WYKŁAD I

FUNDUSZE STRUKTURALNE UE

- dla przedsiębiorstw, służace ochronie środowiska

- pomoc jest kierowana do regionów, które bez wsparcia finansowego nie są w stanie osiągnąć śr. Poziomu rozwoju gospodarczego w UE, a poziom PKB na 1 mieszkańca w tych regionach jest niższy niż 75% s®. PKB na 1 mieszkańca w UE.

- wszystkie regiony (województwa) w Polsce spełniają to kryterium i kwalifikują się do wsparcia z funduszy strukturalnych

4 fundusze strukturalne:

- Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego

- Europejski Fundusz Społeczny

- Europejski Fundusz Orientacji i Gwarancji Rolnej

- Finansowy Instrument Wspierania Rybołówstwa

Sektorowy Program Operacyjny „Wzrost konkurencji Przedsiębiorstw”

-celem programu jest wspieranie działań prowadzących do wzrostu konkurencyjności polskiej gospodarki i zwiększających jej zdolność do funkcjonowania w warunkach otwartego rynku. Efektem tych działań ma być m.in. zwiekszenie liczby przedsiębiorstw spełniających wymogi ochrony środowiska UE.

- adresowany jest do dużych, średnich i małych przedsiębiorstw

Działanie to będzie m.in. wspomagało realizację zobowiązań negocjacyjnych Polski w zakresie wdrażania wybranych Dyrektyw z dziedziny ochrony środowiska.

W sektorze przeds. Znaczne inwestycje będą konieczne w odniesieniu do wdrażania w szczególności dyrektyw:

1. w sprawie zintegrowania, zapobiegania i kontroli zanieczyszczeń

2. w sprawie zanieczyszczenia spowodowanego przez niektóre substancje odprowadzane do środowiska wodnego oraz dyrektywy córki:

3. w sprawie odpadów tzw. dyrektywy ramowej; w sprawie odpadów niebezpiecznych, w sprawie spalania odpadów niebezpiecznych oraz w sprawie usuwania PCB/PCT

W ramach działania „wsparcie dla inwestycji w zakresie dostosowania przeds. Do wymogów ochrony środowiska, wspierane będą przedsięwzięcia z zakresu:

- inwestycji koniecznych do uzyskania pozwolenia zintegrowanego

- gosp. Wodno-ściekowej

- ochrony powietrza,

- gospodarki odpadami przemysłowymi i niebezpiecznymi

Dofinansowanie z ERDF dla wszystkich zadań może wynosić do 35% całkowitego kwalifikującego się kosztu inwestycji. Współfinansowanie publiczne krajowe będzie pochodziło ze środków NFOŚ i GW, również w formie pożyczek preferencyjnych. Łączna pomoc publiczna na inwestycje będzie mogła wynosić od 30 do 65% kosztów kwalifowanych, w zależności od rodzaju inwestycji i wielkości przedsiębiorstw i ich lokalizacji.

WYKŁAD II

Rekultywacje gruntów należy rozumieć jako nadanie lub przywrócenie gruntom zdegradowanym albo zdewastowanym wartości użytkowych lub przyrodniczych przez właściwe ukształtowanie rzeźby terenu, poprawienie właściwości fizycznych i chemicznych, uregulowanie stosunków wodnych, odtworzenie gleb, umocnienie skarp oraz odbudowanie lub zbudowanie niezbędnych dróg.

Podstawowymi celami działań rekultywacyjnych są

ograniczenie istniejącego lub potencjalnego zagrożenia środowiska, zmniejszenie zagrożenia z poziomu nieakceptowanego do poziomu tzw. „wartości bezpiecznych”.

Rekultywacja może dotyczyć:

źródła zanieczyszczenia;

zanieczyszczonej gleby;

zanieczyszczonych wód podziemnych;

zanieczyszczonego powietrza glebowego.

Podział metod rekultywacji:

metody inżynierskie, polegają na:

- usunięcie i składowanie zanieczyszczonej gleby na składowisku

- zastosowaniu systemu barier

metody procesowe

obejmują fizyczną, biologiczną, chemiczną stabilizację lub zestalanie zanieczyszczeń oraz ich obróbkę chemiczną.

Wśród metod procesowych wyodrębniono

- metody fizyczne, doktórach zaliczono odmywanie i sortowanie przez ekstrakcję;

- metody biologiczne obejmujące procesy in situ, statyczne procesy ex situ, dynamiczne procesy ex situ, oraz bioakumulacja;

- metody chemiczne tj. utlenianie - redukcję, dehalogenacje, extrakcję, hydrolizę i regulację pH;

- stabilizację i zestalanie z wykorzystaniem cementu portlanckiego, wapna, krzemianów, glinokrzemianów, polimerów i innych substancji dodawanych do gleb;

- metody termiczne tj. desorbcję termiczną, spalanie i zeszklenie.

Inny podział metod rekultywacji wyodrębnia dwie grupy metod:

metody ex situ, wymagające przemieszczenia zanieczyszczonej gleby w miejsce przeznaczone do jej oczyszczania;

metody in situ, stosowane bezpośrednio na terenie skażenia.

TECHNOLOGIE EX SITU	TECHNOLOGIE IN SITU
Metody fizyczne Spalanie Desorpcja termiczna Ekstrakcja gazowa z gleby Zautomatyzowana segregacja gleby	Metody fizyczne Ekstrakcja parowa z gleby/ napowietrzanie Wspomagana termicznie ekstrakcja parowa z gleby Stosowanie barier Elektroremediacja
Metody chemiczne Odmywanie gleby Zestalanie/ stabilizacja/ sorpcja/ immobilizacja chemiczna Dehalogenacje Ekstrakcja rozpuszczalnikowa Chemiczne i fotochemiczne utlenianie/ redukcja	Metody chemiczne Przemywanie gleby Zestalanie/ stabilizacja/ sorpcja/ immobilizacja chemiczna
Metody biologiczne Kompostowanie Bioreaktory/ filtry mikrobiologiczne	Metody biologiczne Bioremediacja Fitoremediacja

WYKŁAD III

Wybór najlepszej metody rekultywacji, następuje po:

- ustaleniu chemicznego charakteru związków stanowiących zanieczyszczenie terenu,

- określeniu ich właściwości i podatności na degradacje i biodegradacje.

Charakteryzując zanieczyszczenia glebowe wprowadza się wstępny ich podział na dwie grupy:

• zanieczyszczenia nieorganiczne

• zanieczyszczenia organiczne

Zanieczyszczenia nieorganiczne

Do tej grupy zaliczone są metale ciężkie, radionuklidy, substancje powodujące zasolenie gleby, jej nadmierne zakwaszenie lub alkalizację oraz toksyczne aniony.

W obrębie tej grupy dokonuje się dalszego podziału na metale i niemetale, a także kationy i aniony.

Wśród nieorganicznych zanieczyszczeń dominują metale ciężkie - pierwiastki o charakterze metalicznym o gęstości większej niż 4,5g na cm³.

Specyficzną grupą zanieczyszczeń są radionuklidy, czyli izotopy pierwiastków o właściwościach promieniotwórczych.

Grupy zanieczyszczeń organicznych

1. węglowodory alifatyczne (łańcuchowe i cykliczne);

2. aromatyczne węglowodory jednopierścieniowe, benzen i jego pochodne, toluen, ksylen i inne (BTX);

3. wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) zawierające w cząsteczce dwa lub więcej sprzężone ze sobą w pierścienie;

4. chlorowcopochodne węglowodorów alifatycznych- węglowodory zawierające w cząsteczce jeden lub więcej atomów chloru, rzadziej fluoru, bromu lub jodu;

5. polichlorowane bifenyle (PCB) zawierające atomy chloru a także ich analogi zawierające w cząsteczce atomy bromu;

6. dioksyny i furany - związki o charakterze cyklicznym zawierające w cząsteczce atomy tlenu.

Innym kryterium obok właściwości fizyczno - chemicznych jest pochodzenie zanieczyszczenia np. zanieczyszczenie wywołane przez związki ropopochodne.

Przed przystąpieniem do rekultywacji należy wykonać:

- wstępną ocenę informacji dotyczących źródła i drogi przemieszczania się charakterystycznych zanieczyszczeń,

- określenie obszaru i granic oddziaływania zanieczyszczeń.

- ocenę ryzyka,

- ustalenie priorytetu działań w zakresie rekultywacji.

METODY FIZYCZNE

Do grupy fizycznych metod rekultywacji zaliczane są wszystkie metody, którenie zmieniają ich fizyczno - chemicznych właściwości nagromadzonych w rekultywowanej glebie.

Fizyczne metody rekultywacji podzielono ze względu na miejsce ich stosowania na:

1. metody ex situ

2. metody in situ

1. metody ex situ - wymagające przemieszczenia zanieczyszczonej gleby w miejsce przeznaczone do jej oczyszczania:

• spalanie,

• desorpcja termiczna,

• usuwanie próżniowe zanieczyszczeń gleby,

• rozdział mechaniczny,

• wydobycie i gromadzenie.

2. metody in situ - które stosuje się na miejscu, bez usuwania gleby z zanieczyszczonego obszary:

• usuwanie próżniowe z zanieczyszczonej gleby,

• usuwanie próżniowe zanieczyszczeń wspomagane podgrzewaniem,

• elektrooczyszczanie,

• system ścianek szczelnych,

• przykrycie z góry.

Nowoczesne rozwiązania w ochronie i rekultywacji środowiska są w stadium badawczym i nie mają jeszcze powszechnego zastosowania.

Są to:

• adsorpcja na polimerach;

• fotoliza;

• technika spalania w łuku plazmowym;

• nitryfikacja;

• proces mieszany z użyciem elektroosmozy.

WYKŁAD IV

Nowoczesne rozwiązanie w ochronie i rekultywacji środowiska są w stadium badawczym i nie mają jeszcze powszechnego zastosowania.

Są to:

• adsorpcja na polimerach;

• fotoliza;

• technika spalania w łuku plazmowym;

• nitryfikacja;

• proces mieszany z użyciem elektroosmozy.

Wybór metody musi uwzględnić:

• stosowalność;

• efektywność;

• ograniczenia;

• rachunek ekonomiczny;

• poziom i dostępność danej techniki;

• konieczność i zakres monitoringu;

• potencjalny wpływ na środowisko;

• wymagania bezpieczeństwa dla człowieka;

• wymogi zarządzania procesowego.

Jedną z najpopularniejszych metod fizycznych ex situ jest spalanie. Spalanie jest procesem fizykochemicznym polegającym na termicznym rozkładzie niebezpiecznych związków w temp. Od 850 do 1200 stopni C. skuteczne dla różnorodnych związków organicznych nie eliminuje metali ciężkich..

Zalety metody:

• właściwy piec do spalania gwarantuje termiczny rozkład niepożądanych substancji oraz spełnia surowe wymagania techniczne dla emisji gazowych;

• spalanie jest jedną z bardziej dopracowanych i znanych technik.

Wady metody:

• metale ciężkie znajdują się w pozostałości po spalaniu lub mogą ulatniać się razem z gazami

• niektóre związki zawierające tlen mogą wchodzić w reakcje z chlorem, tworząc grupe toksycznych związków zwanych dioksynami.

Przebieg procesu. Proces spalania polega na umieszczeniu zanieczyszczonej gleby (ziemi) w komorze spalania, gdzie w odpowiedniej temperaturze i pod kontrola nastepuje rozkład termiczny szkodliwych związków. Produkty spalania przechodzą przez strefę łuku plazmy, w której ślady niedopalonych substancji tworzą, łącząc się z tlenem, parę wodna i dwutlenek węgla. Gazy wytwarzane w piecu SA kierowane do bloku oczyszczania spalin przed ich odprowadzeniem do atmosfery, gdzie ze strumienia spalin są usuwane metale, cząstki popiołu i tlenki azotu. Odpady zawierające te substancje należą do odpadów niebezpiecznych i powinny być składowane w odpowiedni sposób. Oczyszczona gleba, zawierająca pozostałości po spalaniu zanieczyszczeń , kierowana jest na składowisko odpadów lub wykorzystywana na miejscu.

Zalety metody:

• wysoka temperatura łuku plazmowego gwarantuje termiczny rozkład niepożądanych substancji,

Wady metody:

• metale ciężkie znajdują się w pozostałości po spalaniu lub mogą ulatniać się razem z gazami;

• wysoka temperatura powoduje powstawanie dużych ilości tlenków azotu, które powinny być usunięte ze spalin.

Koszty eksploatacyjne rozkładu w temperaturze plazmy są znacznie wyższe niż koszty spalania.

STABILIZACJA ZANIECZYSZCZEŃ NA POLIMERACH

Definicja. Stabilizacja zanieczyszczeń na polimerach polega na zastosowaniu polimerów pochodzenia mikrobiologicznego w warstwie podpowierzchniowej zanieczyszczonego gruntu. Stabilizacja zanieczyszczeń polega na adsorpcji zanieczyszczeń, głównie metali ciężkich i ich związków oraz innych substancji chemicznych , na specjalnie wykonanych matach. W metodzie wykorzystuje się procesy polegające na wychwytywaniu i wiązaniu zanieczyszczeń. Eliminują one niebezpieczeństwo dzięki ograniczeniu zjawiska migracji zanieczyszczeń, nawet o kilka rzędów wielkości. Metoda jest stosowana in situ.

Zalety metody:

• metodę z zastosowaniem polimerów pochodzenia mikrobiologicznego stosuje się do oczyszczania gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi oraz substancjami chemicznymi; skład biobarier dobiera się w zależności od rodzaju zanieczyszczeń;

• metoda należy do przyjaznych dla środowiska z powodu nieinwazyjności oraz stosowania substancji pochodzenia naturalnego.

Wady metody:

• metoda jest w stadium prób, zatem w praktycznym zastosowaniu należy uwzględnić związaną z tym niepewność co do jej skuteczności i efektywności.

WITRYFIKACJA

Definicja. Nitryfikacja zanieczyszczeń w glebie jest procesem fizykochemicznym, polegającym na wykorzystaniu zjawiska stapiania materiału glebowego pod wpływem ciepła wydzielającego się w wyniku przepływu prądu elektrycznego przez materiał glebowy o dużej oporności.

Proces prowadzi do zmiany struktury materiału z krystalicznej na amorficzną, o charakterze szklistym. Zanieczyszczenia uwięziona zostają w szklistej masie i stają się niemobilne. Metoda jest stosowana ex situ.

Zalety metody:

• witryfikacja może być stosowana do rekultywacji gleb silnie zanieczyszczonych takimi metalami ciężkimi jak ołów, kadm i chrom oraz azbestem i materiałami zawierającymi azbest;

• witryfikacja umożliwia zmianę rodzaju odpadu z odpadu niebezpiecznego, jaki stanowi silnie zanieczyszczona gleba, na odpad obojętny, który może być składowany lub nawet wykorzystywany w zastępstwie materiałów mineralnych.

Wady metody:

• metoda bardzo kosztowna, a zatem jej stosowanie powinno być ograniczone tylko do niezbędnych przypadków.

Postępy w pracach badawczych w ostatnich 15-20 latach w rozwoju technik membranowych czynią ich zastosowanie w ochronie środowiska realne technicznie i korzystne ekonomicznie.

REAKTORY/FILTRY BIOLOGICZNE

Definicja. Metoda ta polega na oczyszczeniu gleby za pomocą reaktorów/ filtrów biologicznych, których działanie jest oparte na biologicznej aktywności mikroorganizmów. Oczyszczanie gleby odbywa się w specjalnych instalacjach. Metoda jest stosowana ex situ.

Zalety metody:

• efektywna i stosunkowo szybka remediacja (najszybsza biologiczna technika remediacja);

• możliwość usuwania z gleby szerokiej gamy zanieczyszczeń, zarówno nieorganicznych jaki i organicznych;

• szeroki zakres stosowania;

• gleba oczyszczona tą techniką nie traci swoich właściwości i może być zawrócona na miejsce pierwotnego występowania;

• ogólnie akceptowana przez społeczeństwo.

WYKŁAD V

Ze względu na przeznaczenie zasoby surowców mineralnych można podzielić na: energetyczne, hutnicze, niemetaliczne
i budowlane.

Z surowców energetycznych należy wymienić:

węgiel kamienny, węgiel brunatny, torf, ropę naftową, gaz ziemny

Z surowców hutniczych rudy:

• metali żelaznych: żelaza, manganu i chromu

• metali uszlachetniających stal: nikiel, kobalt, molibden, wolfram, wand, tytan.

• metali nieżelaznych: cyny, ołowiu, miedzi, cynku.

• metali lekkich: glinu, magnezu.

• metali specjalnych i rzadkich: antymonu, arsenu, rtęci, bizmutu, kadmu, galu, indu, talu, germanu, rubidu, cezu, cyrkonu, niobu, tantalu, berylu i innych.

• metali szlachetnych: złota, srebra, platyny i pokrewnych.

• metali promieniotwórczych: uranu, radu i toru.

Z surowców niemetalicznych:

• sól kamienną i potasową,

• azotany, borany, fosforany,

• fluoryt oraz związki strontu,

• surowce siarkonośne.

Z surowców budowlanych:

• złoża skał magmowych,

• surowce węglanowe,

• surowce ilaste,

• surowce krzemionkowe,

• skały okruchowe.

Geologiczne zasoby węgla kamiennego przekraczają 63 mld ton; przy założeniu, że z tej ilości tylko czwarta część zostanie wyeksploatowana to przy obecnym poziomie wydobycia (około 150 mln ton rocznie) wystarczy węgla kamiennego na 81 lat.
Na długość okresu wydobycia ma wpływ głębokość eksploatacji, zawartość siarki w węglu i jego zapopielenie. W miarę eksploatacji głębszych pokładów narasta problem utylizacji zasolonych wód kopalnianych.

Zasoby geologiczne węgla brunatnego wynoszą około 134 mld ton z czego w złożach eksploatowanych jest zawarte 22%.
W złożach niezagospodarowanych ponad 96% zasobów jest rozpoznawanych w kategorii C₂. Eksploatowany w Polsce węgiel brunatny jest prawie w całości zużywany do produkcji energii elektrycznej (75 mln ton w 1993r.).

Geologiczne zasoby rud cynku i ołowiu wynoszą łącznie około 360 mln ton i ponad 60% występuje w złożach nie eksploatowanych. Rudy występują w 21 złożach, a eksploatacja prowadzona jest tylko w 5.

Zasoby rudy miedzi wynoszą łącznie ponad 3 mln ton zasobów geologicznych bilansowanych w ponad 60% miedź występuje
w złożach obecnie eksploatowanych, gdzie głębokość eksploatacji zbliża się do 1000m. Średnia zawartość miedzi w rudzie ogółem wynosi 1,86%. Rudom towarzyszą liczne pierwiastki rzadkie i rozproszone część z nich jest odzyskiwana.

Geologiczne zasoby siarki rodzimej wynoszą prawie 1 mld ton, z czego na złoża eksploatowane przypada około 60%. Złoża nie eksploatowane charakteryzują się gorszymi parametrami geologicznymi.

Zalegają w warunkach trudniejszych do eksploatacji. Niektóre nadawać się mogą do opłacalnej eksploatacji otworowej. Biorąc pod uwagę możliwości uzyskiwania siarki z innych źródeł, poziom aktualnego wydobycia rzędu 5 mln ton rocznie może być
na tle posiadanych zasobów utrzymywany przez wiele lat.

Geologiczne zasoby soli kamiennej wynoszą 75 mld ton i zajmują pod względem ilości w bilansie pierwsze miejsce. Wydobycie soli kamiennej wynosi 4,5 mln ton rocznie. Z ogólnej ilości zasobów bilansowych zaledwie 5,6% przypada za złoża czynnych kopalń, których jest 7, w tym tylko jedna produkuje sól w stanie suchym.

Zasoby udokumentowanych złóż wapieni i margli wynoszą łącznie 16,5 mld ton. Roczne wydobycie wynosi około 48 mln ton.

Zasoby geologiczne kredy zawierają w bilansie dwie różne kopaliny - kredę piszącą i kredę jeziorną.

Kamienie drogowe i budowlane zawierają skały osadowe, zmetamorfizowane, wylewne oraz głębinowe. Łączne zasoby tych kopalin wynoszą około 8,3 mld ton. Wydobycie tych surowców osiąga rocznie 30 mln ton.

Zasoby gipsów i anhydrytów wynoszą około 300 mln ton. Gipsy trzeciorzędowe występują głównie na południowym obrzeżu Gór Świętokrzyskich i używane SA do produkcji materiałów budowlanych. Anhydryty występują w utworach cechstyńskich na Dolnym Śląsku i są stosowane głównie w przemyśle chemicznym do produkcji kwasu siarkowego oraz jako wypełniacze. Roczne wydobycie tych kopalin wynosi około 1,2 mln ton, z czego 1 mln ton stanowi gips.

Zasoby geologiczne surowców ilastych dla przemysłu ceramiki budowlanej wynoszą łącznie ponad 1 mld ton, z czego zasoby udokumentowane stanowią 95%. Na surowce te składają się różne rodzaje kopalin ilastych, poczynając od czwartorzędowych po paleozoiczne.

Zasoby zasobów ilastych, jako oddzielnej grupy do produkcji kruszywa lekkiego, wynoszą ponad 197 mln m³, z czego 99% stanowią zasoby udokumentowane. Wydobycie ich nie przekracza rocznie 190 tys. m³.

Zasoby glin ceramicznych i kamionkowych oraz ogniotrwałych podane w bilansie w zestawieniu z rocznym wydobyciem zaspokajają zapotrzebowaniu przemysłu na wiele lat. Nie uwzględniono tutaj podziału na poszczególne gatunki, na które jest różne zapotrzebowanie.

Zasoby surowców kaolinowych wynoszą około 220 mln ton. Występują w 14 złożach, a eksploatowane są tylko 2. Roczne wydobycie nie przekracza 400tys. ton i pochodzi ze złóż, których zasoby łącznie stanowią 36% krajowej bazy zasobowej. Krajowe zapotrzebowanie na surowce kaolinowe znacznie przekracza ich produkcję, która jest w stanie pokryć zaledwie w 20%.

Bilans zasobów surowców skaleniowych obejmuje 5 złóż, z których eksploatowane jest tylko złoże surowca skaleniowego typu leukogranitów.

Zasoby tego surowca wynoszą około 75 mln ton.

Zasoby (łączne) piasków szklarskich wynoszą około 480 mln ton przy rocznym wydobyciu około 1,3 mln ton.

Zasoby piasków formiarskich wynoszą około 277 mln ton, występują głownie w rejonie piotrkowsko - częstochowskim.

Zasoby piasków do produkcji cegły wapienno - piaskowej oraz betonów komórkowych wynoszą łącznie w grupie udokumentowanych i zarejestrowanych złóż 408 mln ton.

W zależności od ukształtowania zwały dzielą się na cztery rodzaje:

1. stożkowe i kopulaste - zwały o znacznej wysokości, o stosunkowo małej podstawie i stromych stokach,

2. stołowe - odpady zwałowe w formie płaskich wzniesień,

3. grzbietowe - zwały o kształtach zbliżonych do grobli, charakteryzujące się wydłużoną, wąską partią szczytową ze stromymi stokami,

4. płaskie - zwały wyrównujące do poziomu otoczenia wszelkie zagłębienia terenu, sztuczne lub naturalne.

Poza kształtem zwału, który może stwarzać istotne trudności przy rekultywacji, ważnym czynnikiem w podziale nieużytków są często zjawiska termiczne, zachodzące w zwałowanym materiale.

Uwzględniając czynnik termiczny, można wyróżnić zwały:

• czynne, czyli współcześnie usypane,

• palące się, czyli wszystkie zwały termiczne czynne, niezależnie od tego, czy dym bądź płomień wydobywa się z nich, czy też nie.

• nieczynne, nie eksploatowane, czyli wszystkie zwały, na których proces usypywania już się zakończył, zwały te mogą już być przepalone, tzn. ustała na nich działalność termiczna, lub nie przepalone, na których działalność termiczna w ogóle nie wystąpiła,

• nieczynne, czyli eksploatowane lub rozbierane.

Zjawiska termiczne występuję w zwałach wówczas, gdy jest silne utlenianie się węgla detrytycznego (z udziałem cząstek mineralnych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego) i siarczków żelaza.

W procesie samoistnego, naturalnego zasiedlenia się zwałów roślinnością można zaobserwować pewne etapy.

Pierwszy obejmuje zasiedlanie powierzchni zwałów przez rośliny najbardziej odporne na skrajne i negatywne warunki siedliskowe

Drugi sprowadza się często do zadarniowania zwału, czyli całkowitego pokrycia roślinnością zielną, przede wszystkim trawiastą.

Trzeci to ewentualne wkraczanie na zwały roślinności drzewiastej.

W warunkach samorzutnej sukcesji roślinnej procesy te trwają dość długo.

Etap pierwszy trwa 1-2 lat, drugi 3-15 lat, trzeci 15-40 lat.

Biotechniczne zabiegi związane z rekultywacją terenów zdegradowanych.

Roślinność spełnia jedną z najważniejszych funkcji w rekultywacji. Sprowadza się ona głównie do:

• stabilizacji luźnych utworów gruntowych oraz zabezpieczenia ich przed erozją wodną i wietrzna z równoczesnym nadaniem terenom odpowiednich cech estetyczno - widokowych w krajobrazie

• ochrony terenów przed zanieczyszczeniami przemysłowymi poprzez tworzenie filtrów z roślinności wysokiej i niskiej

• inicjowanie i symulowanie procesów glebotwórczych na terenach bezglebowych i zdegradowanych.

WYKŁAD VI

Rekultywacja terenów pogórniczych jest zagadnieniem złożonym, składającym się zarówno z działań technicznych jak i biologicznych. Obejmuje ona następujące etapy:

Jednym z najistotniejszych działań na rzecz ochrony środowiska w kopalniach węgla brunatnego jest rekultywacja terenów pogórniczych.

Składa się na nią zespół przedsięwzięć projektowo-technicznych oraz organizacyjno-wykonawczych, których celem jest przywrócenie terenom pogórniczym właściwości użytkowych i przyrodniczych.

• rekultywacja podstawowa (techniczna) - dotyczy makroniwelacji obejmującej roboty ziemne, polegające na odpowiednim ukształtowaniu zwałowiska w układ skarp i półek regulacji stosunków wodnych za pomocą obiektów i urządzeń hydrotechnicznych oraz rekonstrukcji lub budowy dróg dojazdowych.

• rekultywacja szczegółowa (biologiczna) - dotyczy polepszenia właściwości powietrzno-wodnych gruntów, likwidacji ich nadmiernego zakwaszenia, uzupełnienia brakujących składników pokarmowych, wprowadzenia roślinności zielonej i drzewiastej odtwarzającej warunki biologiczne terenu oraz zabezpieczającej przed erozją powierzchniową.

• zabiegi porekultywacyjne - obejmują pielęgnację sadzonek i uzupełnienia wypadów.

Powierzchnia stopy zwałowiska zajmuje obszar 1480 ha: wysokość wynosi 180m nad poziom gruntu, wysokość wierzchowiny waha się od 126 do 180m, a jej powierzchnia wynosi 318 ha, zbocza zajmują powierzchnię 1165ha tj. ok. 80%.

Zwałowisko zewnętrzne powstało na skutek zdjęcia nakładu mas ziemnych zalegających nad pokładami węgla brunatnego.

Ogółem zdjęto i przetransportowano około 1342 mld m³ nakładu. Całość zwałowiska zewnętrznego zlokalizowano w zasięgu Działania Nadleśnictwa Bełchatów. Zwałowanie rozpoczęto w 1977, a skończono w 1993 roku.

Badania terenowe przeprowadzone w latach trzydziestych przez Instytut geologiczny w Warszawie były podstawą do sporządzenia mapy zalegania pokładów węgla. Wieloletnie badania polskich geologów wykorzystali później Niemcy, gdy w 1942 roku na gruntach wsi Morzysław, Niesłusz i Glinka zaczęli budować kopalnie odkrywkową, a w miejscowości Marantów kotłownię wraz z elektrownią oraz brykietownię. Dla potrzeb istniejącego przemysłu - cegielni, gorzelni a także uzupełnienia zapotrzebowania na węgiel w Niemczech rozpoczęto odkrywkową eksploatację węgla brunatnego stosując techniki i technologie

Wydobycie węgla wymagało odwodnienia złoża i zdjęcia nakładu. Odwodnienie złoża odbywało się przy pomocy chodników wodnych wykonanych w węglu, grawitacyjnie odprowadzających wodę do pompowni centralnej zbudowanej w pobliżu szybu odwadniającego skąd pompami przepompowywana była na powierzchnię.

Zwały kopalniane węgla kamiennego składają się głównie z dwóch rodzajów odpadów:

1. odpady górnicze, będące mieszaniną skały płonnej, wydobywanej przy robotach udostępniających i wydobywczych, które są w większości przypadków dużymi okruchami skalnymi. Odpady tego typu najczęściej pozostawione są na dole kopalni.

2. odpady przeróbcze, na które składa się płonna pochodząca przede wszystkim z partii spągowych i stropowych pokładów węgla oraz przerostów wydobytych na powierzchnię. Są one oddzielane w zakładach przeróbczych. Odpady przeróbcze w zależności od urządzeń i technologii mogą być: gruboziarniste lub drobnoziarniste.

WYKŁAD VII

Z punktu widzenia ochrony wód podziemnych należy wskazać w szczególności na konieczność unormowania następujących zagadnień:

• klasyfikacja odpadów z punktu widzenia zagrożeń środowiska gruntowo- wodnego,

• zasada okresowego gromadzenia odpadów w środowisku oraz

• gospodarczego ich wykorzystania, zasady monitorowania odpadów szczególnie niebezpiecznych dla wód,

• wybór lokalizacji składowiska,

• zasady budowania składowisk, ich eksploatacji, zamykania i rekultywacji oraz monitorowania,

• zasady dokumentowania i przechowywania informacji o składowiskach a w szczególności o składowiskach nieczynnych i zrekultywowanych,

• określenie zasad i możliwości zasad utylizacji ścieków na składowiskach.

Kryteria lokalizacji muszą uwzględniać nie tylko przepuszczalność utworów występujących w bezpośrednim otoczeniu środowiska ale również warunki hydrologiczne w szerszym jego otoczeniu.

Rozpoznanie tych warunków powinno umożliwić określenie dróg migracji ewentualnych zanieczyszczeń w warunkach naturalnego systemu krążenia wód, a także w warunkach zmiany tego systemu wynikającej z istniejącej lub planowanej eksploatacji wód podziemnych.

Niekorzystne do lokalizacji składowisk odpadków są w szczególności:

• obszary zasilania regionalnych systemów krążenia wód podziemnych poprzez utwory dobrze przepuszczalne,

• obszary zasilania ujęć i głównych zbiorników wód podziemnych,

• strefy zboczowe i krawędziowe, gdzie istnieje możliwość łatwego przemieszczania się zanieczyszczeń systemem powierzchniowego i podpowierzchniowego spływu,

• tereny o szczególnie skomplikowanych warunkach przepływu wód podziemnych,

• tereny, gdzie zanieczyszczenia systemem podpowierzchniowych spływów mogą przedostawać się do małych cieków powierzchniowych infiltrujących następnie swe wody do wód podziemnych.

Najkorzystniejsze do lokalizacji składowisk są tereny pozbawione użytkowych zbiorników wód podziemnych.

Korzystne są również obszary, gdzie zbiorniki użytkowe są izolowane miąższą warstwą utworów słabo przepuszczalnych.

W warunkach takich wnikanie zanieczyszczeń do środowiska geologicznego jest bardzo ograniczone, a te zanieczyszczenia, które wnikają w podłoże zostają praktycznie uwięzione w obrębie dużego kompleksu utworów słabo przepuszczalnych.

W przypadku konieczności lokalizacji składowisk w rejonach odkrytych zbiorników użytkowych składowiska nie powinny być lokalizowane w obszarach zasilania ale w strefach drenażu lub w ich pobliżu.

W przypadku doliny wykluczona powinna być lokalizacja w strefie krawędziowej oraz na wyższych tarasach.

Podstawowy problem jest w tym aby powyższe kryteria hydrogeologiczne mogły być uwzględnione na etapie wstępnej lokalizacji co dotychczas nie jest realizowane, a decydujące znaczenie mają inne kryteria, a w szczególności akceptacja społeczności lokalnej, istnienie wyrobisk po eksploatacji surowców, ochrona gruntów rolnych i leśnych.

Lokalizacje są ustalane na etapie sporządzania planów zagospodarowania przestrzennego

Niezbędne jest aby na etapie sporządzania planów zagospodarowania przestrzennego przeprowadzona była analiza hydrogeologiczna

W celu właściwego uwzględnienia kryteriów hydrogeologicznych niezbędna jest waloryzacja terenów z punktu widzenia możliwości i warunków lokalizacji składowisk

Oddziaływanie składowisk na wody podziemne zależy od wielu czynników Do najważniejszych należy zaliczyć

a] przepuszczalność podłoża

b] miąższość strefy aeracji

c] zagrożenie istniejących ujęć wody i zbiorników wodonośnych,

d] stopień zagrożenia użytkowych zbiorników wodonośnych.

e] możliwości wtórnego zanieczyszczenia wód podziemnych w wyniku infiltracji wód powierzchniowych drenujących zanieczyszczenia ze składowiska.

Najkorzystniejsze warunki lokalizacji składowisk są w strefach gdzie od powierzchni terenu występują utwory o dobrych właściwościach izolujących.

Dobre właściwości izolujące daje już 2 metrowa warstwa iłu czy gliny ciężkiej.

Większe prawdopodobieństwo ciągłości szczególnie w odniesieniu do glin zwałowych występuje dopiero przy większych miąższościach, powyżej kilkunastu metrów.

Właściwości izolacyjne utworów słabo przepuszczalnych obniżają również takie czynniki jak spękania, (co obserwuje się np w glinach zwałowych), oraz lokalne występowanie wkładek piaszczystych.

Składowisko powinno hyc zaprojektowane na podstawie badań hydrogeologicznych.

WYKŁAD IX

TERENY ZDEGRADOWANE PRZEZ GÓRNICTWO SIARKI

Występowanie złóż siarki

Górnictwo złóż siarki ma w Polsce krotką historie powstało stosunkowo niedawno, bo w latach pięćdziesiątych poprzedniego stulecia (1953) Pokłady siarki pochodzące z ery kenozoicznej epoki miocenu odkryto na Wyżynie Śląsko -Małopolskiej w rejonie Tarnobrzegu Zalegające złoża siarki mają miąższość 7-10m i występują na głębokości 14-100 m W okręgu tarnobrzeskim rozciągają się na obszarze obejmującym prawdopodobnie powierzchnię ok 88 km2, w okręgu staszowskim ok. 15,8 km2, w okręgu kolbuszowskim ok 39,0 km2 oraz w okręgu lubaczowskim ok. 17.8 km2

Złoża o znaczeniu przemysłowym zlokalizowane są w trzech tworzących jedno pasmo regionach tarnobrzeskim, staszowskim i lubaczowskim. W ogólnym bilansie zasoby eksploatowane stanowią ok. 10,6%, a zasoby już wydobyte (wg danych z I983r) tylko 6%. Jeśli przyjmiemy, że złoża będą wykorzystane w 60%. to przy wydobyciu ok. 5 min ton rocznie powinno ich starczyć na około 50-60 lat. Po tym okresie należy się jednak liczyć z eksploatacją siarki z mniej wydajnych pokładów oraz pozyskiwanie siarki z innych źródeł.

Charakterystyka degradacji środowiska

Formami degradacji środowiska przyrodniczego w górnictwie odkrywkowym siarki są przekształcenia! typu geomechanicznego i hydrologicznego] wynikające ze

1. zdejmowania nadkładu ze złoża rudy siarkowej i| składowania nadkładu

2. robót melioracyjnych (odwadniających),

3. składowania odpadów poflotacyjnych.

Następstwem ich jest tworzenie zwałowiska zewnętrznego i wewnętrznego oraz wyrobiska końcowego.

Przekształcenia typu hydrologicznego spowodowane są potrzebą odwodnienia nadkładu kopalni, czyli działaniem leja depresyjnego Przykładem powyższego jest m.in. odwadniające oddziaływanie kopalni „Piaseczno", która swym zasięgiem objęła ok. 3200 ha gruntów przylegających.

Formami degradacji środowiska przyrodniczego w górnictwie otworowym siarki (metodą podziemnego wytapiania Frasha) są przekształcenia typu:

• geomechanicznego

• hydrologicznego

• chemicznego

Poza tymi formami drugorzędną rolę odgrywają przekształcenia typu fizyczno-mechanicznego i termicznego.

Przekształcenia typu geomechanicznego wywołują deformację powierzchni terenu przez zmiany w ukształtowaniu jej powierzchni i w strukturze geologicznej nadkładu oraz w mechanicznym uszkodzeniu pokrywy glebowej ze zmianami właściwości fizyczno - mechanicznych utworów glebotwórczych. W czasie wytapiania siarki tworzą się złożu puste przestrzenie (po wytopionej siarce), które naciskane przez nadkład wywołują deformacje objawiające się na powierzchni w formie niecek o obszarze 5-6 m".

Przekształcenia hydrologiczne powodowane są przez poeksploatacyjne deformacje powierzchni oraz wyczerpywanie wód podziemnych, przez system odwadniający kopalnie

Przekształcenia typu chemicznego są następstwem skażenia gleb siarką, co występuje zarówno w różnych fazach eksploatacji, jak też w trakcie składowania i transportu siarki Dodatkowymi czynnikami skażenia gleb są emisje dwutlenku siarki i siarkowodoru.

Siarka w glebie ulega dość szybko biochemicznym przemianom do kwasu siarkowego i przez zakwaszenie oddziałuje ujemnie na mineralne i organiczne składniki gleb. Dodatkowo emitowane z pobliskich fabryk kwasu siarkowego i nawozów fosforowych gazy toksyczne: SO2;. SO3. H2S oraz lotne związki fluoru pogłębiają proces degradacji gleb.

Rekultywacja nieużytków

Stosowane metody wydobywcze siarki wywierają zróżnicowany wpływ na środowisko. Wydobycie odkrywkowe związane jest z tworzeniem zwałowiska zewnętrznego, wewnętrznego oraz wyrobiska końcowego. Eksploatacja otworowa głębinowego wytapiania siarki powoduje z kolei ogromne skażenie gleb siarką, a ponadto deformacje górotworu.

Rekultywacja zwałów i wyrobisk po eksploatacji siarki zależna jest od sposobu eksploatacji i jakości materiałów zwałowanych. Rekultywacja surowych gruntów zawierających siarkę jest możliwa jedynie po przeprowadzeniu zabiegów melioracyjnych typu chemicznego, bowiem proces wietrzenia siarki w warunkach naturalnych trwa bardzo długo.

Środkiem melioracyjnym jest wapń. który neutralizuje kwas siarkowy, powstający bardzo szybko w wierzchniej warstwie gruntu z siarki elementarnej. Odczyn gruntów pod wpływem kwasu siarkowego osiąga często wartość pH 1.2-2.5.

Intensywny wzrost zakwaszenia działa zabójczo na mikroorganizmy glebowe i rośliny oraz wywołuje zmiany właściwości fizycznych i chemicznych gleb: pH poniżej 3,5 prowadzi bowiem do destrukcji kompleksu sorpcyjnego, wzrostu stężenia wolnych jonów glinu, związania i uwstecznienia potasu, fosforu, molibdenu, boru cynku. miedzi i innych pierwiastków.

Prowadzone doświadczenia wegetacyjne wykazały, że już dodatek 0.1% siarki rodzimej do gleby piaskowej uniemożliwia uprawę roślin Zawartość siarki w powierzchniowej warstwie gleby na polach górniczych a często także w strefie ochronnej, jest wielokrotnie większa od 0.1%. osiągając na polach górniczych rejonu Grzybowa nawet 5% (średnio ok. 1%) i jest przestrzennie bardzo zróżnicowana. Najwięcej siarki znajduje się zwykle w pobliżu otworów eksploatacyjnych

Wartościowy materiał nakładu po eksploatacji siarki umożliwia rekonstrukcję gleb do co najmniej III klasy bonitacyjnej i przeznaczenie tych gruntów pod uprawy rolnicze Warunki są więc dość podobne jak przy eksploatacji węgla brunatnego w Zagłębiu Konińskim, gdzie występują gliny zwałowe.

Zasadnicze różnice występują w toksyczności materiału zwałowego W górnictwie węgla brunatnego spowodowana ona jest często zawartością pirytów i markazytów. a niekiedy metali ciężkich - Pb. Zn, Cu i trujących związków zawierających As. W górnictwie siarki toksyczność jest wynikiem przede wszystkim oddziaływania czystej siarki na glebę, w związku z tym zakwaszenie gruntów przebiega tu z większa intensywnością niż gdzie indziej.

Poważnym problemem jest także stateczność zwałowisk zewnętrznych. Zbudowane bowiem z materiałów plastycznych (iły, gliny) są często narażone na niebezpieczeństwo „pełznięcia". Sprzyjają temu bardzo strome zbocza i zachodzące procesy erozyjne.

Technologia rekultywacji technicznej gruntów zasiarczonych jest stosunkowo prosta, aczkolwiek również pracochłonna i wymaga ona:

• wyrównania terenu

• neutralizacji odczynu przez wapnowanie

• odpowiedniej uprawy, celem wymieszania wapna z glebą i nadania jej stanu odpowiedniego do uprawy roślin

• melioracji odwadniających.

Całość zabiegów rekultywacyjnych na zwałach lub obszarach poeksploatacyjnych siarki można podzielić na dwie części:

1. rekultywację podstawową lub meliorację chemiczną,

2. melioracje rolną, która ma umożliwić prawidłową technologię produkcji roślinnej

Na podstawie zawartości siarki w glebie wylicza się dawkę wapna nawozowego. Wynosi ona zwykle 80 — 100 t/ha. połowę tej dawki wysiewa się na powierzchnie i dokładnie miesza glebę do głębokości 15 cm kilkakrotnie (3-5 x), używając glebogryzarki Wykonuje się następnie orkę do głębokości 25 - 30 cm i wysiewa drugą część dawki wapna, stosując glebogryzarkę jak poprzednio. Po kilkunastu dniach należy wysiać rośliny, których wschody i przebieg wegetacji określają wyniki wapnowania. Jeżeli gleba będzie pokryta zdrową i zwartą roślinnością, to powierzchnie terenu należy uważać za dobrze zneutralizowaną. Jeśli gleba będzie całkowicie lub częściowo pozbawiona roślinności, to powierzchnie należy uważać za niedostatecznie zneutralizowana

Powierzchnie zasiarczone należy neutralizować aż do skutku, stąd też w niektórych przypadkach dawki wapna na tych terenach sięgają nawet 200 t/ha CaCO3.

W strefach ochronnych zasiarczenie jest znacznie mniejsze niż na polach górniczych. Wyróżnia się tam jednak obszary stale zapylane oraz obszary tylko przejściowo zapylane siarką.

Znacznie trudniej jest przeprowadzić rekultywację gleb na obszarach znajdujących się w zasięgu stałego zapylania, np. w zasięgu trwałych składowisk siarki. Stale pokrywanie gleby przez pyt siarkowy powoduje systematyczne zakwaszenie warstwy powierzchniowej, działając ujemnie na rozwój roślin, zwłaszcza na kiełkowanie nasion.

Pylenie siarki zależy od wielu czynników: wielkości produkcji, transportu, przebiegu pogody, kierunku wiatru itp.

W początkowych okresach rekultywacji terenów siarkonośnych sadzono także drzewa. Spośród drzew największa przydatność i przyrost wykazały; olsza czarna i szara, robina akacjowa, topole, lipa drobnolistna. osika i dąb czerwony. Jak już wspomniano, drzewa w większym stopniu reagują na emitowane pyły siarki z istniejącego w pobliżu przemysłu kwasu siarkowego i składowisk siarki niż rośliny polowe, niemniej często zapobiegają erozji, stąd są niezbędne przy rekultywacji.

TECHNOLOGIA

Do złoża tłoczono otworami wiertniczymi uzbrojonymi we współśrodkowe kolumny rur wodę o temperaturze 160°C i ciśnieniu 6 - 8 atm.

Wytopiona siarka z 6-8 otworów pompowana była podnośnikiem powietrznym na powierzchnie terenu do zbiorników przy sterowniach na polach górniczych.

Siarka po odgazowaniu ze sterowni pompowana była na rafinacje i po oczyszczeniu dalej na składowiska gdzie była zestalana lub na załadunek do cystern.

Siarka zestalona urabiana była koparkami a następnie kruszona na kruszarkach i taśmociągami kierowana na załadunek do wagonów.

Rekultywacja i zagospodarowanie odbywa się w trzech fazach:

I faza techniczna obejmuje prace:

- likwidacja obiektów uzbrojenia technicznego

- usuniecie nagromadzeń siarki

- demontaż dróg

- roboty ziemne kubaturowe

- zbieranie zanieczyszczeń - neutralizacja kwasowości gleb poprzez wstępne wapnowanie

II faza biologiczna obejmuje prace:

- wapnowanie - prace agrotechniczne

- nawożenie gleb -wysiew mieszanki (testowej)

III faza zagospodarowanie obejmuje prace:

- wprowadzenie roślinności docelowej

- pielęgnacja

Skutki prowadzenia likwidacji

W wyniku prowadzenia prac likwidacyjnych ograniczono stopień zagrożenia środowiska naturalnego lecz nadal ono istnieje

Zagrożenie pochodzi od nawarstwionego przez okres prowadzenia eksploatacji zanieczyszczenia powierzchni ziemi i wód podziemnych siarka elementarna i jej związkami.

WYKŁAD X

Występowanie złóż rud miedzi.

Polska należy do krajów bogatych w złoża rud miedzi, zajmuje 8 miejsce w świecie pod względem jej zasobów. Największe złoża występują na Dolnym Śląsku, w okolicach Lublina i Sieroszewic.

Rudy miedzi powstały w okresie dolnego cechsztynu (młodsza epoka permu), pośród płytkowodnych skał klastycznych, głównie czarnych bitumicznych łupków ilastych, w marglach i dolomitach występujących w ich stropie oraz w spągowych szarych piaskowcach. Minerały kruszcowe, reprezentowane przez chalkozyn (Cu₂S), bornit (Cu₅FeS₄) i chalkopiryt, zawierają liczne domieszki i wrostki minerałów z pierwiastkami: Ag, Au, In (do 0,1%), a także Se, Tl, Ni i Re. Średnia zawartość Cu w rudach wynosi przeciętnie 2%, miejscami dochodzi powyższych zawartości. Mniejsze i uboższe są północnosudeckie złoża rud miedzi (Miedziana Góra) oraz złoża na północno-wschodnim obrzeżu GZW (okolice Mrzygłodu).

Ruda może być wydobywana metodą odkrywkową i głębinową. Ze względu na głębokość zalegania rud miedzi w Polsce wydobywa się ją tylko metodą głębinową, na głębokości do 1800 m. Przy obecnym tempie wydobycia miedzi starczy na około 30 lat, lecz coraz większego znaczenia nabierają materiały towarzyszące miedzi, szczególnie srebro, nikiel, platyna, których pozyskiwanie będzie rozszerzać się w przyszłości.

Charakterystyka i rekultywacja zwałów.

Górnictwo miedzi do końca 1987r objęło działalnością przemysłową około 4100 ha. W 1994 r powierzchnia ta wyniosła 3900 ha. Działalnością rekultywacyjną objęto powierzchnię ok. 720 ha, 28ha zrekultywowano dla kierunku zadrzewieniowo-leśnego, 46 ha dla leśnego, a 14 ha zrekultywowano dla rolnictwa.

Odpady przemysłu miedziowego zalegają w dwóch obszarach górniczych dawnego woj. legnickiego: w starym zagłębiu miedziowym - w rejonie złotoryjskim i grodziskim - i nowym zagłębiu - w rejonie lubińsko-głogowskim.

Wyróżnia się tam trzy rodzaje zwałów:

1. zwały kopalniane, stanowiące mieszaninę skały płonnej pochodzącej głównie z prac udostępniających i wydobywczych

2. zwały flotacyjne pochodzące z flotacji rud miedzi

3. zwały hutnicze z żużla miedziowego szybowego i żużla miedziowego z pieców zawiesinowych.

Zwały kopalniane występują nad poziomem terenu i mają kształt kopulastych lub płaskich wzniesień. Stanowią mieszaninę skały płonnej, składających się z takich utworów jak: piaskowce, margle, łupki, dolomity, wapienie, piaski, żwiry, gliny, a także odpady soli kuchennej i węgla brunatnego.

Właściwości fizyczno-chemiczne skały płonnej są zmienne, niemniej jednak zwały kopalniane w odróżnieni od pozostałych zwałów przemysłu miedziowego są stosunkowo łatwe do rekultywacji.

Sukcesywnie formowane zwałowiska kopalniane rekultywowane są przez zadrzewienia i zakrzewienia. Sporadycznie odpady skały płonnej wykorzystywane są jako materiał do budowy dróg oraz do niwelacji terenu.

Zwały flotacyjne gromadzone są w nadpoziomowych płaskich osadnikach otoczonych wałami. Stanowią mieszaninę zmielonych skał towarzyszących wydobywanej rudzie miedzi (średnicy powyżej 0.06 mm)

Odpady flotacyjne odprowadzane są do stawów osadowych powodują niekorzystne zmiany w wodach powierzchniowych. Po zakończeniu eksploatacji osuszone składowiska są bardzo uciążliwe z powodu pylenia.

Charakterystyczny dla zwałów flotacyjnych jest różny skład fizyczny i chemiczny, co stwarza siedlisko bardzo niekorzystne dla jakiejkolwiek roślinności. Zwały te mają odczyn zasadowy. Odpady, poza znacznym udziałem Fe, Na, K oraz Zn, Pb i Mn zawierają także duże ilości Ca i Mg (w formie węglanowej) oraz kwarcu, illitu i innych utworów ilastych. Ze względu na ich zasadowy charakter (wapń, magnez) oraz duże własności sorpcyjne odpady te w pewnych przypadkach mogą byś przydatne w rolnictwie do melioracji gleb kwaśnych i do zaopatrywania gleby w miedź oraz inne pierwiastki śladowe. Pierwiastki śladowe mogą występować w nadmiarze w składnikowych materiałach odpadowych, stąd też konieczność prowadzenia chemicznych badań roślin pochodzących ze zrekultywowanych terenów.

Zwały hutnicze składowane są nadpoziomowo, tworzą powierzchnie o nieregularnych kształtach. Są to zwały żużla składającego się głównie z SiO₂, CaO i Al₂O₃. Ponadto mogą występować w znacznych ilościach tlenki i siarczki miedzi, żelaza i ołowiu. Pod względem właściwości fizycznych i chemicznych utwory te nie stanowią dobrego czy średniego podłoża dla rekultywacji biologicznej. Nadają się natomiast do użytkowania w budownictwie drogowym, do produkcji cementu itp. Rekultywacja biologiczna zwałów hutniczych możliwa jest dopiero po wyrównaniu powierzchni i nawiezieniu warstwy urodzajnej gleby o znacznej miąższowości.

Oddziaływanie hutnictwa miedziowego na środowisko przyrodnicze polega głównie na dużej emisji silnie toksycznych pyłów metalonośnych zawierających Pb, Cd oraz inne metale, a ponadto SO₂ i jego pochodne. Groźne rozmiary emisji wynikają z koncentracji produkcji i nieskuteczności urządzeń odpylających.

Degradacja gleb i roślin w pobliżu źródeł pylenia hutnictwa miedziowego stwarza potrzebę wysiedlania najbliższych wsi i opracowania skutecznych środków ochronnych oraz rekultywacji terenu.

Występowanie złóż rud cynkowo-ołowiowych

Rudy cynkowo-ołowiowe o znaczeniu przemysłowym znajdują się w trzech regionach: bytomsko-tarnogórskim, czyli górnośląskim, olkusko-trzebińskim i siewiersko-chrzanowskim. Występują tam pokłady dolomitów (środkowy trias) zawierających rudy cynku i ołowiu, a niekiedy również i srebra. Wydobywanie rudy ma wielowiekową tradycję i trwa od kilkuset lat. Obecne złoża SA znacznie wyczerpane, niemniej roczne wydobycie rudy cynkowo-ołowiowej od roku 1980 wynosi ok. 5,5 mln ton. We wcześniejszych okresach dostępne były tylko płytko zalegające złoża rudy cynku, później rozpoczęto eksploatację cynku z głębiej zalegających pokładów rudonośnych. Produkcja cynku w 1992 r. wynosiła 135 tys. ton, natomiast ołowiu ok. 54 tys. ton. Przeciętna zawartość cynku w rudzie eksploatowanych złóż wynosi około 3%.

Charakterystyka zwałów

Tereny poeksploatacyjne tworzą obecnie charakterystyczne powierzchnie zwałowisk określane nazwą warpi albo terenów pogalmanowych. Drugą nazwę nadano im w związku z powtórnym ich przekopywaniem w celu odzyskania rudy galmanowej (galman- ruda cynku).

Zwały zawierające odpady po eksploatacji i przeróbce rud cynkowo-ołowiowych stanowią teren o różnyn ukształtowaniu. Wydobycie ubogie rudy cynku i ołowiu wzbogacono w przeszłości na miejscu za pomocą prymitywnych płuczek i sit, w wyniku czego starsze zwały zawierające obecnie 2 rodzaje odpadów: skałę płonną i szlam poflotacyjny, zmieszane w różnym stosunku.

Odpady z hut cynku i ołowiu spowodowały powstanie innej grupy nieużytków - zwałów hutniczych.

Nieużytki górnictwa cynkowo-ołowiowego różnią się między sobą właściwościami fizyczno-chemicznymi; można je zgrupować w 4 różne typy odpadów składowanych na zwałach.

1. Zwały kopalniane (łącznie z warpiami), stanowiące mieszaninę różnych utworów skały płonnej, głównie dolomitów i wapieni oraz iłów, piasków i żwirów.

2. Zwały popłuczkowe, które ze względu na znaczną zawartość w nich metali cynku i ołowiu (szczególnie w ich dobrej frakcji) są przedmiotem wtórnej eksploatacji.

3. Zwały poflotacyjne zbudowane głównie z ziarn dolomitów i wapieni

4. Zwały hutnicze, stanowiące żużle z pieców przewałowych (o wsadzie kwaśnym lub zasadowym) i pieców destylacyjnych.

Większość nieużytków przemysłu cynkowo-ołowiowego jest mało zbadana, dlatego zagospodarowanie zwałów nastręcza dużo trudności, dotyczy to szczególnie zwałów przeróbczych, tj. popłuczkowych, poflotacyjnych i pokutniczych.

W rejonie bytomsko-tarnogórskim znajduje się około 80 różnych zwałów o ogólnej powierzchni 260 ha, w czym 8% stanowią zwały kopalniane, 35%zwały popłuczkowe, 37%zwały poflotacyjne i 20% zwały hutnicze.

Wysokość zwałów kopalnianych skały płonnej wynosi od 4 do 14 m, średnio 6m. Zwały popłuczkowe mają przeciętnie wysokość około 8m, w ostatnich jednak latach wysokość ich uległa zwiększeniu i wynosi 20m lub więcej.

Do znacznych wysokości sypane są zwały poflotacyjne i hutnicze. Pod względem kształtu przeważają wśród nich formy stołowe.

Warpie są nieużytkami kopalń galeno-galmanowych (siarczki ołowiu i rudy cynku), pochodzącymi z wcześniejszych okresów eksploatacji rudy, wydobywanej przede wszystkim ręcznie.

Najwcześniej ze złóż zalegającyh płytko pod powierzchnią wydobywano kruszce zawierające srebro i ołów. W miarę wyczerpywania złóż eksploatowano je coraz głębiej systemem korytarzy drążonych w ziemi poziomo (sztolni) i pionowo (szybów). Głębokość wydobycia sięgała zaledwie poziomu wód gruntowych, nie znano bowiem sposobów odwodnienia. W wyniku eksploatacji powierzchniowej powstały terenu nieregularnie zryte na głębokość kilku metrów, a w najbliższym otoczeniu sztolni robiono usypiska skały płonnej w postaci zwałów i kopców.

Rudy cynku we wczesnych okresach górnictwa nie miały zastosowania, odkładano je więc razem ze skałą płonną. Odkrycie cynku stało się powodem nowego przekształcenia terenu. Stare zwały zawierające duże ilości rudy cynku (galenowej) opłacało się powtórnie przekopywać, aby odzyskać cenny surowiec. W wyniku tego najdawniejsze nieużytki przybrały wygląd terenów usianych płaskimi kopcami wysokości kilku metrów. Między nimi powstały płytkie bezodpływowe doły wypełnione wodą. deniwelacje terenu sięgają tu od paru do 20 m.

Rekultywacja zwałów.

Zwały kopalniane charakteryzują się bardzo zmiennymi stosunkami wodnymi, utrudniającymi ich rekultywację.

Sukcesja naturalna roślin na tych terenach jest powolna. Obecnie występują zasadzone wcześniej lasy, najczęściej z udziałem buka, świerka, sosny, brzozy brodawkowatej, olszy czarnej i szarej, jesionu wyniosłego, klonu zwyczajnego i bzu czarnego. Charakterystyczne jest występowanie u większości gatunków tych drzew chlorozy liści (cytrynowożółta barwa).

Przydatność drzew i krzewów na tych terenach może być różna. Bardzo dobra jest wówczas, gdy dominują: modrzew europejski, brzoza brodawkowata, jawor, czeremcha amerykańska. Dobra przydatność gdy dominują: buk zwyczajny, jesion wyniosły, robinia akacjowa, czeremcha zwyczajna, wiśnia wonna, dereń siwa. Jako średnią przydatność określa się wówczas, gdy występują: olsza czarna i szara, jarząb pospolity, osika, wiąz polny, aż do warunków nieprzydatnych dla takich gatunków jak: sosna, świerk, dąb, grab.

Żużle kwaśne zawierają większe ilości Si, Fe, Pb i S. Żużle zasadowe zawierają więcej Ca i Mg. Występujące w odpadach węglany wapnia i magnezu pod wpływem temperatury w piecach przyjmują postać tlenków, a po uwilgotnieniu powstają z nich wodorotlenki według reakcji:

CaO + H₂O -> Ca(OH)₂ osiągając pH ok. 22. Pod wpływem CO₂ i powietrza pH odpadów obniża się do ok. 8,2 w wyniku tworzenia się powtórnie węglanów.

Wykład XI

Grupą środków smarowych tu którą zwrócona jest szczególna uwaga, są oleje silnikowe stanowiące 40% wszystkich środków smarowych w krajach UE i około 42% środków smarowych zużywanych w Polsce Szacuje się odzysk ok 65% przepracowanych olejów świeżych. Pozostałe stanowią odpady niebezpieczne w wielu przypadkach kancerogenne mało przydatne na biodegradację. Mogą one zawierać nawet 100 razy więcej WWA niż oleje świeże. Mogą one ponadto zawierać znaczące ilości innych zanieczyszczeń [do 30%] w tym nie spalone paliwa, siarkę, sole i tlenki metali, organiczne związki chloru, wolne kwasy organiczne, mineralne rozpuszczalniki, oleje itd.

Przykładem urządzeń nowoczesnych szybkiego reagowania szeroko stosowane w Wlk. Brytanii jest urządzenie typu MOP, tkaniny i rękawy adsorpcyjne oraz zapory pływające Podstawowe jednostki typu MOP składają się z dwóch części, specjalistycznej taśmy adsorpcyjnej i członu napędzającego - wyżymającego. Taśma adsorpcyjna wykonana jest z cienkich włosków tworzących siateczkę. Wielkość oczek siateczki jest tak dobrana, iż frakcje oleiste są zatrzymywane a cząsteczki wody przepuszczane Taka konstrukcja taśmy zwiększa jej powierzchnię czynną. absorbuje oleje bez zatrzymywania wody. Taśma jest lekka i nie tonie. Człon napędzające - wyżymający składa się ze sprzężonych ze sobą i pokrytych poliuretanem 2 stalowych wałków oraz jednostki napędzającej Wałki wymuszają obieg taśmy i jednocześnie następuje na nich wyciskanie oleju, który spływa do beczki lub do zbiornika - magazynu.

Biotechnologia zatem to przeniesienie mikroorganizmów do środowiska skażonego węglowodorami. Zapewnienie im warunków wzrostu i rozmnażania oraz spowodowanie pożądanych reakcji mikrobiologicznych tzn. takich które będą zapewniały ich dobre działanie. Momentem wyjściowym do zastosowania tej metody jest;

1 analiza laboratoryjna próbek gruntu i wód gruntowych

2 wybór metody postępowania i określenia sposobu aplikacji hydrobiopreparatow poprzez

-ręczna aplikacje do skażonego gruntu do ok 6 m pod jego pow.

- aplikacja do odwiertów oraz innych infiltracyjnych ziemnych systemów

- aplikacja systemowa

aplikacja z użyciem drenów ciśnieniowych co daje możliwość aplikacji pod budynkami halami fabrycznymi utwardzonymi płaszczyznami itp.

Optymalizacja metod biologicznego oczyszczania zaolejonych gruntów poprzez metody:

- in situ tj. usuwanie masy ziemnej z miejsca zaolejenia

- off situ tj. z usunięciem zanieczyszczonej masy ziemnej z miejsca zalegania

Metoda off situ ma zalety:

zwiększa łatwość nadzoru i kontroli parametrów procesu oczyszczania

zapewnia szybsze tempo rozkładu zanieczyszczeń gruntu

ułatwia dostęp do oczyszczonego materiału przy obróbce początkowej, pośredniej i końcowej

zapewnia korzystniejsze warunki mikroorganizmom

tworzy korzystniejsze wyniki końcowego procesu oczyszczania.

WYKŁAD XII

Rośliny mogą usuwać z gleb, wód i atmosfe­ry zanieczyszczenia organiczne, metale ciężkie, substancje radioaktywne, nadmiar soli. W za­leżności od rodzaju zanieczyszczenia i sposobu jego detoksykacji, wyróżnia się kilka metod fitoremediacji: fltodegradację, wolatilizację, fitostabilizację, rizofiltrację i fitoekstrakcję.

Zastosowanie rośli w procesie fitodegradacji dotyczy wyłącznie toksycznych związków organicznych. Po wniknięciu do rośliny ich los może być różny. Mogą być one akumulowane w tkankach w niezmienionej
formie czasem ulegają przekształceniu w nietoksyczne związki, wbudowywane następnie do składników strukturalnych komórki bądź uwalniane z roślin do środowiska W pewnych przypadkach pobrane substancje mogą być rozkładane do CO2 i H20. Opisano wiele roślin potencjalnie użytecznych w fitodegradacji wśród nich najefektywniejsze są trawy oraz rośliny motylkowate.

Obok tradycyjnych metod selekcyjnych i odpowiednich zabiegów agrotechnicznych, mają­cych na celu podniesienie efektywności fitodegradacji, coraz większe zainteresowanie budzi również genetyczna modyfikacja roślin. Prowadzi się prace nad zwiększeniem poziomu naturalnie występujących w roślinach enzymów de­gradujących toksyczne związki organiczne, nad korzystnymi modyfikacjami morfologii korzeni.

Proces wolatilizacji pole­ga na pobieraniu przez rośliny z gleby pewnych substancji nieorganicznych oraz uwalnianiu ich do atmosfery w postaci lotnej. Do tej pory metoda ta znalazła zastosowanie w oczyszcza­niu środowisk zanieczyszczonych selenem, pra­cuje się nad wykorzystaniem jej w przypadku skażeń rtęcią.

Selen występuje zwykle w glebach w niewielkich ilościach i w formie związanej, niedostępnej dla roślin. Jednak na niektórych obszarach, na przykład na pastwiskach centralnej Azji, Australii i Ameryki i Północnej, gleby zawierają duże Ilości tego pierwiastka w formie łatwo. przyswajalnej dla roślin, co było powodem licznych zatruć zwierząt i ludzi.

U roślin procesy wolatilizacji zachodzą głów­nie w korzeniach. Może to wynikać bądź ze wzmożonego metabolizmu Se w tych organach, bądź z bezpośredniego udziału w tym procesie bakterii glebowych, zgromadzonych w rizosferze lub w tkankach korzeni (w cytoplazmie i wakuolach komórek)

Istotą fitostabilizacji jest zasiedlanie skażonych terenów roślinami tolerującymi wysokie stężenia substancji toksycznych i zapobieganie w ten sposób ich dalszej degradacji (np. erozji) oraz, rozprzestrze­nianiu się zanieczyszczeń do atmosfery, wód i głębszych warstw gleby. Metoda ta stosowana jest wówczas, gdy zanieczyszczenia nie mogą być ekstrahowane czy degradowane przez rośliny.

Rizofiltracja jest to proces, w którym wykorzystuje się gatunki roślin których korzenie mają zdolność do absorbowania lub wytrącania metali i innych toksycznych substancji z zanieczyszczonych roztworów.

Fitoekstrakcja polega na wykorzystaniu roślin o wysokiej produkcji biomasy i akumulujących duże stężenia metali ciężkich w organach nadziemnych, do usuwa­nia zanieczyszczeń z gleby

Podejmuje się także próby selekcji i genety­cznej modyfikacji roślin w celu zwiększenia ich przydatności w procesie fitoekstrakcji. Badania prowadzone są. w dwóch kierunkach: zwiększe­nia tempa wzrostu i produkcji biornasy natural­nych hiperakumulatorów oraz zwiększenia to­lerancji i akumulacji metali u innych szybko rosnących gatunków tworzących dużą biomasę.

Fitoremediacja może być stosowana wspólnie z innymi metodami, w celu zreduko­wania kosztów i skrócenia czasu oczyszczania. Gleba o bardzo wy­sokim stężeniu substancji toksycznych może być najpierw oczyszczona w sposób konwencjo­nalny, a po obniżeniu poziomu zanieczyszczeń zasiedlana roślinami.

Hydrofity w warunkach naturalnych zasiedlają strefy przybrzeżne zbiorników wodnych, bagna i podmokłe łąki. Wśród nich najbardziej popularne są makrolity zakorzenione w dnie i wznoszące się pędami wegetatywnymi i generatywnymi ponad zwierciadło wody. Nalezą do nich takie gatunki, jak

trzcina pospolita, pałka szerokolistna, sit, oczeret jeziorny, jeżogłówka, czy manna mielec.

Gatunki odporne na stale lub okresowe zalewanie mają dobrze rozwiniętą aerenchymę, która zajmować może do 60% objętości łodyg i kłączy. Odpowiednie zaopatrzenie korzeni w tlen zależy od długości drogi transportu tlenu z części naziemnych do części podziemnych, poziomu respiracji korzeni oraz wielkości wolnych przestrzeni w aerenchymie.

Oczyszcza nie wody w portach i zatokach

W przypadku większych awarii np. tankowców na morzu używane są specjalne jednostki zwane F ORCE 7. Materiałem adsorpcyjnym jest taśma adsorpcyjna RP - 18.

Bioremediacja

Bioremediacja to technologia usuwania zanieczyszczeń gruntu, wykorzystująca żywe mikroorganizmy celu katalizowania destrukcji lub transformacji różnego rodzaju zanieczyszczeń w formy mniej szkodliwe.

Bioremediacja nie jest technologia, którą można zastosować w dowolnym miejscu i w dowolnych okolicznościach.

Zalety ekonomiczne bioremediacji w porównaniu z innymi metodami chemicznymi czy fizycznymi są głównym powodem szerokiego zastosowania tej metody.

---