Ochrona środowiska przyrodniczego

Jest to ochrona wszystkich elementów środowiska przed niekorzystnym wpływem działalności człowieka i zachowanie ich możliwie naturalnego charakteru; racjonalne, zgodne z prawami przyrody i rozwoju społecznego kształtowanie środowiska życia człowieka.

WSPÓŁCZESNE PROBLEMY OCHRONY ŚRODOWISKA:

• wyczerpanie zasobów energetycznych

• zmniejszanie zasobów wodnych

• zanieczyszczenie środowiska

• wzrost liczby ludności

• deforestacja i erozja gleb

• awarie w skali regionalnej (energetyka jądrowa, transport morski, platformy wiertnicze, wojny ekologiczne)

• niedobór i nierównomierny podział żywności

• zanik środowisk naturalnych

środowisko przyrodnicze

Pod tym pojęciem rozumiemy system różnorodnych elementów przyrody nieożywionej i ożywionej:

1. Nieożywiona:

• powierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej (górna warstwa litosfery)

• wszelkie zbiorniki wodne

• dolne części atmosfery ziemskiej

2. Ożywiona:

• drobnoustroje

• świat roślin i zwierząt.

Woda i gleba jako:

• elementy środowiska

• środowisko roślin, zwierząt i człowieka

• środowisko posadowienia budowli i konstrukcji inżynierskich

WODA: JEJ POSTACIE, RODZAJE ORAZ WYSTĘPOWANIE I ZASOBY

Hydrosfera - środowisko o różnorodnej formie

Zasoby wód:

1. oceany i morza 1370000 tyś km (93.5 %)

2. ziemia do głębokości 5 km 65000 tyś km (4.4 %)

3. lodowce i wieczne śniegi 30000 tyś km (2 %)

4. jeziora, wody atmosferyczne, mokradłą, rzeki, organizmy żywe 144 tyś km (0.1 %)

5. Razem 1465144 tyś km (100 %)

Rodzaje wód w przyrodzie:

• wody zmagazynowane,

• wody krążące.

Udział wody krążącej i czas jej wymiany:

	Ilość wody	Procent ogółu	Średni czas przebywania cząstki wody	Procent ogólnej liczby wody słodkiej
morza i oceany	1370323 tyś km^3	93.96 %	4000 lat	-
wody podziemne	64000 tyś km^3	4.39 %	300 lat	14 %
lodowce i wieczne śniegi	24000 tyś km^3	1.65 %	dziesiątki do tysięcy lat	85 %
wody w jeziorach	385 tyś km^3	1.65 %	lata do setek lat	1 %
wody glebowe w strefach aeracji						14 dni do 1 roku
woda w atmosferze						8 - 10 dni
woda w rzekach						14 dni
woda w bagnach						lata
woda w organizmach żywych						7 dni

Światowy bilans wodny:

1. lądy 149 mln km³ 29.5 %

2. oceany 361 mln km³ 70.5 %

3. razem 510 mln km³ 100.0 %

Składniki bilansu w [tyś km³]

	Lądy	Oceany	Razem
opady atmosferyczne	107.0	411.6	518.6
Parowanie	70.7	447.9	518.6
odpływ/dopływ	36.3	36.3	-
odpływ	dopływ

Dynamika hydrosfery na świecie:

• oceany, morza i inne zbiorniki wodne zajmują ponad 70% powierzchni wody

• deficyt wody obejmuje ponad 60% obszarów lądowych świata

• zużycie wody na cele komunalne: 50 - 500 dm³/dobę/mieszkańca

• zapotrzebowanie wody przez przemysł i rolnictwo

• składnik organizmów żywych (>50%)

• składnik pokarmów prawie wszystkich organizmów

Dynamika hydrosfery w Polsce:

• średnia wielkość opadów atmosferycznych wynosi 600 mm/rok

• 16 % powierzchni kraju: opady < 500 mm/rok (klimat umiarkowanie suchy)

• 68 % powierzchni kraju: opady równe 500 - 700 mm/rok (klimat mało wilgotny)

• 16 % powierzchni kraju: opady > 700 mm/rok (klimat umiarkowanie wilgotny)

• deficyt wody: okręg Górnośląski, Częstochowski, Łódzki oraz teren Wielkopolski

ZASOBY WODNE W POLSCE

• są stosunkowo niewielkie

• średni roczny odpływ rzeczny: 61.5 km³ rocznie, 1600 m³ na 1 mieszkańca rocznie

• jest to najniższy wskaźnik w Europie

• dla porównania: Norwegia 97268 m³/mieszk., Rosja 19428 m³/mieszk., Niemcy 2516 m³/mieszk.

• w niektórych rejonach Polski (Wielkopolska, Kujawy, część Mazowsza) wskaźnik ten spada poniżej 1000 m³ na mieszkańca, na rok uznawanej za granicę ostrego deficytu

• udokumentowane zasoby eksploatacyjne wód podziemnych = 14.37 km³ (stan na 1.I.1992 r.)

Instytucje w Polsce zajmujące się zasobami wodnymi:

• Ministerstwo Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa (MOŚZNiL)

• Państwowa Inspekcja Ochrony Środowiska (PIOŚ)

• Główny Komitet Przeciwpowodziowy (GKP)

Podstawowym dokumentem prawnym regulującym zasady korzystania z wód jest ustawa z 1974 roku "Prawo wodne" obejmujący warunki korzystania z wód, dorzeczy oraz systemy opłat za korzystanie z wód.

Podział wód środowiskowych:

1. wody atmosferyczne: para wodna, deszcz, śnieg itd.

2. wody opadowe (woda w fazie przemieszczania z atmosfery do gleby)

3. wody lądowe:

• wody powierzchniowe (stojące, płynące)

• podziemne (strefa aeracji, strefa saturacji)

• związane chemicznie w glebie, gruncie i minerałach

Własności wody w zależności od miejsca ich występowania:

1. Stopień zanieczyszczenia wód

1. woda jest rozpuszczalnikiem (może rozpuszczać w sobie wiele różnorodnych substancji)

2. Różny skład wody

1. składniki naturalne: Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, SO₄^2-, Cl^- (wody mineralne)

2. składniki obce: Cl^- pochodzenia antropogenicznego (zanieczyszczenia)

3. wody zasolone: Bałtyk około 11g/dm³ soli, Atlantyk około 36 g/dm³ soli

4. ścieki

DEFINICJE:

1. Zanieczyszczenie - pojęcie najszersze, wprowadzenie substancji w dużej ilości o pochodzeniu antropogennym a także pozbawienie wody tlenu

2. Skażenie - wprowadzenie do wód zanieczyszczeń chemicznych lub mikrobiologicznych.

3. Zatrucie wody - wprowadzenie do wody substancji toksycznych

Składniki wód podziemnych - jony węglanowe, chlorkowe, siarczanowe, które w wodach powierzchniowych mogą być zanieczyszczeniami.

Kryteria zanieczyszczeń:

1. Ze względu na formy występowania

• roztwory - organiczne i nieorganiczne

• forma koloidalna (zawiesiny) - w zależności od wielkości cząstek (związki stałe)

2. Ze względu na same formy: fizyczne, chemiczne i mikrobiologiczne

• fizyczne - nierozpuszczone cząstki (zmiana przezroczystości wody), zmiana warunków termicznych

• chemiczne - substancje rozpuszczone (organiczne i nieorganiczne)

• mikrobiologiczne - grzyby, bakterie i wirusy - nie wszystkie są zanieczyszczeniami

• radioaktywne - izotopy metali: rad, jod, potas, stront, cez

Zanieczyszczenia wody z zależności od jej występowania:

Zanieczyszczenia wód opadowych - zakwaszenie substancjami gazowymi, które tworzą bezwodniki kwasów obniżające wartość odczynu pH

1. Wody atmosferyczne:

zawierają najmniej substancji rozpuszczonych: woda występuje w postaci pary wodnej i dopiero w czasie skraplania i przemieszczania następuje rozpuszczenie substancji i pochłanianie zanieczyszczeń, które wraz z tymi wodami dostają się na powierzchnię gleby, zatem stopień zanieczyszczenia powietrza decyduje o zanieczyszczeniu wód opadowych

2. Wody źródlane:

są to wody o składzie naturalnym a wzrost substancji rozpuszczonych w wodzie nie jest uważany za zanieczyszczenie

Skład chemiczny wód powierzchniowych

Jest on ustalony i dopiero przekroczenie go pod względem sanitarnym oznajmia o zanieczyszczeniu wody (nie każdy wzrost substancji jest uważany za zanieczyszczenie). Możemy tu wyróżnić zanieczyszczenia w postaci:

1. Zanieczyszczenia nieorganiczne o charakterze mineralnym - azotany oraz fosforany, proces eutrofizacji powoduje wzrost glonów, w procesie fotosyntezy wykorzystane są siarka, magnez, potas, wapń, siarczany i chlorki powodują wzrost zasolenia. (W ściekach bytowo-komunalnych występują białka, tłuszcze, węglowodany).

2. Detergenty - substancje powierzchniowo czynne, trudne do usunięcia, wypienianie się ścieków, wzrost zawartości fosforanów lub siarczanów.

3. Zanieczyszczenia organiczne - węglowodany, substancje ropopochodne, węglowodory aromatyczne z paliw, smarów, składniki rozpuszczalników, najczęściej są to mieszaniny podlegające rozkładowi, z czasem tworzą się formy pośrednie, związki fenolowe w ściekach przemysłowych.

4. Metale - wśród zanieczyszczeń wyróżnia się metale: pierwiastki metaliczne o liczbie atomowej > 20 - metale ciężkie, niektóre mogą być mikroelementami (żelazo, miedź). Ołów, kadm, arsen, rtęć są pierwiastkami toksycznymi i każda ich ilość tworzy zanieczyszczenie.

Wody podgrzane

Zmiana termiki jest niekorzystna, zmienia intensywność procesów biologicznych, zmniejsza zdolność rozpuszczania tlenu (deficyt tlenowy). Wyższa temperatura zmniejsza zdolność rozpuszczania tlenu w wodzie, co powoduje obumieranie niektórych organizmów (pochodzenie - energetyka).

PROCENTOWY UDZIAŁ AZOTU I FOSFORU Z POSZCZEGÓLNYCH ŹRÓDEŁ W ZANIECZYSZCZENIU BAŁTYKU:

1. AZOT: 11% - naturalne

54% - rzeki

7% - przemysłowo-komunalne

27% - atmosfera

2. FOSFOR: 5% - przemysłowe ścieki

22% - komunalne

7% - atmosfera

66% - rzeki.

Wody podziemne:

• Fe (35 = 0.5 mg/dm³), Mn - naturalne

• NO₃^- (20 mg/dm³ - methemoglobina), PO₄^3-

• ropa naftowa i jej pochodne

• zanieczyszczenia rolnicze i bytowe oraz przemysłowe

Źródła (antropogenicznego) zanieczyszczenia wód i ich charakterystyka:

1. źródła obszarowe (duże skale przestrzenne, małe stężenia, duży ładunek sumaryczny)

• powietrze atmosferyczne

• kwaśne deszcze

• pyły przemysłowe

• nawożenie gleb (nieorganiczne i organiczne)

• chemizacja rolnictwa (środki ochrony roślin)

• źródła punktowe

• zrzuty ścieków

• bytowo-gospodarcze (komunalne)

• przemysłowe (paliwowo-energetyczne, chemiczne, lekkie, drzewno-papiernicze, spożywcze, elektromaszynowe, metalurgiczne)

• miejskie

• deszczowe

• zrzuty wód kopalnianych

• składowiska odpadów

POBÓR WODY NA POTRZEBY LUDNOŚCI I GOSPODARKI NARODOWEJ

• przemysł: najbardziej dynamiczny wzrost poboru wody w ostatnich latach → 8,2 km³/rok

• gospodarka komunalna → 2,2 km³/rok

• leśnictwo → 1,6 km³/rok

W sumie zapotrzebowanie na wodę wynosi → 12 km³/rok

Zapotrzebowanie na wodę komunalną wynosi przeciętnie 153 dm³/mieszkańca/dobę (1990 r.)

Ilość ścieków wymagających oczyszczania odprowadzanych do wód powierzchniowych w ostatnich latach spada i wynosi → 2,8 km³

POBÓR WODY I ILOŚĆ ŚCIEKÓW WYMAGAJĄCYCH OCZYSZCZANIA

Gałąź przemysłu	Pobór wody [mln m3]	Ścieki wymagające oczyszczania [mln m3]
OGÓŁEM	8788,2	1588,0
Paliwowo-energetyczny	7123,1	616,8
Chemiczny	640,2	322,1
Metalurgiczny	240,8	235,1
Inne (drzewno-papierniczy, spożywczy, elektromaszynowy, mineralny, lekki)	784,1	414,0

PAŃSTWOWY MONITORING ŚRODOWISKA

Powstał w 1990 r., stworzył go Główny Inspektorat Środowiska. Jego celem jest zwiększanie skuteczności działań na rzecz ochrony środowiska poprzez zbieranie, analizowanie i udostępnianie danych dotyczących stanu środowiska i zmian w nim zachodzących.

Państwowy monitoring środowiska tworzą stacje i stanowiska pomiarowe:

• sieci krajowej (ogólnopolskiej)

• sieci regionalnych (rejonowych)

• sieci lokalnych (zakładowych)

Monitoring środowiska obejmuje m.in.:

• podsystem monitoringu wód powierzchniowych, w tym Bałtyku

• podsystem wód podziemnych

• podsystem powierzchni ziemi w tym gleb i odpadów.

MONITORING WÓD POWIERZCHNIOWYCH

Jest to system pomiarów, analiz i ocen stanu wód powierzchniowych płynących, stojących i Bałtyku. Polega na pozyskiwaniu, gromadzeniu i przetwarzaniu danych o jakości zasobów wód powierzchniowych oraz o przyczynach ich zanieczyszczeń. Celem tego monitoringu jest wspomaganie procesów zarządzania gospodarką zasobami wodnymi a także ich ochronę.

Do podstawowych zadań należy:

• dostarczanie danych do bilansu zasobów wodnych Polski w ujęciu ilościowym i jakościowym

• dostarczanie danych o stanie czystości wód powierzchniowych

• dostarczanie danych umożliwiających analizowanie procesów hydrogeochemicznych zachodzących w zlewniach i pozwalających na podejmowanie racjonalnych decyzji związanych z użytkownikiem wód w zlewni

• prognozowanie zmian jakości wód w zależności od warunków hydrologicznych

• realizacje międzynarodowych zobowiązań Polski wynikających z podpisanych umów i konwencji.

KRAJOWA SIEĆ MONITORINGU RZEK

Obejmuje ona następujące przekroje pomiarowo-kontrolne:

• reperowe (tworzą sieć reperową)

• podstawowe (tworzą sieć podstawową)

• graniczne (tworzą sieć graniczną)

Główne zadania sieci reperowej:

• dostarczanie danych do bilansu zanieczyszczeń odprowadzanych do głównych rzek i Bałtyku

• dostarczanie danych o jakości wód głównych rzek Polski

• prognozowanie zmian jakości wód w zależności od warunków hydrologicznych

• weryfikacja modeli prognozowania zmian jakości wód

Sieć ta obejmuje 20 przekrojów pomiarowo-kontrolnych (5 w zlewni Wisły, 5 w Odry i 10 na rzekach przymorza) zlokalizowanych powyżej ujść tych rzek do Bałtyku lub w miejscach zamykających obszary o szczególnym znaczeniu gospodarczym.

Wyniki z tej sieci są podstawą komunikatów dekadowych i miesięcznych o jakości wód rzecznych. Ocena wykonywana jest metodą bezpośrednią, w której każda wartość parametru porównuje się z normami dla poszczególnych klas czystości.

Główne zadania Sieci podstawowej:

• dostarczanie danych o stanie czystości rzek będących podstawą opracowania corocznej oceny stanu czystości wód

• dostarczanie danych umożliwiających analizowanie procesów hydrogeochemicznych zachodzących w zlewniach i pozwalających na podejmowanie racjonalnych decyzji związanych z użytkowaniem

• dostarczanie danych umożliwiających porównanie zmian jakości wód w wieloleciu.

Obejmuje 640 przekrojów zlokalizowanych na 42 rzekach ważnych gospodarczo. Wyniki badań wykorzystuje się do opracowania rocznych raportów o stanie czystości wód rzecznych. Ocenę jakości wód wykonuje się metodą stężeń miarodajnych oraz metodą statystyczną.

Sieć graniczna

Przekroje uzgodnione z partnerami na podstawie umów o współpracy na wodach granicznych. Lokalizacja, programy pomiarowe, harmonogram badań oraz tryb przekazywania wyników uzgadniane są dwustronnie.

KLASY CZYSTOŚCI WODY

Ocena jakościowa w rozporządzeniu z 5.XI.91 r. określa 3 klasy czystości wody (klasa to jakość wody wykorzystywanej do pewnych zadań):

I klasa - wody nadające się do:

• zaopatrzenia ludności w wodę do picia

• zaopatrzenie zakładów wymagających wody o jakości wody do picia (farmaceutyka, spożywczy, optyczny)

• bytowania w warunkach naturalnych ryb łososiowatych

II klasa - wody nadające się do:

• bytowania w warunkach naturalnych ryb innych niż łososiowate

• chowu i hodowli zwierząt gospodarskich

• celów rekreacyjnych, sportów wodnych, kąpielisk

III klasa - wody nadające się do:

• zaopatrzenia zakładów innych niż w I klasie

• nawodnienia terenów rolniczych wykorzystywanych do upraw ogrodniczych oraz upraw pod szkłem i pod osłonami z innych materiałów

SYSTEM OCENY JAKOŚCI JEZIOR

• podatność jezior na degradację na podstawie wskaźników morfometrycznych, hydrograficznych i zlewniowych

• jakość wód jeziornych oceniana na podstawie wskaźników stanu czystości wód i normatywów zdrowotnych.

Istnieją 3 kategorie podatności jeziora na degradację ze względu na zróżnicowaną ich wrażliwość.

• Jeziora płytkie są bardzo wrażliwe, głębokie - odporne.

• Im większy procent stratyfikacji wód w jeziorze, tym mniej jezioro podlega zanieczyszczeniom.

• Stosunek powierzchni dna czynnego do objętości eplimionu (woda powierzchniowa jeziora) - jeśli jest duży to wrażliwość większa.

• Procent wymiany wody w roku (zależy od jakości wody wymienionej) - im mniejszy tym możliwość degradacji mniejsza.

• Współczynnik Schindlera (powierzchnia zlewni + powierzchnia jeziora do objętości jeziora) - jeśli duży to wzrasta podatność jeziora.

• Sposób zagospodarowania zlewni bezpośredniej - jeśli lesista to nie generuje zanieczyszczeń a rolnicza generuje.

W sumie I kategoria jest mało podatna a III najbardziej podatna.

• Jezioro czyste, odporne na zanieczyszczenia, jakość wód b. dobra - I klasa czystości, I kategoria podatności.

• Jezioro o dobrych warunkach naturalnych ale słaba jakość wód - II klasa, I kategoria.

• Jezioro o dobrych warunkach naturalnych ale b. niska jakość wód - III klasa, I kategoria.

• Jezioro na razie czyste ale niekorzystne warunki naturalne (jez. wrażliwe) - I klasa, III kategoria.

• Jezioro b. podatne, silnie zanieczyszczone, hipertroficzne - III klasa, III kategoria.

METODY OCENY JAKOŚCI WÓD RZECZNYCH

W celu oceny jakości wód płynących stosowane są następujące metody:

• stężeń miarodajnych

• stężeń charakterystycznych (tzw. metoda CUGW)

• stężeń gwarantowanych o prawdopodobieństwie 90 i 95%

• metoda Nesmeraka o w = 90 i 95, oraz jako metoda pomocnicza do wyżej wymienionych

• metoda bezpośrednia

• metoda dla okresu kampanijnego

Metoda stężeń miarodajnych (regresyjna)

opiera się ona na 3 założeniach:

1. Podstawowym parametrem określającym zmienność zanieczyszczeń wody w rzece jest przepływ

2. W danym przekroju pomiarowym zachodzi ścisła zależność pomiędzy składem wody i wielkością jej przepływu

3. Zależność jednocześnie określona w danym przekroju może charakteryzować zmienność składu wód całego odcinka, do następnego przekroju bilansowego




Profil hydrochemiczny

Jest to graficzne przedstawienie wyników badań przeprowadzonych na rzece (SNQ i BZT₅, utlenialność, chlorki, związki rozpuszczone).

PROCESY SAMOOCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW WÓD POWIERZCHNIOWYCH

Są to biochemiczne przemiany związków chemicznych w większości organicznych, co powoduje, że powstają substancje proste, nieorganiczne przy współudziale mikroorganizmów tlenowych.

Czynniki wpływające na zdolność samooczyszczania:

• temperatura,

• ciśnienie,

• nasłonecznienie (aktywność roślin w procesie fotosyntezy),

• skład wody, jej natężenie i prędkość przepływu,

• głębokość wody i kształt koryta,

• budowle wodne.

Podstawowe procesy cząstkowe:

1. rozcieńczanie wód rzeki bardziej czystymi wodami dopływów podziemnych i powierzchniowych oraz mieszanie i turbulencja

2. sedymentacja zawiesin (0.05 - 0.3 m/s) - nie w burzliwych przepływach

3. adsorpcja - zmniejszanie ładunku zanieczyszczeń poprzez zatrzymanie w cząstkach stałych

4. mineralizacja związków organicznych

5. pobieranie tlenu przez wodę rzeczną

Pobieranie tlenu przez wodę rzeczną:

1. Z powietrza - rearacja:

1. przez wodną powierzchnię

• rozpuszczanie (temperatura wody, ciśnienie atmosferyczne, zasolenie i stopień zanieczyszczenia wody, stężenie substancji powierzchniowo-czynnych, deficyt tlenowy)

• natlenianie wód płynących

2. w czasie przepływu przez jazy, stopnie, progi, kaskady, śluzy komorowe itp. budowle wodne

3. w czasie falowania wywołanego działaniem wiatru lub jednostek pływających

2. Z górnego biegu rzeki i dopływów bocznych

3. Z fotosyntezy (asymilacji lub przyswajania CO₂)

KRYTERIA OCENY PROCESU SAMOOCZYSZCZANIA

1. fizyczni-chemiczny skład wody (BZT₅, O₂, utlenialność, ChZT, detergenty, fenole, sucha pozostałość, zawiesiny, chlorki, siarczany, amoniak i inne związki azotu)

2. hydrobiologia (zmiany ilościowe i jakościowe bakterii oraz organizmów roślinnych i zwierzęcych)

3. tlen (BZT₅, O₂, utlenialność, temperatura wody i powietrza, ciśnienie atmosferyczne, stopień zasolenia)

Kryterium tlenowe

Jest to prezentacja graficzna w postaci linii tlenowej lub krzywej zawartości rozpuszczonego tlenu (końcowy wynik równocześnie przebiegających procesów pobierania i zużywania tlenu).

Kształt linii krzywej tlenowej posiada punkty charakterystyczne (początkowy, krytyczny, przegięcia) oraz strefy samooczyszczania (wyczerpania, rozkładu, poprawy, czystej wody)

Deficyt lub niedobór tlenu D

Jest to różnica pomiędzy ilością tlenu w stanie nasycenia a zawartością tlenu w dowolnym przekroju rzeki.

Szybkość zmiany deficytu tlenowego D w funkcji czasu przepływu t na rozpatrywanym odcinku rzeki określa krzywa zawartości tlenu rozpuszczonego.




gdzie: D - deficyt tlenu [mg O₂/dm³];

L - BZT w pierwszej fazie rozkładu [mg O₂/dm³];

t - czas przepływu [d];

k₁ - współczynnik szybkości redukcji BZT [d^-1];

k₂ - współczynnik szybkości pobierania tlenu [d^-1];

a - ilość tlenu dostarczona z procesu fotosyntezy [mg O₂/dm³⋅d].

Dla a = 0 → równanie Streatera i Phelpsa:




w punkcie krytycznym dD/dt = 0




wielkość pozostałego BZT po czasie t:




w warunkach normalnych (naturalnych) dla odcinka rzeki a - b:




wyznaczanie współczynnika szybkości biochemicznego zapotrzebowania tlenu

k₁(T) = k₁(20) ⋅ θ^(T-20)

k₁ = 0.1 ÷ 0.3 [d ^-1]

wyznaczenie współczynnika szybkości zużycia tlenu w rzece

k₁(r) = k₁+k₃-k₄

gdzie: k₃ - współczynnik szybkości zmniejszania się BZT spowodowanego sedymentacją zawiesiny [d^-1];

k₄ - współczynnik szybkości zużycia tlenu przez osady denne [d^-1]


→ 0.1 ÷ 0.3 [d^-1]

k₂(r) = k₂ + a

• Spiętrzanie rzek zanieczyszczonych wpływa ujemnie na warunki tlenowe wody a uzyskany niekiedy wyższy stopień biochemicznego rozkładu związków organicznych odbywa się kosztem niedopuszczalnego jej odtlenienia.

• Wpływ osadów dennych może znacznie pogorszyć stan rzeki.

• W zanieczyszczonych rzekach spiętrzonych i wykorzystywanych energetycznie warunki tlenowe mogą ulec znacznemu pogorszeniu na skutek odtleniania się wody przepływającej przez turbiny.

• Jazy są przykładem negatywnego i pozytywnego wpływu budowli wodnych na warunki tlenowe wody.

Samooczyszczanie w potokach i rzekach górskich.

1. cieki płytkie i szybko płynące

2. brak zjawiska sedymentacji

3. intensywne zjawisko adsorpcji

4. mieszanie wód na bardzo krótkich odcinkach

5. wysoki stopień natleniania wody (natlenianie + fotosynteza)

6. martwe strefy przepływu

TECHNICZNE ŚRODKI OCHRONY WÓD PRZED ZANIECZYSZCZENIEM

Celem gospodarki wodnej jest:

• zapewnienie odpowiedniej ilości wody o wymaganej jakości dla wszystkich jej użytkowników.

• działalność inwestycyjna w zakresie budowy urządzeń zabezpieczających wody przed zanieczyszczeniem.

Urządzenia zabezpieczające wody przed zanieczyszczeniem:

1. oczyszczalnie ścieków

• jednostkowe

• lokalne (miejscowe)

• centralne (miejskie)

• grupowe (okręgowe lub rejonowe)

• regionalne

• rzeczne

• wód deszczowych

2. stawy biologiczne

3. stawy stabilizacyjne

4. stawy utleniające

• naturalne

• sztuczne napowietrzanie

5. stawy rybne

6. pola filtracyjne, asenizacyjne, irygowane i nawadniane

7. zbiorniki retencyjne (akumulacyjne)

Podstawy prawne

1. Podstawowym aktem prawnym (wprowadzonym na podstawie umowy z dnia 24.X.74 r. - Prawo wodne) dotyczącym technologii oczyszczania ścieków jest rozporządzenie Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z 5.XI.91 r. w sprawie klasyfikacji wód oraz warunków jakim powinny odpowiadać ścieki wprowadzane do wód lub do ziemi.

2. Jeżeli ścieki doprowadzone są do jeziora lub jego dopływu to muszą m.in. dodatkowo wykazywać się wysokim stopniem defosfatacji (zawartość fosforu poniżej 1 g P/m³).

Wśród cech jakimi powinny się charakteryzować małe oczyszczalnie ścieków do najważniejszych można zaliczyć:

• prostotę

• niezawodność w eksploatacji

• możliwość efektywnej pracy bez ingerencji użytkownika

W oczyszczalniach tego typu najczęściej stosuje się 3 grupy metod:

• metody wykorzystujące procesy naturalne w tym głównie oczyszczalnie w gruncie, stawy stabilizacyjne i systemy bagienne

• metody oparte na procesie osadu czynnego w warunkach tlenowych i beztlenowych

• metoda oparta na złożach biologicznych.

MAŁE OCZYSZCZALNIE ŚCIEKÓW:

Ilość ścieków między 0,5 a 500 m³/d, pochodzące z pojedynczych domów lub niewielkiej liczby domów. Do najprostszych sposobów oczyszczania ścieków na wsi należą tzw. Suche ustępy, zbiorniki bezodpływowe lub osadniki gnilne; nie spełniają one jednak wymagań prawnych dotyczących jakości ścieków oczyszczonych. Prawo zezwala na wprowadzenie ścieków wprost do ziemi lub cieków pod warunkiem:

• Ścieki nie mogą zawierać niebezpiecznych zanieczyszczeń nieorganicznych i organicznych (gr. D i E)

• Zanieczyszczenia gr. A, B, C nie mogą przekraczać wartości dopuszczalnych

• Nie mogą zagrażać jakości wód podziemnych

• Zwierciadło wody podziemnej musi znajdować się co najmniej 1,5 m poniżej poziomu wprowadzenia ścieków

Oczyszczalnie ścieków oparte na procesach naturalnych zawsze wymagają wstępnego podczyszczenia ścieków w osadnikach: gnilnych, komorach fermentacyjnych, lejach Lunhoffa. Skład ścieków po oczyszczeniu w osadnikach gnilnych jest niedostateczny (przekracza wartość dopuszczalną). - komory fermentacyjne o czasie przetrzymania od 10 do 20 dób i objętości czynnej nie mniejszej niż 4 m³.

Zarówno ścieki odprowadzane z osadników gnilnych jak i komór są zagniłe i wykazują tzw. niezłomne zapotrzebowanie tlenu.

Dla ścieków bytowo-gospodarczych (w ilości <5 m³/d) najprostszym układem oczyszczania wstępnie podczyszczonych ścieków jest oczyszczanie w gruncie z wykorzystaniem drenażu rozsączającego. Metoda ta może być wykorzystana tylko tam, gdzie zwierciadło wody gruntowej znajduje się poniżej dna przewodu drenującego. Drenaż rozsączny powinien być zasilany ściekami, okresowo konieczna jest budowa dawkowania ścieków lub pomp. Jeżeli występuje wyższy poziom wód gruntowych lub ilość ścieków przewyższa 5 m³/d, do oczyszczania ścieków można wykorzystać filtry gruntowe bez lub z rekulcylacją- zapewnia to wysoki stopień oczyszczania ścieków.

Połączenia zatopionego pola filtracyjnego z hodowlą roślin daje układ zwany oczyszczalnią korzeniową. Ten typ oczyszczania wymaga jednak znacznego czasu pracowania który może wynosić do 3 lat. Inne wadą korzennej jest obniżenie jakości ścieków w okresie zimowym.

Drugą grupą urządzeń opartych na procesach naturalnych są „stawy ściekowe” w układzie szeregowym lub szergowo-równoległym. Stawy te wymagają utrzymania szczelności zbiornika naturalnego lub sztucznego (folią). Dla małych ilości ścieków wystarczające są stawy stabilizacyjne o czasie przetrzymania od 90 do 120 dób, przy większych ilościach korzystne są stawy napowietrzane o czasie przetrzymania do 12-20 dób. Zalety to: proste niezawodne w eksploatacji, główne wady to konieczność zajęcia dużej powierzchni oraz znaczne pogorszenia jakości odpływu podczas zimy.

Metody oparte na osadzie czynnym

Do oczyszczania ścieków do ok.200 m³/d stosowany jest najczęściej proces tlenowy, ze stabilizację osadu w komorze napowietrzania. Przy większych ilościach stabilizacja osadu zachodzi w odrębnych komorach.

Metody oparte na złożach biologicznych

Alternatywnym w stosunku do procesu osadu czynnego układem oczyszczania ścieków są złoża biologiczne. Wymagają one znacznie mniej energii niż proces oczyszczania czynnego. Wadą ich jest niższy stopień oczyszczania. Do mniejszych ilości ścieków stosowane są zwykle złoża zatopione tlenowe zraszane lub obrotowe, dla większych klasyczne rozwiązanie to złoża zraszalne lub spławialne albo złoża obrotowe.

Średnie, duże oczyszczalnie ścieków

W większych oczyszczalniach ścieków (powyżej 50 m³/d) podstawową zasadą decydującą o zastosowaniu konkretnej technologii jest uzyskanie złożonego stopnia oczyszczania przy minimalizacji kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych. Można to uzyskać np. przez intensyfikację biologicznego oczyszczania ścieków. W tym celu stosowane są najczęściej:

• Wysoko efektywne układy jednostopniowe

• Układy wielostopniowe

Układy jednostopniowe. Dominującym kierunkiem w technologii oczyszczania ścieków jest obecnie usuwanie węgla, azotu, fosforu w procesach biologicznych. Osiąga się to poprzez:

• nitryfikację i denitryfikację

• defosforację biologiczną

Nitryfikacja i denitryfikacja.- Usuwanie związków azotu. Nitryfikacja to przekształcenie jonów amonowych (NH₄⁺) w jony azotanowe (NO₃^-.). przekształcenie to zachodzi w II etapach. Najpierw pod wpływem kontaktu z tlenem jony NH₄⁺ przechodzą w jony azotynowe (NO₂^- ), a potem przechodzi do jonów NO₃^-.

Biologiczna defosforacja- proces uwalniania fosforu na drodze biologiczne jest często niestabilny i wrażliwy na różne czynniki zakłócające. Niższy stopień usuwania związków węgla niż układu z usuwaniem związków azotu.

Do podstawowych układów usuwania fosforu na drodze biologicznej są:

• układ Phostrip z biologicznie wbudowanym fosforem i chemicznym strącaniem

• układ A/O z komorą beztlenową i komora tlenową

Układy wielostopniowe .

• złoża biologiczne + osad czynny (nitryfikacja + denitryfikacja)

• wielostopniowy osad czynny (np. A/O jako pierwszy stopień i układ nitryfikacja-denitryfikacja jako drugi stopień)

• wielostopniowe złoża biologiczne

Zaleta wielostopniowych to zmniejszanie objętości urządzeń.

Modyfikacja systemów mieszania i napowietrzania

Dla minimalizacji zużycia energii dokonuje się:

• zwiększenie stopnia wykorzystania tlenu przez stosowanie dyfuzorów lub zwiększania czasu kontaktu pęcherzyka gazu ze ściekami (np. reaktory studniowe)

• utrzymanie stałej zawartości O₂ w komorach , przez regulatory przy dmuchawach lub aeratorach (płynna regulacja obrotów i zużycia energii).

• stosowanie układów mieszanych tj. mieszania zawartości komory np. wirownicami z równoczesnym napowietrzaniem sprężonym powietrzem.

PRAWNA OCHRONA WÓD PRZED ZANIECZYSZCZENIEM.

Najważniejszym aktem normatywnym rangi ustawowej regulującym zagadnienia ochrony środowiska jest ustawa z 31-01-80r. "O ochronie i kształtowaniu środowiska" (Dz. U. z 11-02-1980 Nr3 poz6 z późniejszymi zmianami). Była wielokrotnie nowelizowana. Ważne zmiany zostały dokonane w 1989r., kiedy gruntownie zmieniono przepisy, dotyczące opłat za korzystanie ze środowiska, utworzono NFOŚiGW oraz wojewódzkie fundusze o tej samej nazwie. Nowelizacja ta w sposób istotny zmienia sytuacje w zakresie działań mających na celu zahamowanie degradacji środowiska.

*Podstawowe kierunki ochrony środowiska (Dział II): ochrona wód oraz środowiska morskiego; ochrona powierzchni ziemi oraz kopalni; ochrona powietrza atmosferycznego; ochrona świata roślinnego i zwierzęcego; ochrona walorów środowiskowych i wypoczynkowych; ochrona środowiska przed odpadami.

Podstawowy akt normatywny dotyczący gospodarki wodnej i ochrony wód - ustawa z 24-10-1974r. "Prawo wodne" (Dz. U. z 1974r. Nr38, poz230 z późniejszymi zmianami)

Dział I: Przepisy ogólne:

Rozdział 1: zasady ogólne

Rozdział 2: Pozwolenia wodnoprawne na Szczególne korzystanie z wód. Ustawą, która także dotyczy omawianej problematyki, jest Ustawa z 16-10-1991r. "O ochronie przyrody". Uchwalenie jej zamiast ustawy, która obejmowałaby całokształt problematyki ochrony środowiska.

*Podstawowe akty prawne dotyczące ochrony środowiska (pozostałe): planowanie przestrzenne 1994r.; gospodarowanie gruntami rolnymi i leśnymi 1995r.; gospodarowanie lasami 1991r.

Operat wodnoprawny (artykuł 31. Ust1 Prawo wodne) powinien spełniać wymagania określone w zarządzeniu Ministra Rolnictwa z 26-01-1976r. "w sprawie wymagań, jakim powinien odpowiadać operat wodnoprawny".

Rozdział 3: Rozstrzyganie sporów

Dział II: Korzystanie z wód.

Rozdział 1: Przepisy ogólne

Rozdział 2: Powszechne korzystanie z wód

Rozdział 3: Zwykłe korzystanie z wód

Rozdział 4: Szczególne korzystanie z wód

-Pobór wód powierzchniowych i podziemnych; wprowadzenie ścieków do wód lub do ziemi; gromadzenie ścieków i odpadów na gruntach przybrzeżnych oraz w obrębie obszarów górniczych dla wód leczniczych; dokonywanie przewozów międzybrzegowych za pomocą urządzeń stałych; odprowadzenie lub doprowadzanie wody za pomocą urządzeń przechodzących przez grunt innego właściciela.

Dział III: Ochrona wód przed powodzią.

Rozdział 1: Przepisy ogólne

Rozdział 2: Ochrona wód przed zanieczyszczeniem

Rozdział 3: Ochrona wód przed powodzią

Rozdział 4: Regulacje i utrzymanie wód

Dział IV: Budownictwo wodne.

Rozdział 1: Przepisy ogólne

Rozdział 2: Melioracje wodne

Rozdział 3: Zaopatrzenie w wodę

Dział V: Spółki wodne.

Dział VI: Kataster i księgi wodne.

Dział VII: Przepisy karne.

Dział VIII: Przepisy przejściowe i końcowe.

*Wymagania jakości ścieków odprowadzanych z oczyszczalni miejskich. (wg. EWG z 31-05-1991r.)

	dopuszczalne stężenie	min. redukcja w % w stosunku do ładunku w dopływie
BZT5	25mgO2/l	70-90%
ChZT	125mgO2/l	75%
Zawiesina	35mgO2/l	90%

Podstawowym aktem prawnym dotyczącym technologii oczyszczania ścieków jest rozporządzenie MOŚZNiL z 5-11-1991r. "W sprawie klasyfikacji wód oraz warunków, jakimi powinny odpowiadać ścieki wprowadzane do wód lub do ziemi". Rozporządzenie to pośrednio dzieli oczyszczalnie ścieków na trzy grupy: o przepustowości do 5m3/d; o przepustowości do 2000m3/d; o przepustowości powyżej 2000m3/d. Wszystkie te oczyszczalnie (z wyjątkiem Q<5m3/d) muszą zapewnić pełną nitryfikację ścieków przy równoczesnym ograniczeniu zawartości związków N i P w dopływie. Pociąga to za sobą konieczność zastosowania odpowiednich technologii oczyszczania, które zapewnią ściekom odpowiednią jakość.

SCHEMAT PRZEKROJU GRUNTU




ZMIANA ZAWARTOŚCI WODY W GRUNCIE




POROWATOŚĆ GLEB

gleba	% porowatości
żwir gruby	28	średni 32; drobny 34
piasek	39	średni 39; drobny 43
ił	46
glina	42
less	49
torf	92
łupek	38
piaskowiec	35

OCHRONA WÓD PODZIEMNYCH.

Obszar:

• zasilania (odnowy) wód podziemnych: strefa aeracji; strefa saturacji

• drenażu wód podziemnych: naturalnego (źródła lub rzeki); sztucznego (np. studnie).

Ochrona wód podziemnych przed zanieczyszczeniem wymaga rozpoznania: ognisk zanieczyszczeń i dróg ich przemieszczania; procesów geochemicznych, biochemicznych, fizycznych i biofizycznych; cech ośrodka i czynników hydrogeologicznych.

Ochrona wód podziemnych: wstępna (rozpoznanie); bieżąca; następcza.

Środki ochrony wód podziemnych:

• bierne - prewencyjne (zakazy i ograniczenia); 1. droga administracyjno - prawna; 2. strefy ochronne.

Strefy ochrony: - bezpośredniej - kilkanaście m przylegających do np. studni; - pośredniej - obszar wewnętrzny i zewnętrzny, obszar migracji zanieczyszczeń w ciągu 30 dni, przylega bezpośrednio do obszaru strefy bezpośredniej. To obszar, z którego zanieczyszczenia mogą się dostać do studni w ciągu nie dłuższym niż 25 lat. Trzeba znać wiele czynników, by móc ją wyznaczyć.

• obserwacyjno - kontrolno - pomiarowo - alarmowe -> monitoring: wstępne wyznaczanie sieci obserwacyjno - kontrolnej i gromadzenie informacji; założenie sieci, wstępne informacje; uzupełnienie sieci, weryfikacja wstępnych danych; cykl obserwacyjny; okresowe opracowywanie wyników obserwacji

• czynne - naprawcze (nakazy): likwidacje ognisk zagrożenia; tworzenie barier hydraulicznych (depresyjnych i represyjnych); ekrany zabezpieczające; działania techniczne lub przyrodnicze.

OCHRONA GLEB I GRUNTÓW

Gleba - biologicznie czynna, powierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej powstała ze skały macierzystej w procesie górotwórczym.

Grunt - powierzchnia ziemi, teren (bagnisty, kamienisty, piaszczysty, podmokły, skalisty, leśny itp.).

Gleboznawstwo - pedologia, nauka o glebie jako tworze przyrody i środka produkcji rolnej zajmująca się pochodzeniem, budową i własnościami, jak również klasyfikacją przyrodniczą i użytkową oraz rozmieszczeniem gleb na kuli ziemskiej.

Gruntoznawstwo - dział geologii inżynierskiej badający techniczne właściwości gruntu.

Procesy glebotwórcze - przekształcanie się skały macierzystej w glebę. Czynniki:

• biosfera - drobnoustroje oraz wyższe rośliny i zwierzęta,

• klimat - opady i parowanie, temperatura względna, wilgotność powietrza, wiatr,

• hydrosfera - woda, śnieg, lód,

• inne - rzeźba terenu, działalność człowieka.

Wietrzenie - rozpad mechaniczny i chemiczny skały w skutek działania energii słonecznej, wody, powietrza i organizmów żywych.

Przyczyny wietrzenia:

• fizyczne - wahania temperatury, zamarzanie wody, krystalizacja soli, działanie wiatru, wód bieżących, morskich i lodowców,

• chemiczne - działanie: CO₂, O₂, kwasów organicznych (rozpuszczanie, hydroliza, uwodnienie, redukcja, utlenienie, karbonizacja, sorbcja),

• biologiczne - działanie niższych i wyższych organizmów roślinnych i zwierzęcych.

Składniki gleby:

• faza stała 50%,

• faza ciekła 25%,

• faza gazowa 25%.

Sybstancje:

• mineralne,

• organiczne,

• organiczno - mineralne.

Skład frakcyjny (mechaniczny) gleby:

Części	Średnica cząstek w mm
Części szkieletowe frakcja kamieni frakcja żwirowa	> 20 20 - 1
Części ziemiste frakcja piasku piasek gruby piasek średni piasek drobny frakcja pyłu pył gruby pył drobny frakcja części spławialnych ił pyłowy gruby ił pyłowy drobny ił koloidalny	1 - 0,1 1 - 0,5 0,5 - 0,25 0,25 - 0,1 0,1 - 0,02 0,1 - 0,05 0,05 - 0,02 <0,02 0,02 - 0,005 0,005 - 0,002 <0,002

Utwory: kamieniste, żwirowe, piaskowe, pyłowe, gliny, iły.

Pierwiastki glebowe:

• makroelementy: Si, Al., Fe, Ca, Mg, K, P, Na,

• mikroelementy: B, Cu, Mn, Mo, Co.

Substancje organiczne:

• próchnica,

• resztki roślinne i zwierzęce,

• organizmy glebowe (edafon).

Woda w glebie: higroskopijna, błonkowata, kapilarna, grawitacyjna, gruntowa (podziemna).

Powietrze glebowe: O₂ (0 - 20,6%), CO₂ (0,03 - 15%), N₂ (78 - 90%), H₂O (ok. 2%).

Właściwości gleb:

• fizyczne: ciężar właściwy, przewiewność, struktura, przesiąkliwość,

• chemiczne: zawartość czynnych substancji pokarmowych dla roślin, zdolności sorbcyjne,

• biologiczne: czynność biologiczna, przebieg procesów mikrobiologicznych.

Kompleks sorbcyjny:

• sorbcja mechaniczna,

• sorbcja fizyczna (apolarna),

• sorbcja wymienna (polarna),

• sorbcja chemiczna,

• sorbcja biologiczna.

Typy gleb w Polsce:

1. bielicowe, płowe, brunatne (82%),

2. hydrogeniczne, błotne (9%),

3. mady (5%),

4. czarne ziemie (2%),

5. czarnoziemy (1%),

6. rędziny (1%).

Powierzchnia kraju:

• grunty orne 45,5%, 

• sady 1%,  tereny działalności rolniczej 59,6%

• użytki zielone 13,1%, 

• lasy 26,1%,

• tereny komunikacyjne 3,1%,

• tereny osiedlowe 3,1%,

• wody 2,7%,

• nieużytki 1,6%,

• pozostałe 1,9%.

Światowe zasoby gruntów uprawnych - 3,2 mld hektarów. Przy obecnej wydajności ziemi potrzeba ok. 0,4 hektara gruntów uprawnych na osobę.

Struktura strat materialnych w podziale na elementy środowiska:

1. powierzchnia ziemi 39% nienaruszonej,

2. powietrze 45% nienaruszonego,

3. woda 16% nienaruszonej

Rodzaje strat:

• korozja 32%, - rolnictwo 28%,

• leśnictwo 11%, - gospodarka surowcami 10%,

• górnictwo 2%, - ochrona zdrowia 7%,

• inne 10%.

Degradacja gleb jest to względnie trwałe pomniejszanie aktywności biologicznej, pogorszenie wskaźników jakościowych i obniżenie walorów sanitarnych. Jest to jeden z wielu przejawów deformacji środowiska przyrodniczego i widocznego już zagrożenia życia na ziemi. Degradacja gleb jest procesem cały czas pogłębiającym się.

Spadek żyzności gleby polega na obniżeniu ilości i jakości próchnicy glebowej, wymywaniu kationów zasadowych (głównie wapnia, magnezu i potasu), zakwaszeniu gleby i zniszczeniu jej struktury.

Degradacja gleby jest wywołana zmianami klimatu, ingerencją człowieka w środowisko biologiczne, prowadzącą do stepowienia (wycinanie lasów), obniżania poziomu wód gruntowych a także rabunkową gospodarką rolną.

Przyczyny zmniejszające możliwości produkcyjne obszarów rolniczych:

• pod tym pojęciem należy rozumieć przyczyny powodujące zmniejszenie ogólnego areału gruntów rolnych oraz pogorszenie ich właściwości wpływających na produkcję rolną,

• procesy te można określić mianem degradacji lub dewastacji rolnej przestrzeni produkcyjnej.

Najważniejsze etapy przemian środowiska przyrodniczego:

1. Wylesianie na rzecz areału rolniczej przestrzeni produkcyjnej,

2. Kształtowanie właściwości gleb stosownie do potrzeb produkcji rolnej,

3. Przejmowanie terenów rolniczych i leśnych na cele budownictwa przemysłu, komunikacji i rekreacji,

4. Degradacja wskutek eksploatacji budowli naturalnych,

5. ujemny wpływ zanieczyszczeń przemysłowych i urbanizacyjnych.

Przyczyny powodujące degradację ilościową użytków rolnych nożna podzielić biorąc pod uwagę przywrócenie ich zdolności produkcyjnej na stałe i czasowe:

1. Do najczęstszych przyczyn trwałych wyłączających gleby z użytkowania rolniczego należy przeznaczenie gruntów rolnych pod:

• zabudowę przemysłową,

• tereny osiedlowe,

• tereny komunikacyjne i budowle inżynieryjne (np. stacje przesyłowe energii elektrycznej)

• tereny wodne,

• uprawy leśne,

2. Przyczyny powodujące czasowe wyłączenie gleb z produkcji rolniczej to:

• przeznaczenie gruntów rolnych pod odkrywkową eksploatację kopalin,

• przeznaczenie gruntów rolnych pod składowiska odpadów komunalnych i przemysłowych,

• przeznaczenie gruntów rolnych pod sztuczne elementy terenowe,

• niektóre formy zjawisk erozyjnych,

• długotrwałe lub o znacznym nasileniu działanie czynników powodujących degradację jakościową (np. zanieczyszczenia atmosferyczne).

Degradację gleby można ograniczyć przez zapobieganie jej przyczynom lub zwalczanie skutków. Odpowiednie i porę przeprowadzone zabiegi agrotechniczne (np. nawożenie, fitomelioracja organiczna), zadrzewianie mogą częściowo powstrzymać a nawet odwrócić degradację gleby.

Zagrożenia dla środowiska glebowego:

1. Straty ilościowe gleby:

1. erozja wodna i powietrzna,

2. przejmowanie gleb na cele nierolnicze i nieleśne.

2. Pogarszanie się jakości gleb:

1. działalność przemysłu i górnictwa,

2. transport,

3. chemizacja i intensyfikacja rolnictwa,

4. gospodarka komunalna,

5. obniżenie poziomu wód gruntowych,

6. ubytek próchnicy,

7. naruszenie równowagi jonowej.

Najważniejsze przyczyny pomniejszania zasobów i degradacji gleb:

1. zagrożenie gleb erozją,

2. przejmowanie gleb na cele nierolnicze,

3. wpływ chemizacji i intensyfikacji rolnictwa.

Formy zanieczyszczeń erozyjnych:

• erozja rozbryzgowa,

• spłukiwanie powierzchniowe,

• erozja liniowa (żłobieniowa, wąwozowa, rzeczna)

• erozja podpowierzchniowa (krasowa, sufozja).

Degradację gleby można ograniczyć poprzez zapobieganie jej przyczynom lub zwalczanie skutków. Odpowiednie i w porę przeprowadzone zabiegi agrotechniczne (np. nawożenie, fitomelioracja organiczna), zadrzewiania mogą częściowo powstrzymać, a nawet odwrócić degradację gleby.

ZAGROŻENIE DLA ŚRODOWISKA GLEBOWEGO:

1. straty ilościowe gleb

1. erozja wodna i wietrzna

2. przejmowanie gleb na cele nie-rolnicze i nie-leśne (przemysł, górnictwo, urbanizacja, komunikacja itp.)

2. Pogorszenie się jakości gleb.

1. działalność przemysłu i górnictwo

2. transport

3. chemizacja i intensyfikacja rolnictwa

4. gospodarka komunalna

5. obniżenie poziomu wód gruntowych

6. ubytek próchnicy

7. naruszenie równowagi pionowej

NAJWAŻNIEJSZE PRZYCZYNY POMNIEJSZENIA ZASOBÓW I DEGRADACJĘ GLEB:

1. Zagrożenie gleb erozją

2. przejmowanie gleb na cele nierolnicze

3. wpływ chemizacji i intensyfikacja rolnictwa

ZNISZCZENIA EROZYJNE

Formy zniszczeń:

1. erozja rozbryzgowa

2. spłukiwanie powierzchniowe

3. erozja liniowa (żłubinowa, wąwozowa, rzeczna)

4. erozja podpowierzchniowa (krazowa i sufozja)

Zabiegi przeciw erozyjne (zapobieganie erozji w ogóle)

1. poprzecznostokowy układ pól i działek

2. ustalenie płodozmianu, stosowanie do potrzeb walki z erozją

3. zakładanie pól na zboczach o spadku 12-15%

4. dobieranie roślin chroniących przed erozją

5. poprawienie zdolności retencyjnych przez uprawę mechaniczną i nawożenie

6. umacnianie dróg rolniczych

7. zagospodarowanie wąwozów

NAJWAŻNIEJSZE PRZYCZYNY POMNIEJSZENIA ZASOBÓW I DEGRADACJĘ GLEB:

1. zagrożenie gleb erozją

2. przejmowanie gleb na cele nierolnicze

3. wpływ chemizacji i intensyfikacji rolnictwa na degradację środowiska przyrodniczego

4. wpływ przemysłu, górnictwa, urbanizacji i komunikacji na degradację gleb:

• geomechaniczny: wykopy, nasypy

• hydrologiczny: leje depresyjne, zawodnienie terenu

• chemiczny: zakwaszenie, równowaga jonowa

ŹRÓDŁA ZANIECZYSZCZEŃ GLEB I GRUNTÓW:

1. przemysły: energetyczny, metalurgiczny, chemiczny, cementowo-wapienniczy, wydobywczy

2. transport: silniki spalinowe

3. gospodarka komunalna

RODZAJE ZANIECZYSZCZEŃ:

• związki węgla : CO₂, CO, C_nH_m, sadza

• związki siarki: SO₂, SO₃, H₂SO₃, H₂S

• związki azotu: No_x, NH₃, NH₄

• związki fluoru: HF, SiF, H₂SiF₆, NaF, AlF

• metale ciężkie

• pyły cementowo-wapienne

• ścieki przemysłowe i komunalne

• odpady przemysłowe i komunalne

OCHRONA GLEB I GRUNTÓW

1. zapobieganie przekształcaniu gruntów w tereny nierolnicze

2. rekultywacja terenów zdegradowanych

3. racjonalne gospodarowanie areałem obecnym

4. utrzymanie równowagi przyrodniczej

5. zapobieganie niekorzystnym zamianom

6. przywracanie stanu pierwotnego

Ochronie podlegają także złoża kopalne, polegającej na racjonalnym zagospodarowaniu.

Użytkowanie gruntów- użytkując należy zapewnić ochronę gleb przed:

1. erozją

2. zniszczeniom mechanicznym

3. zanieczyszczeniom substancjami szkodliwymi

4. stosować właściwie materiały i środki uprawy

DO ZABIEGÓW PRZECIW EROZYJNYCH NALEŻY:

1. zalesianie terenów piaszczystych i tworzenie parów wiatrochronnych oraz niwelacyjnych progów stalowych

2. właściwa agrotechnika

3. kształtowanie optymalnych stosunków wodnych

4. rekultywacja gruntów zniszczonych

5. stosowanie stabilizatorów glebowych (tj. Chemicznych środków przeciwerozyjnych , które zlepiają cząsteczki piasku lub lessu)

Środki chemiczne i biologiczne- są wprowadzane bezpośrednio bądź pośrednio do gleby. Należy stosować je w ilościach i w sposób nie naruszający równowagi przyrodniczej, a zwłaszcza nie powodujący szkodliwego zanieczyszczenia gleby lub wody , zatruwanie zwierząt i roślin.

Prowadząc eksploatację złóż kopaliny należy przedsięwziąć środki niezbędne do ochrony zasobów złóż, ochrony powierzchni ziemi oraz wód powierzchniowych i podziemnych, a także prowadzić rekultywację terenów poeksploatacyjnych.

Zapewnianie optymalnej równowagi substancji chemicznych w glebie wymaga:

1. uzupełnienia wyczerpanych substancji

2. wyrównywanie proporcji poszczególnych pierwiastków

3. korygowanie odczynu gleby

W Polsce ponad 80% gleb uprawnych wymaga systematycznego wapnowania (nawożenia gleb zasadowymi związkami wapnia)

AKTUALNY STAN ZASOBÓW GLEBOWYCH W POLSCE

Proces wapnowania:

• usuwa szkodliwe dla roślin nadmiarowe ilości wodoru, glinu i manganu

• zwiększa przyswajalność azotu, fosforu, potasu, i molibolemu

• wzmaga rozwój pożytecznych mikroorganizmów

• przyspiesza rozkład substancji organicznej

• zwiększa granulowatość gleby, poprawiając w ten sposób jej strukturę

W Polsce :

1. gleby zdegradowane stanowią 5% areału ( w stopniu całkowitym)

2. gleby zdegradowane w stopniu słabym i średnim; 2,2%

3. gleby mogące ulec degradacji 12% powierzchni kraju

Rekultywacja- przywrócenie terenom zdegradowanym właściwości użyteczności i ponownej przydatności.

1. drogi rolnicze → zasypanie, utwardzenie

2. wąwozy → zabudowa biologiczna, zabudowa techniczno-biologiczna ,zasypanie, zabudowa zbiornikami, zagospodarowanie sadownicze, rekreacyjne .

3. zjawiska rufozyjne → zasypanie, drenowanie, głebokie spulchnienie gleby

PRZYCZYNY DEGRADACJI GLEB ZATOPIONYCH WODAMI POWODZIOWYMI:-

• zawodnienie powodujące zmiany właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych

• naniesienie materiałów obcych (w tym zanieczyszczeń)

Skutki↑ : wypełnienie porów glebowych wodą, odtlenianie gleby, wymoknięcie i zaduszenie roślin, zaduszenie mikroorganizmów tlenowych, beztlenowy rozkład materii organicznej, wypłukanie składników pokarmowych, zamulenie powierzchni.

PODSTAWOWE ZAŁOŻENIA REKULTYWACJI GRUNTÓW ZAWODNIONYCH:

1. likwidacja występującej toksyczności (oczyszczanie gleby, usunięcie parów fermentacyjnych)

2. poprawa właściwości fizycznych (przywrócenie właściwych stosunków powietrzno-wodnych , zmniejszenie zagęszczenia, odtworzenie struktury)

3. poprawa właściwości chemicznych umożliwiających prawidłowy rozwój roślin (nawożenie)

REKULTYWACJA DŁUGOTRWALE ZAWODNIONYCH GRUNTÓW ROLNYCH:




ZANIECZYSZCZENIA:

• źródła: oczyszczalnie ścieków, składowiska odpadów, stacje paliw, zakłady przemysłowe, osady denne

• rodzaje: metale ciężkie, produkty ropopochodne, substancje powodujące zasolenie, zanieczyszczenia mikrobiologiczne

• charakter: lokalne zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi sięgające V stopnia zanieczyszczenia, lokalne zasolenia gleb

MIGRACJA (PRZEMIESZCZANIE SIĘ) ZANIECZYSZCZEŃ W GRUNCIE I JEJ SKUTKI:

1. czynniki warunkujące proces migracji:

• struktura gruntu - porowatość

• właściwości sorpcyjne

• rodzaj zanieczyszczenia

• występowanie i charakter warstw nieprzepuszczalnych

• warunki hydrogeologiczne ( głównie poziom wód gruntowych)

2. przeciwdziałanie migracji:

• wapnowanie (podwyższenie odczynu)

• kompleksowanie związków (unieruchamianie zanieczyszczeń)

• wymywanie (wymycie związków zanieczyszczających)

OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA PROCESÓW SAMOOCZYSZCZANIA GLEB

1. Rodzaj i stężenie zanieczyszczeń (intensywność zachodzących w glebie procesów)

2. Żyzność gleb (zawartość substancji organicznych)

3. Zawartość mikroorganizmów (ich aktywność silnie zależy od odczynu pH gleby)

Samooczyszczanie przy występowaniu mikroorganizmów najintensywniej zachodzi w wierzchnich warstwach gleby. Wraz ze wzrostem głębokości maleje ilość występujących mikroorganizmów, co powoduje zmniejszenie intensywności procesu samooczyszczania. W warstwach głębszych procesy samooczyszczania mogą zachodzić jedynie na drodze przemian chemicznych lub za pomocą istniejących warunków wodnych.

PROCESY W GLEBIE I WODACH GRUNTOWYCH:

• ruch rozpuszczonych związków organicznych

• lotność związków rozpuszczonych w wodzie

• sorpcja związków rozpuszczonych w wodzie

• wiązanie z nierozpuszczonym węglem organicznym

• przemiany i tworzenie metabolitów

PARAMETRY GLEBY WPŁYWAJĄCE NA PRZEMIANY ZANIECZYSZCZEŃ:

• zawartość wilgoci

• potencjał redox

• zawartość węgla organicznego

• związki węgla i składniki pokarmowe

• temperatura i odczyn pH

PODZIAŁ GLEB NA GRUPY:

1. grupa A: gleby bardzo lekkie (< 10 % zawartości frakcji spławialnej, bez względu na odczyn)

gleby lekkie (10 ÷ 30 % frakcji spławialnej, bardzo kwaśne, kwaśne i słabo kwaśne)

2. grupa B: gleby lekkie (10 ÷ 30 % frakcji spławialnej, odczyn obojętny)

gleby średnie (30 ÷ 35 % frakcji spławialnej, bardzo kwaśne i kwaśne)

gleby ciężkie (> 35 % frakcji spławialnej, bardzo kwaśne i kwaśne)

gleby mineralno-organiczne (zawierają 6 ÷ 10 % substancji organicznej, kwaśne)

3. grupa C: gleby średnie (30 ÷ 35 % frakcji spławialnej, słabo kwaśne i obojętne)

gleby ciężkie (> 35 % frakcji spławialnej, słabo kwaśne i obojętne)

gleby mineralno-organiczne (zawierają 6 ÷ 10 % substancji organicznej, obojętne)

GŁÓWNE CZYNNIKI OKREŚLAJĄCE ZAGROŻENIE ZANIECZYSZCZENIA GLEB:

• drogi zanieczyszczenia (punktowe ↔ powierzchniowe lub powierzchnia gleby ↔ wody podziemne)

• toksyczność zanieczyszczeń

• trwałość zanieczyszczeń

• metabolity rozkładu

• ruchliwość zanieczyszczeń

STOPNIE ZANIECZYSZCZENIA GLEB W POLSCE

Stopień zanieczyszczenia	Charakterystyka	Procent powierzchni Polski
0	zawartość normalna	80,4 %
I	zawartość podwyższona	17,0 %
II	słabe zanieczyszczenie	2,1 %
III	średnie zanieczyszczenie	0,2 %
IV	silne zanieczyszczenie	0,2 %
V	bardzo silne zanieczyszczenie	0,1 %

CZYNNIKI WARUNKUJĄCE ODPORNOŚĆ GLEB NA ZANIECZYSZCZENIE:

1. fizyczne: struktura, wilgotność, zasolenie

2. biologiczne: składniki pokarmowe

3. fizykochemiczne: ilość koloidów mineralnych i próchniczych, pojemność sorpcyjna, stopień wysycenia kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi

ODPORNOŚĆ GLEB

ODPORNOŚĆ GEOCHEMICZNA
1 x   10 x ↓	Gleby utworzone z piasków luźnych i słabo gliniastych Gleby zwięzłe (gliny, iły i utwory pyłowe)
ODPORNOŚĆ HYDROBIOLOGICZNA
  ↓	Brak roślinności Występuje roślinność

ZABIEGI POWODUJĄCE WZROST AREAŁU GRUNTÓW ROLNYCH I LEŚNYCH

1. Zagospodarowanie różnego rodzaju nieużytków naturalnych np. terenów zabagnionych i zawodnionych

2. Zagospodarowanie odłogów

3. Rekultywacja i zagospodarowanie nieużytków antropogenicznych (powstałych w wyniku działalności człowieka)

4. Zagospodarowanie wąwozów erozyjnych

5. Zcalanie i wymiana gruntów

6. Odkwaszanie i odkamienianie gleb

Rekultywacja gruntów zakwaszonych i zdegradowanych przez przemysł jest to działanie mające na celu nadanie im lub przywrócenie wartości użytkowej.

Rekultywacja i zagospodarowanie nieużytków antropogenicznych realizowana jest wieloetapowo poprzez następujące fazy:

1. Przygotowawczą

2. Podstawową:

• ukształtowanie rzeźby terenu

• uregulowanie stosunków wodnych

• odtworzenie gleb metodami technicznymi (np. pokrycie terenu warstwą ziemi próchnicznej lub użyźnienie jej materiałami odpadowymi)

• budowa dróg dojazdowych

3. Szczegółową

• neutralizacja utworów toksycznych

• użyźnienie utworów jałowych

• wprowadzenie roślinności odtwarzającej warunki biologiczne w glebie i hamującej erozję

• odbudowa biologiczna lub biologiczno-techniczna skarp oraz pasów terenów u ich podnóży i na koronie

FITOSONIZACJA GLEB ZANIECZYSZCZONYCH METALAMI CIĘŻKIMI:

• wykorzystanie roślin akumulujących metale

• wykorzystanie roślin wspomagane związkiem chelatującym

• wykorzystanie hiperakumulantów - roślin akumulujących bardzo duże ilości metali

• wykorzystanie hiperakumulantów przy jednoczesnym zakwaszeniu gleb

METODY STOSOWANE W PRZYPADKU NADMIERNEGO ZASOLENIA GLEB:

1. Metody chemiczne: zastosowanie gipsu, chlorku wapnia lub siarki

2. Metody agrotechniczne: spulchnianie i orka - spowodowanie wydobycia mniej zasolonego podglebia

3. Metody fitomelioracyjne: zastosowanie roślin o wysokiej tolerancji na podwyższoną ilość soli

Dla gruntów położonych na obszarach szczególnej ochrony środowiska lub w strefach ochronnych istniejących wokół zakładów przemysłowych opracowuje się na koszt odpowiedzialnych zakładów plany gospodarowania na tych gruntach.

Projekt planu gospodarowania na takich gruntach powinien określać:

1. Rodzaje występujących zanieczyszczeń i ich stężenie

2. Wpływ zanieczyszczeń lub innego szkodliwego oddziaływania na istniejący sposób zagospodarowania z ewentualnym podziałem strefy ochronnej na części

3. Aktualne kierunki produkcji roślinnej oraz wielkość tej produkcji

4. Rośliny, które mogą być uprawiane, zalecenia dotyczące ich uprawy oraz proponowany sposób ich gospodarczego wykorzystania

5. Sposób przeciwdziałania zmniejszaniu wartości użytkowej gleb

6. Spodziewany poziom globalnej produkcji rolniczej lub leśnej

7. Wykaz gospodarstw rolnych prowadzących produkcję rolniczą

8. Wysokość przewidywanych odszkodowań z tytułu obniżenia poziomu produkcji lub zmiany kierunku produkcji

9. Ewentualne obowiązki związane z prowadzeniem produkcji zwierzęcej w tym także rybackiej

PODSTAWOWE KIERUNKI REKULTYWACJI I ZAGOSPODAROWANIA:

• rolniczy (grunty orne, użytki zielone, sady)

• leśny (zalesianie i zadrzewianie)

• wodny (stawy i zbiorniki)

• rekreacyjny (tereny wypoczynkowe i turystyczne)

• infrastrukturowy (zakłady przemysłowe, komunikacja, gospodarka komunalna)

WYBÓR KIERUNKU REKULTYWACJI gruntu ZALEŻY OD:

• cech nieużytków (np. rzeźba terenu)

• składu mechanicznego gruntu

• warunków wodnych

• potencjalnej produkcyjności

• toksyczności gruntu

TRUDNOŚCI W REKULTYWACJI I ZAGOSPODAROWANIU TERENU:

	Bardzo trudne	trudne	średnie	Łatwe
toksyczność	silnie toksyczne	średnio toksyczne	słabo toksyczne	nietoksyczne
Potencjalna produkcyjność	grunty jałowe		grunty częściowo produkcyjne	grunty produkcyjne
Warunki wodne	silnie suche lub zalane wodą	średnio lub częściowo zalane	podmokłe	właściwe warunki wodne
Rzeźba terenu	wysokie zwałowiska i nasypy lub głębokie wykopy		nad i pod ziemowe średnio głębokie	o charakterze poziomym lub słabo nachylone
Skład mechaniczny gruntu	grunty skaliste lub rumoszowe	kamieniste, piaszczyste i żwirowe	grunty potorfowe	gliniaste, ilaste i pylaste

ZAGADNIENIE OCHRONY GLEB I GRUNTÓW W OTOCZENIU DRÓG:

1. zanieczyszczenia komunikacyjne: przyczyną emisji wielu toksycznych substancji są środki transportu, których liczba wzrasta z roku na rok

2. spaliny samochodowe zawierają szereg toksycznych dla środowiska zanieczyszczeń:

• tlenek węgla (CO)

• tlenki azotu (NO_X)

• węglowodory (CH)

• związki ołowiu ( 100 ÷ 150 mg Pb / km drogi)

• pył (25 ÷ 69 %)

3. procentowy udział emisji:

CO → 33%; NO_X → 23%; CH → 29%; Pb → 34%; SO₂ → 1,4%

Budowa nowej drogi, zwłaszcza w terenie otwartym, powoduje różnorodne zmiany w środowisku przyrodniczym obejmujące:

• rzeźbę terenu

• budowę geologiczną

• gleby

• stosunki wodne

• klimat lokalny

• szatę roślinną i świat zwierząt

NIEKORZYSTNE ODDZIAŁYWANIE BUDOWY DRÓG I AUTOSTRAD NA ŚRODOWISKO WODNO-GLEBOWE TO:

1. Erozja wodna (na świeżo uformowanych skarpach)

2. Erozja wietrzna (na terenach pozbawionych humusu i szaty roślinnej)

3. Zanieczyszczenia gleb (składniki spalin i spływające wody)

4. Niszczenie gleb w trakcie robót ziemnych związanych z budową drogi (wykopy i nasypy)

5. Wyłączanie gruntów z uprawy (5 ha / 1 km drogi)

PRZYCZYNY ZANIECZYSZCZENIA WODY I GLEBY W POBLIŻU DROGI:

1. Stałe: emisje, wycieki, odpadki, zguby

2. Okresowe: roboty drogowe, zimowe utrzymanie dróg

3. Przypadkowe: awarie i wypadki

Stężenie ołowiu w otoczeniu dróg = 50 ÷ 100 ppm podczas, gdy normalna zawartość jest < 10 ppm.

---