GreenWorld - Ochrona Środowiska i Ekologia

roślinnej. Formą biologicznej degradacji jest tak zwane

GLEBA

zmęczenie gleb. Na glebach zmęczonych dochodzi do

nagromadzenia się czynników chorobotwórczych oraz

Mechanizmy jej degradacji

szkodników specyficznych dla uprawianego gatunku (lub

oraz metody rekultywacji.

innych roślin z tej samej rodziny botanicznej). Zjawiska te nasilają się wraz z utratą dynamicznej równowagi

Andrzej Mizera

pomiędzy gatunkami drobnoustrojów zasiedlających

glebę. Z jednej strony dochodzi do osłabienia w rozwoju i Konsultant Naukowo Techniczny

funkcjonowaniu mikroorganizmów pożytecznych, z

ds. Inżynierii Ochrony Środowiska

drugiej - obserwuje się wzrost aktywności szkodliwej

mikroflory. Mówiąc najogólniej, zmęczenie gleby jest to

obniżenie jej żyzności na skutek zachwiania równowagi

Grunt to zdrowa ziemia

dynamicznej przez zanieczyszczenie lub nieumiejętne

nawożenie.

Rozwój przemysłu, komunikacji, transportu, urbanizacja,

4. Chemiczna degradacja gleb - związana jest z

mechanizacja i chemizacja rolnictwa - to tylko niektóre

zakwaszeniem lub nadmierną alkalizacją gleby,

wskaźniki, które towarzyszą człowiekowi od dawna, a

naruszeniem jej równowagi jonowej, bądź wysoką lub

które niewątpliwie zasługują na miano dynamicznych

nawet toksyczną koncentracją soli w roztworach

wskaźników nowoczesnej cywilizacji. Czynniki te jednak

glebowych lub metali ciężkich, siarki, fluoru oraz

wywierają także negatywny wpływ na środowisko

związków biologicznie czynnych, takich jak np.

naturalne, a szczególnie na gleby. Podjęto więc dość

węglowodory.

intensywne działania, aby zahamować postępujący w

Degradacja względna polega na przeobrażeniu się

szybkim tempie proces dalszej i pogłębiającej się

dotychczasowego układu glebowego, w wyniku czego

degradacji gleb.

powstaje nowy układ, który charakteryzuje się

aktywnością biologiczną nie mniejszą od struktury

Polityka ochrony gleb jest niezwykle złożoną kwestią. W

glebowej początkowej. Przykładem takiej degradacji

Europie np. istnieje ponad 320 różnego rodzaju gleb,

może być zmiana odczynu gleby z silnie kwaśnego na

wykorzystywanych w rozmaitych celach. Gleba spełnia

obojętny lub alkaliczny. W wyniku takiego procesu mogą

między innymi funkcje gospodarcze, społeczne,

pojawić się skutki, które oddziaływać będą zarówno

kulturowe i ekologiczne; jest wykorzystywana do celów

pozytywnie, jak i negatywnie na występującą na danym

rolnictwa, środowiska naturalnego, budownictwa, budowy

obszarze szatę roślinną. Przykładem mogą być

dróg, nasypów i wałów. Z tego też względu zagrożenia

drzewostany szpilkowe, dla których taka zmiana stanowi

dla gleb są zróżnicowane.

duże zagrożenie.

Pod pojęciem degradacji gleb należy rozumieć

Degradację gleb, możemy również podzielić

zmiany właściwości fizycznych, chemicznych i

uwzględniając czynniki, które ją wywołują, a mianowicie:

biologicznych, powodujących obciążenie lub

Czynniki naturalne - zachodzące bez czynnego udziału zmniejszenie jej aktywności biologicznej. Degradacja

człowieka,

gleby wpływa na pogorszenie stanu higienicznego

Czynniki antropogeniczne - wywołane skutkiem

środowiska, powoduje zmniejszenie produktywności oraz

działalności człowieka. Istnieje również systematyka

może doprowadzić do całkowitego wyłączenia gleby z

niekorzystnych zmian w glebach, które są spowodowane:

procesu produkcji.

- pożarami, erozją, suszami, trzęsieniami ziemi,

Rozróżniamy degradację bezwzględną

- przemysłowo-chemicznymi zanieczyszczeniami, np.

(rzeczywistą) oraz degradację względną.

metalami ciężkimi, kwaśnymi i kwasotwórczymi

Degradacja bezwzględna (lub tzw. rzeczywista)

składnikami mineralnymi oraz organicznymi składnikami

związana jest z trwałym obniżeniem lub zniszczeniem

toksycznymi obecnymi w nawozach,

aktywności biologiczno-chemicznej gleby, a tym samym

- chemizacją rolnictwa, nawożeniem mineralnym,

pogorszenie jej walorów, w tym ekologicznych i

- odkrywkową i podziemną eksploatacją kopalin,

rolniczych. Rozróżniamy cztery rodzaje degradacji

- techniczną zabudową, na którą składa się budownictwo

bezwzględnej:

mieszkaniowe, przemysłowe oraz szlaki komunikacyjne,

1. Geotechniczna degradacja gleb - dotyczy

- działalnością bytową człowieka,

szczególnie zniekształcenia rzeźby terenu w wyniku

- składowaniem odpadów przemysłowych i bytowo-

działalności górnictwa, budownictwa wodnego,

gospodarczych.

drogowego czy kolejowego,

2. Fizyczna degradacja gleb - polega na zagęszczaniu Rozpatrując procesy degradacji gleb a następnie

masy glebowej, pogarszaniu się jej struktury, jak również proces ich rekultywacji, należy wziąć pod uwagę, że

nadmiernym odwodnieniu gruntów na skutek leja

skutki degradacji środowiska glebowego mają charakter

depresyjnego, wadliwej melioracji, oddziaływania

zróżnicowany, szczególnie na terenach dużych

zbiorników wodnych oraz działania erozyjnego wody i

aglomeracji miejsko-przemysłowych. W Polsce problem

wiatru.

ten dotyczy głównie przemysłowych terenów Górnego

3. Biologiczna degradacja gleb - powstaje na skutek Śląska, gdzie w przeważającym procencie mamy do

pogorszenia się struktury gleby, jej wilgotności i

czynienia z silnie zdegradowanymi glebami, które przez

stosunków powietrznych lub poprzez niszczenie szaty

ostatnie dziesięciolecia narażone były na bezlitosny

GLEBA - Mechanizmy jej degradacji oraz metody rekultywacji - 2007

1

GreenWorld - Ochrona Środowiska i Ekologia

wpływ przemysłu ciężkiego (hutnictwo, górnictwo,

jest najczęściej związana z wywołaniem wtórnego

przemysł chemiczny itp.). Głównym zanieczyszczeniem

deficytu. Niedobór cynku prowadzi u ludzi do

na tych terenach jest skażenie metalami ciężkimi.

karłowatości, zmniejsza tempo krzepnięcia krwi, gojenia

się ran i zapaleń skóry. Nadmiar cynku uważa się za

DEGRADACJA GLEB METALAMI CIĘŻKIMI

jedną z przyczyn zmian nowotworowych.

Miedź - jej szkodliwy wpływ na organizm człowieka wiąże

Toksyczność metali ciężkich wynika nie tylko ze

się z nadmiarem tego pierwiastka w diecie, co może

stopnia skażenia środowiska, ale także z ich

prowadzić do zatruć chemicznych. Wywołuje różne

biochemicznej roli, jaką spełniają w procesach

zmiany metaboliczne, uszkadza wątrobę, nerki, tkanki

metabolicznych, oraz ze stopnia wchłaniania i wydalania

mózgowe, naczynia wieńcowe i serce.

ich przez organizmy żywe.

Rośliny są głównym odbiorcą składników mineralnych z

ŹRÓDŁA ZANIECZYSZCZEŃ GLEB

gleby, wód - w tym niebezpiecznych metali - a

jednocześnie głównym ich źródłem w pożywieniu ludzi i

Gleba stanowi element środowiska

zwierząt. Zagrożenie ze strony metali ciężkich polega

przyrodniczego, w którym kumuluje się duża część

głównie na wchodzeniu ich do łańcucha pokarmowego,

zanieczyszczeń występujących w środowisku.

co jest uzależnione od naturalnych barier biologicznych.

Zanieczyszczenia te przedostają się do gleb wraz z

Szczególnie niebezpieczne dla środowiska i organizmów

opadami atmosferycznymi i pyłami, w wyniku wylewu

żywych są: Cd, Pb, Hg, Cr, As, Zn, Cu.

wód, a także z osadami ściekowymi i kompostami

stosowanymi w nawożeniu, ze spływami z dróg oraz

Kadm jest „trucizną” kumulującą się w organizmie.

wskutek wieloletniego składowania wtórnych substancji

Organami docelowymi, gdzie deponowany jest ten

szkodliwych.

pierwiastek, są wątroba i nerki. Kadm narusza przemiany

Głównymi jednak źródłami zanieczyszczenia gleby są:

metaboliczne wapnia, magnezu, żelaza, cynku i miedzi.

Wypłukiwanie wapnia przez kadm ze szkieletu i innych

Zakłady przemysłowe, które emitują pyły (zawierające narządów powoduje deformację i łamanie kości,

metale ciężkie) oraz gazy (związki fluoru, siarki, azotu, uszkodzenia narządów wewnętrznych. Zatrucie kadmem

węgla, chloru). Długotrwałe oddziaływanie

powoduje bóle i zanik mięśni, niedokrwistość,

zanieczyszczeń przemysłowych może być przyczyną

nadciśnienie tętnicze, uszkodzenia wątroby, nerek i płuc.

poważnych zmian chemicznych i biologicznych w

Jego nadmiar może być przyczyną powstawania

środowisku glebowym.

nowotworów, zwłaszcza nerek i gruczołu krokowego.

Rolnictwo, które wskutek postępującej chemizacji upraw Chrom – w niskich stężeniach i na III stopniu utlenienia

pomniejsza często żyzność gleby oraz pogarsza jakość

jest pierwiastkiem niezbędnym dla funkcjonowania

żywności i paszy.

organizmu żywego. W wyższych stężeniach może

Rolnicze zanieczyszczenie gleb - szczególnie

wywołać poważne zmiany immunologiczne w

uprawnych - następuje wskutek nieumiejętnego

organizmach ssaków. Chrom (VI) cechuje się wysoką

nawożenia mineralnego i nadmiernego stosowania

toksycznością, wykazuje też działania kancerogenne;

gnojowicy oraz w wyniku używania chemicznych środków

najczęściej powoduje raka płuc.

- pestycydów lub chemicznych regulatorów wzrostu roślin

Rtęć i jej związki mogą wywoływać gwałtowne objawy

- retardantów.

zatrucia. Wchłaniane ich w niewielkich dawkach

Transport samochodowy zanieczyszcza glebę i rośliny powoduje systematyczne kumulowanie się w organizmie.

ołowiem i węglowodoram

Najłatwiej wchłaniane są alkilowe związki, które są

Przemysł wydobywczy - trwające od wieków,

najbardziej szkodliwe, ponieważ szybko przedostają się

nieprzerwanie, procesy wydobywcze, pociągnęły za sobą

do komórek nerwowych. Toksyczne działanie tego

skutki w postaci:

pierwiastka polega na jego wiązaniu z białkami, zmianie

- trwałego naruszenia struktury geologicznej terenów,

w działaniu hormonów, enzymów, hemoglobiny i białych

związanego z eksploatacją

ciałek krwi. Ma też działanie kancerogenne.

podziemną,

Ołów – jego szkodliwość dotyczy m.in. obniżenia

- trwałych przeobrażeń rzeźby terenu na powierzchni w

poziomu inteligencji, upośledzenia słuchu, zaburzenia

wyniku eksploatacji metodą

rozwoju fizycznego i umysłowego, a czasem prowadzi do

odkrywkową bądź na skutek eksploatacji podziemnej, w

śmierci. Zmiany spowodowane nadmiarem ołowiu we

postaci szkód górniczych

krwi są nieodwracalne w okresie rozwojowym każdego

i zapadlisk,

organizmu. Ołów odkłada się głównie w nerkach i tkance

- zajęcia rozległych obszarów pod depozycję odpadów

kostnej.

powydobywczych

Arsen jest czynnikiem kancerogennym. Niebezpieczne

i poprodukcyjnych,

dla człowieka związki arsenu (III) przedostają się do

- wysokiego stopnia zanieczyszczenia powietrza

organizmu człowieka przez układ oddechowy i

atmosferycznego,

pokarmowy. Może powodować też: upośledzenia

- zagrożenia wód powierzchniowych i podziemnych

słuchowe u dzieci, poronienie samoistne, wady wrodzone

oddziaływaniem

u dzieci.

zdeponowanych odpadów oraz nieuregulowaną

Cynk jest składnikiem różnych enzymów, spełnia wiele

gospodarką wodno-ściekową,

podstawowych funkcji w organizmach. Jego szkodliwość

GLEBA - Mechanizmy jej degradacji oraz metody rekultywacji - 2007

2

GreenWorld - Ochrona Środowiska i Ekologia

zarówno w odniesieniu do zrzutu ścieków

2. Ustawa z 3 lutego 1995 r. o ochronie gruntów

przemysłowych i wód kopalnianych, jak

rolnych i leśnych, oraz Ustawa z 22 maja 1997 r. o

i ścieków komunalnych z rejonów o najwyższej gęstości

zmianie ustawy o ochronie gruntów rolnych i

zaludnienia,

leśnych. Ustawa reguluje zasady ochrony gruntów

- zagrożeń dla klimatu akustycznego,

rolnych i leśnych oraz rekultywacji i poprawiania wartości

- zagrożenia dla fauny i flory, aż do całkowitej eliminacji użytkowej gruntów.

pewnych gatunków z ich

dotychczasowych siedlisk,

Gruntami rolnymi, w rozumieniu ustawy, są grunty:

- postępującej degradacji gleby prowadzącej do

- określone w ewidencji gruntów jako użytki rolne,

zmniejszenia plonowania lub nawet

- pod stawami rybnymi i innymi zbiornikami wodnymi,

konieczności całkowitej eliminacji niektórych upraw.

służącymi wyłącznie dla

potrzeb rolnictwa,

Na terenach o mniejszym stopniu degradacji, gdzie nie

- pod wchodzącymi w skład gospodarstw rolnych

wszystkie wymienione powyżej składniki środowiska są

budynkami mieszkalnymi oraz

zagrożone, w takim stopniu jak na terenach silnie

innymi budynkami i urządzeniami służącymi wyłącznie

zurbanizowanych, przemysłowych bądź

produkcji rolniczej oraz

poprzemysłowych, zabiegi mające na celu ich odnowę są

przetwórstwu rolno-spożywczemu,

łatwiejsze w realizacji

- pod budynkami i urządzeniami służącymi bezpośrednio

do produkcji rolniczej

OCHRONA GLEB W PRZEPISACH PRAWNYCH

uznanej za dział specjalny, stosownie do przepisów o

podatku dochodowym od

Podstawową ochrony istniejących struktur glebowych jest

osób fizycznych i podatku dochodowym od osób

ustawa Prawo ochrony środowiska. Oceny jakości gleby i

prawnych,

ziemi oraz obserwacji zmian dokonuje się w ramach

- parków wiejskich oraz pod zadrzewieniami i

państwowego monitoringu środowiska. Zgodnie z

zakrzewieniami śródpolnymi, w tym

wymaganiami ustawy, obszary, na których stwierdza się

również pod pasami przeciwwietrznymi i

przekroczenie obowiązujących standardów jakości gleby

urządzeniami przeciwerozyjnymi,

muszą być poddane rekultywacji, czyli przywróceniu

- pracowniczych ogrodów działkowych i ogrodów

wartości użytkowej przez wykonanie właściwych

botanicznych,

zabiegów technicznych, agrotechnicznych i

- pod urządzeniami melioracji wodnych,

biologicznych.

przeciwpowodziowych

Oprócz Prawa ochrony środowiska, standardy jakości

i przeciwpożarowych, zaopatrzenia rolnictwa w wodę,

gleby regulują:

kanalizacji oraz utylizacji

ścieków i odpadów dla potrzeb rolnictwa,

1. Rozporządzenie Ministra Środowiska z 9 września

- zrekultywowane dla potrzeb rolnictwa,

2002 r., w sprawie standardów jakości gleby oraz

- torfowisk i oczek wodnych,

standardów jakości ziemi. Rozporządzenie definiuje,

- pod drogami dojazdowymi do gruntów rolnych.

kiedy glebę lub ziemię uznaje się za zanieczyszczoną,

oraz określa dopuszczalne zawartości substancji

Gruntami leśnymi, w rozumieniu ustawy, są grunty:

szkodliwych w gruntach zaliczanych do trzech grup, z

- określone jako lasy w przepisach o lasach,

punktu widzenia ich przeznaczenia.

- zrekultywowane dla potrzeb gospodarki leśnej,

- pod drogami dojazdowymi do gruntów leśnych.

Grupa A - nieruchomości gruntowe wchodzące w skład obszaru poddanego ochronie na podstawie przepisów

Nie uważa się za grunty rolne gruntów znajdujących się

ustawy Prawo wodne; obszary poddane ochronie na

pod parkami i ogrodami wpisanymi do rejestru zabytków.

podstawie przepisów o ochronie przyrody (jeżeli

utrzymanie aktualnego poziomu zanieczyszczenia

gruntów nie stwarza zagrożenia dla zdrowia ludzi lub

3. Ustawa z 4 lutego 1994 r. Prawo geologiczne i

środowiska - dla obszarów tych stężenia zachowują

górnicze.

standardy wynikające ze stanu faktycznego).

Grupa B - grunty zaliczone do użytków rolnych z

PROCESY REKULTYWACJI GLEB

wyłączeniem gruntów pod stawami i gruntów pod

rowami, grunty leśne oraz zadrzewione i zakrzewione,

Sposób postępowania z zanieczyszczonym terenem

nieużytki, a także grunty zabudowane i zurbanizowane, z

uzależniony jest od obecnego i planowanego sposobu

wyłączeniem terenów przemysłowych, użytków

użytkowania terenu oraz od rodzaju zanieczyszczeń,

kopalnych oraz terenów komunikacyjnych.

które spowodowały degradację. Po tej analizie można

przystąpić do wyboru optymalnej technologi rekultywacji.

Grupa C - tereny przemysłowe, użytki kopalne, tereny Metoda ta będzie polegała nie tylko na wizualnym

komunikacyjne.

przywróceniu porządku na terenach zdegradowanych,

ale również na przywróceniu pierwotnych ich właściwości

GLEBA - Mechanizmy jej degradacji oraz metody rekultywacji - 2007

3

GreenWorld - Ochrona Środowiska i Ekologia

pod względem czystości gruntów i znajdujących się tam

Metody stosowane w rekultywacji gleb

wód podziemnych.

zanieczyszczonych, np. metalami ciężkimi, można

Na wybór metod rekultywacji i zagospodarowania

zasadniczo podzielić na dwie grupy: metody techniczne i

terenów zdegradowanych składa się wiele czynników

metody biologiczne. Techniki te stosuje się bez

takich jak: jakość gruntów lub zwałowanego materiału,

przemieszczania gleby (in situ) lub poprzez usunięcie

ich skład chemiczny i mineralogiczny, kształt zwału,

zanieczyszczonej warstwy gleby, a następnie poddanie

zagłębienia oraz ich budowa.

jej procesowi oczyszczania w innym miejscu (ex situ).

Rozróżniamy trzy fazy rekultywacji terenów

Przy wyborze właściwej techniki remediacyjnej

zdegradowanych:

należy uwzględnić następujące kryteria: a) wielkość

powierzchni zanieczyszczonej i lokalizacja, b)

Rekultywacja przygotowawcza, polegająca na

właściwości gleby, c) poziom i rodzaj zanieczyszczenia,

rozpoznaniu i ustaleniu kierunku zagospodarowania

d) przyszły sposób zagospodarowania obiektu, e)

terenów zdegradowanych.

dostępne środki finansowe i techniczne, f) względy

Rekultywacja techniczna, która polega na

społeczne

przystosowaniu gruntu do wyznaczonej funkcji, poprzez

Fitoremediacja została odkryta i udokumentowana

ukształtowanie rzeźby terenu, uregulowanie stosunków

już ponad 300 lat temu, jednak dopiero we wczesnych

powietrzno-wodnych na gruntach przesuszonych i

latach osiemdziesiątych XX wieku proces ten został

zawodnionych, pokrycie toksycznych gruntów warstwą

wykorzystany na skalę technologiczną. Fitoremediacja

gleby - procesy detoksykacji. Rekultywacja techniczna

zaliczana jest do biologicznych metod oczyszczania gleb,

obejmuje:

gdzie wykorzystuje się właściwości niektórych gatunków

- ukształtowanie rzeźby terenu przez wypełnienie

roślin zdolnych do pobierania z gleby i gromadzenia w

zagłębień lub uformowanie zwałów

tkankach zanieczyszczeń, w ilościach nawet stukrotnie

w nawiązaniu do otaczającego terenu,

wyższych od spotykanych w tkankach innych roślin.

- wyrównanie powierzchni zwałów, nadanie zboczom

Metoda ta najlepiej sprawdza się na terenach

nachyleń zapewniających

zanieczyszczonych metalami ciężkimi, lecz o stężeniach

stateczność skarp,

nie wygórowanych, bowiem w przeciwnym przypadku

- właściwe ukształtowanie warunków wodnych (właściwa

należy zastosować inną metodę rekultywacji.

gospodarka wodami

Proces fitoremediacji jest wykorzystywany do

powierzchniowymi na terenie rekultywowanym i w jego

usuwania - oprócz metali ciężkich - takich ksenobiotyków

sąsiedztwie, zabezpieczenie

jak: pestycydy, wielopierścieniowe węglowodory

skarp przed erozją),

aromatyczne (WWA), polichlorowane bifenyle (PCB).

- całkowite lub częściowe odtworzenie profilu glebowego,

Charakterystykę, zalety i ograniczenia różnych

zwłaszcza, gdy zachodzi

technologi fitoremediacyjnych pokazuje tabela1.

konieczność izolacji odpadów niebezpiecznych,

- neutralizację gruntów toksycznych i użyźnianie

Metoda fitoremediacji może okazać się dogodna do

jałowych,

oczyszczania gleb terenów rolnych, nieużytków,

- budowę infrastruktury niezbędnej do prawidłowego

miejskich terenów rekreacyjnych, a także ogródków

funkcjonowania

działkowych i terenów popowodziowych. Metoda ta

rekultywowanego terenu

jednak nie rozwiązuje wszystkich problemów

wynikających z zanieczyszczenia gleb, ale znacząco

Rekultywacja biologiczna, która obejmuje:

może poprawić stan średniozanieczyszczonych gleb

- zabezpieczenie stateczności zboczy obudową

użytkowych rolniczo, usuwając z nich metale ciężkie.

biologiczną,

W fitoremediacji gleb zanieczyszczonych metalami

- regulację lokalnych stosunków wodnych (budowa

ciężkimi wykorzystywane są rośliny charakteryzujące się:

urządzeń melioracyjnych i

dużą akumulacją metali; wysokim przyrostem biomasy;

ochrona wód przed zanieczyszczeniem),

wysokim stopniem przemieszczania metali z korzeni do

- przeciwerozyjną odbudowę roślinności,. związaną z

części naziemnych, który zapewniłby możliwie

przywróceniem siedlisk roślin,

największe usunięcie tych pierwiastków ze skażonego

- magazynowanie wody w dołach poeksploatacyjnych

środowiska wraz z materiałem roślinnym.

przeznaczonych na zbiorniki

Ze względu na zawartość niektórych metali ciężkich

wodne.

(miedzi, kadmu, cynku, ołowiu), rośliny akumulujące te

pierwiastki, można uszeregować w następujący sposób:

Rola roślinności w procesach rekultywacji polega na:

Cu - mniszek > skrzyp > trawy > sałata > kukurydza stabilizacji luźnych utworów gruntowych, zabezpieczeniu

Cd - tobołek > szpinak > sałata > wierzba > słoma przed erozją wodną i powietrzną; ochronie terenów przed

jęczmienia > trawy

zanieczyszczeniami przemysłowymi, jak gazy, pyły;

Pb - kapusta sitowata > kapusta pekińska > trawy > inicjowaniu i stymulowaniu procesów glebotwórczych

zboża > liście buraków > ziemniaki > sałata > marchew (rośliny trawiaste i motylkowe).

Zn - tobołki alpejskie > zboża > cebula > sałata > szpinak

> kukurydza.

WYBRANE METODY REKULTYWACJI -

FITOREMEDIACJA

GLEBA - Mechanizmy jej degradacji oraz metody rekultywacji - 2007

4

GreenWorld - Ochrona Środowiska i Ekologia

wzrostem oraz dużym przyrostem masy roślinnej. W

Tabela 1.

rezultacie, w okresie dziesięciodniowego okresu wzrostu

słoneczników, poziom toksyn zredukowany został o 90%.

Firma Daimler-Chrysler zdecydowała się na

Typ techniki

Charakterystyk

Zalety

fitoremediację typu ex situ. Skażony grunt z terenu

fitoremediacyjnej

Wady

a metody

oddziału kuźni i odlewni, zanieczyszczony głównie

ołowiem na głębokość 1m, został wybrany i umieszczony

Wykorzystanie Roślina

Rośliny z grupy

w specjalnie zaprojektowanych "skrzyniach",

roślin do

powinna być hiperakumulatoró

zapewniających szczelność oraz wyposażonych w

pobierania

zdolna do

w

system nawadniania.

metali z gleb i

wytwarzania charakteryzują

ich

dużej ilości

się powolnym

BIOREMEDIACJA I PROCESY TOWARZYSZĄCE

bioakumulacji

biomasy

wzrostem.

Fitoekstrakcja

w częściach

Fitomasa musi

Bioremediacja jest techniką, którą wykorzystuje

naziemnych, a

być

naturalne mikroorganizmy glebowe (bakterie, grzyby i

następnie ich

poddana

promieniowce) w procesach rozkładu zanieczyszczeń

usuwanie

odpowiednim

organicznych, do związków mniej toksycznych lub

procesom

nietoksycznych. Polega na wspomaganiu

unieszkodliwiania

mikroorganizmów rozkładających zanieczyszczenia

poprzez utrzymywanie optymalnych warunków dla ich

Ograniczenie

Zapobiega

Wymagane jest

wzrostu.

mobilności

usuwaniu

dodatkowe

O powodzeniu bioremediacji decydują takie czynniki jak:

metali ciężkich gleby. Niskie nawożenie lub

obecność szczepów aktywnych w procesach rozkładu

do głębszych

koszty

modyfikacja

określonych grup zanieczyszczeń organicznych, warunki

warstw podłoża procesu.

gleby

glebowe i klimatyczne jak również zawartość i

Fitostabilizacja

oraz wtórnego

Wspomagan

toksyczność zanieczyszczeń. W przypadku braku

pylenia przy

ie

odpowiednich grup mikroorganizmów można

pomocy roślin

procesu

wprowadzać do zanieczyszczonej gleby specjalnie

odnowy

wyselekcjonowane lub genetycznie zmodyfikowane

ekosystemó

grupy mikroorganizmów aktywnie rozkładających związki

w

organiczne. Sposób ten stosuje się w przypadku, gdy

naturalne szczepy mikroorganizmów glebowych nie są

polega na

Zamiana

Zanieczyszczenie

zdolne do rozkładu specyficznych grup zanieczyszczeń.

pobieraniu

ksenobiotyk

lub metabolit

Metoda ta wzbudza wiele zastrzeżeń ze względu na

przez rośliny

ów w mniej

może

zgromadzenie zbyt małych doświadczeń i stosowanie

substancji

toksyczną

podlegać

Fitoutlenianie

organizmów modyfikowanych genetycznie.

toksycznych

postać

procesowi

wraz z woda i

kumulacji w

Biostymulacja. Stymulację mikroorganizmów naturalnie ich transpiracji

trakcie wzrostu

występujących na skażonym terenie stosuje się

poprzez liście.

rośliny

zazwyczaj w celu przyspieszenia procesu bioremediacji

zanieczyszczeń z gleby. Do powszechnie znanych

Wykorzystanie Może być

Konieczne są

czynników ograniczających naturalny proces

strefy

prowadzona specjalne

biodegradacji należą: skrajnie wysokie stężenie

korzeniowej

in situ

Urządzenia

substancji stanowiącej skażenie, niedobór tlenu,

roślin do

(pływające

(bioreaktory)

niekorzystne pH, niedobór substancji mineralnych, zbyt

usuwania

tratwy na

niska wilgotność oraz niekorzystna temperatura.

zanieczyszczeń stawach) lub

Fitofiltracja/

W celu zwiększenia tempa procesu naturalnej

z wody

w

Rizofiltracja

biodegradacji można zastosować różne metody

odpowiednio

modyfikacji warunków środowiskowych, przede

przygotowan

wszystkim: natlenianie i dodawanie pożywek.

ym

Natlenianie stosuje się w celu zwiększenia dostępności

miejscu

tlenu cząsteczkowego, gdyż w sposób istotny wpływa

(systemzbior

ono na biodegradację różnych związków chemicznych.

ników)

Najczęściej stosowanymi metodami natleniania są:

wentylacja (wtłaczanie powietrza pod zwiększonym

Pozytywne rezultaty przy zastosowaniu

ciśnieniem przez układ przewodów-drenów

fitoremediacji uzyskano np. w Czarnobylu na Ukrainie

umieszczonych w gruncie); stosowanie rozcieńczonych

oraz w zakładach Daimler-Chrysler w Detroitw USA. W

roztworów wody utlenionej; spulchnianie gruntu przez

Czarnobylu fitoremediacji poddane zostały grunty oraz

mechaniczną uprawę.

woda gruntowa, wykazujące podwyższoną zawartość

Szybkość procesu biodegradacji może być

cezu i strontu. Proces przebiegał metodą in situ w

limitowana poprzez ograniczone stężenie substancji

środowisku wodnym na poletkach zalewowych.

odżywczych. Głównymi czynnikami tej grupy są związki

Zastosowano słoneczniki, charakteryzujące się szybkim

GLEBA - Mechanizmy jej degradacji oraz metody rekultywacji - 2007

5

GreenWorld - Ochrona Środowiska i Ekologia

azotu i fosforu, gdyż dostępność tych pierwiastków jest

- produktami ropopochodnymi, benzenem, toluenem,

parametrem krytycznym dla procesu bioremediacji. W

ksylenem, paliwami napędowymi, benzyną,

warunkach, w których deficyt azotu i fosforu limituje

- produktami organicznymi, w tym trichloroetylenem,

efektywność tego procesu, sztuczne wzbogacenie

- pestycydami,

pożywkami rekultywowanego terenu, najczęściej poprzez

- rozpuszczalnikami,

zastosowanie nawozów zawierających azot i fosfor, daje

- środkami do impregnacji drewna.

bardzo dobre efekty w postaci znacznego przyspieszenia

Metoda ta jest również wykorzystywana w przypadku

bioremediacji. Spośród stosowanych nawozów wydzielić

skażeń metalami ciężkimi.

można trzy grupy: ciekłe nawozy hydrofobowe, nawozy w

Bioremediacja bardzo skutecznie została zastosowana

fazie stałej i wodne roztwory nawozów.

na terenie byłej bazy paliwowej oraz magazynowania

rozpuszczalników w stanie Nowy Jork w USA. Głównymi

Bioaugmentacja. Wzbogacenie zanieczyszczonego

substancjami skażającymi grunt były: aceton, benzen,

terenu w specjalnie wyselekcjonowane, o dużej zdolności

etanol, trichloroetylen, ksylen oraz w niewielkim stopniu biodegradacji zanieczyszczeń bakterie, stosuje się, gdy

metale ciężkie (m.in. ołów, rtęć). Zanieczyszczenie

rodzima populacja bakterii na skażonym terenie nie

obejmowało 3,2 ha powierzchni i sięgało na głębokość do

wykazuje pożądanej aktywności w biodegradacji

2 m. Wykorzystano tu napowietrzenie z równoczesnym

zanieczyszczeń. Technologię tę realizuje się poprzez

wprowadzeniem dodatkowych mikroorganizmów. Prace

bezpośrednią iniekcję zawiesiny mikroorganizmów (o

prowadzono osiem miesięcy i osiągnięto redukcję

pożądanej aktywności katalitycznej) wraz z substancjami

stężenia do poziomu nieco poniżej dopuszczalnej normy.

odżywczymi do skażonego gruntu.

Przedstawiona powyżej różnorodność metod rekultywacji

Elektrobioremediacja. Jest to nazwa grupy metod

gleb wykazuje, że ze względu na wielorakość

oczyszczania gruntów, wykorzystujących zjawiska

występowania presji oraz zróżnicowanie właściwości

mikrobiologiczne, chemiczne oraz elektrokinetyczne, np.

podłoży obszarów zdegradowanych, ich dobór stanowi

pole elektrycznym, do przyspieszenia procesów

trudny i złożony problem.

usuwania zanieczyszczeń ze środowiska.

Problematyka ochrony gleb stała się w ostatnich latach

przedmiotem ożywionej dyskusji rządów wielu państw

ZALETY I OGRANICZENIA BIOREMEDIACJI

świata. Charakter tych dyskusji jest nieco odmienny od

tak popularnych dziś kwesti , jakimi są ochrona klimatu,

Bioremediacja polecana jest do szerokiego

warstwa ozonowa czy różnorodności biologiczna. Należy

stosowania w walce z coraz powszechniejszymi

wziąć pod uwagę, że degradacja gleb to problem nie

skażeniami, szczególnie gruntów i wód gruntowych.

tylko lokalny bądź regionalny, bowiem przyczyny

Sprawdza się ona w różnych warunkach pogodowych i w

degradacji gleb oraz ich następstwa wywierają ogromny

zróżnicowanych formacjach geologicznych.

wpływ na stan środowiska naturalnego oraz aspekty

Coraz większą popularność bioremediacja zawdzięcza

gospodarcze w wymiarze globalnym.

temu, że:

- jest ekonomiczna (tańsza niż dotychczas stosowane

metody oczyszczania gruntów i wód gruntowych),

- proces likwidacji skażenia może być prowadzony in situ

(w miejscu skażenia, bez konieczności przemieszczania

gruntu),

- grunt nadaje się do użytku bezpośrednio po

przeprowadzeniu procesu oczyszczania,

- technologia ta nie wymaga z reguły stosowania

kosztownej i skomplikowanej aparatury.

Do ograniczeń w stosowaniu bioremediacji zaliczyć

należy:

- rodzaj skażeń, w stosunku do których można tę metodę

zastosować,

- warunki panujące w miejscu, które należy poddać

oczyszczeniu,

- czas, w którym zanieczyszczenie powinno zostać

usunięte.

Metody biologiczne i ich zastosowanie muszą być

poprzedzone rozległymi badaniami mikrobiologicznymi,

przy szczególnym uwzględnieniu wszystkich elementów

danego środowiska, mogącego mieć jakikolwiek wpływ

na przebieg remediacji.

Metody te znajdują szczególne zastosowanie przy

remediacji gruntów i wód gruntowych skażonych głównie:

GLEBA - Mechanizmy jej degradacji oraz metody rekultywacji - 2007

6