PIG-PIB rozwija monitoring wód podziemnych

Państwowy Instytut Geologiczny - PIB na bieżąco śledzi aktualne wyzwania i zagrożenia dla stanu wód podziemnych oraz ulepsza metody badawcze, analityczne i interpretacyjne. Prowadząc pomiary i badania hydrogeologiczne w zakresie oceny stanu ilościowego i składu chemicznego wód podziemnych regularnie ocenia sytuację hydrogeologiczną oraz prognozuje jej zmiany. O modernizacji sieci obserwacyjno-badawczej wód podziemnych oraz badaniach mających na celu rozszerzenie obserwacji o „nowe zanieczyszczenia” z dr inż. Anną Kuczyńską – kierownikiem Zakładu Monitoringu Wód Podziemnych rozmawia Anna Bagińska – kierownik Biura Promocji i Komunikacji PIG-PIB.

Anna Bagińska: W 2020 roku Państwowy Instytut Geologiczny - PIB pozyskał środki z funduszy europejskich w ramach Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko oraz z budżetu państwa na realizację dwóch zadań związanych z monitoringiem wód podziemnych. Czego dokładnie dotyczą te zadania?

Anna Kuczyńska: Zadania dotyczą rozwoju monitoringu wód podziemnych, który prowadzimy w ramach wypełniania zadań państwowej służby hydrogeologicznej. Pierwsze z nich jest związane z wyposażeniem 300 punktów sieci obserwacyjno-badawczej wód podziemnych w automatyczną aparaturę, która pozwoli na wykonywanie pomiarów położenia zwierciadła wody z dowolną częstotliwością oraz na transfer tych danych na serwery PIG-PIB w czasie praktycznie rzeczywistym. Na dzisiaj sieć liczy 1246 punktów badawczych. Po zakończeniu zadania w ponad połowie punktów pomiary będą wykonywane już automatycznie.

Drugie zadanie ma na celu rozwój monitoringu stanu chemicznego wód podziemnych. Aktualnie stan chemiczny wód określamy badając zawartość elementów nieorganicznych (40 wskaźników) oraz organicznych (60 wskaźników). Realizując zadanie przymierzamy się do zwiększenia możliwości analitycznych laboratorium chemicznego PIG-PIB w zakresie badania w wodach zawartości substancji określanych mianem „nowe zanieczyszczenia” (przypis redakcji: ang. emerging contaminants).

Obsługa automatycznych urządzeń pomiarowych przez pracowników PIG-PIB_2_fot. J. Bruczyńska

Obsługa automatycznych urządzeń pomiarowych przez pracowników PIG-PIB. Fot. J. Bruczyńska

 

A.B: „Nowe zanieczyszczenia” – to znaczy jakie?

A.K: „Nowe zanieczyszczenia” to złożone pod względem chemicznym syntetyczne substancje organiczne, których albo nie można było wcześniej oznaczać ze względu na ograniczenia metod analitycznych lub też od niedawna znajdują się one w środowisku wodnym. Często związki te są toksyczne i mogą stanowić zagrożenie dla organizmów wodnych oraz zdrowia ludzi, powodując między innymi zmiany hormonalne, metaboliczne, neurologiczne czy immunologiczne. Dla wielu z nich nieznane są jeszcze dopuszczalne zakresy stężeń w wodach podziemnych.

Wśród „nowych zanieczyszczeń” wyróżniamy substancje chemiczne powszechnie stosowane w przemyśle i obecne w naszym życiu codziennym np. farmaceutyki, środki higieny osobistej, środki ochrony roślin oraz związki per- i polifluoroalkilowe stosowane np. w produkcji odzieży outdorowej oraz w piankach gaśniczych. „Nowe zanieczyszczenia” pojawiają się w środowisku na skutek rozwoju cywilizacyjnego i intensyfikacji ekspansywnej działalności człowieka.

 

A.B: Do tej pory badając stan chemiczny wód podziemnych nie oznaczaliśmy w nich substancji z grupy „nowych zanieczyszczeń” – dlaczego rozpoczęliśmy działania w tym kierunku?

A.K: Badania nad zanieczyszczeniem wód podziemnych związkami „nowych zanieczyszczeń” prowadzone są od wielu lat, ale ich intensyfikacja nastąpiła w ostatniej dekadzie, czego efektem jest wiele udokumentowanych przypadków zanieczyszczenia wód podziemnych tymi związkami, w tym również w ujęciach wód pitnych.

Substancje, o których mówimy nie są obecnie wpisane w dyrektywy unijne jako substancje, które powinny być uwzględnione w krajowych programach monitoringu wód podziemnych, natomiast już w 2014 roku Komisja Europejska zauważyła konieczność zajęcia się tym problemem i w preambule Dyrektywy 2014/80/UE zawarła zapis wskazujący na konieczność poszukiwania „nowych zanieczyszczeń” stanowiących zagrożenie dla stanu wód podziemnych. To dało początek pracom Komisji mającym na celu ustanowienie tzw. listy obserwacyjnej dla wód podziemnych, na której są umieszczane wskaźniki, które w oparciu o istniejące wyniki badań mogą wskazywać na zagrożenie dla jakości wód podziemnych. Celem tworzenia listy obserwacyjnej jest zapewnienie krajom UE wsparcia w zapoczątkowaniu procesu i ustaleniu priorytetów dla monitoringu wód podziemnych w zakresie „nowych zanieczyszczeń”, które stanowią bardzo liczną grupę substancji. Obligatoryjny monitoring wód podziemnych w krajach UE pod kątem „nowych zanieczyszczeń” to z pewnością kwestia czasu i lepiej przygotować się do tego już teraz.

Realizując zadania państwowej służby hydrogeologicznej od lat śledzimy tematykę dotyczącą nowych zanieczyszczeń wód podziemnych, uczestnicząc w pracach grup eksperckich Stowarzyszenia Europejskich Służb Geologicznych (EuroGeoSurveys), jak również prowadząc własne badania naukowe w tym zakresie. Pierwsze takie badania przeprowadziliśmy w 2016 roku i faktycznie potwierdziły one zanieczyszczenie wód podziemnych w punktach krajowej sieci monitoringu wód podziemnych farmaceutykami, co utwierdziło nas w przekonaniu, że problem dotyczy również wód podziemnych w Polsce i że należy zwrócić na niego uwagę.

Krajowe fundusze przeznaczone na monitoring wód podziemnych są dzisiaj ograniczone do realizacji zadań, które są formalnie wymagane przepisami UE oraz krajowymi. Badanie „nowych zanieczyszczeń” wód podziemnych nie jest jeszcze obligatoryjne, w związku z czym nie mamy podstaw do finansowania badań w ramach systemu Państwowego Monitoringu Środowiska.

 

A.B: Jakiej aparatury potrzebujemy, chcąc określić zawartość „nowych zanieczyszczeń” w wodach podziemnych – i czy konieczne jest ustalenie nowych procedur – jeśli tak, to jakich?

A.K: Ze względu na charakter tych substancji, poziomy stężeń oraz źródła ich pochodzenia w środowisku wodnym, ich badanie w wodach podziemnych wymaga specjalistycznej i nowoczesnej aparatury analitycznej, jak również opracowania odpowiednich procedur terenowych gwarantujących, że pozyskiwane wyniki analiz odzwierciedlają faktyczny stan środowiska wodnego, a nie pochodzą np. z procesu nieprawidłowego poboru próbki wody.

1

Montaż urządzeń do automatycznego pomiaru zwierciadła wód podziemnych. Fot. Merazet S.A.

Jeśli chodzi o kwestie aparatury, to istnieją różne metody analityczne, wykorzystujące techniki chromatografii zarówno gazowej, jak i cieczowej, stosowane zależnie od rodzaju substancji, którą się oznacza. Nie bez znaczenia jest dopasowanie metodyki do spodziewanych poziomów stężeń zanieczyszczeń, a te w wodach podziemnych będą raczej niskie lub bardzo niskie. Trzeba również pamiętać, że badania „nowych zanieczyszczeń” będą wymagały ciągłego rozwoju i dostosowywania do nowych potrzeb, w miarę wydłużania się listy obserwacyjnej oraz wymogów KE. Dlatego w ramach realizacji zadania zdecydowaliśmy się na zakup chromatografu cieczowego sprzężonego z kwadrupolowym spektrometrem mas (LC-MS-MS), który spełnia powyższe wymagania.

Mając na względzie niskie stężenia zanieczyszczeń oraz ich powszechne zastosowanie w codziennym życiu prace terenowe związane z poborem próbek wody wymagają szczególnej ostrożności. Konieczne jest opracowanie odpowiednich procedur poboru próbek tak, by wyniki badań nie były obarczone błędami związanymi z wpływem czynników zewnętrznych. Monitoring stanu chemicznego wód podziemnych jest ogromnym wyzwaniem logistycznym, a jego sprawne wykonanie uzależnione jest od procedur terenowych, dlatego muszą być one szczegółowo dopracowane. Wykonywanie badań analitycznych w laboratorium PIG-PIB daje możliwość dopracowania i optymalizacji procesów kontroli jakości na całym etapie opróbowania: od wyjazdu w teren, poprzez pobór próbki i jej transport do analizy w laboratorium.|

Chromatograf cieczowy sprzężony z tandemowym  spektrometrem mas (LC-MS/MS) firmy Thermo scientific

Chromatograf cieczowy sprzężony z tandemowym spektrometrem mas (LC-MS/MS) firmy Thermo scientific

 

A.B: Prace eksperymentalne ruszyły w 2021 roku. Z ilu punktów badawczych próbki wód podziemnych zostaną zbadane?

A.K: Obecnie jesteśmy na etapie dopracowywania metod analitycznych. Po opracowaniu metod analitycznych rozpoczniemy prace eksperymentalne związane z opracowaniem procedur kontroli jakości. Mamy plany opróbowania i przeanalizowania próbek wody z około 100 punktów sieci monitoringu wód podziemnych. Punkty są już wytypowane, pobieranie próbek wody powinno zacząć się na przełomie sierpnia i września.

Montaż urządzeń do automatycznego pomiaru zwierciadła wód podziemnych. Fot. Merazet S.A

Montaż urządzeń do automatycznego pomiaru zwierciadła wód podziemnych. Fot. Merazet S.A

 

A.B: Jakie korzyści przyniesie realizacja tych zadań przez PIG-PIB?

A.K: Nasze doświadczenia wskazują, że wykorzystanie automatycznej aparatury znacząco poprawia jakość wyników pomiarów, pozwala na elastyczne dopasowanie ich częstotliwości do potrzeb analiz hydrogeologicznych oraz specyfiki ośrodków wodonośnych, a co najważniejsze zdecydowanie przyspiesza dostęp do danych pomiarowych, co ma szczególnie znaczenie z perspektywy oceny aktualnej sytuacji hydrogeologicznej oraz jej prognozy. Bieżący dostęp do wyników pomiarów jest szczególnie ważny w okresach zagrożenia hydrogeologicznego, tzn. wtedy, kiedy mamy do czynienia z niżówką hydrogeologiczną w okresach suszy lub wyżówką hydrogeologiczną (podtopieniami) w okresach występowania powodzi.

Moduł transmisji danych pomiarowych zwierciadła wód podziemnych_fot. Merazet S.A

Moduł transmisji danych pomiarowych zwierciadła wód podziemnych. Fott. Merazet S.A

Na realizację zadania pt. "Rozbudowa systemu automatycznej aparatury pomiarowej i transmisji danych MWP - wyposażenie nie mniej niż 300 punktów sieci obserwacyjno-badawczej wód podziemnych w automatyczne urządzenia pomiarowe" pozyskaliśmy łącznie 3,409 mln złotych, a w ramach inwestycji zakupiono i zainstalowano nie tylko aparaturę pomiarową w puntach badawczych, ale również wyposażono opiekunów regionalnych monitoringu wód podziemnych w sprzęt informatyczny niezbędny do obsługi systemu w terenie. Po zakończeniu wdrażania projektu ponad połowa punktów krajowej sieci obserwacyjno-badawczej wód podziemnych będzie zautomatyzowana. Docelowo dążymy do zautomatyzowania całej sieci.

W odniesieniu do monitoringu stanu chemicznego konieczny jest stały i systematyczny rozwój metod badawczych i analitycznych. Jest to niezbędne, aby prowadzić rzetelną obserwację zachowania się systemów wodonośnych w odpowiedzi na zmieniające się w czasie rodzaje presji antropogenicznej. 30 lat temu głównym źródłem zanieczyszczenia wód podziemnych było rolnictwo, nieuporządkowana gospodarka wodno-kanalizacyjna, przemysł, co miało odzwierciedlenie głównie w podwyższonych stężeniach substancji biogennych i metali ciężkich. Obecnie w środowisku wodnym znajdujemy, oprócz wyżej wymienionych substancji, również zanieczyszczenia, takie jak środki ochrony roślin, ich metabolity, liczne związki chemiczne, które stosowane są w produkcji środków higieny osobistej (np. kremów do opalania czy środków odstraszających komary), odzieży, pianek gaśniczych, farmaceutyki, itp. Na ich obecność w środowisku ma wpływ intensywny rozwój gospodarczy, jaki obserwujemy szczególnie w ciągu ostatnich 20 latach, rozwój nowych branż przemysłu sięgających po innowacyjne technologie z wykorzystaniem nowych substancji chemicznych, jak również większa dostępność i podaż produktów chemicznych, w tym również leków.

Na realizację zadania "Program badań nowych zanieczyszczeń wód podziemnych na potrzeby monitoringu substancji z listy obserwacyjnej" pozyskano łącznie 3,1 mln złotych. Projekt pozwoli na zakup wysokiej klasy chromatografu cieczowego wraz z wyposażeniem, szkolenia w zakresie jego obsługi oraz wykorzystania aplikacyjnego, opracowanie laboratoryjnych metod analitycznych pozwalających oznaczać łącznie 23 związki z 2 grup substancji nowych zanieczyszczeń tj. farmaceutyków oraz związków perfluorowanych (PFAS) oraz opracowanie procedur kontroli jakości terenowej podczas poboru próbek wody.

Zadania uzyskały dofinasowanie z II osi priorytetowej Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko 2014-2020 „Ochrona środowiska, w tym adaptacja do zmian klimatu”, działanie 2.1 „Adaptacja do zmian klimatu wraz z zabezpieczeniem i zwiększeniem odporności na klęski żywiołowe, w szczególności katastrofy naturalne oraz monitoring środowiska” (85% dofinansowania) oraz budżetu państwa (15% dofinansowania).

Moduł transmisji danych pomiarowych_fot. Merazet S.A

Moduł transmisji danych pomiarowych. Fot. Merazet S.A

 

AB: Dziękuję za rozmowę.

kuczynska anna

Dr inż. Anna Kuczyńska - kierownik Zakładu Monitoringu Wód Podziemnych Państwowego Instytutu Geologicznego-PIB

W Państwowym Instytucie Geologicznym - PIB pracuje od 2009 roku. Była kierownikiem i koordynatorem wielu projektów związanych z organizacją monitoringu wód podziemnych na obszarze całego kraju oraz analizą i interpretacją ich wyników. Jest ekspertem z zakresu prawa unijnego w dziedzinie wód podziemnych, wieloletnim członkiem grup roboczych ds. wód podziemnych oraz nowych zanieczyszczeń przy Komisji Europejskiej i członkiem komitetu sterującego grupy EuroGeoSurveys Water Resources Expert Group. Jest autorką wielu publikacji z zakresu monitoringu wód podziemnych oraz oceny ich stanu.

 

Projekt: Program badań nowych zanieczyszczeń wód podziemnych na potrzeby monitoringu substancji z listy obserwacyjnej
Wartość projektu: 3 100 000 PLN

Projekt: Rozbudowa systemu automatycznej aparatury pomiarowej i transmisji danych MWP - wyposażenie nie mniej niż 300 punktów sieci obserwacyjno-badawczej wód podziemnych w automatyczne urządzenia pomiarowe 
Wartość projektu: 3 409 000 PLN

loga fundusze strukturalneue