Struktura m.j.w.pow.
Monitoring diagnostyczny
Jeziora
Jednolite części wód (JCW) w obszarze ochrony siedlisk i gatunków
Operacyjnego
Rzeki, w tym zbiorniki zaporowe
Jeziora
Wody przejściowe i przybrzeżne
Badawczego
Obszarów ochrony
Wszystkie kategorie wód
Monitoring obszarów chronionych jest prowadzony przez JCW na obszarach:
Wrażliwych na zanieczyszczenia związkami azotu ze źródeł rolniczych
Zagrożonych eutrofizacją od komunaln.
Przeznaczoną do wykorzystynia…
Wykład 6
Monitoring rzek i jezior
Głównym celem jest dostarczenie wiedzy o stanie ekologicznym i chemicznym rzek Polski – niezbędne do gospodarowania wodami w dorzeczach i ochrony przed eutrofizacją i zanieczyszczeniami antropogenicznymi.
Lokalizacja punktów pomiarowo-kontrolnych w monitoringu diagnostycznym w strugach, strumieniach, potokach, rzekach lub kanałach, z wyłączeniem silnie zanieczyszczonych części wód w zbiornikach zaporowych:
W miejscu oddalonym od lokalizacji źródła oddziaływań antropogenicznych
W sposób umożliwiający ocenę stanu wód w zlewniach o powierzchni większej niż 2500 km2
W sposób umożliwiający oszacowanie ładunków zanieczyszczeń odpływających z określonych części dorzecza lub regionu wodnego, w tym zawsze na rzekach odprowadzających wody bezpośrednio do wód przejściowych lub przybrzeżnych,
Na JCW powierzchniowych znajdujących się na granicy regionów wodnych
Na ciekach wpadających bezpośrednio do Morza Bałtyckiego o istotnym znaczeniu ekonomicznym i hydrologicznym w regionach wodnych lub województwach (odc. Przejściowe)
W miejscach, w których duże JCW przekraczają granice państwa oraz w miejscach określonych przez umowy międzynarodowe
Szczególną rolę pełnią punkty pomiarowo-kontrolne monitorowania intensywnego, w których są badane:
Metale ciężkie
Biogeny
Wskaźniki charakteryzujące warunki tlenowe
Częstotliwość pomiarów nie mniejsza niż 12 razy w roku. Ich wyniki posłużą m.in. do oceny ładunków zanieczyszczeń odprowadzanych rzekami z Polski do Morza Bałtyckiego
Reprezentowane punkty pomiarowo-kontrolne, objęte monitoringiem operacyjnym , są zlokalizowane w wodach, w których występ. Źródła zanieczyszczeń o potencjalnych możliwościach zrzutu substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego, zwłaszcza substancji priorytetowych, lub dla których wyniki monitoringu diagnostycznego z lat 2010-2012 były niepokojące.
2013-2015 zostanie wdrożony monitoring ichtiofauny jako stały elem. PMŚ, a ocena stanu JCW rzek obejmuje także makrobezkręgowce bentosowe
Po każdym programie następ. Ocena
Badania i ocena stanu jezior
Badania monitoringowe jezior uzupełniają informacje o stanie wód śródlądowych, niezbędne do gospodarowania wodami w dorzeczach, w tym ich ochrony przed eutrofizacją i zanieczyszczeniami antropogenicznymi.
Badania są wykorzystywane w sieci krajowej na 22 jeziorach nie będących odbiornikami ścieków
Zachodniopomorskie: Wielkie Dąbie i Morzycko
Pomorskie: Szumińskie, Jasień pd. I Jasień pn.
Warm-maz: płaskie, wukśniki, mikołajskie, jegocin i kortowskie
Podlaskie: długie wigierskie, gremzdel
Lubuskie: tarnowskie duże i głębokie
Wielkopolskie: Mąkolno, śremskie i krępsko długie
Kujawsko-pomorskie: borykowskie, chełmińskie, stelchno
Mazowieckie: białe
Lubelskie: Białe Włodawskie
Ponadto w okresie 2013-2015 w monitoringu diagnostycznym zostanie przebadane 170 jezior (1 pełny roczny program badawczy raz na 3 lata) w tym jeziora :
Referencyjne
Włączone do międzynarodowej sieci interkalibracyjnej
Duże (o pow 100ha)
O znacznych zasobach wodnych
O istotnym znaczeniu gospodarczym
Jeziora będące odbiornikami ścieków
Znajdujące się na obszarach sieci NATURA2000 oraz położone na innych obszarach chronionych
Liczba i dobór jezior w poszczególnych typach wód oraz poszczególnych grupach presji i zagrożeń, mają odzwierciedlać sytuację jezior w poszczególnych województwach
Wykład 7
Badania i ocena stanu wód przejściowych i przybrzeżnych
Program realizowany będzie w 46 stanowiskach pomiarowych zlokalizowanych na wodach przejściowych i przybrzeżnych wg. Programu monitoringu operacyjnego w tym w dorzeczu Wisły i Odry (WIOŚ)
W 2016 roku wykonana zostanie ocena stopnia eutrofizacji wód przejściowych i przybrzeżnych na lata 2012-2015, a w 2013 roku zbiorcze zestawienie oceny stanu ekologicznego lub potencjału ekologicznego i stanu chemicznego JCW przejściowych i przybrzeżnych w latach 2010-2012 (w 2016 za lata 2013-2015)
Zakres badań stanu wód przejściowych i przybrzeżnych:
Elementy biologiczne (1 wybrany)
Fitoplankton
Makrofitobentos
Bezkręgowce bentosowe
Ichtiofauna
Wskaźniki fizyko-chemiczne
Warunki termiczne
Warunki tlenowe
Zasolenie
Zakwaszenie
Substancje biogenne
Substancje priorytetowe i inne zanieczyszczające (np. chlorofil „a”)
Częstotliwość badań wnosi:
W zależności od parametru 4-8 pomiarów w roku
Substancje priorytetowe 2-4 razy w roku
Badania i ocena jakości osadów dennych w rzekach i jeziorach
Celem badań jest analiza długoterminowych trendów zmian zawartości substancji priorytetowych i innych zanieczyszczeń ulegających bioakumulacji, a także kontrola zawartości metali ciężkich i szkodliwych substancji organicznych akumulowanych w osadach
W latach 2013-2015 planuje się:
W rzekach- badanie osadów w ok 150 punktach monitoringu corocznego i w cyklu trzyletnim w ok 300 punktach (co roku 100 punktów)
w JCW jeziornych- badanie osadów w 400 jeziorach w cyklu 5-letnim 22 jeziora reperowe w cyklu 2- letnim
Zakres badań i oceny jakości osadów dennych w rzekach i jeziorach.
program pomiarowy obejmuje oznaczenia we frakcjach < 0,2mm zawartości pierwiastków:
głównych
Ca
Mg
Mn
Fe
P
S
C org.
Śladowych
As
Ba
Cd
Co
Cr
Cu
Hg
Ni
Pb
Sr
Zn
V
F
W wybranych punktach: suma 18 WWA
Acenaftylen
Acenaften
Fluoren
Fenantren
Antracen
Fluoranten
Piren
Benzo(a)antracen
Chryzen
Benzo(b)fluoranten
Benzo(k)fluoranten
Benzo(a)piren
Benzo(e)piren
Indeno(1,2,3 –cd)piren
Dibenzo(a,b)antracen
Benzo(g,h,i)perylen
Perylen
Naftalen
PCB7- suma 7PCB
28
52
101
118
138
153
180
Inne szkodliwe substancje organiczne:
Bromowany difenyloeter
Trichlorobenzen (TCB)
Związki tributylocyny (kation tributylocyny)
Chloroalkany (10-13)
Chlorofenwinfos
Ftalany di (2-etyloheksyl) (DEHP)
Heksachlorobutadien (HCBD)
Heksachlorobenzen (HCH)
Inne szkodliwe substancje organiczne:
α-HCH
β- HCH
γ- HCH
δ- HCH
heptachlor
epoksyd hebtachloru
aldryna
pentachlorobenzen (Pe Cls)
AOX- adsorbowane związki chloroorganiczne
p,p’- DDE
p,p’-DDD
p,p’-DD5
oldryna
Aldehyd endryny
Izodryna
Endosufan
dieldryna
Wykład 8
Monitoring jakości środowiska morskiego Bałtyku
Badania i ocena jakości środow. morsk. Bałtyku
Badania Bałtyku są wykorzystywane od 1979r w tym od 1990 w ramach PMŚ
Są one wypełnieniem zobowiązań Polski wynikających z Konwencji Helsińskiej z 1974r ( znowelizowanej w1992r), „o ochronie środowiska morskiego obszaru Morza Bałtyckiego”
Ocena jakości wód Bałtyku- receptora zanieczyszczeń odprowadzanych z obszaru jego zlewni, jest wykorzystywana dla potrzeb zarządzania i oceny skuteczności ochrony zasobów wodnych
Dotychczas badania były prowadzone w ramach zintegrowanego programu COMBINE Polska rozpoczęła jego realizację zgodnie z zaleceniami HELCOM w roku 1998 HELCOM określa zalecenia …… częstotliwości i parametry .
Lokalizacja badań środowiska morskiego Bałtyku
Badania obejmują monitoring strefy głębokowodnej – 6 stacji badawczych (6 ekspedycji morskich) w rejonie:
Głębi Gotlandzkiej
Głębi Bornholmskiej
Głębi Gdańskiej
Oraz monitoring przybrzeżny , zatok i zalewów w:
Zatoce Gdańskiej
Zatoce Pomorskiej
Zatoce Puckiej
Zalewie Wiślanym
Zalewie Szczecińskim w punktach nieobjętych „badaniami i oceną wód przejściowych i przybrzeżnych”
Położenie monitoringowych stacji badawczych w polskiej strefie Morza Bałtyckiego od 2007 roku.
Zakres badań Morza Bałtyckiego
Wykonuje się badania wskaźników fizyko-chemicznych (ok 10tys pomiarów w roku:
Temperatura
Zasolenie
Stężenie tlenu
Widoczność krążka Secchiego
Zawartość: biogenów, metali ciężkich, trwałych związków organicznych
Obserwacje pomiarów biologicznych środowiska morskiego:
Fitoplankton
Zooplankton
Fitobentos
Zoobentos
Poziom:
Substancji szkodliwych w wodzie i organizmach morskich
Radionuklidów w wodzie, organizmach i osadach
Ichtiofauna i fakultatywnie: mikrobiologia
Od 2014 r monitoring zostanie rozszerzony o dodatkowe elementy biologiczne, Czynniki fizjograficzne, hydromorfologiczne, chemiczne i akustyczne
Monitoring jakości wód podziemnych
Cel:
Przedmiotem monitoringu są 161 jednolitych części wód podziemnych ( w tym części uznane za zagrożone nieosiągnięciem dobrego stanu , ze szczególnym uwzględnieniem obszarów narażonych na zanieczyszczenia pochodzenia rolniczego
Wyniki badań posłużą:
Optymalizacji działań związanych z ochroną i gospodarowaniem zasobami wód podziemnych, mających na celu utrzymywanie lub osiągnięcie dobrego stanu wód podziemnych
Wypełnienia obowiązków sprawozdawczych wobec KE wynikających z ramowej dyrektywy wodnej oraz innych uregulowań dotyczących wód podziemnych:
Dyrektywy w sprawie ochrony wód podziemnych przed zanieczyszczeniami (tzw dyrektywa wód podziemnych)
Dyrektywy w sprawie ochrony wód przed zanieczyszczeniami powodowanymi przez azotany pochodzenia rolniczego (tzw dyrektywy azotanowej)
Badanie wody to:
Wody gruntowe (poziomy wodonośne o swobodnym zwierciadle wody, słabo izolowane, wrażliwe na wpływ czynników antropogenicznych)
Wody wgłębne (poziomy wodonośne głównie o charakterze subartezyjskim i artezyjskim o dobrej i średniej izolacji przed wpływem zanieczyszczeń
Badania są prowadzone w oparciu o zweryfikowaną i poszerzoną (do ok. 1000 punktów) sieć krajową, są to:
Studnie wiercone
Piezometry
Ujęcia wody pitnej
Rzadziej:
Studnie gospodarskie kopane
Źródła
Inne (nowe) punkty
Części punktów sieci badawczej stanowią ujęcia komunalne i wiejskie wykorzystywane do zaopatrzenia ludzi w wodę pitną
Większość punktów badawczych to punkty płytkie w najpowszechniej występującym czwartorzędowym piętrze wodonośnym
Części- trzeciorzędowe i kredowe –pozostałe występują w utworach mezozoicznych i paleozoicznych
Badania stanu chemicznego jednolitych części wód podziemnych są prowadzone w ramach monitoringu:
Diagnostycznego- wszystkie wody podziemne-2013- 1000pkt- 1 raz w roku
Operacyjnego- części wód o statusie zagrożonych- 2013-2014- po ok 300 pkt- 2 razy w roku
Badawczego- zakres i częstotliwości będące ustalane każdorazowo w zależności od potrzeb
Badania na obszarach narażonych na zanieczyszczenia pochodzenia rolniczego- min 2 razy w roku (w okresie wiosennym i jesiennym)
Monitoring operacyjny prowadzony jest z wyłączeniem roku w którym prowadzony jest monitoring diagnostyczny.
Ćwiczenie 5
Źródła zanieczyszczeń i zakres badań monitoringu wód powierzchniowych
O jakości wód powierzchniowych decydują przede wszystkim bardzo specyficzne zanieczyszczenia chemiczne i mikrobiologiczne pochodzące ze źródeł:
Punktowych
Przestrzennych
Liniowych związanych z działalnością gospodarczą i bytowaniem człowieka
Zanieczyszczenia odprowadzane ze źródeł punktowych, to głównie ścieki ze:
Źródeł komunalnych tj miejskich i wiejskich systemów kanalizacyjnych odprowadzających zazwyczaj mieszankę ścieków z gospodarstw domowych i z zakładów przemysłowych podłączonych do kanalizacji miejskich
Źródeł przemysłowych tj z zakładów przemysłowych odprowadzających ścieki bezpośrednio do wód za pośrednictwem własnych systemów kanalizacyjnych oraz przede wszystkim z kopalni węgla kamiennego- zrzut zasolonych wód dołowych z przemysłu wydobywczego
Zanieczyszczenia powierzchniowe lub obszarowe to zanieczyszczenia spłukiwane opadami atmosferycznymi z terenów zurbanizowanych nie posiadających systemów kanalizacyjnych oraz z obszarów rolniczych i leśnych a także wsiąkające do gruntu, przenikające do wód gruntowych i za ich pośrednictwem zasilające wody powierzchniowe
Składniki nawozów mineralnych i organicznych (głównie nawozy azotowe, gnojowica, obornik)
Chemiczne środki ochrony roślin
Ścieki i osady ściekowe wykorzystywane do celów rolniczych lub w niewłaściwy sposób wprowadzane do ziemi
Substancje wymywane przez opady z atmosfery itp.
Zanieczyszczenia ze źródeł liniowych lub pasmowych:
Zanieczyszczenia komunikacyjne spłukiwane z powierzchni dróg lub torowisk przez opady atmosferyczne
Zanieczyszczenia przenikające do wód gruntowych z:
Rurociągów, gazociągów, kanałów ściekowych, osadowych, doprowadzających wody słone
Głównym zagrożeniem jakości wód podziemnych są zanieczyszczenia obszarowe powodowane przez:
Chemizacje rolnictwa i leśnictwa(stosowanie nadmiernych dawek nawozów mineraln. I chemicz. środków ochrony roślin)
Niewłaściwe stosowanie nawozów naturalnych, w tym gnojowicy
Brak systemów kanalizacyjnych
Niedostateczna liczba i skuteczność oczyszczalni ścieków
Nieodpowiednie przygotowanie składowiska odpadów, zwłaszcza niebezpiecznych, a także wylewiska odpadów płynnych
Nieszczelne zbiorniki ściekowe
Zanieczyszczenia atmosferyczne (imisja gazów i pyłów- kwaśne deszcze)
Dużym zagrożeniem jakości wód podziemnych są:
Punktowe ogniska zanieczyszczające np. niewłaściwie zaprojektowane i wykonane magazyny środoków chemicznych, stacje benzynowe itp.
Przemysł wydobywczy- górnictwo przez:
-Odwadnianie górotworu wokół wyrobisk górniczych
-Uruchomienie procesów migracji zanieczyszczeń z powierzchni terenu
-Procesów przesiąkania wód pokopalnianych
Klasyfikacja stanu ekologicz. Jednolitych części wód powierzchniowych
Klasa jakości stan eko. i biologiczny
I b.dobry
II dobry
III umiarkowany
IV słaby
V zły
Zakres badań w monitoringu wód pow. i podziemn.
Wskaźniki fizyczne i zakwaszenia
Temp. Wody
Barwa
Zwiesiny ogólne
Odczyn i zasadowość ogólna.
Przeźroczystość (widzialność krążka secchiego)
Wskaźniki tlenowe
Tlen rozpuszczony
BZT5
ChZT- Mn
OWOC (C org.)
Wskaźniki biogenne
N amonowy
N kjeldohla
N azotanowy (III, V)
N ogólny
Fosforany
P ogólny
Krzemionka
Wskaźniki zasolenia
Przewodność w 20 oC
Substancje rozpuszczone
Siarczany
Antymon
Chlorki
Ca
Mg
Twardość ogólna
Substancje priorytetowe
Antracen
Benzen
Fluoranten
Heksachlorobenzen (HCB)
Heksachlorobutadien (HCBD)
Heksachlorocykloheksan (HCH)
Cd, Pb, Hg, Ni, naftalen
WWA- benzo(b)fluoranten, benzo(k)fluoranten, benzo(a)piren, benzo(ghi)perylen, indeno(1,2,3- cd)piren
Inne substancje zanieczyszczające
Tetrachlorometan
Aldryna
Dieldryna
Endryna
Izodryna
DDT
Trichloroetylen (TRI)
Tetrachloroetylen (PER)
Ćwiczenie 6
Specyficzne zanieczyszczenia syntetyczne I niesyntetyczne
As
Ba
Fenyle lotne (indeks fenylowy)
Węglowodory ropopochodne
Glin
Cyjanki wolne
B
Cr org. I Cr (VI)
Zn
Cu
Wskaźniki biologiczne
Fitoplankton (chlorofil “a”)
Fitobentos
Makrofity
Bezkręgowce bentosowe
Makroglony I okrytozalążkowe
Ichtiofauna
Wskaźniki mikrobiologiczne
Bakterie grupy coli
Bakteria grupy typu kałowego
Paciorkowce kałowe- enterokoki
Ćwiczenie 7
Zmiany zanieczyszczeń wód w ostatnich latach
Zmiany jakości wód w Polsce
W porównaniu do 1990 pobór wody jest mniejszy o 22%
16% w przemyśle (72% udziału)
32% w eksploatacji sieci wodociągowej (18%)
34% w rolnictwie i leśnictwie (nawodnienia i uzupełnianie stawów rybnych) (10%)
Zwiększył się % ludności korzystającej z oczyszczalni ścieków do 65% w 2011 w tym w miastach do 88,4% a na wsi do 30,6%
W latach 1990-2011 miał miejsce wyraźny postęp w ograniczaniu ładunków zanieczyszczeń odprowadzanych z komunalnych i przemysłowych źródeł punktowych do wód powierzchniowych . wykazano spadek ilości odprowadzanych ścieków o 17%
Komunalnych- o 46% (87% udziału)
Przemysłowych- o 9% (13% udziału)
Wymagające oczyszczenia- o 45% (24% udziału)
Bez oczyszczania- o 87% (stanowiły one 2% ogółu ścieków)
Prognozy rozwoju oczyszczania ścieków komunalnych i przemysłowych wskazują na możliwość kontynuowania tych pozytywnych tendencji i dalszego ograniczania ładunków zanieczyszczających ze źródeł punktowych
Daleki od rozwiązania pozostaje nadal problem ograniczenia ładunków ze źródeł powierzchniowych, jakkolwiek wystąpiło istotne zmniejszenie zużycia nawozów sztucznych i racjonalizowanie nawożenia
tabelka
W ostatnich latach zanotowano zwiększenie zużycia nawozów sztucznych.
Ćwiczenie 8
Zmiany jakości wód w ostatnich latach
Jeziora – obniżenie stężeń związków fosforu i azotu w wodach w wyniku:
Znaczącego zmniejszenia ilości ścieków odprowadzanych do wód
Zwiększenia udziału ścieków oczyszczanych biologicznie wraz z chemicznym strąceniem fosforu
Zanieczyszczenia zużycia nawozów naturalnych i sztucznych
Na niezmiennym poziomie pozostaje:
Zawartość chlorofilu
Przezroczystość wód
Liczebność glonów planktonowych
Poprawiają się wskaźniki sanitarne
Obserwowana jest stopniowo poprawa jakości wód Morza Bałtyckiego:
Uległy zmniejszeniu ilości zrzuconych do M. Bałtyckiego: BZT5 (-36%) i stężenia chlorków (-8%), fosforanów (-53%), CHZT-Cr (-61%), azotu organicznego (-70%), fenoli lotnych (-96%), w odróżnieniu od Mg (+20%), siarczanów (+87%), Ca (+29%), azotu og. (+29%) azotanów V (+84%) od 1990r
Wystąpiła poprawa stanu sanitarnego substancji odpowiedzialnych za zakwity glonów) w wodach morskich.
Nastąpiło zmniejszenie ładunków metali ciężkich Cu (-88%), Zn,Pb i Cu (96% -97%) Cd, Fe i Mn (-100%) zrzuconych do Bałtyku z wodami rzecznymi w porównaniu do 1990r
Jakość wód Morza Bałtyckiego
Występują głębokie deficyty tlenowe w głębiach Bohrnholmskiej Gotlandzkiej i Gdańskiej pogłębiane przez braki wlewów wód oceanicznych do Bałtyku wód morskich
W Głębi Gdańskiej bytowanie i rozwój najbardziej odpornych na deficyty tlenowe gatunków makrozoobentosu jest niemożliwy
Jakość średnich i dużych ujęć wód podziemnych wiąże się z :
Wyższymi od dopuszczalnych dla wód pitnych stężeniami Fe i Mn
Małymi zawartościami związków azotowych azotanów V i azotanów III
Stwierdza się wysokie zawartości Sr i Ca oraz dużą twardość i mineralizację w wodach wgłębnych
Duże zawartości K, fosforanów, Fe i Mn w wodach gruntowych
Wody (gruntowe ) ze studni kopanych wykazują niezmiennie średnią lub niską jakość.