Proceedings of ECOpole DOI: 10.2429/proc.2017.11(2)076 2017;11(2) Izabela ZIMOCH 1 i Mariusz DUDZIAK 1 OCENA TOKSYCZNO ŚCI WODY I OSADÓW WODOCI ĄGOWYCH W WIEJSKIM SYSTEMIE ZAOPATRZENIA W WOD Ę EVALUATION OF TOXICITY OF WATER AND WATER-PIPE DEPOSITS IN RURAL WATER SUPPLY SYSTEMS Abstrakt: Małe systemy zaopatrzenia w wod ę w Polsce funkcjonuj ące na obszarach wiejskich cz ęsto charakteryzuj ą si ę złym stanem technicznym przewodów i armatury. Kilkudziesi ęcioletni wiek przewodów wykonanych głównie z żeliwa szarego i stali powoduje ich znaczn ą awaryjno ść wskutek korozji przewodów. W tych warunkach eksploatacji wzrasta te ż mo żliwo ść wyst ąpienia zjawiska wtórnego zanieczyszczenia wody. Z tych wzgl ędów w niniejszej pracy podj ęto prób ę oceny toksyczno ści wody i osadów wodoci ągowych pobranych głównie z hydrantów małego gminnego wodoci ągu północnej Polski. Do bada ń wykorzystano enzymatyczny test Microtox ® z bakteriami bioluminescencyjnymi Aliivibrio fischeri . Osady wodoci ągowe przed oznaczeniem poddawano ekstrakcji wodnej. W przypadku 6 na 10 osadów wodoci ągowych pobranych z hydrantów odnotowano inhibicj ę bioluminescencji bakterii, co potwierdziło ich toksyczne oddziaływanie. Z kolei surowa woda wodoci ągowa powodowała stymulacj ę bakterii. Mo żna wi ęc s ądzi ć, że źródłem toksyczno ści osadów wodoci ągowych s ą substancje nieorganiczne, które w długim okresie kumuluj ą si ę w sieci wodoci ągowej. Słowa kluczowe: małe wiejskie wodoci ągi, toksyczno ść wody, toksyczno ść osadów wodoci ągowych Wprowadzenie W raporcie z listopada 2014 r. Komisji Gospodarczej ds. Europy “ Status of small-scale water supplies in the WHO European Region , Results of a survey conducted under the Protocol on Water and Health ”, wskazano na problemy zwi ązane z małymi systemami zaopatrzenia w wod ę [1]. Problemy te wynikaj ą zarówno ze złego stanu technicznego tych systemów, jak i nieodpowiedniej jako ści wody dostarczanej do mieszka ńców obszarów wiejskich. Głównym czynnikiem determinuj ącym ten fakt jest problem z wła ściw ą eksploatacj ą rozproszonych systemów wodoci ągowych o ró żnym wieku, jako ści i rodzaju materiałów, z jakich zostały wykonane sieci dystrybucyjne. Z raportu wynika, że Polska jest drugim, po Francji, krajem posiadaj ącym tak rozdrobniony system zaopatrzenia mieszka ńców w wod ę przeznaczon ą do spo życia. Z wniosków Komisji jednoznacznie wynika, że rozwi ązanie kwestii zwi ązanych z tego typu dostawami wody nale ży traktowa ć nie tylko jako problem wydzielonych gminnych systemów zaopatrzenia, ale tak że jako kluczow ą kwesti ę determinuj ącą zrównowa żony rozwój społeczno-gospodarczy i bezpiecze ństwo kraju. Historyczne uwarunkowania powstawania w Polsce małych systemów zaopatrzenia w wod ę zwi ązane s ą z kolektywizacj ą w okresie powojennym maj ątków ziemskich w rolnicze spółdzielnie produkcyjne, a nast ępnie konsekwentn ą ich konsolidacj ą w latach 50. w Pa ństwowe Gospodarstwa Rolne (PGR). Przemiany te szczególnie widoczne były na terenach wiejskich północno-wschodniej Polski. Powstawanie licznych PGR-ów zwi ązane było z budow ą lokalnych systemów 1 Instytut In żynierii Wody i Ścieków, Politechnika Śląska, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. 32 237 16 98, fax 32 237 10 47, email: [email protected] Praca była prezentowana podczas konferencji ECOpole’16, Zakopane, 5-8.10.2016 672 Izabela Zimoch i Mariusz Dudziak dostaw wody, których realizacja cz ęsto odbiegała od wymaganych standardów budowlano-instalacyjnych, a inwestycje te niejednokrotnie wykonywane były bez uzgodnie ń dokumentacji projektowej oraz dokumentacji powykonawczej. W 1998 roku zaopatrzenie w wod ę przekazano jako zadanie własne gminom, bez odpowiedniego wsparcia merytorycznego i finansowego. Wi ększo ść małych gmin nie posiada odpowiednio wykształconych zasobów kadrowych, a stan wiedzy osób zajmuj ących si ę zaopatrzeniem w wod ę, zarówno w organach samorz ądowych, jak i podmiotach realizuj ących zaopatrzenie w wod ę, jest niewystarczaj ący w aspekcie technicznym, środowiskowym (zapewnienie spójnej ochrony zasobów wodnych, jakimi gmina dysponuje), jak równie ż zdrowotnym (wiedza na temat potencjalnych zagro żeń zdrowotnych zwi ązanych z jako ści ą ujmowanej wody, procesami uzdatniania, zanieczyszczeniem pierwotnym i wtórnym spowodowanym niewła ściwym uzdatnianiem i dystrybucj ą wody). Okoliczno ści powy ższe powoduj ą, że w systemach tych cz ęsto dochodzi do wtórnego zanieczyszczenia wody w efekcie zarówno braku stabilno ści hydraulicznej ich eksploatacji, jak i znacznego ich rozproszenia, skutkuj ącego transportem wody do odległych gospodarstw. Przej ęcie przez gminy pod koniec ubiegłego wieku obowi ązku zaopatrzenia mieszka ńców w wod ę i zwi ązane z tym trudno ści organizacyjne, finansowe i kadrowe przyczyniły si ę do podejmowania działa ń zmierzaj ących do ł ączenia tych wodoci ągów. Polityka taka, zgodnie z zaleceniami Parlamentu Europejskiego, spowodowała znaczny rozwój wiejskich systemów zaopatrzenia w wod ę. Nadal jednak du żo problemów stwarza zapewnienie wymaganej jako ści dostarczanej wody. Do powodów takiego stanu rzeczy nale ży charakter tych systemów, nie najwy ższa jako ść stosowanych materiałów do ich budowy oraz specyfika obszarów wiejskich. System zaopatrzenia w wod ę, podobnie jak infrastruktura kanalizacyjna, energetyczna czy gazowa, cechuje zło żona struktura sieci wodoci ągowej, du ża kapitałochłonno ść , długi czas eksploatacji i ci ągły ich rozwój, co wymaga du żych nakładów inwestycyjnych na ich modernizacje. Wsparcie finansowe, jakie otrzymała Polska w ramach unijnych programów pomocowych (np. „Europejski fundusz rolny na rzecz rozwoju obszarów wiejskich na lata 2007-2013”), zwi ększyło dost ępno ść mieszka ńców obszarów wiejskich do infrastruktury wodoci ągowej. Analiza danych GUS wskazuje [2, 3], iż w okresie 2005-2014 w Polsce nast ąpiło zwi ększenie długo ści sieci wodoci ągowej o około 47 tysi ęcy km, tj. o około 15%. Pod koniec 2014 roku długo ść sieci wodoci ągowej wynosiła 292 555,7 km, z czego sie ć na terenach wiejskich stanowiła a ż 77,5% całkowitej długo ści sieci w Polsce. W ci ągu 9 lat na terenach wiejskich przybyło ponad 36 tysi ęcy km przewodów wodoci ągowych. Przeprowadzone inwestycje przeło żyły si ę na wzrost dost ępno ści mieszka ńców obszarów wiejskich do infrastruktury wodoci ągowej blisko o 16%, a dynamika rozwoju była wi ększa w stosunku do miejskich systemów zaopatrzenia w wod ę, dla których wzrost ten wynosił zaledwie 1,5%. Istotne z punktu widzenia zmian jako ści wody w sieci wodoci ągowej jest zag ęszczenie sieci, które w okresie 2005-2014 wzrosło w obszarach miejskich aż o 45,9 km/km 2, natomiast w obszarach wiejskich zaledwie o 12,4 km/km 2. Wiejskie systemy zaopatrzenia w wod ę w województwie warmi ńsko-mazurskim, gdzie zlokalizowana jest sie ć wodoci ągowa będąca przedmiotem oceny toksyczno ści zdeponowanych osadów wodoci ągowych, charakteryzowała si ę wi ększ ą od średniej dla obszarów wiejskich dynamik ą rozwoju. Stopie ń zwodoci ągowania wzrósł tu w ci ągu ostatnich 9 lat o 19,8%, zapewniaj ąc dost ęp do wody ponad 88% mieszka ńców obszarów wiejskich. W okresie tym długo ść sieci Ocena toksyczno ści wody i osadów wodoci ągowych w wiejskim systemie zaopatrzenia w wod ę 673 wodoci ągowej wzrosła o 3168 km, co przeło żyło si ę na zwi ększenie g ęsto ść infrastruktury wodoci ągowej do 56,4 km/km 2, która stanowi blisko o 28% mniejsz ą g ęsto ść w stosunku do średniej krajowej g ęsto ści sieci wodoci ągowej dla obszarów wiejskich (77,9 km/km 2). Nale ży nadmieni ć, i ż wiejskie systemy zaopatrzenia w wod ę w województwie warmi ńsko- -mazurskim eksploatowane s ą niekiedy od ponad 100 lat, co przyczynia si ę do tego, iż zdeponowane w sieci wodoci ągowej osady stanowi ą istotne źródło wtórnego zanieczyszczenia wody. W efekcie takiej polityki obecnie w Polsce mamy blisko 8 tysi ęcy małych systemów wodoci ągowych, z których korzysta około 11,5 mln ludzi. Zatem, zagwarantowanie zrównowa żonego rozwoju obszarów wiejskich, cz ęsto stanowi ących regiony rekreacyjno-wypoczynkowe, wymaga zapewnienia ci ągłych i bezpiecznych pod wzgl ędem zdrowotnym dostaw wody. Te uwarunkowania determinują konieczno ść identyfikacji zagro żeń wtórnego ska żenia wody w sieci wodoci ągowej i oceny jej toksyczno ści, stanowi ącej potencjalne niebezpiecze ństwo dla konsumenta wody. Jedynie identyfikacja tych czynników zanieczyszczenia pozwala na racjonalne opracowanie działa ń prewencyjnych w celu eliminacji ryzyka wyst ąpienia wtórnego ska żenia wody. Jedn ą z powszechnie znanych przyczyn zanieczyszczenia wody podczas jej transportu do konsumenta s ą zdeponowane w sieci wodoci ągowej osady, stanowi ące dogodne warunki do rozwoju mikroorganizmów. Niemniej jednak brak jest w doniesieniach naukowych oceny toksyczno ści tych osadów, co zainspirowało Autorów niniejszego artykułu do podj ęcia cyklu bada ń, celem których była ocena toksyczno ści wody i osadów wodoci ągowych pobranych głównie z hydrantów w gminnym systemie jej dystrybucji północnej Polski. Opis przedmiotu bada ń Gmina wiejsko-miejska S ępopol jest poło żona w województwie warmi ńsko-mazurskim, w powiecie bartoszyckim na terenach historycznie u żytkowanych rolniczo. Wiod ącą działalno ść rolnicz ą stanowi ą uprawy zbó ż (ok. 83% gospodarstw), ziemniaków, ro ślin oleistych, w znacznie mniejszym stopniu gospodarka rolnicza obejmuje hodowl ę trzody chlewnej (ok. 8%) i bydła (ok. 8%) [4]. Pocz ątki budowy wodoci ągu w gminie S ępopol przypadaj ą na 1911 rok i do dnia dzisiejszego mo żna wyró żni ć w historii jego rozwoju trzy kluczowe okresy. W pierwszym