O DOBRĄ WODĘ DLA MIASTA POZNANIA

Andrzej Pawuła

Referat wygłoszony w dniu 9 grudnia 1993 r. na zebraniu Sekcji Ochrony Środowiska Polskiego Zrzeszenia Inżynierów i Techników Sanitarnych w Poznaniu

Podstawową tezą wystąpienia było twierdzenie, że nie można wykorzystywać wody z rzeki Warty do celów konsumpcyjnych. Woda ujmowana na ujęciach infiltracyjnych w dolinie Warty jest de facto wodą rzeczną. Infiltracyjne ujęcia wody, dla których źródłem wody jest rzeka, były dobrym rozwiązaniem w pierwszej połowie XX wieku, gdy problem jakości wody stanowiła tylko zawiesina i zanieczyszczenie bakteryjne. Stworzono wówczas koncepcję "ujęcia sztucznej wody gruntowej", którego przykładem jest komunalne ujęcie wody na Dębinie. Z chwilą pojawienia się w wodzie rzecznej zanieczyszczeń chemicznych a także skażeń promieniotwórczych, ujęcia infiltracyjne straciły na swój walor a ich przydatność dla zaopatrzenia ludności w wodę pitną jest kwestionowana. Tradycyjne metody uzdatniania wody, polegające na odżelazianiu, odmanganianiu i chlorowaniu wody, są bowiem nieskuteczne wobec różnorodnych zanieczyszczeń chemicznych i radionuklidów. Zastosowanie skutecznych metod uzdatniania jest praktycznie nierealne ze względu na bardzo wysokie koszty eksploatacji instalacji. Tańszym i korzystniejszym, ze względów higienicznych, rozwiązaniem jest zaopatrzenie miasta w wodę pitną z zasobów wody podziemnej, występującej w strukturach wodonośnych izolowanych od powierzchni terenu. Koncepcja optymalnego zagospodarowania wód podziemnych w skali województwa była już przedmiotem badań w latach 70-tych [8].  Ponieważ zasoby wód podziemnych nie bilansują się z globalnym zapotrzebowaniem wody, rozwiązaniem jest rozdzielczy system dystrybucji. Jego założeniem. jest zaopatrzenie ludności w wodę o gwarantowanej jakości z ujęć wód podziemnych oraz wyodrębnienie systemu dystrybucji wody na potrzeby przemysłu i rolnictwa. Ujęcia infiltracyjne powinny więc pozostać, ale jako źródło wody na cele gospodarcze.

Zanieczyszczenie chemiczne wody Warty

Przeprowadzone badania wykazały obecność w wodzie rzecznej m.in. węglowodorów, pochodnych ropy naftowej. Zawartość węglowodorów, ekstrahowanych eterem izopropylowym, w Warcie wynosiła 6,9 mg/l [2]. W wyniku chlorowania takiej wody powstają węglowodory chlorowane, na przykład chloroform (CHCl3). W Poznaniu w wodzie wodociągowej przed uzdatnianiem wykryto 11 mg/l chloroformu, a w wodzie wodociągowej po uzdatnieniu 12 m g/l [3]. W wodzie rzecznej i wodociągowej wykryto również wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA). W Warcie w Poznaniu stwierdzono 240 ng/l WWA, w tym benzopirenu 30 ng/l, a w wodzie wodociągowej 148 ng/l, w tym benzopirenu 7 ng/l [14]. Oczywiście są to wartości zmienne, zależne od aktualnego stopnia zanieczyszczenia. Na przykład zawartość WWA w Wiśle w Krakowie wynosiła 830 ng/l, w tym benzopirenu 130 ng/l, a w Warszawie 294 ng/l, w tym benzopirenu 54 ng/l. Wiadomo również, że w wodzie rzecznej znajdują się jeszcze inne związki chemiczne, na przykład detergenty a niekiedy metale cieżkie (chrom), które nie ulegają sorpcji w warstwie wodonośnej. W związku z zanieczyszczeniem chemicznym wody wiślanej podjęto w Krakowie decyzję o likwidacji ujęcia infiltracyjnego na Bielanach. Woda wodociągowa w Warszawie po uzdatnieniu wykazywała 125 ng/l WWA, w tym benzopirenu 14 ng/l. I tam również podjęto działania nad utworzeniem awaryjnego systemu zaopatrzenia w wodę pitną, ze studni oligoceńskich.

Skażenie promieniotwórcze środowiska

Od początku lat 50-tych pojawiło się zagrożenie środowiska izotopami radioaktywnymi, m.in. strontem 90, cezem 137 i trytem. W roku 1963 wystąpiło na obszarze Europy środkowej maksimum skażenia promieniotwórczego. Dane dotyczące wielkości skażenia były jednak utajnione a skutki niskich dawek promieniowania jonizującego słabo rozpoznane. Maksymalne stężenie trytu w wodach opadowych,wyrażone w jednostkach trytowych, wynosiło wówczas ponad 3.000 TU. W roku 1974, w trakcie badań hydrogeochemicznych na obszarze Wielkopolski [11] zostały stwierdzone znaczące ilości trytu w przypowierzchniowym poziomie wody gruntowej (do 170 TU). W roku 1986, w wyniku eksplozji reaktora jądrowego w Czernobylu, do atmosfery wydostało się ponad 20 izotopów, w największej ilości jodu 131 w postaci gazowej oraz cezu (134, 137) w formie aerozoli, radionuklidów o emanacji gamma i beta. W południowej Szwecji stwierdzono skażenie powierzchni terenu jodem 131 na poziomie 170.000 Bq/m2. Obok Skandynawii największe nasilenie opadu radioaktywnego wystąpiło w Europie zachodniej na obszarze górzystym Bawarii, Austrii, północnych Włoch i wschodniej Francji. Chmura radioaktywna dotarła również do Wielkiej Brytanii. W Poznaniu chmura radioaktywna pojawiła się w dniach 29 i 30 kwietnia 1986. Na początku maja poziom radioaktywności w Polsce przekraczał 500 razy poziom normalny [1]. Zawartość radionuklidów o długoletnim oddziaływaniu na środowisko (okres połowicznego rozpadu ok.30 lat), wynosiła w Polsce w roku 1986, w sumarycznym rocznym opadzie atmosferycznym: cezu 134: 753 Bq/m2 , cezu 137: 1511 Bq/m2 i strontu 90: 22 Bq/m2 [10]. Dla porównania, skażenie powierzchni terenu cezem 137 w Bawarii wynosiło 40.000 Bq/m2. W poniższej tabeli zestawione są niektóre pomiary skażenia wody powierzchniowej w skażonej strefie [1] [4].

Radioelement Okres połowicznego rozpadu Typ aktywności Zawartość w wodzie Miejsce pomiaru
prom. beta (ogólnie)   beta 2.600 Bq/l Alzacja
jod 131 8,05 dnia gamma, beta 6.000 Bq/l Montelimar
      3.700 Bq/l Paryż
      10.000 Bq/l Szkocja
jod 123 2,3 godz. gamma, beta 6.000 Bq/l ujście Rodanu
cez 137 30 lat gamma, beta 1.000 Bq/l ujście Rodanu
      1.500 Bq/l Paryż
cez 134 2,2 lata gamma, beta 500 Bq/l ujście Rodanu
tellur 132 78 godz. gamma, beta 7.400 Bq/l Paryż
      6.000 Bq/l ujście Rodanu
ruten 103 40 dni gamma, beta 1.600 Bq/l ujście Rodanu
bar 140 12,8 dni gamma, beta 300 Bq/l ujście Rodanu

Pomiary zawartości cezu 137 na powierzchni terenu, wykonane w roku 1991, na terenie północno-wschodniej Polski wykazały maksymalne wartości skażenia w rejonie miejscowości Onysz i Pisz: 15 900 Bq/m2. Średnia wartość skażenia cezem, na podstawie 691 pomiarów, wynosi 5 700 Bq/m2 [13]. Pomiary wyłącznie globalnej aktywności beta, wykonane w 1986 roku, wykazały dla wody powierzchniowej w Polsce, maksymalne wartości skażenia 417 Bq/l. Nieco niższe wartości, chociaż tego samego rzędu stwierdzono w wodzie wodociągowej (111 Bq/l) [10]. W badaniach nie uwzględniono jednak promieniowania gamma, a jak widać z powyższego zestawienia emitory promieniowania gamma, mają dominujący udział w skażeniu środowiska po katastrofie w Czernobylu.

Własności cezu, skutki biologiczne i dopuszczalna dawka promieniowania

W chmurze radioaktywnej cez występuje na ogół w postaci zawiesiny, tylko niewielka część cezu występuje w postaci jonowej. Po skażeniu powierzchni terenu cez podlega przemieszczaniu w procesie transportu wodnego do rzek. Cechuje go niski potencjał jonowy oraz podatność do absorpcji. Pod względem chemicznym cez podobny jest do potasu i podobnie jak potas łatwo przyswajany jest przez organizm ludzki. W organiźmie ludzkim lokuje się zwłaszcza w tkance mięśniowej, nerkach, płucach, wątrobie , sercu, jajnikach, jak również w tkance kostnej u dzieci. Jedna dziesiąta część skonsumowanego cezu jest wydalana w ciągu 2 dni, pozostała część jest wydalana stopniowo w ciągu około 110 dni. Skonsumowanie 100 Bq cezu odpowiada dawce 0,15 do 0,23 milirema  - w przypadku osoby dorosłej. W przypadku dziecka 100 Bq cezu jest dawką 8 krotnie wyższą, od 1,2 do 1,8 milirema [4]. Należy przy tym pamiętać, że otrzymywane z różnych źródeł dawki promieniowannia, sumują się. W końcu lat 50-tych roczna dawka promieniowania jonizującego wynosiła od 80 do 189 miliremów (0,8-1,89 mSv) [7] i na tym poziomie (170 mrem/rok - 1,7 mSv/rok) WHO ustaliło dawkę dopuszczalną. W wyniku skażenia promieniotwórczego środowiska w latach 60-tych dawkę dopuszczalną podniesiono do 500 miliremów/rok (5 mSv/rok). W Polsce, w roku 1985 jeszcze przed skażeniem "poczernobylskim" efektywny równoważnik dawki promieniowania wynosił 340 miliremów (3,4 mSv). Niskie dawki promieniowania jonizującego nie wywołują natychmiastowych objawów klinicznych choroby popromiennej, wyniki badań wskazują jednak na t.zw. efekt komórkowy i opóźnione w czasie skutki mutagenne. Aktualny stan skażenia promieniotwórczego w Polsce, mimo że jest niższy od skażenia środowiska na obszarze Skandynawii i Europy zachodniej, stanowi zagrożenie dla zdrowia, zwłaszcza młodych organizmów i powinien być sygnałem alarmowym dla działań zapobiegawczych przed degradacją biologiczną środowiska.

Perspektywy zaopatrzenia w wodę

Aktualne plany rozwojowe wodociągów poznańskich zakładają rozbudowę ujęć infiltracyjnych w dolinie Warty [5][9][15]. Przykładem panującej tendencji w zakresie inwestycji wodociągowych jest budowa studni Ranneya w Mosinie i planowanie kolejnych ujęć brzegowych w dolinie Warty (Wiórek - Rogalinek, Niesłabin), dla których źródłem zasilania będzie rzeka. Stan zanieczyszczenia chemicznego wody rzecznej a szczególnie zagrożenie radiologiczne dyskwalifikuje, jak to już uzasadniono, wody powierzchniowe jako źródło wody pitnej. Istnieje więc konieczność zmiany koncepcji ujęcia wody, uwzględniajacej lepsze wykorzystanie zasobów wód podziemnych z głębokich poziomów wodonośnych. Ogólne potrzeby wodne w aglomeracji poznańskiej ocenia się na 1,015 mln m3/d [15], natomiast zasoby dyspozycyjne wody podziemnej na obszarze województwa poznańskiego zostały rozpoznane w ilości 0,4 mln m3/d [8]. Dla porównania, dyspozycyjne zasoby wody rzecznej ocenia się na 1,7 do 2,4 mln m3/d. W koncepcji zagospodarowania wód podziemnych dla zaopatrzenia w wodę województwa poznańskiego, opracowanej w roku 1977 [8], przyjęto następujące założenia:  zarezerwowanie zasobów wody podziemnej na potrzeby komunalne, hodowli zwierząt i produkcji żywności,  zaopatrzenie rolnictwa (nawodnienia rolnicze) i przemysłu (woda technologiczna) z ujęć wód powierzchniowych, integralny plan zagospodarowania zasobów wodnych dla całego województwa i rozdział zasobów wód podziemnych według ustalonego priorytetu.          Wobec stwierdzenia deklasacji wody infiltrowanej na ujęciach brzegowych, niezrównoważenia zasobów wód podziemnych z ogólnym zapotrzebowaniem, przyjęto już wtedy konieczność zastosowania rozdzielczego systemu dystrybucji wody. Konieczność całościowego traktowania gospodarki zasobami wodnymi w skali województwa, wynika z faktu rozmieszczenie perspektywicznych ujęć wody poza obszarem miasta Poznania. W powyższym opracowaniu można znaleźć założenia eksploatacyjne perspektywicznych ujęć wody podziemnej, m.in. w rejonie Witkowa, Czerniejewa, Wagowa, Pobiedzisk, Swarzędza, Stęszewa, Opalenicy, Nowego Tomyśla i Szamotuł. W części gmin stwierdzono nadwyżki zasobowe wody ale także określono gminy z deficytem wody - miasto Poznań jest tutaj szczególnym przypadkiem. System dystrybucji wody winien więc zakładać przesyłanie wody do obszarów deficytowych i oszczędne gospodarowanie istniejącymi zasobami wody podziemnej o wysokich walorach higienicznych. Biorąc pod uwagę ilość mieszkańców województwa (1,4 mln osób) oraz przyjmując racjonalną normę zużycia wody na 150 l/(d.M) otrzymuje się zapotrzebowanie w wysokości 0,21 mln. m3/d, a więc ok.50% wielkości dyspozycyjnych zasobów wody podziemnej. Wynika stąd, że różnica 0,805 mln m3/d wody przeznaczana jest obecnie na inne potrzeby niż bezpośrednie potrzeby ludności. Problem zaopatrzenia w wodę ludności można rozwiązać tymczasowo przez system dystrybucji bezprzewodowej, wykorzystując istniejące studnie mioceńskie na obrzeżach Poznania (Malta, Główna, Czerwonak, itd). Podobne rozwiązanie przyjęto w Warszawie. W krajach Europy zachodniej rozwijany jest również, obok rozdzielczego systemu sieci wodociągowej, system dystrybucji wody butelkowanej pochodzącej z gwarantowanych źródeł.

Bibliografia:

1. Bader J.M., Denis-Lempereur J., Dorozynski A., Douek L., Harrois-Monin F., Ortoli S., Postel-Vinay O., 1986: Tchernobyl: les reponses aux 11 questions que tout le monde se pose. Science & Vie, 825, 18-42.

2. Barałkiewicz D., Gramowska H., Adamczewska M., Zawadzka H., Zerbe J., 1980: Badania nad ekstrakcją substancji organicznych w aspekcie oceny stopnia zanieczyszczenia wód naturalnych. IKŚ, Poznań.

3. Biłozor i in., 1982: Występowanie trójhalometanów w wodzie niektórych krajowych wodociągów. Gaz, Woda, Tech.Sanit., nr 8-9, 203.

4. Denis-Lempereur J., 1986: Tchernobyl (suite): l'iode s'en va, le césium reste. Science & Vie, 829, 28-35.

5. Dąbrowski S., Olszewski P., Pleczyński J., Szrajber Z.,1974: Ramowy program zaopatrzenia w wodę województwa poznańskiego. BPBK, Poznań.

6. Dojlido J., 1987: Chemia wody. Arkady. Warszawa.

7. Jaworowski Z.,1964: Radioaktywność a zdrowie ludzkie. PWN, Warszawa.

8. Kaźmierczak-Wijura Z., Pawuła A., 1977: Koncepcja optymalnego zagospodarowania zasobów wód podziemnych województwa poznańskiego, z zastosowaniem metody modelowania cyfrowego. IKŚ, Poznań.

9. Kostrzewa E., Maruniewicz A., Rozwadowski Z., Przybyłek J., Szenic J., Waligórski Z., 1972: Ujęcia wody dla m. Poznania do roku 2020. Program ogólny (część I). BPBK, Poznań.

10. Pachocki K.A., Majle T.,1992: Następstwa awarii elektrowni atomowej w Czernobylu, w odniesieniu do terytorium Polski. Post.Fiz.Med., 27, 1-2.

11. Pawuła A., 1976: Chemizm wód podziemnych środkowej Wielkopolski. Praca doktorska AGH, Kraków.

12. Pawuła A., 1993: Historyczne i sozologiczne aspekty eksploatacji komunalnych ujęć wody m.Poznania. IV Konfer. Sozolog. PTG - IG UAM.

13. Strzelecki R., Wołkowicz S., Lewandowski P., 1993: Wyniki badań gamma - spektrometrycznych na obszarze województwa suwalskiego. Przegl. Geol., nr 8, 585 -591.

14. Zawadzka H., Barałkiewicz D., Zerbe J., 1980: Występowanie policyklicznych węglowodorów aromatycznych w wodach powierzchniowych w Polsce. Gospod. Wodna 40, nr 8-9, 264-266.

15. Zbiorowe opracowanie, 1990: Stan zaopatrzenia w wodę m.Poznania oraz program działań zmierzających do poprawy sytuacji w tym zakresie. Wydział Koordynacji Rozwoju i Polityki Ekonomicznej. Urząd Miejski w Poznaniu.

ANEKS - wypowiedzi dyskutantów i odpowiedzi autora referatu

1. Możliwości technologiczne pozwalają na skuteczne uzdatnianie każdej wody, niezbędne są tylko środki finansowe na budowę i eksploatację urządzeń (dr S. Biłozor, Zakład Technologii Uzdatniania Wody UAM).

Odpowiedź: Problem w tym, że nie ma środków finansowych na nowe technologie uzdatniania wody (np. dwukrotnego ozonowania oraz filtracji na węglu aktywnym i na złożu piaskowym), które byłyby skuteczne w stosunku do mikrozanieczyszczeń organicznych. Metody te nie są skuteczne wobec zanieczyszczeń jonowych (azotany, metale ciężkie) a także skażeń promieniotwórczych. Skomplikowana i kosztowna technologia uzdatniania jest ekonomicznie nieuzasadniona dla uzdatniania całości ujmowanej wody, lepiej wydzielić system zaopatrzenia w wodę konsumpcyjną pochodzącą ze źródeł czystych.

2/3. Woda z wodociągu poznańskiego jest badana przez zakładowe laboratorium, stwierdza się poprawne parametry jakościowe wody. Analiza wody obejmuje również pomiar skażenia promieniotórczego, mierzona jest aktywność beta. Skutków skażenia "poczernobylskiego" nie badano (mgr J. Balachowska, PWiK). Analiza porównawcza jakości wody z wodociągu poznańskiego i z innych wodociągów w Polsce wykazuje wyższość wody wodociągowej w Poznaniu (mgr J. Szaniecki, WSSE)

Odpowiedź: Należy zwrócić uwagę na zróżnicowanie jakości wody wodociągowej w Poznaniu. Jakość wody wodociągowej w Poznaniu poprawiła się z chwilą oddania do eksploatacji ujęcia w Mosinie. Od momentu włączenia do eksploatacji w roku 1993 studni Ranneya, która ujmuje wodę rzeczną, należy oczekiwać pogorszenia jakości wody w Poznaniu. Nie tylko z tego punktu widzenia ta inwestycja wodociągowa jest chybiona.. Brak także uzasadnienia ekonomicznego na ujęcie wody z rzeki Warty w odległości 40 km od Poznania, gdy rzeka przepływa przez miasto. Część miasta zaopatrywana z ujęcia w Dębinie ma podstawy do kwestionowania jakości dostarczanej wody. Stopień zanieczyszczenia wody rzecznej ulega zmianom okresowym. Chwilowe zmniejszenie zanieczyszczenia wody nie eliminuje potencjalnego zagrożenia w przyszłości, szczególnie skażenia promieniotwórczego. Mierzona aktywność typu beta nie jest charakterystyczna dla skażenia "poczernobylskiego". Pomiary skażenia powierzchni terenu, na obszarze suwalszczyzny wykazują nadal skażenie rzędu kilkunastu tysięcy bekereli na metr kwadratowy, natomiast aktywność gamma wody wodociągowej nie jest mierzona. Należałoby więc mierzyć ten rodzaj radioaktywności, zarówno z powodu większej przenikliwości promieniowania gamma jak również z uwagi na przewidywany poziom skażenia. Pozostaje problem braku ochrony radiologicznej ujęć infiltracyjnych w przypadku podobnych katastrof w przyszłości.

4. Brak alternatywy dla ujęć infiltacyjnych. Zasoby wód podziemnych na obszarze wysoczyznowym są bardzo małe. Obserwacje skutków eksploatacji ujęcia wody w Gruszczynie wykazują jego oddziaływanie w znacznej odległości, m.in. w stacji hydrogeologicznej w Borówcu k/ Kórnika (dr J. Przybyłek, Zakład Hydrogeologii UAM).

Odpowiedź: Teza o braku alternatywy dla ujęć infiltracyjnych jest pozornie słuszna, ponieważ jeśli się przyjmie perspektywiczne łączne zapotrzebowanie wody dla ludności a także na potrzeby przemysłu, hodowli zwierząt i nawodnień rolniczych,  to  zasoby wód podziemnych są niewystarczające a nawet może okresowo brakować wody rzecznej. Z przeprowadzonych badań [8] wynika jednak, że zasoby wód podziemnych o dobrej jakości są wystarczające dla zaopatrzenia ludności, hodowli zwierząt i przemysłu spożywczego, brakuje tylko wody dla nawodnień rolniczych  i procesów technologicznych w przemyśle. Ale przecież na te dodatkowe potrzeby produkcyjne nie musi być marnowana woda o najlepszych parametrach jakościowych. Racjonalnym rozwiązaniem problemu jest wprowadzenie rozdzielczego systemu dystrybucji wody i oddzielenie wodociągu z wodą dla przemysłu i rolnictwa, lub odwrotnie, wprowadzenie odrębnego systemu dystrybucji wody pitnej. Należy odejść od pierwotnej koncepcji jednego wodociągu z wodą do picia i na potrzeby gospodarcze, który jest z jednej strony wygodny dla przedsiębiorstwa wodociągowego ale z drugiej strony wymusza korzystanie z ujęć infiltracyjnych i w konsekwencji prowadzi do korzystania w wody o złej   jakości.     

6. Wody podziemne w wrstwach przypowierzchniowych są w wielu rejonach nanieczyszczone. Należałoby stworzyć uzupełniający system zaopatrzenia ludności w wodę do picia, z chronionych przed zanieczyszczeniem zasobów wód podziemnych, na wzór Krakowa i Warszawy (dr hab. J. Górski, Zakład Hydrogeologii UAM).

Odpowiedź: Uwaga jest słuszna, zarówno co do konieczności ochrony wód podziemnych przed zanieczyszczeniem, jak też co do celowości podjęcia doraźnych rozwiązań w zakresie zaopatrzenia mieszkańców miasta Poznania w wodę pitną o dobrej jakości.


e-mail: pawula@main.amu.edu.pl

strona www: http://main.amu.edu.pl/~pawula