Makrofitami nazywamy przytwierdzone do dna rośliny naczyniowe i ramienice występujące głównie w strefie przybrzeżnej jeziora (litoralu). Granice ich występowania określa dostęp do światła. W wodach oligotroficznych występują nawet do kilkudziesięciu metrów. Ich budowa i sposób życia wskazuje na to, iż są to rośliny pochodzenia lądowego, które zaadoptowały się do życia w wodzie.
Rola makrolitów:
odzwierciedlają stan troficzny zbiornika
kształtują trofię, temperaturę, oświetlenie, obfitość fauny,
wpływają na dostępność rozpuszczonego tlenu w wodzie i na skład chemiczny osadów dennych,
pełnią rolę bezpośrednią i pośrednią w krążeniu pierwiastków w ekosystemach wodnych,
stanowią podłoże dla peryfitonu, kryjówkę dla ryb i innych zwierząt litoralnych.
Podział makrolitów:
Helofity (wynurzone)
wynurzone ponad powierzchnię wody; zakotwiczone w podłożu systemem kłączy i/lub korzeni
węgiel pobierają z atmosfery w postaci CO2 za pomocą liści, które są ponad wodą; resztę pierwiastków biotycznych z osadów dennych za pomocą korzeni
np. Jeżogłówka gałęzista Sparganium erectum, Strzałka wodna Sagittaria sagittifolia
Nymfeidy (o liściach pływających)
liście pływające na powierzchni wody; przytwierdzone kłączami, od których odchodzą korzenie
węgiel pobierają z atmosfery w postaci CO2 za pomocą pływających liści, reszta pierwiastków z osadów dennych za pomocą korzeni
występują w starzejących się jeziorach, zarastających i w małych zatokach; nie lubią falowania
np. Salwinia pływająca Salvinia natans, Grążel żółty Nuphar lutea
Pleustofity (unoszące się na powierzchni wody)
niezakotwiczone w podłożu, dryfują w toni wodnej
węgiel pobierają z atmosfery w postaci CO2, resztę pierwiastków bezpośrednio z wody
np. Żabiściek pływający Hydrocharis morsus-ranae, Rzęsa drobna Lemna minor
Elodeidy (zanurzone)
znajdują się całkowicie pod powierzchnią wody, czasami części generatywne znajdują się na powierzchni wody
pierwiastki biofilne pobierają z osadów dennych oraz z wody, ponieważ liście są cienkościenne
pobierany węgiel jest w dwóch formach: CO2 i kwaśny węglan; pozostałe pierwiastki z wody i osadów
np. Moczarka kanadyjska Elodea canadensis, Rdestnica przeszyta Potamogeton prfoliatus
Opad makrofitów i ich dekompozycja stanowią źródło dużych ilości materii podlegającej w jeziorze rozkładowi. Badania prowadzone nad oddziaływaniem makrofitów na stan ekosystemów jeziornych wskazują także, że wydzielają one przyżyciowo znaczne ilości substancji biogennych, a ich opadanie i rozkład w okresie jesienno-zimowym powoduje wzbogacanie ekosystemu w nutriety. Pula fosforu zawarta w biomasie makrofitów sięga kilku procent całkowitej zawartości fosforu w jeziorach, jednak usuwanie makrofi-tów z jezior płytkich i silnie zarośniętych może mieć znaczący udział w eliminacji fosforu poza ekosystem.
Koszenie jako metoda utrzymania bądź restytucji układów biocenotycznych jest metodą stosowaną od dziesięcioleci np. w krajach Europy Zachodniej. Dotyczy praktycznie wszystkich eutroficznych i mezotroficznych otwartych (czyli nieleśnych) zbiorowisk roślinnych. Oczywiście przede wszystkim powinna być stosowana w stosunku do zbiorowisk wilgotnych i bagiennych łąk. Celem podstawowym koszenia, jako metody działań ochronnych, jest utrzymanie odpowiedniego składu gatunkowego biocenoz, udostępnianie siedlisk dla gatunków zwierząt związanych z łąkami i powstrzymywanie sukcesji. Zgodnie z ogólną regułą, zachowanie ekosystemu wykształconego w wyniku działania zespołu czynników obejmujących między innymi tradycyjny sposób gospodarowania, wymaga przede wszystkim zachowania tego sposobu gospodarowania.
Na mokradłach mezotroficznych dodatkowym aspektem koszenia jest usuwanie nadmiaru substancji biogennych poprzez wynoszenia poza ekosystem biomasy powstającej w wyniku np. eutrofizacji zewnętrznej, tj. związanej z zanieczyszczeniem powietrza (a tym samym opadów) czy wód podziemnych.
Szanse na obniżenie, w wyniku koszenia, żyzności mokradeł z natury eutroficznych (np. fluwiogenicznych) są niewielkie. Koszenie roślinności (np. trzciny) przyczynia się jedynie do zmiany struktury roślinności i uniemożliwienia rozwoju zarośli i lasów. Jest też dobrym przykładem łączenia celów przyrodniczych i gospodarczych, w związku z wykorzystaniem pozyskanej biomasy dla celów budowlanych, opałowych i innych.
Koszenie jest też czasami zabiegiem technicznym, mającym ograniczyć rozwój niepożądanych, ekspansywnych gatunków zmieniających strukturę fitocenoz - np. trzciny lub przymiotna kanadyjskiego. W większości tego typu przypadków chodzi jednak o ekspansję wywołaną zarzuceniem koszenia na dawnych łąkach, zabieg ma więc charakter powrotu do tradycyjnego schematu użytkowania.
Urządzenia do wykaszania:
Kosiarka ze „szczękami” na łódce jest spalinowa, ma dwie ustawione prostopadle
do siebie kłapiące "szczęki", które można dowolnie zanurzać i wynurzać kosząc roślinność wodną
Kosiarka z opuszczaną płozą - ma jedną opuszczaną płozę, która wyrywa rośliny z dna
Kosiarka wodna typu EbO X5 jest motorową jednostką pływającą wyposażona w urządzenie tnące do koszenia wodnej roślinności, wycina porost składający się z wszelkiego rodzaju twardej i miękkiej roślinności tworzące zwarte formacje (np. trzcina, sitowie ilp) utrudniające żeglugę (towarową i turystyczną) na szlakach wodnych bądź odpływ wody z wąskich kanałów melioracyjnych
Łodzie koszące lub inaczej mówiąc kosiarki pływające to urządzenia służące do koszenia skarp, powierzchni i dna (do 4 m głębokości) cieków lub zbiorników wodnych oraz zbierania skoszonej roślinności. Łódź może być wyposażona w kilka rodzajów osprzętów roboczych:
przedni przyrząd koszący typu T - montowany z przodu łodzi, służy do precyzyjnego koszenia roślin na dnie. Przyrząd T jest hydraulicznie napędzany i regulowany na głębokość. Głębokość koszenia wynosi 1,2 m, a szerokość 2 m. Przyrząd może być dodatkowo wyposażony w hydrauliczny pochył
boczny przyrząd koszący do skarp - do koszenia skarp cieków wodnych łódź może być wyposażona w przyrząd tnący montowany z prawej strony łodzi
przedni przyrząd do zbierania skoszonej roślinności - do zbierania skoszonej roślinności łódź może być wyposażona w hydraulicznie sterowane, podnoszone grabie o szerokości roboczej do 2,5 m
układ noży ciągnionych (umożliwiających koszenie do 4 m głębokości)
Do koszenia roślinności na dnie zbiorników lub cieków wodnych, w tylnej części łodzi umieszczony jest hydraulicznie napędzany mechanizm do pociągania dwóch kos o kształcie litery V. Pojedyncza kosa może kosić roślinność na szerokości od 1 do 3 m. Natomiast głębokość koszenia wynosi do 4 m
Łyżka kosząca to proste, a zarazem bardzo efektywne i łatwe do zastosowania narzędzie do koszenia skarp i dna rowów. Służy ona do zamontowania na wysięgniku koparki hydraulicznej. Dzięki zastosowaniu listwy koszącej i ażurowej konstrukcji łyżki możliwe jest koszenie i usunięcie roślinności z obydwu skarp i dna rowu za jednym przejściem
Amfibie to maszyny zbliżone do łodzi koszących. Mogą one służyć jako kosiarki pływające, ale nie tylko. Amfibie stosuje się w wielu krajach świata do prac utrzymaniowych, takich jak odmulanie czy koszenie w trudno dostępnym terenie.
Amfibie jako nośniki służą do zamontowania przyrządów koszących, odmulających, lemiesza wraz z wciągarką do spychania osadów, młota hydraulicznego itd.
Kombajn kosząco-zbierający - łódź o wymiarach kadłuba 10m x 2,90m x 0,80m służy do koszenia i zbierania skoszonej roślinności. Przedni przenośnik taśmowy służy zarówno do załadunku, jak i rozładunku skoszonej roślinności, która jest składowana na pokładzie o pojemności roboczej ok. 20m3. Głębokość koszenia jest regulowana i wynosi maks. 1,90m. Szerokość koszenia wynosi 2,50m.
Działania ochronne na rzekach
Biostruktury - sztuczne podłoża
Ta metoda polega na ulokowaniu w rzece sztucznych podłoży. Zastępują one naturalne i zwiększają wyraźnie liczbę organizmów uczestniczących w procesie samooczyszczania rzeki. Umieszcza się je tam, gdzie nie ma makrofitów (np. z powodu znikomego dostępu do światła wskutek zacienienia rzek przez drzewa) i gdzie procesy biologicznego rozkładu substancji zanieczyszczających zostały spowolnione. Efektem umieszczenia takiego podłoża w cieku jest zachodzenie na jego powierzchni zjawisk mechaniczno-fizycznych, wspomagających biologiczny proces oczyszczania wód rzecznych. Stosowanie sztucznych podłoży nie wymaga ingerencji w naturalny kształt brzegów i dna koryta rzeki, a możliwe do wykorzystania materiały są tanie, zwłaszcza jeśli są to materiały odpadowe. Wykonanie podłoży nie wymaga też dużych nakładów finansowych. Koszty eksploatacji rzecznej oczyszczalni opartej na sztucznych podłożach są znacznie mniejsze od kosztów eksploatacji oczyszczalnie konwencjonalnych.
Napowietrzanie wody a inaczej aeracja wody to jeden z częściej stosowanych procesów uzdatniania wody. Proces ten polega na nasycaniu wody tlenem, najczęściej przez przedmuchiwanie przez nią powietrza. Metoda napowietrzania wody ma na celu usunięcie niepożądanych gazów, głównie tlenku węgla(IV) oraz częściowe utlenienie zanieczyszczeń. Napowietrzanie jest istotnym etapem oczyszczania ścieków.
Bardzo często w okresie lata i zimy dochodzi do radykalnego obniżenia poziomu tlenu w wodzie, co może prowadzić do bardzo niebezpiecznych sytuacji w środowisku wodnym. Zarówno ryby, jak i rośliny potrzebują wysokiego poziomu tlenu do odpowiedniego funkcjonowania. W sytuacjach, gdy w wodzie jest niedobór tlenu należy stosować napowietrzanie. Przy pomocy aeratorów (urządzeń do napowietrzania) dostarcza się tlen pod powierzchnię wody. Napowietrzanie wód potrzebne jest zwłaszcza podczas długich i śnieżnych zim, kiedy to ogromna ilość śniegu zalegająca na zbiornikach wodnych uniemożliwia dostęp światła do dna zbiornika, gdzie rosnące rośliny mogłyby produkować tlen potrzebny do życia wszystkim organizmom żywym w zbiorniku.
Inaktywacja Fosforu
Metoda ta polega na blokowaniu (inaktywacji) fosforu bezpośrednio w osadach dennych. W tej metodzie przy użyciu koagulantów w konsekwencji prowadzi się do zmniejszenia ilości fosforu dostępnego w toni wodnej np. dla sinic czy glonów fitoplanktonowych mogących generować zakwity. Innowacyjność polega na wywołaniu intensywnej, lecz kontrolowanej resuspensji osadów i aplikowaniu koagulantu bezpośrednio do osadów dennych. Osady te mogą odzyskać lub poprawić swoją zdolność magazynowania fosforu, a tym samym doprowadzić także do spadku jego stężenia w toni wodnej i kontrolować stężenie tego pierwiastka w dłuższym okresie.
Inaktywacja fosforu jest jedną z tańszych i prostszych metod odnowy jezior zeutrofizowanych. Polega na strąceniu nadmiaru fosforu z wody i zahamowaniu jego uwalniania z osadów dennych, co pozwala na uzyskanie niższej trofii zbiornika. Może być stosowana w jeziorach o różnych typach mieszania. Rekultywacja prowadzona jest przy użyciu koagulantów glinowych nowej generacji.
Metoda została opracowana przez pracowników Katedry i po raz pierwszy w Polsce wdrożona z dobrym skutkiem na dwóch jeziorach.
Oczyszczalnia hydrofitowa - opiera się na wykorzystaniu naturalnych procesów oczyszczania wody zachodzących w ekosystemach mokradłowych.
Główne cechy oczyszczalni hydrofitowych:
- bezobsługowe funkcjonowanie już zbudowanej instalacji
- niskie koszty eksploatacji - niewielkie ilości lub nawet brak zużycia energii, oraz brak zużycia wszelkich szkodliwych związków chemicznych;
- duża elastyczność i odporność w zmianach ilości i jakości ścieków – roślinność jednakowo dobrze sobie radzi ze ściekami, gdy jest ich dużo, jak i mało, a także wykazuje dużą odporność przy działaniu szkodliwych środków chemicznych;
- w czasie procesu oczyszczania ścieków powstaje produkt uboczny, który może być łatwo wykorzystywany jako nawóz;
- duże zapotrzebowanie na przestrzeń (około 8-10 m2 na jednego mieszkańca)
- wyższe koszty inwestycji w stosunku do podłączenia do miejskiej kanalizacji w niektórych regionach (ale też innych już standardowych i praktykowanych rozwiązań);
- kilkumiesięczny okres tzw. "wpracowania", wymagający osiągnięcia pełnej sprawności posadzonych roślin.
Jak działa oczyszczalnia hybrydoworoślinna?
Z domu ścieki przechodzą wpierw do osadnika, gdzie zachodzi wstępne oczyszczanie poprzez procesy mechaniczne.
Usuwany jest piasek, większe zanieczyszczania mechaniczne oraz część zawiesin.
Następnie odpady doprowadzane są do złoża biologicznego oczyszczalni, gdzie dzięki skomplikowanym procesom mechanicznym, biologicznym i chemicznym ścieki są oczyszczane. Złoże to jest wypełnione żwirem, tłuczniem, rumoszem skalnym lub odpowiednio przygotowanym gruzem i jest obsadzone roślinami mokradłowymi.
Oczyszczona woda przechodzi następnie przez odpływ do studzienki kontrolnej a później do rury wylotowej.
Tak oczyszczoną wodę możemy wykorzystać do podlewania roślin w ogrodzie lub w domu do spłukiwania wody w łazience.
W jaki sposób roślinność oczyszcza środowisko?
Przy budowie oczyszczalni ścieków hydrofitowych wykorzystujemy rośliny wodne i z siedlisk podmokłych, które posiadają cechę umożliwiającą transport tlenu do korzeni, dzięki czemu umożliwiają procesy życiowe w organach zanurzonych. W ten sposób roślina transportując tlen do korzeni wytwarza wokół nich strefę tlenową, w których żyją mikroorganizmy oczyszczające wodę. Strefy tlenowe i beztlenowe powodują procesy rozkładu zanieczyszczeń równolegle lub naprzemiennie co daje wysoką skuteczność oczyszczania. Większość związków przyswajalnych jest pobierana i wykorzystywana przez drobnoustroje, a tylko około jednej dziesiątej przez rośliny. Produkty metabolizmu bakterii opuszczają złoże w postaci gazów, jest to głównie CO2 pochodzący z rozkładu materii organicznej. Część zanieczyszczeń tworzy osad lub zostaje trwale związana z podłożem, a reszta opuszcza złoże z odpływem oczyszczonych ścieków.
Przykłady roślin, które możemy wykorzystać w oczyszczalni cieków hydrofitowych:
Tatarak zwyczajny (Acorus calamus), Knieć błotna (Caltha palustris), Turzyca sztywna (Carex elata), Sitowie igłowate (Eleocharis acicularis), Kuklik zwyczajny (Geum rivale).
Mała retencja jest bardzo szerokim i niezwykle pożytecznym pojęciem. Zwykle rozumie się ją jako działanie prowadzące do zwiększania uwilgotnienia siedlisk przez podniesienie poziomu wód gruntowych, środkami technicznymi np.: przez budowę zbiorników, piętrzenie wody w cieku, zabiegi agromelioracyjne i fitomelioracyjne, jak również zwiększenie intercepcji poprzez zalesianie i zadrzewianie. Mała retencja dotyczy głównie małych obiektów o lokalnym oddziaływaniu.
Zwiększenie uwilgotnienia siedlisk leśnych zgodnie z typem siedliskowym lasu powoduje zmiany mikroklimatu, który może łagodzić negatywne skutki zmian pogodowych. Może nastąpić zwiększenie bioróżnorodności gatunkowej roślin, a także przywrócenie naturalnej szaty roślinnej – w miejscach gdzie ta została zniszczona. W lasach obiekty techniczne małej retencji mogą poprawić warunki bytowania ptaków wodnych i zwierzyny przez ułatwienie dostępu do otwartego lustra wody i wytworzenie dla nich naturalnej ostoi. Obiekty małej retencji przyczyniają się do zaopatrzenia w wodę szkółek leśnych a także mogą służyć celom przeciwpożarowym. W wielu przypadkach obiekty techniczne małej retencji stanowią również walor krajobrazowy.
Potrzeba wykonywania obiektów technicznych małej retencji i przysposobienia terenu do magazynowania wody spowodowana jest pogarszaniem się warunków wodnych w lasach na terenie Polski. Przez ostatnie 30 lat można zaobserwować postępujące osuszanie powierzchni ziemi.
Sama likwidacja źródeł zanieczyszczeń nie powoduje automatycznego i szybkiego oczyszczenia wód poniżej źródła. Na przykład osady w jeziorach bądź w sztucznych zbiornikach zaporowych mogły skumulować zanieczyszczenia i obecnie są ich wtórnym źródłem.
Znacznie większym problemem dla czystości wód są nieskoncentrowane źródła zanieczyszczeń, np. pochodzących z gospodarki rolnej. Kultura w prowadzeniu tej gospodarki i przestrzeganie zasad zawartych w obowiązujących przepisach prawnych zapewni podstawowy poziom zabezpieczenia przed tym zagrożeniem.
Minimum rolnośrodowiskowe obejmuje następujące zakazy i nakazy w zakresie ochrony wód, nawożenia i stosowania środków ochrony roślin;
dawka nawozu naturalnego zastosowana w ciągu roku nie może zawierać więcej niż 170 kg azotu (N) w czystym składniku na 1 ha użytków rolnych. Przekroczenie tej dawki świadczy o nadmiernej obsadzie zwierząt i zagrożeniu wód gruntowych. Zabrania się stosowania nawozów naturalnych w postaci płynnej na glebach bez okrywy roślinnej, położonych na stokach o nachyleniu większym niż 10% oraz podczas wegetacji roślin przeznaczonych do bezpośredniego spożycia przez ludzi;
uporządkowanemu, zgodnie z wymogami zawartymi w Ustawie o nawozach i nawożeniu, sposoby przechowywania nawozów naturalnych. Wolno stosować tylko nawozy naturalne i środki ochrony roślin, które zostały oficjalnie dopuszczone do obrotu i stosowania. Ponadto należy przestrzegać zasad stosowania nawozów w celu ograniczenia zanieczyszczeń środowiska o charakterze rozproszonym (obszarowym), pochodzących z rolnictwa jak też zakazów i nakazów obowiązujących podczas stosowania środków ochrony roślin (np. posiadanie sprawnych technicznie opryskiwaczy);
rolnicze wykorzystanie ścieków na terenie gospodarstwa może się odbywać w uzasadnionych prawem przypadkach po uzyskaniu odpowiedniego pozwolenia wodnoprawnego i zgodnie z warunkami określonymi w tym pozwoleniu;
wykorzystanie osadów ściekowych w rolnictwie może odbywać się tylko zgodnie z warunkami określonymi w odpowiednim rozporządzeniu. Osadów ściekowych nie można stosować na gruntach wykorzystywanych na pastwiska i łąki. W rolnictwie stosuje się osady ściekowe w postaci płynnej lub ziemistej, a grunty, na których mają być stosowane osady ściekowe podlegają określonym badaniom;
istnieje obowiązek prawidłowego (zgodnie z Ustawą o utrzymaniu czystości i porządku w gminach) gromadzenia i odprowadzania ścieków bytowych wytworzonych na terenie gospodarstwa;
konieczne jest utrzymywanie sprawnych urządzeń melioracji szczegółowych występujących na terenie gospodarstwa lub świadczenie na rzecz spółki wodnej;
należy przestrzegać zakazu wypalania roślinności na łąkach, pastwiskach, nieużytkach, pasach przydrożnych. Zakaz dotyczy również miedz, rowów, zeschłych traw oraz ściernisk i słomy (słoma - dodatkowy wymóg nie wynikający z przepisów ustawy);
obowiązuje zakaz usuwania drzew i krzewów bez odpowiednich pozwoleń oraz nakaz utrzymywania we właściwym stanie i pielęgnowania drzew i krzewów rosnących na użytkowanych nieruchomościach;
ochrona zwierzyny obejmuje tworzenie warunków bezpiecznego bytowania zwierzyny i dotyczy zakazu wybierania jaj i piskląt oraz niszczenia lęgowisk, nor i gniazd ptasich;
konieczne jest utrzymywanie czystości i porządku zarówno w obejściu, jak też w całym gospodarstwie. Rolnicy muszą posiadać urządzenia do gromadzenia odpadów bytowych wytworzonych na terenie gospodarstwa.
Ochrona przed dopływem zanieczyszczeń obszarowych:
unikanie nawożenia na zamarzniętą glebę lub śnieg
unikanie upraw w pobliżu zbiorników i cieków które wymagają nawożenia
nawożenie mineralne powinno się stosować >20m od strefy ochronnej
nie pozostawiać gleby ani pól bez pokrywy roślinnej
zbocze o nachyleniu >20% powinno się zalesiać i zadrzewiać; zbocza o spadku 15-20% nie należy uprawiać
orke należy prowadzić w poprzek stoku
chronić śródpolne oczka wodne, odnawiać stare i budować nowe
należy budować rowy i kanały opaskowe wzdłuż cieków i zbiorników a wodę wykorzystywać do nawożeń
przeorywać słomę zbóż w celu minimalizacji wymywania z gleby azotu mineralnego
uszczelnianie szamb
wyznaczanie stref ochronnych wokół zbiorników
zabudowa nie powinna się znajdować 100m od linii brzegowej
budowa punktowych kolektorów ściekowych
bariery geochemiczne – pasy zadrzewień śródpolnych wzdłuż cieków i zbiorników wodnych
Ochrona i rekultywacja zbiorników wodnych
Sprawozdanie