Jakość wody w studniach kopanych

Studnia jest stosunkowo tanim i prostym w wykonaniu źródłem wody podziemnej. Rodzaj własnego ujęcia zależy od warunków lokalnych, głównie od głębokości zalegania warstwy wodonośnej, ukształtowania terenu i rodzaju gruntu. Najczęściej spotyka się dwa rodzaje studni. Pierwszy z nich to studnia kopana, którą wielu z nas kojarzy z żurawiami lub kołowrotami studziennymi w wiejskim krajobrazie. Studnia kopana najczęściej nie jest zbyt głęboka. Ze względu na technologię wykonania sięga ona kilka metrów (maksymalnie najczęściej do 10 m) pod powierzchnię terenu i ujmuje zazwyczaj wodę z pierwszego, najpłytszego poziomu wodonośnego, który występuje bezpośrednio pod warstwą gleby i nie jest przykryty warstwami nieprzepuszczalnymi 2. Dlatego do wody takiej mogą przenikać różne zanieczyszczenia chemiczne z powierzchni gleby, np.: azotany - ze stosowanych w rolnictwie nawozów, lub bakteriologiczne pochodzące z odchodów ludzkich i zwierzęcych (fekalia). Jakość wody w studniach w dużym stopniu zależy dodatkowo od utrzymania w odpowiednim porządku i czystości samej studni i najbliższego otoczenia oraz zlokalizowania jej w należytym oddaleniu od źródeł zanieczyszczenia gruntu (np. 15 m od szamba, dołu chłonnego itp.). Właściwa lokalizacja i obudowa studni mają bowiem istotne znaczenie dla utrzymania wody studziennej w dobrym stanie. Koniecznym warunkiem poprawnej obudowy jest jak największa szczelność górnej części ocembrowania studni, począwszy od zwierciadła wody aż do górnej krawędzi cembrowiny wystającej ponad ziemię. Nie należy zapominać także o tym, aby podczas kopania studni spoinować poszczególne kręgi cementem, tak, aby zapewnić możliwość wnikania wody do studni tylko z jej dna, a nie z boków. Zanieczyszczenia mogą przedostać się również do wody z nieszczelnej wierzchniej pokrywy studni, z wadliwego urządzenia do czerpania wody lub z niewłaściwego sposobu korzystania ze studni. Woda zanieczyszczona nie nadaje się, bowiem do picia i na potrzeby gospodarcze, a procesy jej uzdatniania i dezynfekcji są dość skomplikowane i nieopłacalne dla pojedynczego gospodarstwa. Na rysunku 1 przedstawiono schemat studni kopanej oraz dwie metody czerpania wody: za pomocą kolumienkowej pompy ręcznej oraz przy użyciu zestawu hydroforowego umieszczonego poza studnią.

Innym rozwiązaniem jest studnia głębinowa, zwana najczęściej - wierconą. Jest ona obecnie najlepszym rozwiązaniem dla gospodarstw domowych, które nie mogą zostać przyłączone do sieci wodociągowej. Studnia taka ujmuje wodę ze znacznie większych głębokości niż ujęcia kopane. Najczęściej są to poziomy wodonośne przykryte grubymi warstwami nieprzepuszczalnego gruntu. Zazwyczaj zasoby wody w tych warstwach są znaczne, nie ma więc problemu z wydajnością takich studni. Studnie te zaopatrzone są w pompy do czerpania wody, które mogą być filtrowe lub bezfiltrowe 3. Woda ze studni wierconych jest najczęściej lepszej jakości i mniej niż w innych studniach narażona na zanieczyszczenia pochodzące z powierzchniowych warstw gleby. Na rysunku 2 przedstawiono studnię wierconą zimową. Cechuje się ona tym, że posiada dodatkowe urządzenie odwadniające, zabezpieczające przed zamarzaniem wody w rurze.

Mając na uwadze fakt, iż dla wielu gospodarstw studnia jest jedynym źródłem wody pitnej, dlatego problem jakości wody pozyskiwanej z tych ujęć jest nadal bardzo istotny. Użytkownicy własnych, przydomowych studni zazwyczaj sami określają jakość wody do picia na podstawie subiektywnych odczuć, najczęściej smakowych i zapachowych, bez profesjonalnej kontroli sanitarnej.

Badania wody ze studni

W celu określenia jakości wód podziemnych na terenach rolniczych okolic Leszna, w 2003 i 2004 roku przebadano 30 studni należących do indywidualnych odbiorców, dla których woda ze studni jest jedynym lub alternatywnym źródłem wody pitnej. Badania obejmowały podstawową analizę fizyczno-chemiczną (18 parametrów) i bakteriologiczną (3 parametry) wody. Jakość wody pitnej w Polsce reguluje Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 19 listopada 2002 r. w sprawie wymagań dotyczących jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz. U. Nr 203, poz. 1718). Uzyskane wyniki badań interpretowano w oparciu o to rozporządzenie. Porównując je z obowiązującym dzisiaj rozporządzeniem nie wprowadzono istotnych zmian dla parametrów objętych badaniami.

Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że aż w 90 % przypadków woda ze studni nie spełniała wymagań stawianych wodzie do picia. Największym i najczęstszym problemem było bakteriologiczne skażenie wody przez ścieki pochodzenia bytowo-gospodarczego. Ciągle niska świadomość i brak perspektywicznego spojrzenia na problem zanieczyszczenia środowiska stwarza warunki do niewłaściwego budowania i uszczelniania szamb, co powoduje przedostawanie się zanieczyszczeń do wód podziemnych. Badane próbki wody, zawierające duże ilości bakterii z grupy coli pochodziły z gospodarstw, gdzie systemem kanalizacji były jedynie bezodpływowe zbiorniki typu szambo (najczęściej nieszczelne) lub doły chłonne.

Innym problemem są niewłaściwe zabezpieczenia wody w studniach przed potencjalnym przedostawaniem się zanieczyszczeń z zewnątrz oraz stosunkowo niewielka głębokość tych studni. Aby zapobiec przedostawaniu się zanieczyszczeń (najczęściej spływy powierzchniowe), powinno się utwardzić teren wokół studni, uszczelnić cembrowiny oraz przykryć studnie szczelną pokrywą. Należy zwrócić uwagę, że liczni właściciele tych terenów mają zainstalowane urządzenia hydroforowe, które ułatwiają im czerpanie wody z kranu.

Zdecydowanie lepszą jakość wody odnotowano w studniach wierconych, gdzie wodę wydobywa się z większych głębokości. Rejon badań obejmuje tereny, gdzie występuje produkcja rolna, która nie jest obojętna wobec środowiska. Niewykorzystane w produkcji rolniczej składniki nawozowe stanowią poważne zagrożenie zanieczyszczenia środowiska, w tym wód podziemnych. Duże zagrożenie stwarza także produkcja zwierzęca, co wynika z niewłaściwego składowania, przechowywania i utylizacji odchodów i odpadów zwierzęcych.

Analizując wyniki badań stwierdzono, że woda we wszystkich studniach nie wykazywała przekraczających normę stężeń azotanów (wartości od 0,007 do 0,630 mg N/l) oraz azotynów (od 0,001 do 0,108 mg N/l). Zawartość azotu amonowego była jednak często wyższa od dopuszczalnej wartości 0,5 mg N/l (zakres od 0,162 do 2,700 mg N/l), a także wysokie były stężenia chlorków, co wskazuje na dopływ ścieków bytowo-gospodarczych do wód podziemnych. Potwierdzeniem tego są negatywne wyniki badań bakteriologicznych. W 17 studniach została przekroczona dopuszczalna (20 kolonii w 1 ml) liczebność bakterii hodowanych w temp 36 stopni w 1 ml próbki wody (+20 do 5100 kolonii!!!), a w 18 studniach nadmierna była liczebność bakterii hodowanych w temperaturze 22 stopni (norma 100 kolonii w 1 ml) w 1 ml wody (+100 do 8500 kolonii!!!). Badania obecności bakterii grupy coli stanowią najważniejszy i najczulszy wskaźnik mikrobiologicznego zanieczyszczenia wody. Na badanym terenie występowanie tych bakterii w wodach studziennych zostało odnotowane aż w 27 studniach. Ich liczebność wahała się od 1 do 1400 kolonii w 100 ml próbki wody. Dane te wskazują na wyraźne i ciągłe zanieczyszczanie pokładów wodonośnych przez fekalia zawarte w ściekach. Obowiązujące przepisy sanitarne dopuszczają 0 bakterii grupy coli w 100 ml próbki wody.

Pałeczka okrężnicy jako organizm symbiotyczny stanowi element naturalnej flory bakteryjnej jelita grubego u człowieka i odgrywa pożyteczną rolę w procesie rozkładu substancji pokarmowych. Wśród bakterii grupy coli są też bakterie chorobotwórcze a jej obecność w innych układach organizmu ludzkiego może powodować rożnego typu schorzenia. np. Klebsiella pneumonii- może wywoływać zapalenie opon mózgowych i zapalenie płuc, Escherichia coli może wywoływać stany zapalne w przewodach moczowych.

Powszechność występowania bakterii grupy coli tj. 90% przebadanych studni przy jednoczesnym braku informacji o szczególnych dolegliwościach zdrowotnych wynikających z obecności tych bakterii w wodzie pitnej może wskazywać na nie aż tak dużą chorobotwórczość lub uodpornienie się organizmów ludzi spożywających zanieczyszczoną wodę na wytwarzane przez E. coli toksyny. Należy jednak podkreślić, iż studnie gdzie odnotowano największą liczbę bakterii były sporadycznie wykorzystywane dla potrzeb gospodarczych i stanowiły dodatkowe źródło wody.

Mętność badanej wody zawierała się w przedziale od 0,25 do 22,5 mg SiO2/l, natomiast barwa w przedziale od 1 do 35 mg Pt/l. Odczyn pH był dość niski i wynosił od 5,56 do 7,98, a zasadowość ogólna mieściła się w zakresie od 0,4 - 11,8 mval/l.

Badania potwierdziły opinię użytkowników, że woda studzienna na tym terenie jest wodą twardą. Maksymalna twardość wynosiła aż 714,5 mg CaCO3/l (40,01 on), minimalna natomiast 71,5 mg CaCO3/l (4,0 on). Zdecydowana większość studni posiadała wodę o twardości powyżej 18 on. Twardość powodowały głównie jony wapnia (od 26,4 do 250 mg Ca/l) oraz magnezu (od 1,3 do 101,3 mg Mg/l). Koncentracje żelaza zostały przekroczone w 26 próbkach (z pośród 30 objętych badaniami), a najwyższą odnotowaną wartością było 16,8 mg Fe/l (norma 0,2 mg/l). Mangan występował w wodzie w 15 studniach, a jego stężenie przekraczało najczęściej wielokrotnie wartości dopuszczalne (norma 0,05 mg Mn/l). O zanieczyszczeniu wód podziemnych substancjami organicznymi świadczyły podwyższone wartości utlenialności. Wahały się one od 0,8 do 9,0 mg O2/l. Ortofosforany w badanych próbkach wody były na zróżnicowanym poziomie od 0,001 do 4,900 mg P/l.

Pozostałe analizowane parametry chemiczne nie wykazywały znaczących przekroczeń normy lub zawierały się w jej dopuszczalnych granicach. Wyjątek stanowiła jedna studnia, w której wykryto bardzo wysokie stężenie chlorków rzędu 1000 mg Cl/l (norma 250 mg/l). Spowodowane to mogło być przedostawaniem się do studni nawozów zawierających chlorki lub odchodów bytowo-gospodarczych. W pozostałych próbach stężenie chlorków wynosiło od 26 do 330 mg Cl/l.

Dyskusja

Problem jakości wód podziemnych, ujmowanych ze studni został omówiony m.in. w kompleksowej ocenie stanu techniczno-sanitarnego i funkcjonowaniu lokalnych ujęć wody pitnej przy braku i przy istnieniu wodociągów wiejskich w 300 wsiach byłego województwa poznańskiego 4. Na podstawie tych badań stwierdzono, iż tylko w 46 próbach wody (tj. 12,5%) spośród 368 objętych badaniami, jakość wody pod względem fizyczno-chemicznym nie budziła zastrzeżeń. Dla 75 studni jakość wody pod względem fizyczno-chemicznym niewiele przekroczyła normę, zwykle jednego wskaźnika zanieczyszczeń. Zdecydowanie przekroczoną normę i to często kilku wskaźników, miało aż 247 próbek wody, co stanowiło 67,1% przebadanych wód. Do najczęściej występujących podwyższonych wskaźników należały, twardość oraz azot azotanowy. Pod względem bakteriologicznym natomiast, tylko 39 studni miało wodę dobrą, a w 72 studniach wskaźniki bakteriologiczne, tzn. bakterie mezofilne, psychrofilne, miano coli i wskaźnik coli typu fekalnego w niewielkim stopniu przekraczały dopuszczalne normy. Zdecydowanie negatywną ocenę wody pod względem bakteriologicznym można było wystawić aż 257 studniom, co stanowiło 69,8% wszystkich przebadanych wód. Znacznie gorzej wypadła ocena wody, gdy analizowano łącznie jej zanieczyszczenia chemiczne i bakteriologiczne. Bardzo duża liczba studni (317, tj. 86,4%) miała wodę złej jakości, która nie spełniała wymagań stawianych dla wody pitnej 4. Wskaźnik ten jest porównywalny z wynikami badań wody przeprowadzonych obecnie na terenach rolniczych okolic Leszna.

Literatura:

1 Nawrocki J., Biłozor S. 2000. Uzdatnianie wody. Procesy chemiczne i biologiczne. PWN Warszawa, Poznań.

2 Przewłocki O., Tkaczenko A., Czarnooki K. 1970. Studnie. Wydawnictwo Arkady.

3 Tkaczenko A. 1971. Budowa studzien wierconych. Wydawnictwo Geologiczne Warszawa.

4 Labijak H., Pańczakowa J. 1990. Stan sanitarny i techniczny oraz funkcjonowanie lokalnych ujęć wodnych na terenach wiejskich województwa poznańskiego. Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej, nr 32, 99-109.

Autor: mgr inż. Jacek Wojciechowski