Naukowcy z Wydziału Chemicznego PWr przebadali wodę z Odry w trakcie wrześniowej powodzi. Ekspertyza objęła badania chemiczne i mikrobiologiczne próbek pobranych w czterech lokalizacjach i wykazała m.in. znaczne przekroczenie stężeń niektórych pierwiastków.

Wrześniowa powódź, która w Polsce dotknęła przede wszystkim południowe dorzecze Odry, była spowodowana niżem genueńskim. Przyczynił się on do silnych opadów deszczu, co spowodowało podniesie poziomu wód i w efekcie powódź lub zagrożenie powodziowe w województwach dolnośląskim, opolskim, śląskim i lubuskim.

– Naukowcy z uczelni technicznych, takich jak Politechnika Wrocławska, mają obowiązek reagować na zagrożenia regionalne, wykorzystując swoją wiedzę ekspercką, aby wspierać władze lokalne w podejmowaniu decyzji oraz wydawaniu zaleceń – mówi prof. Katarzyna Chojnacka, prorektor ds. współpracy z otoczeniem, kierująca akredytowanym Laboratorium Chemicznym Analiz Wielopierwiastkowych. – Wrześniowa powódź w regionie dolnośląskim była dla nas bodźcem do przeprowadzenia badań wód Odry, ponieważ takie zdarzenia powodują zwykle wzrost stężeń zanieczyszczeń, zarówno organicznych, jak i nieorganicznych, co może zagrażać zdrowiu publicznemu i środowisku.

Głównym celem badań naszych naukowców była ocena wpływu powodzi na stan rzeki oraz zidentyfikowanie potencjalnych zagrożeń zdrowotnych. Próbki wody do analiz zostały pobrane przez badaczy z Wydziału Inżynierii Środowiska z czterech różnych lokalizacji wzdłuż rzeki: Odra-Potokowa, Odra-Czernica, Odra-Jaz i Odra-pl. Grunwaldzki.

Wybór tych miejsc pozwolił na analizę zanieczyszczeń zarówno na odcinkach miejskich, jak i w mniej zurbanizowanych, a także w miejscach, gdzie rzeka łączy się z dopływami. Pozwoliło to zrozumieć wpływ powodzi na ekosystem w różnych warunkach hydrologicznych i środowiskowych.

Szczegółowa analiza

Próbki zostały poddane analizie w akredytowanym Laboratorium Chemicznym Analiz Wielopierwiastkowych na Wydziale Chemicznym.

–  Badania trwały kilka dni i zostały przeprowadzone z użyciem różnych technik badawczych. Zaczęliśmy od oznaczenia zwartości jonów metodą chromatografii jonowej. Następnie próbki skierowaliśmy do analiz składu pierwiastkowego. Przy użyciu nowoczesnych metod analitycznych, takich jak emisyjna spektrometria atomowa ze wzbudzeniem w plazmie indukcyjnie sprzężonej (ICP-OES), metoda absorpcyjnej spektrometrii atomowej z techniką amalgamacji oraz metoda termokonduktometryczna TCD oznaczaliśmy zawartość makro- i mikroskładników oraz zanieczyszczeń – mówi dr inż. Małgorzata Mironiuk kierownik ds. jakości laboratorium.

– Woda miała barwę brunatną i była widocznie mętna, ale w związku z tym, że zależało nam na oznaczeniu całkowitej zawartości poszczególnych pierwiastków nie filtrowaliśmy próbek – dodaje dr inż. Dawid Skrzypczak z Laboratorium.

Znaczne przekroczenia norm

Wyniki analiz pobranych próbek wody zostały porównane z obowiązującymi normami oraz Ramową Dyrektywą Wodną. Stwierdzono m.in. znaczące przekroczenia stężeń glinu (Al) i żelaza (Fe). Natomiast stężenia azotu (N) i fosforu (P) były podwyższone, co może wpływać na zwiększenie tempa eutrofizacji (proces wzbogacania zbiorników wodnych w pierwiastki biofilne). Tego rodzaju zanieczyszczenia są szczególnie niebezpieczne w zamkniętych akwenach, takich jak Morze Bałtyckie. Odnotowano również wysokie stężenie sodu (Na), chociaż dla tego pierwiastka norma w wodach powierzchniowych nie jest wyznaczona.

– Wyniki badań wykazały, że woda powodziowa niesie znaczne ilości zanieczyszczeń chemicznych i biologicznych – wyjaśnia prof. Katarzyna Chojnacka z Wydziału Chemicznego. – Powodzie przyczyniają się do podniesienia osadów dennych, które są bogate w biogeny (np. azot, fosfor), metale ciężkie oraz substancje organiczne. Eutrofizacja wywołana nadmiernym stężeniem tych związków prowadzi do deficytu tlenu w wodzie, co wywiera presję na organizmy wodne, takie jak ryby. Woda powodziowa niesie również znaczny ładunek biogenów i zanieczyszczeń do Morza Bałtyckiego, przyspieszając zakwity sinic. Problem ten jest szczególnie istotny ze względu na zamknięty charakter Bałtyku i jego długi czas wymiany wody.

Prof. Chojnacka dodaje również, że wyniki – zwłaszcza podwyższonych stężeń związków azotu, fosforu i potasu oraz węgla – nie były zaskoczeniem dla politechnicznego zespołu badawczego. Wynika to bowiem z wypłukiwania zanieczyszczeń z terenów rolniczych i przemysłowych.

– Zaskakująco pozytywny był natomiast brak podwyższonych stężeń toksycznych metali, takich jak kadm czy rtęć, co świadczy o niskim poziomie zanieczyszczenia tymi pierwiastkami – podkreśla badaczka z PWr.

Badania mikrobiologiczne

Próbki do badania mikrobiologicznego również pobrano w trakcie przechodzenia przez Wrocław powodziowej fali kulminacyjnej. Warto podkreślić, że mikrobiologiczna ocena wód jest równie istotna jak badania chemiczne, a szczególnie należy monitorować obecność bakterii fekalnych, takich jak Escherichia coli czy Enterococcus faecalis.

– Wysokie stężenie mikroorganizmów w próbce z okolic ul. Potokowej może być spowodowane połączeniem Odry z dopływami, takimi jak Ślęza oraz wypłukiwaniem zanieczyszczeń z terenów rolniczych i przemysłowych – tłumaczy prof. Katarzyna Chojnacka.

Przeprowadzone badania mikrobiologiczne wykazały, że całkowita liczba bakterii mezofilnych w próbkach wody z Odry mieści się w zakresie od 600 jtk/ml (Odra-Jaz) do 16 775 jtk/ml (Odra-Potokowa).

Długotrwałe skutki

– Zwiększone ładunki biogenów wpływają na rozwój stref beztlenowych w Bałtyku, co prowadzi do śmierci organizmów dennych i zaburzeń w łańcuchu pokarmowym – podkreśla prof. Katarzyna Chojnacka. – Długotrwałe skutki takich zanieczyszczeń mogą mieć poważne konsekwencje dla rybołówstwa oraz turystyki w regionie. Jesienna powódź, która wprowadziła duży ładunek zanieczyszczeń do Morza Bałtyckiego, prawdopodobnie spowoduje bujny zakwit sinic latem. W związku z tym konieczne jest podjęcie działań mających na celu redukcję dopływu zanieczyszczeń oraz wdrożenie strategii ochrony ekosystemów morskich.

Co ważne, ze względu na ograniczoną cyrkulację czas wymiany wód Bałtyku z Morzem Północnym wynosi około 25-30 lat. Bałtyk, morze niemal zamknięte, połączony jest z Morzem Północnym przez wąskie Cieśniny Duńskie. Wolna wymiana wód sprzyja gromadzeniu się zanieczyszczeń, takich jak biogeny (azot, fosfor), co pogłębia proces eutrofizacji. Zanieczyszczenia pochodzące z powodzi mogą więc utrzymywać się przez dekady, zwiększając ryzyko długotrwałego pogorszenia jakości wody i ekosystemów morskich.

– Na podstawie wyników badań rekomendujemy wzmocnienie monitoringu jakości wód w celu szybkiego wykrywania i reagowania na przekroczenia dopuszczalnych stężeń zanieczyszczeń, podjęcie działań mających na celu ograniczenie źródeł zanieczyszczeń, w tym kontroli nad działalnością rolniczą i przemysłową w regionie oraz edukacja społeczności lokalnej na temat wpływu zanieczyszczeń na środowisko i zdrowie publiczne – zaznacza prof. Katarzyna Chojnacka z W3.

Pełne wyniki badań wielopierwiastkowych (plik PDF).

Wyniki badań mikrobiologicznych (plik PDF).

Laboratorium Chemicznym Analiz Wielopierwiastkowych na Wydziale Chemicznym Politechniki Wrocławskiej akredytację uzyskało w 2006 r. Wykonuje oznaczenia analityczne m.in. dla potrzeb monitoringu i ochrony środowiska, przemysłu spożywczego, chemicznego, gospodarki komunalnej, rolnictwa, medycyny czy weterynarii. Oferuje usługi analityczne w zakresie określania składu i formy produktów nieorganicznych, takich jak minerały, nawozy, dodatki paszowe, sole nieorganiczne, odpady, wody odpadowe i ścieki.

W badaniach wykorzystywany jest unikalny zestaw aparatury, który umożliwia oznaczanie stężeń 80 pierwiastków na poziomie od kilku ng/kg do kilkudziesięciu %, w tym m.in. spektrometr masowy z plazmą poziomą, optyczne emisyjne spektrometry plazmowe z nebulizatorami pneumatycznym i ultradźwiękowym, spektrometr absorpcji atomowej , chromatograf jonowy czy analizator elementarny.

Personel Laboratorium ma w swoim dorobku ponad 30 przyznanych patentów krajowych i zagranicznych, z których duża część stosowana jest w praktyce, a także ponad 330 publikacji o zasięgu międzynarodowym.

mic