Monitoring oraz ocena jakości wybranych parametrów fizykochemicznych w systemie rzeki Soły, Polska południowa

Abstract

The purpose of the research carried in winter 2001 and spring 2002 was to monitor and assess the quality of the Sola River system. Representative samples of river water, suspended matter and bottom sediments were taken from 10 sampling points located along the Sola River course, and additional 2 before and after Sola River outlet to the Vistula River. Physical parameters (pH, temp., O2, conductivity) of the river water were determined directly in the field. The spatial variability in concentrations of elements in the Sola River system was established using ICP-MS, AAS as well as IC, and further the pollutants were compared to national and international quality standards. With respect to physico-chemical parameters the Sola River shows good quality meeting the lst to 3rd Polish Surface Water Quality Class. The detected levels of metal concentrations in suspended matter were found to exceed the geochemical background values. Metal concentrations were found to be much higher than in the river water and with respect to LAWA classification system relatively highest pollution was found with Cd, Zn. Metal concentrations ranged (in mg/kg): Pb 19.4-124; Zn 343-1725; Cd 0.86-5.78; Tl 0.087-0.568; Cr 68.3-176; Ni 52.5-67.2; As 9.44-32.1; and Fe 22815-54007. Content of metals in bottom sediments revealed lower concentration level in comparison with suspended matter indicating uncontaminated to moderately contaminated conditions with respect to the Igeo classification system. A leaching test was performed to established the mobility and bioavailability of investigated metals in both suspended matter and bottom sediment samples. Obtained results indicate Iow metal mobility upon acidic leaching conditions. Nickel was found to be the most mobile metal in suspended matter (97% released), whereas in bottom sediment Pb (58% released) appeared to be the most bioavailable. Results obtained lead to formulation of the following conclusions and further recommendations for national chemical monitoring in Poland: (1) metal concentrations in the Sola River did not exceed the values of the lst Polish Surface Water Quality Class; (2) pollutant content did not reveal significant seasonal variations, therefore chemical monitoring conducted twice a year is sufficient; (3) chemical monitoring of suspended matter should be included in the Polish National Monitoring System on the routine basis; additional arguments are: easy sampling, better homogeneity of material and less time consuming laboratory procedure.Celem przeprowadzonych badań był monitoring i ocena jakości systemu rzeki Soły. Zimą 2001 r. oraz wiosną 2002 r. pobrano próbki wody, zawiesiny i osadów dennych z rzeki Soły, a także dodatkowe próbki z Wisły - powyżej i poniżej ujścia Soły. Parametry fizyczne wody rzecznej, takie jak: pH, temperatura, zawartość tlenu, przewodność właściwa, były mierzone w terenie. Koncentrację pierwiastków śladowych w badanych próbkach wód, zawiesiny oraz osadów dennych określano metodami ICP-MS, AAS (próbki zawiesiny i osadów były roztwarzane w wodzie królewskiej w piecu mikrofalowym), natomiast zawartość anionów w próbkach wody rzecznej określono metodą chromatografii jonowej. Otrzymane wyniki zawartości metali śladowych były porównane z krajowymi i międzynarodowymi standardami jakości. W odniesieniu do parametrów fizykochemicznych woda rzeki Soły wykazuje jakość odpowiadającą 1-3 klasie czystości wód powierzchniowych. Ilość metali w zawiesinie (PSM) przewyższa wartości tła geochemicznego, a zgodnie z niemiecką klasyfikacją LAWA najwyższe koncentracje stwierdzono dla kadmu i cynku. Koncentracja pierwiastków śladowych w próbkach zawiesiny waha się w szerokich granicach: Pb 19,4-124 mg/kg; Zn 343-1725 mg/kg; Cd 0,86+5,78 mg/kg; Tl 0,087-0,568 mg/kg; Cr 68,3-176 mg/kg; Ni 52,5-67,2 mg/kg; As 9,44-32,1 mg/kg i Fe 22815-54007 mg/kg. Zawartość metali w osadach dennych jest niższa niż stwierdzona w zawiesinie, a według niemieckiej klasyfikacji Igeo odpowiada klasie I i I-II (osady nie zanieczyszczone do umiarkowanie zanieczyszczonych). Przeprowadzone testy kwaśnego wymywania metali z wybranych próbek osadów i zawiesiny wykazały niską mobilność większości metali. Najbardziej mobilnymi metalami są nikiel w zawiesinie (wymywalność 97% Ni) oraz ołów w osadzie (wymywalność 58% Pb). Otrzymane wyniki pozwoliły sformułować następujące wnioski: - zmierzone wartości parametrów fizycznych badanych próbek wód Soły odpowiadają klasie 1 i 2, a koncentracja metali nie przekracza wartości 1 klasy czystości wód powierzchniowych według obowiązującej w Polsce klasyfikacji; - stwierdzone zanieczyszczenia nie wykazały istotnego zróżnicowania ich ilości w próbkach pobranych wiosną oraz zimą, stąd wykonywanie badań w ramach monitoringu chemicznego dwa razy w ciągu roku wydaje się wystarczające; - zawartość metali śladowych w próbkach osadów dennych jest niższa od stwierdzonej w zawiesinie rzecznej; - autorzy proponują włączenie do Państwowego Monitoringu Chemicznego wód płynących badanie zawiesiny rzecznej w miejsce osadów, gdyż łatwiejsze jest jej opróbowanie, jest bardziej homogenicznym materiałem w porównaniu z osadem, natomiast prace laboratoryjne są mniej czasochłonne