Sprawozdanie z BTOŚ

Rekultywacja jezior Jelonek i Winiary w Gnieźnie metodą inaktywacji fosforu w osadach dennych.

1. Problem zarastających jezior

Jeziora położone w centrum Miasta Gniezna od wielu już dziesięcioleci spełniały funkcję rekreacyjną dostarczając mieszkańcom możliwości aktywnego odpoczynku na świeżym powietrzu. Niestety, niesprzyjające warunki środowiskowe spowodowały, że zaistniało realne ryzyko ich eutrofizacji (zarastania), a w konsekwencji całkowitego zaniku. Dzięki wdrożeniu programu "Rekultywacja Jezior Jelonek i Winiary w Gnieźnie metodą inaktywacji fosforu w osadach dennych" jeszcze przez długi czas przynosić będą radość miłośnikom sportu i przyrody.

Rys. 1. Jezioro Jelonek.

Rys.2. Jezioro Winiary.

1. Pojęcie eutrofizacji

Eutrofizacja to naturalny proces starzenia się zbiorników wodnych, polegający na ich sukcesywnym zarastaniu i wypłycaniu. Proces ten w wyniku oddziaływania człowieka w wielu przypadkach uległ znacznemu przyspieszeniu, głównie przez spływ nadmiernej ilości biogenów (m.in. fosforu i azotu). Skutkiem tego jest gwałtowne pogorszenie się jakości wody w zbiornikach wodnych, czego najczęstszym widocznym efektem są zakwity glonów, w tym sinic. Niekorzystne zmiany zachodzące w danym zbiorniku wodnym w pewnym momencie przyjmują charakter reakcji łańcuchowej i wywołują w konsekwencji postępującą degradację zbiornika. Koniecznym staje się rozpoczęcie zabiegów, które pozwolą zatrzymać niekorzystne zmiany i spowodują poprawę stanu ekosystemu jezior.

Z racji występowania wymienionych niekorzystnych zmian w jeziorach Jelonek i Winiary podjęto w Gnieźnie decyzję o rozpoczęciu zabiegów rekultywacyjnych. W tym celu w Urzędzie Miejskim w Gnieźnie przygotowany został projekt dotyczący rekultywacji obu jezior, który następnie został złożony w ramach naboru do Programu LIFE + Komponent II "Polityka i zarządzanie w zakresie środowiska". Projekt Miasta Gniezna został wybrany do dofinansowania jako jedyny polski projekt z naboru 2007r. Realizacja przedsięwzięcia obejmowała lata 2009-2010. Całkowita wartość projektu była szacowana do kwoty 431.861,00 euro z czego 50% dofinansowano z Programu LIFE+.

Rys.3. Tablica przedsięwzięcia.

1. Wybór metody rekultywacji

Innowacyjną metodą rekultywacji zastosowaną na jeziorach Jelonek i Winiary w Gnieźnie była metoda blokowania fosforu bezpośrednio w osadach dennych, przy użyciu odpowiednich substancji chemicznych (koagulantów), prowadząca w konsekwencji do zmniejszenia ilości tego pierwiastka dostępnego w toni wodnej np. dla sinic, czy glonów fitoplanktonowych mogących generować zakwity. Innowacyjność polega na wywołaniu intensywnego lecz kontrolowanego wzburzenia osadów i aplikowaniu koagulantu bezpośrednio do osadów dennych. Tego rodzaju działania pozwalają dozowanej substancji chemicznej wniknąć w zewnętrzną warstwę osadu, uczestniczącą w obiegu biogenów, w tym fosforu, między osadem a wodą. Aby umożliwić praktyczne zastosowanie metody inaktywacji fosforu w osadach dennych, wykorzystana została jednostka pływająca - składająca się z zespołu dwóch modułów: nawodnego i podwodnego - służąca do dozowania substancji chemicznych do osadów dennych. Moduł nawodny odpowiada za przemieszczanie całego zespołu oraz precyzyjną kontrolę pracy jednostki podwodnej. Natomiast moduł podwodny odpowiada za wywołanie kontrolowanego wzburzenia osadów w swojej zamkniętej przestrzeni, ich natlenienie i podanie bezpośrednio do nich substancji blokującej fosfor w osadach dennych.

Rys.4. Moduł nawodny zacumowany na Jeziorze Jelonek w Gnieźnie.

Rys.5. Jednostka pływająca na Jeziorze Winiary z widocznym modułem podwodnym zawieszonym w doku modułu nawodnego.

Rys.6. Wizualizacja jednostki pływającej z widocznym modułem podwodnym.

Traktując jeziora gnieźnieńskie jak złożone organizmy, oprócz metody głównej (inaktywacji fosforu w osadach dennych), zastosowano również metody wspomagające proces rekultywacji, tak by efekt rekultywacji był trwalszy. Na jeziorach Jelonek i Winiary zastosowano:

- biomanipulację - manipulację obsady ryb, tj. ograniczenie liczebności ryb z rodziny karpiowatych wprowadzając ryby drapieżne,

Rys. 7. Biomanipulacja.

- nasadzenie makrofitów - w wydzielonych partiach zbiorników nasadzono makroglony (ramienice) oraz rośliny zanurzone i wynurzone,

Rys.8. Nasadzanie makrofitów.

- instalację słomy jęczmiennej - w wyznaczonych obszarach jezior zostały rozlokowane baloty słomy jęczmiennej, której rozkład powoduje uwalnianie substancji zwanych algistatykami, ograniczających rozwój glonów oraz sinic,

Rys.9. Zatapianie słomy jęczmiennej.

- sezonowe wykaszanie nadmiaru roślinności tworzącej trzcinowiska - wyprowadzenie poza ekosystem zbiornika wodnego znaczących ilości biogenów wbudowanych w tkanki roślin,

Rys.10. Koszenie trzcin.

- bagrowanie - w wyjątkowych sytuacjach osady z wydzielonego fragmentu dna danego zbiornika mogą wymagać usunięcia poza zlewnię.

Rys.11. Bagrowanie jezior.

1. Efekty działań

W efekcie zastosowania na jeziorach gnieźnieńskich metody inaktywacji fosforu bezpośrednio w osadach dennych osiągnięto:

- związanie fosforu w osadach dennych,

-redukcję stężenia fosforanów w wodzie,

- ograniczenie zakwitów sinicowych,

-wzrost przezroczystości wody -zasiedlenie dna przez makroglony i rośliny wodne,

-zagęszczenie osadów dennych,

-poprawę bilansu tlenowego,

-wzrost bioróżnorodności.

Literatura:

- "Rekultywacja Jezior Jelonek i Winiary w Gnieźnie metodą inaktywacji fosforu w osadach dennych". Raport laika.

Remediacja wód podziemnych w Stuttgart-Feuerbach

Stuttgart, położony jest w środkowej części gęsto zaludnionego regionu w południowo-zachodnich Niemczech. Obszar badawczy o powierzchni 533 ha usytuowany jest na północ od centrum miasta, w dolinie Potoku Feuerbach. Jak w przypadku innych dzielnic Stuttgartu, również w dzielnicy Feuerbach obserwuje się silne zanieczyszczenie gleb i wód podziemnych będące skutkiem działalności przemysłowej i handlowej prowadzonej tam od dziesięcioleci. Od 1984 r. w dzielnicy Feuerbach zrealizowano szereg działań badawczych i remediacyjnych.

Zidentyfikowano 300 miejsc zanieczyszczonych, z których 193 zanieczyszcza lub stanowi potencjalne źródło zanieczyszczenia wód podziemnych, ze względu na obecność chlorowcopochodnych węglowodorów (CHC), których cechą charakterystyczną jest tworzenie długich smug zanieczyszczenia. Dla zmniejszenia zanieczyszczenia wód podziemnych działania remediacyjne, wykorzystujące metodę P&T. Mechaniczna izolacja zanieczyszczenia polega na wprowadzeniu do gruntu (wybudowaniu) przegrody oddzielającej zanieczyszczone miejsce od reszty warstwy wodonośnej. Polega na wprowadzeniu do gruntu materiału słabo przepuszczającego (np. bentonitu). Rozwiązania polegające na mechanicznej izolacji są stosowane do warstw wodonośnych o niedużej miąższości z uwagi na bardzo wysokie koszty inwestycyjne. Metoda ta połączona jest z jednoczesnym wypompowywaniem wody, a także z metodami chemicznej i biologicznej degradacji zanieczyszczenia w układzie odpowiednich przegród oraz bram. Immobilizacja zanieczyszczenia nie jest stricte metodą remediacyjną. Warstwa wodonośna nie jest oczyszczana, a zanieczyszczenie pozostaje w miejscu występowania. Jednak zastosowanie izolacji prowadzi do minimalizacji skutków rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń na dalsze obszary warstwy wodonośnej, a także może być łączona z innymi technikami remediacyjnymi.

Ponieważ nie wszystkie źródła zanieczyszczeń udało się już zidentyfikować, działania remediacyjne podejmowane na smugach są często nieskuteczne i długotrwałe. Ustalenie szkód w wodach podziemnych komplikują warunki hydrogeologiczne badanego obszaru - zbiornik składa się z warstw piaskowców, łupków i gipsu.

Dla miejsca badawczego Stuttgart opracowano plan zarządzania ryzykiem zanieczyszczenia wód podziemnych, łącznie ze strategią remediacji wód podziemnych i strategią zarządzania ryzykiem. W tym celu konieczne było dokładne zidentyfikowanie źródeł, dróg migracji zanieczyszczeń oraz receptorów. Ilustruje to model koncepcyjny oraz przekroje badawcze przedstawione poniżej.

Korzystając z modelu koncepcyjnego określono trzy główne cele remediacyjne w zależności od poziomu ryzyka w rejonie Feuerbach.

Priorytet 1 Głębsze warstwy wodonośne DA Zapobieganie przenikaniu i migracji zanieczyszczeń do głębszych warstw wodonośnych. Głębsze warstwy wodonośne mają być zabezpieczone przed dopływem zanieczyszczeń.

Priorytet 2 Wody powierzchniowe SW Zapobieganie przedostawaniu się zanieczyszczeń do Potoku Feuerbach.

Priorytet 3 Zbiornik czwartorzędowy QA Ograniczenie ilości zanieczyszczeń uwalnianych do zbiornika czwartorzędowego do poziomu poniżej 20 g/dziennie.

Cele remediacji w dzielnicy Feuerbach i można już zaobserwować znaczne zmniejszenie większości smug. Niemniej jednak, opracowując kompleksową, kosztowo efektywną, niezależną od wcześniejszych uwarunkowań i optymalną strategię, należało te efekty pominąć. W związku z tym najpierw sytuację bieżącą porównano ze scenariuszem, w którym nie działają żadne instalacje pompujące. Otrzymane wielkości uwalnianych mas zanieczyszczeń z uwzględnieniem poszczególnych dróg migracji przedstawiono w Tab. 7.2 (kolumna druga). Następnie przeprowadzono kalkulacje dla czterech głównych rejonów źródeł zanieczyszczenia, stanowiących około 7% powierzchni modelowanego obszaru. Według wyników modelowania, z tych miejsc uwalnianych jest do wód podziemnych ponad 89% zanieczyszczeń. Zatem odpowiednie ukierunkowanie działań remediacyjnych będzie miało wpływ na jakość wód podziemnych w dzielnicy Feuerbach.

Tabela ilustruje hipotetyczną redukcję dobowej emisji zanieczyszczeń, jaka zostałaby osiągnięta w przypadku pełnej „remediacji u źródła”. Najbardziej znaczącym źródłem, z emisją 387 g/d PE (72%) jest bardzo duży obszar z licznymi podobszarami źródłowymi. Ich usunięcie w dużym stopniu poprawiłoby jakość wód podziemnych w górnych warstwach. Jednakże, nie należy spodziewać się pozytywnych skutków remediacji w głębszych warstwach wodonośnych. Skoncentrowanie działań remediacyjnych właśnie na tych czterech źródłach (spośród 193) zmniejszyłoby wpływ zanieczyszczeń na jakość wód podziemnych o prawie 90%. Te cztery obszary należy zatem uznać za kluczowe źródła zanieczyszczenia w Feuerbach. Biorąc pod uwagę otrzymane wyniki, zaleca się aby przyszłe działania skoncentrowano na: zaplanowaniu remediacji uwzględniającej specyfikę miejsca badawczego, propozycjach udoskonalenia istniejących instalacji P&T oraz poszukiwaniu innowacyjnych rozwiązań służących likwidacji źródeł zanieczyszczenia. Należy również poszukiwać rozwiązań, które zwiększą skuteczność procesów naturalnej degradacji zanieczyszczeń zachodzących w zbiorniku wód podziemnych.