Monitoring wód musi następować w sposób systematyczny, a uzyskane informacje winny stanowić podstawę do opracowania programów działań potrzebnych do osiągnięcia ustanowionych celów dla ilości i jakości zasobów wodnych. Rola monitoringu wód, w dyrektywie ramowej, płynie z konieczności wykorzystania wyników monitoringu przy opracowywaniu planów wodnych oraz programów działań w zlewniach; istotne jest tu sprawdzanie skuteczności podjętych działań. Dlatego też powinny być ustanowione programy monitoringu stanu wód, które umożliwiają jego spójną i kompleksową ocenę w każdym regionie zlewniowym.

Programy monitoringowe

Podany został ogólny zarys programów monitoringowych dla wód powierzchniowych i podziemnych oraz obszarów chronionych. W przypadku wód powierzchniowych obejmuje on objętość wód i natężenie przepływu, w zakresie stosowanym dla stanu ekologicznego i chemicznego oraz potencjału ekologicznego. Natomiast dla wód podziemnych obejmuje on stan ilościowy i chemiczny. W przypadku wskazania przez dane monitoringu stanu wód, że ustalone cele środowiskowe nie zostaną osiągnięte, konieczne jest wykonanie następujących zadań: zbadanie przyczyn niepowodzenia, dostosowanie programów monitoringu stanu wód do zaistniałej sytuacji, ustanowienie dodatkowych działań, w tym przyjęcie ostrzejszych standardów jakości środowiska tam, gdzie to stosowne. Możliwe jest również uwzględnienie wyjątkowych okoliczności, które uniemożliwiły osiągnięcie celów środowiskowych, a mianowicie przyczyn naturalnych i sił wyższych, do jakich zaliczono w szczególności powodzie i długie okresy występowania suszy.

Ramowa Dyrektywa Wodna wprowadziła nowe wymagania dla monitoringu stanu wód, powodując konieczność inwentaryzacji odbiorników wodnych, oceny ich stanu chemicznego i biologicznego oraz analizy wpływu zanieczyszczeń na jakość wód. Istnieją trzy rodzaje programów monitoringu dla wód powierzchniowych i podziemnych:

• monitoring kontrolny dla oceny długoterminowych zmian w warunkach naturalnych oraz zmian wynikających z działalności antropogenicznej,
• monitoring operacyjny dla określenia stanów wód zasobów wodnych zagrożonych niespełnieniem wymaganych celów ekologicznych i zmian stanów wód wynikających z programów działań,
• monitoring badawczy dla określenia przyczyn występujących problemów w spełnieniu celów środowiskowych lub dla określenia wielkości i  oddziaływania zanieczyszczeń przypadkowych.

Równocześnie określono najważniejsze zanieczyszczenia odprowadzane do środowiska wodnego, nadając priorytetowe znaczenie zanieczyszczeniom posiadających charakter toksyczny, następnie (w  kolejności) zanieczyszczeniom przyczyniającym się do zjawiska eutrofizacji wód, a na końcu zanieczyszczeniom mającym wpływ na bilans tlenowy zasobów wodnych. Wraz z rozwojem cywilizacji powstają jednak nowe zagrożenia spowodowane nowymi formami zanieczyszczeń chemicznych, w tym o charakterze mutagennym, teratogennym, embiotoksycznym i  genotoksycznym, jak też nowymi mikroorganizmami chorobotwórczymi, szczególnie bakteriami i  wirusami o wysokiej patogenności. Stwarza to konieczność rozszerzania zakresu monitoringu, jak też umożliwia wprowadzenia jego nowych zastosowań.

W Polsce praktycznie nie ma sprzężenia monitoringu stanu wód ze zorganizowanym monitoringiem ścieków lub nowych form zanieczyszczeń w nich zawartych. Ostatnie doniesienia medialne z USA i Europy wskazują na występowanie wirusa SARS-CoV-2 również w  moczu i  kale ludzkim, co oznacza, że wirus ten pojawił się w ściekach i może występować w  osadach ściekowych. W  szeregu państw rozpoczęto zatem badania nad zastosowaniem monitorowania tego wirusa w ściekach komunalnych dla wskazania skali jego występowania i stopnia rozwoju pandemii COVID-19.

Rozwój elementów technicznych i systemów monitoringu wód

Na świecie następuje ciągły postęp w rozwoju różnych elementów technicznych monitoringu stanu wód. Rośnie znaczenie pomiarów automatycznych. Podstawowe kierunki rozwoju monitoringu stanu wód podano w ramce.

Rozwój czujników pomiarowych

Następuje ciągłe udoskonalanie i miniaturyzacja czujników pomiarowych, w  tym czujników do pomiarów ciągłych hydrologicznych ilości wód (stanów hydrologicznych wód) oraz coraz większej ilości różnych czujników do pomiarów ciągłych parametrów jakościowych. Przykładowo, czujniki do pomiarów jakościowych, obejmują: zasolenie, pH, temperaturę, potencjał redoks, przewodność elektrolityczną, zasolenie, absorpcję UV, fluorescencję i szereg innych. Pojawiły się również urządzenia pomiarowe (sondy) do pomiaru ilościowego parametrów biologicznych, przykładowo fito- i zooplanktonu.

Rozwój rejestratorów danych pomiarowych

Wraz z  rozwojem elektroniki, nastąpił postęp w konstrukcji rejestratorów danych pomiarowych. Powstały rejestratory, które mają możliwości rozszerzenia działalności, charakter modułowy (wieloczynnościowy) i elementy autodiagnostyczne. W związku z powyższym wzrósł zasadniczo stopień wiarygodności ich działania.

Rozwój systemów przekazywania danych

W zakresie systemów danych następuje ciągła rewolucja naukowo-techniczna (środki przesyłania informacji na odległość przez przekazy: radiowe, telefoniczne standardowe, telefoniczne komórkowe, satelitarne). Olbrzymi postęp nastąpił w dwóch ostatnich wymienionych środkach i  na naszych oczach dokonuje się dalszy i  niesłychanie szybki rozwój. Pewną barierę może stanowić cena tych usług, co jednak może ulec zmianie w niedalekiej przyszłości.

Rozwój systemów atestacji i prezentacji danych pomiarowych

Nieustanny rozwój technik komputerowych i ich zastosowanie w praktyce powoduje znacznie zwiększone możliwości w stosunku do: sprawdzenia danych pomiarowych, ich magazynowania, sprzęgania z  systemami alarmowymi, raportowania, prezentacji graficznej, w szczególności w zakresie szybkiego importu/eksportu danych.

Rozwój analizy wyników pomiarowych

W analizie wyników pomiarowych oraz metodologii ich efektywnego wykorzystania następuje również ciągły postęp przyspieszony wprowadzeniem i  zastosowaniem internetu. Należy dodać, że od szeregu lat widać postęp w komputerowych metodach modelowania matematycznego, szczególnie wykorzystywanego do celów prognostycznych.

Systemy monitoringu stanu wód

Postępy w rozwoju przedstawionych powyżej elementów technicznych przyszłego systemu monitoringu stanu wód przyczyniają się do budowy coraz bardziej zaawansowanych systemów monitoringu. Stwarza to możliwości nie tylko do zbudowania efektywniejszych systemów monitoringu, ale również komercjalizacji pewnych usług dla wybranych użytkowników/klientów. Powyższe nie wyklucza oczywiście dalszego rozwoju oraz stosowania standardowych pomiarów i  pomiarowych urządzeń laboratoryjnych, które będą nadal odgrywać ważną rolę w monitoringu stanu wód.

 

Cały artykuł został opublikowany w nr 3/2020 magazynu Kierunek Wod-Kan