Risk Assessment of Water Intakes in South-Eastern Poland in Relation to the who requirements for Water Safety Plans

Resources 2021, 10, 105
4 of 15
Table 1.
Basic information regarding the analyzed water intakes.
Water Intake
Source of Water
Water Production
Amount (m
3
/day)
Water Treatment Technology
Intake A
Wisłok River
84,000
pre-ozonation, coagulation,
filtration (anthracite-sand bed),
secondary ozonation, filtration
(carbon bed), disinfection with Cl
2
,
ClO
2
, UV disinfection
Intake B
San River
21,600
initial ozonation, coagulation,
filtration (sand bed), disinfection
with Cl
2
Intake C
Jasiołka River
7000
pre-oxidation, coagulation,
filtration (sand-gravel bed),
disinfection with ClO
2
,
UV disinfection
Intake D
Besko dam
reservoir
17,000
pre-oxidation, coagulation,
filtration (anthracite-sand bed)
disinfection with ClO
2
, UV
disinfection
2.2. Identification of Threats
One of the first stages of a risk assessment is the detailed identification of any threats
to the water intakes, and includes an assessment of the health hazards for the water, which
is required by the provisions of the Water Law Act of 20 July 2017 [
8
] and by the Drinking
Water Directive, adopted by the European Parliament and the Council on the quality of
water intended for human consumption [
14
]. This approach is in line with the World
Health Organization (WHO) recommendations on water safety plans, including a risk
assessment and management method covering all stages of water supply from intake to
the consumer’s tap. A risk assessment in catchment areas for water intakes intended for
human consumption should be carried out by 12 July 2027 in accordance with the Drinking
Water Directive, while Polish legislation set this deadline for the end of December 2022. A
detailed identification of the threats to the quality of the taken water was carried out in the
catchment area covering the area of 12-h water inflow for four analyzed water intakes. A
register of the emergency events that took place in the previous years in the area covered
by the analysis was also analyzed.
Water pollution is a common phenomenon, conditioned by physical–geographical,
climatic and anthropogenic factors in a given catchment area [
15
,
16
]. It results from
the presence of various types of substances in the water, which may come from natural
or artificial sources. Nitrogen and phosphorus compounds are especially dangerous to
water environments [
17
,
18
]. These compounds make the water environment rich in the
nutrients responsible for the eutrophication of water, causing the development of algae
and cyanobacteria, which in turn increases water turbidity and reduces the diversity of
ichthyofauna. Among the sources of threats, we can distinguish three main groups: point
sources, line sources and area sources.
Point sources of pollution include, in particular, municipal wastewater treatment
plants, industrial wastewater treatment plants, industrial plants, petrol stations and ware-
houses of hazardous substances. The greatest pressure on the condition of surface waters
in south-eastern Poland is exerted by the emission of municipal wastewater to soil and
water. When identifying threats in catchment areas above a water intake, all municipal
and industrial wastewater outlets (treated and untreated), industrial plants and other
point facilities that may pose a threat to water intakes should be located. In the case of
introducing pollutants from point sources to surface waters, the condition of the water
may deteriorate due to an increase in suspended solids, an increase in the concentration of
nitrogen and phosphorus compounds, chlorides, dissolved organic substances, BOD
5
, a
reduction in dissolved oxygen and biological contamination.

Resources 2021, 10, 105
5 of 15
The line sources of pollution are car and rail transport. The following types of linear
pollution are distinguished:
•
Solid pollutants related to the use of communication routes (fuel leaks, surface ero-
sion);
•
Periodic contamination caused by routine works (use of fluxes, insecticides);
•
Accidental pollution caused by random events (failures).
Pollution from linear sources runs off to nearby areas from roads or track structures
during rain or thaw. The impact of the threat is greater when the communication route
runs close to a river and the terrain makes runoff easier. The indicators that characterize the
quality of water runoff are: suspended solids, petroleum substances, general coal, chlorides,
sulphates and other indicators resulting from the type of catchment management. The
identification of linear sources of pollution should include all elements of road and rail
infrastructure in catchment areas covering the area of 12-h water inflow to the analyzed
water intake. These elements should have appropriate protection against the release of
pollutants into water or soil. Bridges located on main roads in an analyzed area require
protection against the inlet of pollutants to surface waters. Road bridges with a monolithic
structure should have a drainage system equipped with highly efficient separators. Rain-
water and snowmelt from local roads should be discharged to, e.g., rain sewage systems or
tight ditches, and in the case of significant contamination, it should be pretreated before
being discharged into waters or into the ground. It is necessary to completely exclude the
discharge of rainwater from polluted surfaces to the ground or water in the entire area of
the water intake protection zone.
The main factor causing the migration of area pollutants is soil erosion [
19
,
20
]. During
heavy rains and thaws, nutrients not taken up by plants migrate from agricultural areas
by surface runoff. As a result of the use of pesticides and herbicides with a high degree
of toxicity, burying the packaging of these products and disposing of slurry sewage to
farmlands, surface waters may be contaminated [
18
,
21
].
On the basis of the maps, the percentage share of agricultural land for a given area
was estimated, on the basis of which the weights were assumed and the value of risk
was determined, in consultation with the local administration related to agriculture. In
surface waters, an increase in P
og
, N-NH
4
, N-NO
3
and K, as well as heavy metals and
pesticides is observed. In the case of heavy rainfall, the use of artificial fertilization and
chemical pesticides can lead to pollutants reaching surface waters by washing away from
the soil. Another source of pollution is the discharge of untreated sewage into soil or
water with use of roadside ditches, leaks from septic tanks and the transport of sewage to
farmlands (lack of a collective sewage disposal system). When untreated sanitary sewage
is introduced into surface waters, there is an increase in suspended solids, nitrogen and
phosphorus compounds, chlorides, dissolved organic substances, BOD
5
, a reduction in
dissolved oxygen and significant biological contamination. Wild landfills in water intake
protection zones are another threat to the quality of surface waters. They can contribute to
the growth of mineralization, oxidability, organoleptic changes, BOD
5
, COD and specific
pollutants with varying degrees of toxicity (heavy metals) in surface waters. Cemeteries
located near areas of water intake are also a potential threat to the quality of surface waters.
A risk assessment for water intakes should also be based on an analysis of the quality
tests results of the taken water [
22
,
23
]. Data on water quality and the hydrological charac-
teristics of a river that is the water source supplying a population with water constitute
valuable information supplementing the process of risk analysis for water intakes. Raw wa-
ter taken at A, B, C and D intakes is subject to constant water quality monitoring, including
the physico-chemical and microbiological parameters of the water, such as: temperature,
turbidity, color, odor, pH, UV absorbance, electrical conductivity, ammonium ion, nitrite
ion, nitrate ion, phosphates, oxygen, iron, manganese, alkalinity, chlorides, sulphates, COD,
BOD
5
, TOC, coliform bacteria, Escherichia coli, streptococcus and clostridium. Water quality
tests are performed in an accredited laboratory. Based on the results of observations from
several years, it is possible to determine the relationship characteristics for a given river,

Resources 2021, 10, 105
6 of 15
which may differentiate the impact of particular types of threats on the risk level. Despite
sudden changes in the quality of the water characteristics of mountain rivers (turbidity
at the level of several thousand NTU), the water treatment technology in the analyzed
cities is carefully selected, and the treated water that is pumped into the water supply
system meets the quality requirements for water intended for human consumption, in
accordance with the applicable Polish regulation from the Minister of Health on 7 Decem-
ber 7 2017 [
24
]. In addition, on the basis of the available hydrological documentation, the
so-called characteristic flows in the river were determined for quantitative evaluation of
the water intake amount, and in order to assess the potential boundary for the amount of
water intake impacting the city development. The analysis showed that no shortcomings
were found in this respect.
2.3. Risk Matrix
Risk management is the systematic implementation of a management policy with
an implementation of procedures and practical actions aimed at reducing the risk of
threats to a rational level. It includes the risk assessment phase, i.e., defining the area of
analysis, hazard identification, hazard risk assessment and risk evaluation, as well as the
risk response phase, which includes management of the hazard risk, monitoring of the
hazard risk and communication of the hazard risk. The Polish Water Law [
10
] requires
water companies to conduct a risk analysis by the end of 2022, therefore the work focuses
on this aspect of the analysis. Finding solutions to diagnosed problems, calculating the
cost of their removal and determining the time period is beyond the scope of this work.
However, we consider these problems if they relate to potentially limiting access to water.
Environmental engineering (as in most engineering applications) applies the basic
definition of risk, which presents risk as the product of the probability of the occurrence of
undesirable events and losses resulting from their occurrence. This definition is a starting
point and can be extended with additional variables, primarily taking into account the
degree of protection of water consumers against the consequences of undesirable events.
In this paper, the risk of a hazard is determined according to the formula:
r
=
P
·
C
O
(1)
where P = the probability of the occurrence of the i-th threat; C = the consequences for
water consumers as a result of the occurrence of the i-th threat; and O = the level of trust in
the effectiveness of safety system components, which are to ensure the water supply is of
appropriate quality to consumers after the occurrence of the i-th threat.
For the variables P, C and O, the size level is assumed each time by means of a point
scale from 1 to 5, using a three-stage matrix method. The risk ranges from 0.20 to 25. Table
1
proposes a method of adopting weights for risk variables. Tables
2
–
4
propose adopting a
scale and point weights for individual parameters.

tải về 1.26 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn: