Największy problem w ocenie stanu zanieczyszczenia środowiska gruntowo-wodnego stanowi określenie zasięgu chmury zanieczyszczonych wód podziemnych. Proces migracji zanieczyszczeń w warstwie wodonośnej jest zjawiskiem przestrzennym, a podstawowe badania terenowe wykazują na silne zróżnicowanie, tj. heterogeniczny charakter chmury zanieczyszczeń.

Chmura zanieczyszczonych wód podziemnych powstaje, kiedy zanieczyszczenia przedostają się z tzw. ogniska zanieczyszczeń. Chmura taka może rozprzestrzeniać się poziomo, pionowo oraz poprzecznie przez całą warstwę wodonośną wykorzystując procesy infiltracji, migracji, wymiany wody między warstwami, a także interakcje z wodami powierzchniowymi. Transport zanieczyszczeń lokalnie ma przebieg wynikający z rozkładu ciśnień, czyli z lokalnych warunków hydrogeologicznych, natomiast w konsekwencji bardziej regionalnej kierunek przemieszczania się zanieczyszczeń dostosowuje się do kierunku regionalnego, determinowanego występującą w sąsiedztwie lokalną bazą drenażową.

Analiza stopnia zanieczyszczenia czwartorzędowych wód podziemnych w rejonie kompleksu składowisk odpadów przemysłowych „Zielona” wraz z interpretacją migracji chmury zanieczyszczonych wód musi odbywać się w odniesieniu do wartości tła hydrogeochemicznego, wyznaczonego dla całego obszaru Zakładów Chemicznych „ZACHEM” w Bydgoszczy. Tło zostało wyznaczone na podstawie badań hydrogeochemicznych (Pietrucin 2015) i opróbowania wód w strefie ujęcia „S” oraz jego sieci monitoringowej. Ujęcie wody pitnej „S” zlokalizowane jest w południowo-zachodniej części zakładów, na napływie czystych, niezanieczyszczonych czwartorzędowych wód podziemnych. Ujęcie charakteryzuje się stałością składu chemicznego wód, znajduje się pod stałą kontrolą Powiatowej Stacji Sanitarno-Epidemiologicznej w Bydgoszczy, a eksploatowana woda nadaje się do spożycia, bez procesu usuwania żelaza i manganu. 

Niezanieczyszczone wody podziemne czwartorzędowego piętra wodonośnego w rejonie całego obszaru dawnych Zakładów Chemicznych „ZACHEM” S.A. charakteryzują się typem hydrogeochemicznym wód Ca-HCO3, a mineralizacja wody wynosi od 242 do 406 mg/L, przy średniej arytmetycznej na poziomie 353 mg/L. Stężenia dominujących jonów wynoszą 42 do 79 mg/L dla wapnia oraz 165 do 254 mg/L dla wodorowęglanów. Stężenia żelaza i manganu występują poniżej 0,1 mg/L, mimo iż generalnie czwartorzędowe wody podziemne na Kujawach charakteryzują się podwyższonymi geogenicznie wartościami tych pierwiastków. Odczyn wód jest lekko zasadowy (7,72 do 8,25 pH) i charakteryzują się one wartościami Eh w granicach +61 do +232 mV, po redukcji do sondy wodorowej.

Chmura zanieczyszczeń wykreślona w rejonie kompleksu składowisk odpadów „Zielona” posiada bardzo złożoną strukturę. Składają się na nią bowiem składniki zanieczyszczeń zarówno organicznych jak i nieorganicznych. Po wstępnej analizie zasięgu zanieczyszczenia substancjami nieorganicznymi (głównie chlorkami – Cl-) oraz określeniu rzeczywistych kierunków i prędkości migracji, można było jednak dokonać dość precyzyjnej oceny zasięgu występowania w środowisku gruntowo-wodnym pozostałych substancji chemicznych, głównie organicznych.

 

Zasięg występowania zanieczyszczeń w obrębie środowiska gruntowo-wodnego w rejonie składowiska odpadów przemysłowych „Zielona” (strefy wykreślone w oparciu o modelowanie hydrogeologiczne wykonane w 2017 r. przez AGH)

Dokładna diagnoza stanu jakości środowiska w rejonie i na przedpolu kompleksu składowisk odpadów „Zielona” jest ekstremalnie trudna ze względu na wspólną migrację w warstwie wodonośnej substancji organicznych i nieorganicznych. W związku z różną intensywnością procesów sorpcji i rozpadu chmura zanieczyszczeń wód składa się z wielu nakładających się na siebie chmur tworzonych przez poszczególne substancje zanieczyszczające.

Rozpoczynając określenie zasięgu chmury zanieczyszczeń można się skoncentrować na składnikach o charakterze konserwatywnym. Wskaźnikiem tym jest jon chlorkowy Cl-, który nie uczestniczy w procesach utleniania i redukcji, prawie nie bierze udziału w procesach adsorpcyjno-wymiennych, w bardzo ograniczonym zakresie tworzy związki kompleksowe, a w związku z tym jest najszybciej migrującym jonem w wodach podziemnych. Można go wykorzystywać do oceny prędkości rzeczywistej przepływu wód podziemnych w charakterze znacznika oraz do oceny kierunków przepływu wód. Przyjęcie możliwie najgorszego scenariusza migracji, pozwala na określenie maksymalnego i realnego zasięgu chmury zanieczyszczeń.

W odniesieniu do kompleksu składowisk odpadów „Zielona”, najwyższe stężenia chlorków oznacza się w bezpośrednim rejonie kompleksu. Chmura zanieczyszczeń generalnie rozprzestrzenia się zgodnie z kierunkiem przepływu wód podziemnych w utworach czwartorzędowych w kierunku północno-wschodnim do rzeki Wisły. Zanieczyszczenie ulega zatem rozciągnięciu w warstwie wodonośnej, podlegając jednocześnie procesowi stratyfikacji, czyli zróżnicowaniu w pionie. Relatywnie najniższe stężenia chlorków w chmurze oznaczono w piezometrach sieci monitoringowej ujęcia barierowego oraz piezometrach sieci monitoringowej Państwowej Służby Hydrogeologicznej, znajdujących się na granicy maksymalnego zasięgu występowania zanieczyszczeń, wyznaczonej w 2017 r. przez AGH. Dla wód czwartorzędowych w tym rejonie wartość tła hydrogeochemicznego wynosi dla chlorków około 17 mg/L.