Strona używa plików cookies więcej

Badania / Doktoranci / Pracownicy / Studenci / Wydarzenia

Nysa Kłodzka zagrożona arsenem

Stężenie arsenu w Trującej, jednego z dopływów Nysy Kłodzkiej, aż 100-krotnie przewyższa normy wody pitnej ustanowione przez Światową Organizację Zdrowia. Odkrycia dokonał zespół badaczy z Instytutu Geografii i Rozwoju Regionalnego Uniwersytetu Wrocławskiego. Skąd tak wysokie stężenie rakotwórczego pierwiastka na Dolnym Śląsku?

W historii ludzkości bogactwo i intrygi zawsze szły ze sobą w parze. Ten fakt dobrze ukazują losy Złotego Stoku, malowniczego górniczego miasteczka położonego na krawędzi Gór Złotych. Od XIII wieku jego mieszkańcy zajmowali się wydobywaniem kruszca królów – drogocennego złota, którego zasoby były na tyle duże, że w pewnym momencie miasteczko odpowiadało za blisko 1/10 europejskiej produkcji złota! Niestety, każda dobra historia ma swój kres.

Po trzech wiekach intensywnej eksploatacji, złoża zaczęły się wyczerpywać, a doskonale prosperującemu dotychczas miasteczku zajrzała w oczy wizja upadku. Od przykrego losu, miasto uratował aptekarz Hans Scharffenberg, który na początku XVIII wieku z pogórniczych pozostałości postanowił wydobywać arsen i wykorzystywać go do produkcji owianego złą sławą arszeniku, uznawanego wówczas za prawdziwe panaceum!

Na dobrą sprawę w Złotym Stoku pozyskiwanie arsenu okazało się mieć większe znaczenie niż wydobywanie złota. Nic w tym dziwnego, ponieważ zastosowania gospodarcze pierwiastka były (i są do tej pory) bardzo szerokie: leki, dodatek do stopów i farb, preparat do barwienia szkła i niezawodny środek na szczury, a współcześnie produkcja półprzewodników. Kopalnie tego metaloidu działały nieprzerwanie aż do 1961 roku, kiedy oficjalnie zamknięto ostatni obiekt górniczy.

Siedmiusetletnia działalność wydobywcza pozostawiła po sobie duże spustoszenie w krajobrazie – Góra Krzyżowa w całości została pocięta siecią szybów i wkopów, a dno górskiej doliny wypełniło się zarastającymi z czasem hałdami niewykorzystanego urobku. Prawdziwe zagrożenie czaiło się jednak nie w tym, co widoczne dla oka, a w leniwie płynącym Złotym Potoku, który powoli erodował wydobyte spod ziemi skały i sukcesywnie wypłukiwał z nich trujący dla żywych organizmów pierwiastek. Podobny proces zachodził też pod ziemią, a jego efekt trafiał na powierzchnię wraz z odwadnianiem kilometrów sztolni i chodników. Mieszkańcy miejscowości mieli zresztą przeczucie, że wykorzystywana przez nich woda nie jest najlepszej jakości. Świadczy o tym nazwa rzeki, która poniżej miasteczka nazywana jest Trującą. Wśród ludności krążyły też plotki, jakoby wygnani za Odrę Niemcy wracali do miasta po beczki zatrutej wody, od której mieli być fizycznie uzależnieni.

rzeka Trująca
Niepozornie wyglądająca rzeka Trująca poniżej Złotego Stoku, charakteryzuje się ponad 100-krotnym przekroczeniem dopuszczalnej dla wody pitnej zawartości arsenu, fot. archiwum prywatne

Choć od przeszło stu lat Złoty Stok sprowadza wodę pitną spoza miasta, a mrożące krew w żyłach legendy można potraktować jako fikcję literacką, to do zagrożenia związanego z zanieczyszczeniem wód arsenem należy podejść ze szczególną uwagą. Na całym świecie zanieczyszczenie środowiska tym pierwiastkiem dotyka aż 70 krajów i 140 milionów ludzi. Podwyższone stężenia toksycznych pochodnych arsenu stwierdzane są zarówno w wodach i glebie, jak i w żywności. A mowa przecież o silnie kancerogennych związkach powodujących m.in. choroby skóry i układu pokarmowego!

Zaintrygowani tematem postanowiliśmy przyjrzeć się tematowi bliżej, szczególnie, że rzeka Trująca kończy swój bieg w Nysie Kłodzkiej, będącej jednym z głównych dopływów Odry. Już na samym początku zaskoczeniem dla nas była stosunkowo niewielka ilość badań dotyczących zanieczyszczenia w dolnej części rzeki Trującej, a w szczególności w miejscu jej ujścia. Dotychczasowe badania skupiały się głównie na procesach zachodzących w wodach i osadach kopalnianych, właściwościach fizykochemicznych gleb w okolicy Złotego Stoku i skali gromadzenia arsenu przez rośliny.  Postanowiliśmy sprawdzić, jaka ilość arsenu jest transportowana do Nysy Kłodzkiej, oraz jakie procesy kontrolują niepokojące stężenie arsenu w strumieniach.

Kartowanie hydrograficzne rzeki Trującej prowadzone przez studentów studiów magisterskich na specjalności geoekologia na kierunku Geografia w Instytucie Geografii i Rozwoju Regionalnego.
Kartowanie hydrograficzne rzeki Trującej prowadzone przez studentów studiów magisterskich na specjalności geoekologia na kierunku Geografia w Instytucie Geografii i Rozwoju Regionalnego, fot. archiwum prywatne

Wraz z dwiema grupami studentów specjalności geoekologia na kierunku geografia rozpoczęliśmy badania terenowe na całej długości Złotego Potoku i rzeki Trującej. Trwające dwa lata badania uwzględniały pobór kilkudziesięciu próbek gleby i wody. Nieodłącznym elementem ćwiczeń były także rozmowy z mieszkańcami Złotego Stoku, które pomogły uzyskać informacje na temat miasta, jego górniczej przeszłości oraz obecnej sytuacji. Na szczególne względy zasługuje zwłaszcza pomoc i entuzjazm właścicielki kopalni w Złotym Stoku, Elżbiety Szumskiej, oraz właściciela Średniowiecznej Osady Górniczej, Arkadiusza Knycha. Po badaniach terenowych przyszła pora na szczegółowe pomiary laboratoryjne, zmierzające do oznaczenia zawartości arsenu w próbkach wody i gleb. Nikt nie protestował, bo dla studentów było to zetknięcie z prawdziwym problemem środowiskowym!

Wyniki, jakie otrzymaliśmy, niosły ze sobą dwie wiadomości: dobrą i złą. Zacznijmy od tej pierwszej. W okolicy dawnej kopalni złota i arsenu, nasze wyniki wskazują na kilkudziesięciokrotny spadek stężeń arsenu i metali (tj. Fe, Zn) w wodach kopalnianych i ze Złotego Potoku w porównaniu do lat 90-tych XX wieku. Na poprawienie jakości wody wpłynęły prace renowacyjne polegające na oczyszczaniu starych chodników górniczych i udrożnieniu sztolni w złotostockiej kopalni. Takie działania umożliwiły także udostępnienie kopalni dla turystów, na których czekają takie atrakcje jak m.in. możliwość przejazdu kolejką górniczą, podziemny wodospad i przepłynięcie łodzią podziemnym kanałem.

Zła wiadomość, która dotyczyła rzeki Trującej, przeszła nasze najśmielsze oczekiwania. W miejscu jej ujścia do Zbiornika Paczkowskiego, znajdującego się na Nysie Kłodzkiej, stężenia arsenu przekroczyły 100-krotnie normy rekomendowane przez Światową Organizację Zdrowia dla wody pitnej! Co więcej, ładunek dobowy, czyli całkowita masa arsenu, która w ciągu 24 godzin może dopływać do tego zbiornika, przekracza 8 kg. Skąd takie duże zanieczyszczenie arsenem tak daleko od źródła zanieczyszczeń, czyli dawnej kopalni? W części z profili glebowych stwierdzono podwyższone zanieczyszczenie (w niektórych miejscach znacznie przekraczające normy), niewystarczające by tłumaczyć nim aż takie wartości dla wody pitnej. Obecnie tak duże stężenie arsenu jest prawdopodobnie związane głównie z przemywaniem starych hałd i osadników położonych poniżej Złotego Stoku.

badania
Pobieranie próbek gleb za pomocą laski glebowej. Zawartość arsenu w glebie przekracza normy ponad 100-krotnie, fot. archiwum prywatne

Procesem odpowiedzialnym za podwyższone stężenie arsenu w pobliżu ujścia rzeki Trującej do Nysy Kłodzkiej jest desorpcja w warunkach zasadowego odczynu wody (ang. alkali desorption), czyli proces uwalniania pierwiastka z powierzchni cząsteczek osadu do roztworu wodnego. Cechy fizykochemiczne, takie jak frakcja ilasta czy zawartość tlenków żelaza w glebie, które prowadzą do desorpcji, charakteryzują osady pochodzące z eksploatacji rudy złota i arsenu znajdujące się poniżej Złotego Stoku. Dodatkowymi czynnikami, które sprzyjają opisywanym procesom, są: zasadowy odczyn wody pochodzący z rozpuszczania skał węglanowych, kontakt wody z powietrzem atmosferycznym, a także podwyższone stężenie fosforanów z przemywania pól uprawnych. Dalsze rozszerzanie zasięgu pól uprawnych w dolinie Trującej i ich intensywne nawożenie może dodatkowo pogorszyć sytuację w zlewni.

Dlatego też zamierzamy kontynuować nasze badania. Dotychczasowe pomiary wykonywane były w latach wyjątkowo suchych, kiedy przepływ rzeki (a więc jej zdolność transportowa) był niski. Jeśli już wówczas normy były tak mocno przekroczone, to w przypadku wysokich stanów wód, ilość dostarczanego do Nysy Kłodzkiej arsenu może być wyjątkowo niebezpieczna. Na użytkowaną rolniczo glebę istotnie oddziaływać mogą również epizody powodziowe, które nanoszą zanieczyszczone osady. Rosnąca frekwencja zdarzeń ekstremalnych, związana ze zmianami klimatu, prowadzić może więc do dalszego zanieczyszczania wielu składowych środowiska, tak chętnie wykorzystywanych przez człowieka. Na szczęście zdrowie mieszkańców gminy Złoty Stok nie pogarsza się, ale zagrożenia nie można lekceważyć.

Badania wsparte zostały przez fundusze statutowe Wydziału Nauk o Ziemi i Kształtowania Środowiska, a koszty publikacji pokryte zostały ze środków 1. edycji konkursu na finansowanie kosztów publikacji tłumaczeń i korekt językowych w ramach projektu Inicjatywa Doskonałości – Uczelnia Badawcza.

Gertruda
Wejście do sztolni Gertruda znajdującej się w kopalni w Złotym Stoku. Zanieczyszczenie wód kopalnianych arsenem znacznie zmalało w ciągu ostatnich 30 lat, fot. archiwum prywatne

Wyniki naszych badań opublikowaliśmy w czasopiśmie Scientific Reports. W zespole badawczym znaleźli się naukowcy prowadzący ćwiczenia terenowe i laboratoryjne: dr Łukasz Stachnik, dr Bartosz Korabiewski i dr Jerzy Raczyk oraz doktoranci: mgr Michał Łopuch i mgr Iwo Wieczorek. Więcej informacji na temat badań można uzyskać: Stachnik Ł., Korabiewski B., Raczyk J., Łopuch M. and Wieczorek I. (2020) Arsenic pollution in Quaternary sediments and water near a former gold mine. “Scientific Reports” 10, 18458 https://www.nature.com/articles/s41598-020-74403-3.

Autorzy: Michał Łopuch, Łukasz Stachnik, Bartosz Korabiewski

Dodane przez: Małgorzata Jurkiewicz

20 Lis 2020

ostatnia modyfikacja: 27 Lis 2020