Uwarunkowania i zmienność składu chemicznego wód podziemnych pierwszego poziomu w dorzeczu Wrześnicy

Dariusz Wrzesiński, Zbigniew Ziętkowiak UWARUNKOWANIA I ZMIENN OŚĆ SKŁADU CHEMICZNEGO WOD PODZIEMNYCH PIERWSZEGO POZIOMU W DORZECZU WRZEŚNICY Zarys treści Na podstawie rocznego cyklu obserwacyjnego w dorzeczu Wrześnicy przedstawiono próbę rozpoznania zmienności przestrzennej i czasowej właściwości fizycznych i składu chemicznego wód podziemnych pierwszego poziomu. Wyniki badań potwierdziły znaczną rolę litologii i sposobu użytkowania terenu w kształtowaniu chemizmu badanych wód. Natomiast sezonowa zmienność elementów fizyczno-chemicznych, która uzależniona jest przede wszystkim od warunków pogodowych nie jest wyraźnie zaznaczona. Wstęp Skład chemiczny wód podziemnych, ich właściwości fizyczne i chemiczne, w warunkach zbliżonych do naturalnych zależy między innymi od budowy geologicznej, litologii, warunków klimatycznych i szaty roślinnej. W warunkach silnej antropopresji (rolniczej i przemysłowej) wody pod- ziemne ulegają znacznemu przeobrażeniu fizyczno-chemicznemu prowadzącemu do pogorszenia ich jakości. Celem wielu prac jest określenie roli naturalnych czynników kształtujących jakość wód podziemnych z jednoczesnym wskazaniem źródeł zagrożeń wynikających z działalności człowieka (Adamczyk-Winiarska, Gądor 1984, Aleszczyk, Suchanecki 1981, Bartoszewicz 1979, Błaszyk, Górski 1977, 1978, 1979, Chodorowska-Kwiecień 1977, Czerwiński, Pracz 1976, 1982, Górski 1981, Macioszyk 1987, Wrzesiński 1988). w niniejszym opracowaniu podjęto próbę przedstawienia zmienności czasowej i przestrzennej właściwości fizycznych i składu chemicznego wód 292 podziemnych pierwszego poziomu w dorzeczu Wrześnicy. Wybrany obszar charakteryzuje się znacznym zróżnicowaniem litologii utworów powierzchniowych i użytkowania terenu. Dodatkowym argumentem przemawiającym za wyborem tego dorzecza było jego dobre rozpoznanie pod względem hy- drologicznym (Kaniecki 1982). Dla realizacji tematu wyznaczono w dorzeczu Wrześnicy 10 punktów pomiarowych (ryc. 1), reprezentujących różne warunki środowiskowe. Czte- ry punkty (1, 5, 6, 8) zostały zlokalizowane na glinach zwałowych, pięć (2, 3, 4, 9, 10) na piaskach sandrowych i jeden na terasie zalewowej Wrześnicy (7) - (ryc. 2). Trzy z wymienionych punktów (2, 4, 10) reprezentują obszary leśne, pozostałe tereny użytkowane rolniczo (ryc. 1). Badania terenowe prowadzono w odstępach miesięcznych w okresie od XII 1986 do XI 1987 roku. Oznaczenia parametrów fizyczno-chemicznych wykonano w laboratorium hydrochemicznym Zakładu Hydrologii i Gospodarki Wodnej IGF UAM w Poznaniu. W trakcie prac laboratoryjnych stosowano: — metody objętościowe (przez miareczkowanie) do oznaczania zawar- tości jonów CI”, Ca?+, Mg?+, HCO3, utlenialności, twardości ogólnej i zasadowości, — metody kolorymetryczne przy użyciu spektrofotometru „Spekol 11” do oznaczania zawartości jonów N-NO;Z, N-NO;, N-NH?, fosforanów, że- laza ogólnego, manganu i barwy, — metodę wagową do oznaczania zawartości siarczanów. Do pomiaru odczynu wody (pH) wykorzystano pehametr, a przewod-. nictwa elektrycznego konduktometr typu „Radelkis”. Oznaczenia wykonano zgodnie z obowiązującymi Polskimi Normami. Charakterystyka fizyczno-geograficzna dorzecza Wrześnicy Dorzecze Wrześnicy, o powierzchni 375,4 km?, zgodnie z podziałem Krygowskiego (1961), leży w obrębie Wysoczyzny Gnieźnieńskiej, w subregionach Równina Wrzesińskai Pagórki Gnieźnieńskie. Utwory budujące do- rzecze pochodzą z okresu zlodowacenia bałtyckiego stadiału leszczyńskiego i poznańskiego. Północną część, Pagórki Gnieźnieńskie, stanowi strefa wzgórz czołowomorenowych stadiału poznańskiego (Krygowski 1961). Przy- legającą do Pagórków Gnieźnieńskich Równinę Wrzesińską budują wyodręb- nione przez Rotnickiego (1963) trzy poziomy sandrowe powiązane z ciągami wzgórz morenowych stadiału poznańskiego. Układ jednostek morfogenetycznych określa litologię utworów po- wierzchniowych, wśród których wyróżnia się piaski, piaski gliniaste, gliny piaszczyste oraz grunty organiczne. Obszary występowania piasków i piasków gliniastych, zajmujących 53,5% powierzchni, pokrywają się z zasięgiem sandrów. Pozostałą część obszaru zajmują utwory gliniaste wzgórz czołowo- 293 1 012345km © NI Ryc. 1. Użytkowanie terenu i lokalizacja punktów badawczych 1 — lasy, 2 — łąki, 3 — grunty orne, 4 — cieki, 5 — obszary zabudowane, badawcze 6 — punkty Fig. 1. Exploitation of the ground and location of research — work points 1 — forests, 2 — grassland, 6 — research-work points 3 — arable areas, 4 — streams, 5 — built-up areas, 294 Ryc. 2. Litologia utworów powierzchniowych 1 — grunty organiczne, 2 — piaski sandrowe, 3 — gliny zwałowe Fig. 2. Lithology of surface formation 1 — organic grounds, 2 — sands of outwash plain, 3 — boulder clay areas 295 morenowych (41,6%) oraz grunty organiczne (4,9%) występujące głównie w obrębie dolin rzecznych. Według podziału rolniczo-klimatycznego Polski Gumińskiego (Kon- dracki 1981), dorzecze Wrześnicy leży w dzielnicy środkowej (VIII). Śred- nia temperatura powietrza z wielolecia 1951-1965 wynosi w Gnieźnie 7,6°C (Chomicz 1977), a opad normalny z lat 1956-1970 — 549 mm (Kotońska, Tamulewicz 1975). Cechą charakterystyczną dorzecza Wrześnicy jest płytkie zaleganie pierwszego poziomu wód podziemnych. Wody te zasilane są sezonowo, głównie w okresie roztopów wiosennych, w wyniku infiltracji obszarowej (Kaniecki 1982). Ze względu na nieznaczną głębokość wcięcia cieków, przyjąć można, że wody podziemne pierwszego poziomu mają związek hydrauliczny z wodami rzecznymi. Ze względu na zróżnicowanie warunków infiltracyjnych w dorzeczu wydzielone zostały dwie grupy stref wód podziemnych pierwszego poziomu (Kaniecki, Zurawski 1975): grupa stref dolinnych i grupa stref wysoczyznowych. Do grupy stref dolinnych należy strefa małych dolin rzecznych ciągnąca się wąskim pasem wzdłuż Wrześnicy i jej dopływów. Zbudowana jest z piaskówi żwirów akumulacji rzecznej. Wody podziemne zalegają w niej stosunkowo płytko (0-3 m ppt). Ze względu na korzystny typ infiltracji wody te są łatwo odnawialne. Brak warstwy izolacyjnej sprawia, że strefa ta narażona jest na zanieczyszczenie. Do grupy stref wysoczyznowych należą: — strefa sandrowa, obejmująca powierzchnie sandrowe zbudowane głównie z piasków różnoziarnistych i żwirów. Strefa ta zasilana jest bezpośrednio wodami opadowymi. Płytkie zaleganie zwierciadła wód podziemnych powoduje niebezpieczeństwo zanieczyszczenia warstwy wodonośnej, — strefa glin zwałowych, charakteryzująca się skomplikowanymi stosunkami wodnymi, posiada niekorzystny typ infiltracyjny i jest zasilana przez dopływ wody z obszarów sąsiednich, — strefa moren czołowych gliniastych występuje wyspowo na połud- nie od Gnieznai północ od Wrześni (Pagórki Wrzesińsko-Witkowskie). Złe warunki infiltracyjne oraz duże deniwelacje terenu powodują powstawanie spływu powierzchniowego wód opadowych. Wody podziemne tej strefy, ze względu na małą ruchliwość, charakteryzują się długim okresem odnawialności. Izolacja od powi (...truncated)