Gleba to naturalny twór, który powstał dzięki oddziaływaniu różnych czynników na wierzchnią warstwę skorupy ziemskiej.
Podlega ona ciągłym przemianom i w zależności od warunków w jakich powstała oraz od podłoża z którego powstała charakteryzuje się specyficznymi cechami morfologicznymi i właściwościami biologicznymi, fizycznymi, a także chemicznymi.
Stwarzając warunki dla życia roślin i zwierząt gleba stała się ważnym składnikiem ekosystemów lądowych i wodnych.
Gleba – obiekt badań gleboznawstwa – to twór stanowiący powierzchniową warstwę lądów globu ziemskiego, który jest zdolny do zaspokajania zapotrzebowania roślin na składniki pokarmowe i wodę, oraz zapotrzebowanie korzeni roślin w niezbędną ilość powierza, tlenu i ciepła umożliwiających ich normalny rozwój.
Gleba jest złożonym ożywionym, dynamicznym tworem przyrody, w którym zachodzą ciągle procesy rozkładu i syntezy zarówno związków mineralnych jak i organicznych oraz ich przemieszaniem.
Odznacza się swoistymi cechami morfologicznymi oraz właściwościami fizycznymi, chemicznymi, biologicznymi stwarzając warunki dla życia roślin i zwierząt. Jest znaczącym elementem wszystkich ekosystemów lądowych, pełniącym wiele funkcji i podlegającym stałej ewolucji.
Określenie właściwości gleby jest niezbędne w wielu przypadkach takich jak planowanie przestrzenne zabudowy mieszkaniowej, dróg i przestrzeni produkcyjnej (rozmieszczenie domów, dróg, pól uprawnych, łąk, pastwisk, sadów i ogrodów warzywnych), rejonizacja roślin uprawnych, nawożenie, wapnowanie, melioracje.
Poznanie i zrozumienie biologicznych, fizycznych, chemicznych procesów, zachodzących w środowisku glebowym jest konieczne do właściwego użytkowania gleby, która będąc żywicielem roślin, pośrednio żywi zwierzęta i ludzi.
Ze względu na długi w czasie proces powstania gleby (1 cm na 100-400 lat) należy traktować ją jako zasób nieodnawialny, który powinien podlegać szczególnej ochronie.
Każda gleba powstaje w wyniku oddziaływania różnych czynników określanych jako glebotwórcze, do których zalicza się:
- skałę macierzystą
- klimat
- wodę
- organizmy żywe
- ukształtowanie powierzchni (rzeźba terenu)
- działalność człowieka
- czas (wiek gleby)
Skałami macierzystymi nazywamy skały o różnej genezie, z których pod działaniem czynników i procesów glebotwórczych powstają gleby.
Są trzy rodzaje skał macierzystych: skały magmowe, osadowe i metamorficzne.
Skały magmowe powstają w wysokich temperaturach i są produktami krzepnięcia magmy wewnątrz ziemi i na jej powierzchni. Dzieli się je na głębinowe i wylewne.
Skały osadowe powstają na lądach i w morzach a więc w dużo niższej temperaturze w wyniku procesów wietrzenia i sedymentacji (osadzania się).
Skały magmowe i osadowe mogą ulec przemieszczeniom w głąb Ziemi, gdzie pod wpływem wysokiej temperatury i pod działaniem wysokiego ciśnienia powstają skały metamorficzne nazywane również przeobrażeniowymi.
Skałami macierzystymi tak dla gleb mineralnych i organicznych są skały osadowe, ale nie są to te same skały
Gleby mineralne – kształtują się ze skał osadowych powstających w wyniku osadzania się produktów wietrzenia innych skał występujących na kuli ziemskiej
Gleby organiczne czyli skały osadowe pochodzenia roślinnego, tworzą się podczas gromadzenia i rozkładu (humifikacji) szczątek roślinnych w warunkach nadmiernego uwilgotnienia czyli w warunkach beztlenowych.
Klimat – a przede wszystkim opady atmosferyczne, wilgotność względna powietrza, temp. Powietrza, ruchy powietrza (wiatry), w znacznym stopniu wpływa na tworzenie się i rozwój gleb.
Woda jest jednym z ważniejszych czynników glebotwórczym znajdującym się na kuli ziemskiej pod różnymi postaciami np. rzek, mórz oceanów oraz w różnych stanach skupienia np. stałym – lód, śnieg, ciekłym – deszcz, gazowym – mgła. Woda umożliwia życie i rozwój wszystkim organizmom żywym. Gleby na terenie naszego kraju w znacznej części powstały w wyniku działania wody.
Organizmy żywe – odgrywają znaczącą rolę w procesie tworzenia, a także przemian gleb. Zwierzęta glebowe m.in. kret, myszy, mrówki i dżdżownice.
Roślinność – mikroorganizmy glebowe.
Rzeźba terenu (ukształtowanie powierzchni) ma również duże znaczenie w procesie tworzenia się i przekształcania gleb ze względu na możliwość przyspieszenia lub opóźnienia działania innych czynników i procesów glebotwórczych.
Działalność człowieka – polega przede wszystkim na tworzeniu nowych, przekształcaniu już istniejących gleb. Nie jest to działalność idąca tylko w dobrym kierunku, ponieważ budując zakłady przemysłowe człowiek doprowadza do zniszczenia naturalnie wykształconych gleb.
Nie jest to także działalność idąca tylko w złym kierunku, ponieważ człowiek przeprowadzając rekultywację terenów zniszczonych przez przemysł otrzymuje gleby przydatne do produkcji rolniczej.
Czas (wiek gleby) choć nie jest typowym czynnikiem glebotwórczym ponieważ określa długość trwania procesu kształtowania i ewolucji gleby to jednak ma duże znaczenie dla pełnego wytworzenia się profilu powstającej gleby.
Połączenie długości oddziaływania czynników i procesów glebotwórczych z ich różną intensywnością spowoduje powstanie różnorodnych gleb.
Proces glebotwórczy - jest to całokształt zjawisk fizycznych, chemicznych i biologicznych zachodzących w wierzchniej warstwie skorupy ziemskiej i prowadzących do powstania gleby. Różnorodność powstających gleb wynika z wpływu różnorodnych warunków klimatycznych i utworów macierzystych oraz szaty roślinnej na wierzchniej warstwie skorupy ziemskiej podczas trwania procesów glebotwórczych.
Na terenie naszego kraju procesami, które dominują przy kształtowaniu gleb są procesy przemywania, bielicowania, oglejania, brunatnienia, proces bagienny i murszenia.
Rekultywacja – przywrócenie gruntom zdegradowanych lub zdewastowanych wartości użytkowych lub przyrodniczych przez właściwe ukształtowanie rzeźby terenu, poprawienie się właściwości fizycznych i chemicznych oraz odtworzenie gleb, uregulowanie stosunków wodnych i dróg dojazdowych.
Rekultywacja terenów poeksploatacyjnych (po górniczych)
Rekultywacja terenów odkrywkowych zwałowisk – prace prowadzące tereny poeksploatacyjne i zwałowiska do regionalnego użytku do przemysłu itp.
Rekultywacja przyrodnicza – renaturyzacja
BRONFIELD – tereny zdegradowane w wyniku działalności wykraczającej poza działalność przyrodniczą i górniczą.
TEREN PRZEMYSŁOWY – teren zdegradowany, niewykorzystany lub w pełni wykorzystane, pierowtnie przeznaczone pod działalność gospodarczą
TEREB PRZMYSŁOWY – obszar na którym odbywa się działalność przemysłowa
Cele, fazy i kierunki rekultywacji
Proces rekultywacji terenów zdegradowanych
Może w pewnym sensie postępować samoistnie dzięki naturalnym przemianom zachodzącym w środowisku glebowym jednak podstawowym sposobem rekultywacji jest metoda techniczno-biologiczna, oparta na zabiegach prowadzonych w trzech fazach.
Fazy rekultywacji:
Faza przygotowawcza ( Maciak )
Obejmuje zgromadzenie i opracowanie dokumentów obiektu:
Inwentaryzacja obiektu
Operat dotyczący kierunku zagospodarowania oraz wyboru metody rekultywacji projekt zagospodarowania terenu zrekultywowanego
Projekt realizacji prac w fazie rekultywacji technicznej ( założenia techniczno-ekonomiczne, projekt techniczny, kosztorys)
Projekt realizacji prac w fazie rekultywacji biologicznej
Faza techniczna
Obejmuje czynności mechaniczne i techniczne służące właściwemu przygotowaniu gruntu, a zwłaszcza :
Odpowiednie uksztaltowanie rzeźby terenu
Wyrównanie powierzchni zwałów i spągów
Nadanie zboczom odpowiednich nachyleń
Regulacje warunków wodnych
Odtworzenie pokrywy glebowej
Neutralizacje gruntów toksycznych i użyźnienie jałowych
Budowę dróg dojazdowych i infrastruktury terenu
Faza biologiczna
Ma na celu ożywienie gleby i obejmuje następujące zabiegi:
Zabezpieczenie stateczności zboczy obudowa biologiczna
Uprawę mechaniczne
Nawożenie
Wzbogacenie gleby w substancję organiczną
Zabiegi służące regulacji stosunków wodnych
Wprowadzenie roślinności pionierskiej i docelowej
Fazy i rodzaje rekultywacji są zapisane w polskiej normie PN-G-7800;2002
Kierunek rekultywacji określa zakres i sposób rekultywacji pod katem form przyszłego zagospodarowania
Ogólne zasady wyboru kierunku
Wybór kierunku zależny jest od
Geomorfologii obiektu zwłaszcza nachylenia stoków
Rodzaju utworów ( skał ) które występują na danym terenie, określających ich przydatność rekultywacyjna
Możliwości przykrycia utworów o zlej przydatności rekultywacyjnej warstwa żyźniejszą
Warunki wodne
Zgodności z lokalnym planem zagospodarowania przestrzennego
Czynniki ekonomiczne, inne czynniki ( np. ochrona przyrody )
Wg PN-G-7800;2002
Rodzaje rekultywacji – kierunek :
-Rolny - do zagospodarowania rolniczego: grunty orne, użytki zielone, sady, ogrody
-Leśny – do zagospodarowania leśnego: lasy produkcyjne, lasy ochronne
-Komunalny – do celów komunalnych, np. parki, zieleńce, obiekty sportowe, wypoczynkowe
-Wodny – pod zbiorniki wodne oraz budowę tych zbiorników
-Specjalny – Do zagospodarowania na inne cele niż rekultywacji rolnej, leśnej komunalnej wodnej.
CELE REKULTYWACJI
Celem prowadzonej rekultywacji może być przystosowanie terenu do:
Użytkowania gospodarczego, w tym zalesienia lub uprawy rolniczej
Utworzenia miejskiego założenia zielonego
Utworzenia terenów sportowo-rekreacyjnych
Uformowania zbiornika wodnego
Przeprowadzenia szlaków komunikacyjnych
Lokalizacji budynków mieszkaniowych i użyteczności publicznej
Lokalizacji budowli technicznych
Przeprowadzenia elementów sieci przesyłowych
Górnictwo węgla kamiennego
Pow. Obszarów górnictwa węgla kamiennego – 6,58 tyś. Ha
Roczne wydobycie – 100 mln ton
Węgiel kamienny występuje w zagłębiach:
Górnośląskim
Dolnośląskim
Lubelskim
Razem 46 złóż węgla kamiennego.
Oddziaływanie podziemnych kopalń węgla kamiennego
wody powierzchniowe ( zasolenie, obniżenie poziomu wody i wysychanie zbiorników )
Wody podziemne ( zanieczyszczenie, zmiana warunków hydrologicznych)
Powierzchnie ziemi ( odkształcenie i podtopienia terenu zmianę stosunków wodnych gleby, składowanie odpadów)
Powietrza ( emisja metanu i pyłu, emisja gazowa z palących się hałd)
krajobraz, flora i fauna, wartości kulturowe – w zależności od lokalizacji prowadzonej działalności górniczej.
Tereny zawodnione poddaje się rekultywacji stojąc jedną z 2 koncepcji:
Pozostawia się zalewisko, urządzając je – wraz z otoczeniem – zgodnie z docelowym sposobem użytkowania – zagospodarowanie w kierunku wodnym z przeznaczeniem na cele rekreacyjne,
Zasypuje się zalewisko materiałem ziemnym, np.: odpowiednio przygotowanymi odpadami górniczymi ( skala płonna traktowana jest jako odpad składowany, a jako odpad zagospodarowany, wykorzystany do rekultywacji).
Zwałowiska skały płonnej górnictwa węgla kamiennego należą do bardzo trudnych do rekultywacji. Problemy wynikają z nałożenia się kilku niekorzystnych czynników, jakimi są:
Kształt zwałów, strome skarpy – zwłaszcza w przypadku zwałów starszych,
Zła przydatność rekultywacyjna materiału zwałów (klasa V, czyli utwory toksyczne wg Skawiny ),Dodatkową trudność stanowi fakt, że właściwości materiału hałd zmieniają się w czasie,
Ważnym czynnikiem niekorzystnym jest termiczna aktywność zwałów,
-
W projektowaniu rekultywacji zwałów górnictwa węgla kamiennego trzeba uwzględnić :
Właściwości zwałowanego materiału
Ich zmienność w czasie od chwili zakończonego zwałowania.
W Zagłębiu wałbrzysko-Noworudzkim, gdzie skała płonna zawiera mniej pirytu i charakteryzuje się stosunkowo niewielkim zasolenie, dominuje leśny kierunek zagospodarowania
Kierunek ten jest jednak ryzykowny, gdyż na zwałowiskach nie powstają lasy produkcyjne o odpowiednim uzysku drewna. Dlatego obecnie preferuje się zagospodarowanie zwałów w kierunku rekreacyjnym.
Zastosowanie kierunku rekreacyjnego pozwala na wprowadzenie zakrzywień i zadrzewień typu parkowego ( zieleń uporządkowana ) Zadarnienie skarp można wykonać stosując np. metodą hydroobsiewu, a roślinność posadzić w kępach wykorzystując krzewy lub drzewa.
Szczególnymi sposobami zagospodarowania hałd górniczych może być urządzenie na nich terenów sportowych do przeprowadzania zawodów motocrossowych ( hałdy wałbrzyskie )
Gatunki drzew i krzewów stosowane w rekultywacji zwałowisk górnictwa węgla kamiennego
Zwały nie przepalone – wierzchowiny
Drzewa | Krzewy |
Brzoza brodawkowata Robinia akacjowa Sosna czarna Sosna zwyczajna Dąb czerwony Modrzew europejski Olsza czarna Olsza szara Jarząb pospolity Topola osika |
Róża pomarszczona Karagana syberyjska Głóg dwuszyjkowy Liguster pospolity Rokitnik zwyczajny Dereń |
Zwały przepalone – wierzchowiny Zbocza zwałów
Drzewa | Drzewa o lekkich koronach |
Wszystkie gatunki jak na zwały nie przepalone Dąb szypułkowy Jesion wyniosły Klon polny Krzewy jak na zwały nie przepalone + inne |
Robinia akacjowa Olsza szara Topola osika Jarząb pospolity Wierzba iwa Krzewy jak na zwały nie przepalone |
Górnictwo węgla brunatnego
Wydobycie węgla brunatnego
Zagłębie | Rok 2003 | Rok 2010 |
Bełchatowskie | 34,6 | 39,2 |
Konińsko-Adamowskie | 16,1 | 14,9 |
Turoszowskie | 10,1 | 12,4 |
Razem | 60,8 | 66,5 |
Zasoby węgla brunatnego na świecie – 510 mld ton
Oddziaływanie odkrywkowej eksploatacji węgla brunatnego na środowisko glebowe obejmuje:
Wyłączenie z użytkowania rolniczego gleb w obrębie odkrywki, zwałowisk zewnętrznych i obiektów infrastruktury górniczej
Geomechaniczną dewastacje związaną ze zmiana morfologii terenu
Naruszenie struktury i cech fizykochemicznych górotworu
Skutki zmian jakości i ilości wód powierzchniowych
Odwodnienie terenu w obrębie leja depresji
Problem degradacji gleb obejmuje także gleby otaczające odkrywkę gdzie dochodzi do degradacji hydrologicznej w obrębie leja depresji
Istotnym elementem ingerencji w środowisko jest ponadto naruszenie walorów krajobrazu i pogorszenie potencjalnych walorów rekreacyjnych danego terenu
Pośrednio eksploatacja węgla brunatnego wpływa na degradacje środowiska przez fakt funkcjonowania elektrowni pracujących w oparciu o spalanie wydobytego węgla.
Rekultywacja zwałowisk
W toku prac rekultywacyjnych wyróżnia się trzy fazy:
Fazę przygotowawczą – obejmująca przygotowanie dokumentacji projektowo-kosztorysowej
Fazę rekultywacji podstawowej – polegającą na :
Właściwym ukształtowaniu rzeźby zwałowiska
Połączeniu z terenami przyległymi poprzez budowę systemu dróg i pochylni
Budowie systemu odwodnienia powierzchniowego
Izolacji lub neutralizacji gruntów nie przydatnych do rekultywacji
Fazę rekultywacji szczegółowej – polegającą na :
Wprowadzaniu roślinności zielnej ( wysiew nasion w ilości ok 85 kg/ha )
Wprowadzenie gatunków drzewiastych (na 1 ha powierzchni 10 – 14 tys. Sadzonek )
Pielęgnacja nasadzeń ( nawożenie mineralne, likwidacja wypadów roślinnych)
Zwałowisko zewnętrzne Bełchatów
Zasadnicze prace rekultywacyjne na tym obiekcie zakończone zostały w 1994r.
Do gospodarowania leśnego przekazano dotychczas Lasom Państwowym 1516 ha gruntów zrekultywowanych w kierunku leśnym; są to grunty na zwałowisku i terenach przyległych z wyłączeniem trasy narciarskiej i składowiska gipsów dla PGE Elektrowni Bełchatów S.A. ( ok. 42 ha składowisk gipsów )
Przykład rekultywacji:
Zrekultywowane zwałowisko zewnętrzne KWB Bełchatów ( Góra Kamieńsk ) :
Na górze Kamieńsk znajduje się elektrownia wiatrowa składająca się z 15 turbin o mocy 2MW każda;
Na północno-wschodnim stoku góry znajduje się ośrodek sportu i rekreacji wyposażony miedzy innymi w sztucznie naśnieżana oświetloną trasę narciarska
Powierzchnia zwałowiska wynosi 1480 ha
Zwałowisko powstało z nadkłada o obj. 1350 mln m3
Zwałowisko wewnętrzne Bełchatów
Podobnie jak w przypadku zwałowiska zewnętrznego został utrzymany leśny kierunek rekultywacji. Powierzchnia docelowa zwałowiska wewnętrznego wniesie 1300 ha
Do końca 2005 roku w ramach prac rekultywacyjnych wykonano sumarycznie:
Rekultywacja podstawowa - 794 ha
Rekultywacja szczegółowa - 233 ha
W pierwszej połowie 2006 roku w ramach rekultywacji szczegółowej zadarniono – 3ha
Na zwałowisko tym przekazano już lasom państwowym 54 ha zrekultywowanych gruntów a kolejne 146 ha przygotowanych do przekazania.
Zwałowisko Szczerców
Obecnie nadkład z wyrobiska Pola Szczerców jest na pobliskim tymczasowym zwałowisku zewnętrznym. Z którego zostanie przetransportowany do wyrobiska P/Szczerców po zakończeniu wybierania węgla
Ze względu na tymczasowość, zwałowisko zew. Pola Szczerców nie będzie zalesiane:
Wykonana zostanie jedynie przeciwerozyjna obudowa biologiczna roślinnością zielna, która zabezpieczy pow. Wierzchowiny półek i skarp przed niszczącym działaniem wiatru i wód opadowych.
Do końca 2005r. w ramach prac rekultywacyjnych wykonano sumarycznie:
Rekultywacja podst. – 137 ha
Rekultywacja szczegółowa - 45 ha
W I połowie 2006r. w ramach tymczasowej obudowy biologicznej wykonano - 13 ha
W roku 2006 w Polsce wydobyto ok 90 mln ton węgla kamiennego i 60 mln ton węgla brunatnego a na świecie 5mld ton węgla kamiennego i odpowiednio 1 mln ton węgla brunatnego
Polskie wydobycie węgla stanowi tylko 2,5% wydobycie węgla na świecie.
W 2030 roku na świecie planuje się wydobycie węgla kamiennego i brunatnego na poziomie ok. 13,5 mld ton
W Polsce około 140 mln ton nasze wydobycie będzie stanowiło tylko 1 % ogólnego światowego zużycia węgla.
Polska czołowym producentem węgla kamiennego i węgla brunatnego
Produkcja węgla kamiennego - 8 pozycja
Produkcja węgla brunatnego – 7 pozycja
Blisko 95 % energii elektrycznej jest wytwarzane z węgla
Węgiel kamienny wraz z węglem brunatnym są gwarancją polskiego bezpieczeństwa energetycznego
W dniu 8 marca br. Ukazał się Komunikat Komisji Europejskiej pod nazwa „ZIELNA KSIĘGA” – Europejska strategia na rzecz zrównoważonej konkurencyjnej i bezpiecznej energii”
Zielona księga przedstawia sposób w jaki europejska polityka energetyczna mogłaby sprostać trzem zasadniczym celom: zrównoważonemu rozwojowi, konkurencyjności i bezpieczeństwu dostaw.
W dokumencie Komisja Europejska prezentuje swoja wizje energetycznej Europy. Określa podstawy europejskiej polityki energetycznej.
Górnictwo siarki
W Polsce złoża siarki znajdują się okręgach:
Tarnobrzeskim – ok. 88 km2
Lubaczowskim – ok. 39 km2
Staszowskim – ok. 15,8 km2
Rejon Tarnobrzeski – zasoby bilansowe ok. 560 mln ton ( 75% zasobów krajowych).
Ogółem, do końca 2005 roku w rejonie Tarnobrzega wydobyto około 123,3 mln Mg siarki, z czego 14,6 mln Mg pochodziło z kopalń odkrywkowych, a pozostałe 108,7 mln Mg z kopalń otworowych.
Eksploatacja w rejonie Tarnobrzeskim złóż siarki rodzimej prowadzona jest od 1961 r
W początkowym okresie wydobycia w kopalniach Piaseczno (1961-1971) i Machów (1969-1992) stosowano głownie metodę odkrywkową.
Dynamiczny wzrost wydobycia nastąpił jednak wraz z wdrożeniem technologii otworowej eksploatacji złoża siarki w kopalni Jeziórko (1967-2001) i później w kopalni Osiek (od 1993r.)
Na potrzeby krajowego przemysłu chemicznego pozostawiono jedynie kopalnię Osiek o najniższych kosztach wydobycia i zdolności produkcyjnej dostosowanej do bieżącego zapotrzebowania ( ok. 0,7 mln Mg w roku)
Aktualnie na świecie jedyną czynna kopalnią otworową jest „Osiek”
Metoda odkrywkowa – metoda ta był stosowana, gdy złoża zalegały na niewielkich głębokościach i przy korzystnych stosunkach miąższości warstwy siarkonośnej do miąższości warstwy nadkładu.
Wydobycie ą metodą polegało na zdejmowaniu warstwami nadkładu przy pomocy urządzeń mechanicznych ze złoża rudy siarkowej i składaniu tego nadkładu na zwałowisku. Uzyskaną siarkę w wyniku eksploatacji przekazywano do zakładów przeróbczych, gdzie podlega procesowi flotacji.
Metoda Frascha ( metoda podziemnego wytapiania lub metoda otworowa)
Metoda polegała na tworzeniu węzłów składających się z otworu centralnego przez który jedną kolumną rur podawana była do złoża gorąca woda, drugą centrycznie ustawioną kolumną rur wydobywa się płynna siarkę. A trzecią wewnętrzną kolumną podawane było sprężone powietrze, ułatwiające wypływ siarki na powierzchnię.
W celu uniknięcia awarii i niekontrolowanego przepływu roztopionej siarki poza rurami na powierzchnię terenu, wiercone są w odległości do 120 m otwory odprężające, którymi odbiera się nadmiar wody w złożu, zmniejszając jej ciśnienie do bezpiecznego poziomu.
W odległości ok. 1000m od węzła eksploatacyjnego wiercone są otwory odprężenia depresyjnego, który wypompowuje się nadmiar wody ze złoża, tak aby przywrócić naturalne warunki przepływu wody w złożu.
Degradacja środowiska w rejonie eksploatacja siarki metodą otworową
Główne formy degradacji to przekształcenia:
- Geomechaniczne,
Powodują zniszczenie przemieszczenie lub przykrycie zewnętrznych poziomów gleby,
Deformacje ciągłe ( osiadanie powierzchni ) od 2,5 do 3,5 m (6m) i występowanie deformacji nieciągłych w postaci zapadlisk i uskoków.
- Hydrologiczne
Są następstwem pierwotnych stosunków wodnych, powstałych w wyniku poeksploatacyjnych osiadań terenu i prowadzące do zmniejszenia grubości warstwy aeracyjnej gleby.
- Chemiczne, związane z przedostawaniem się na powierzchnię siarki elementarnej i silnie zmineralizowanych wód złożowych do dużej zawartości siarkowodoru.
Chemicznie aktywna siarka ulega przemianom mikrobiologicznym, w wyniku których w etapie końcowym powstaje kwas siarkowy ( w konsekwencji pH gleby poniżej 2, przyspieszony proces mineralizacji materii organicznej).
Rekultywacja i zagospodarowanie terenów zdegradowanych w wyniku wydobycia siarki:
Rekultywacja obejmowała 3 fazy:
Przygotowawcza ( dokumentacyjna)
Podstawowa (techniczna) obejmowała następujące zadania:
Ukształtowanie rzeźby terenu
Uregulowanie stosunków wodnych
Odtworzenie gleb metodami technicznymi
Budowę dróg dojazdowych
Budowę lub renowację sieci melioracyjnej z zachowaniem dotychczasowych stosunków wodnych na terenach przyległych oraz zabezpieczenie wierzchnich warstw gleby.
Szczegółową (biologiczną) – zabiegi prowadzone w tej fazie mają za zadanie przywrócenie zdolności produkcyjnych gruntów.
Uzupełnienie urządzeń melioracyjnych i wykonanie prac wodno-melioracyjnych
Neutralizację utworów toksycznych i użyźnienie utworów jałowych, a także wykonanie zabiegów agrotechnicznych, w celu poprawy właściwości fizyczno-chemicznych gruntów.
Wprowadzenie roślinności w celu zahamowania procesów erozji i odtworzenia warunków biologicznych
Biologiczną odbudowę skarp i zboczy.
Zagospodarowanie
Greszta (1980) wyróżnił w zależności od zastosowania kierunku rekultywacji:
Zagospodarowanie przedplonowe.
Zagospodarowanie docelowe, czyli przejście do pełnej produkcji rolnej przy kierunku leśnym i rolnym, a także całkowite zagospodarowanie powierzchni i zainstalowanie urządzeń (kierunek wodny, komunalny)
Proces likwidacji wyrobisk kopalni siarki Machów i wyrobiska Piaseczno
Zakończy się utworzeniem zbiorników rekreacyjnych, które wpłyną na zmiany środowiskowe, w tym na:
Powrót stosunków wodnych w rejonie wyrobisk do pierwotnego stanu
Utworzenie dwóch zbiorników wodnych o łącznej powierzchni ponad 660 ha.
Wpływ górnictwa i przetwórstwa metali na środowisko glebowe związany jest z:
Wydobyciem rud
Przetwarzaniem ( polegającym na wzbogaceniu w procesie flotacji oraz końcowej produkcji metalu w procesach hutniczych)
Formy oddziaływania współczesnego górnictwa i przetwórstwa rud metali nieżelaznych na środowisko glebowe na etapie wydobycia:
Pylenie ( z szybów górniczych oraz podczas transportu urobku) – powoduje degradacji chemiczną gleb, polegającą głównie na ich zanieczyszczeniu metalami ciężkimi,
Tworzenie hałd górniczych ( zazwyczaj niewielkich rozmiarów ) na których składowana jest pochodząca z udostępniania złoża,
Deformacje terenu – osiadanie typowe dla górnictwa podziemnego
Degradacja hydrologiczna w obrębie leja depresyjnego – nie występuje zawsze ale możliwa w związku z koniecznością odwodnienia terenu.
Flotacja (wzbogacenie rud) to proces technologiczny obejmujący oddzielnie rud metali od kały płonnej.
Proces ten oparty jest na zjawiskach związanych z wytwarzaniem emulsji dwóch cieczy i jej wypienianiem. Wydobytą skałę miesza się z wodą i drugą cieszą tworzącą emulsję, a następnie silnie napowietrza. W wyniku złożonych procesów fizykochemicznych ziarna bogate w minerały rudne wraz z pęcherzykami powietrza wypływają na pow., cieczy, tworząc pianę
Ziarna skały płonnej opadają na dno, tworząc szlam, który następnie transportowany jest na mokro i deponowany w zbiornikach (osadnikach) poflotacyjnych.
Piana zawierająca koncentrat rudy metalu przekazywana jest do dalszego przetwarzania w hucie.
Oddziaływanie zbiorników poflotacyjnych na środowisko glebowe:
Zajęcie dużej powierzchni terenu
Zagrożenie hydrotechniczne związane z możliwością awarii i wydostania się półpłynnej masy odpadów ze zbiornika
Przesiąkanie wody pochodzącej ze zbiornika, zwykle o dużym zasoleniu i jej oddziaływanie na sąsiadujące ze zbiornikiem gleby.
Efekt przesuszenia gleb przyległych – jeśli stosowane jest odpompowywanie przesiąkających ze zbiornika wód
Pylenie z plaż zbiorników poflotacyjnych
Oddziaływanie zasolonych wód odprowadzanych do zbiorników na gleby sąsiadujące z odbiornikami tych wód
Osobnym problemem jest zapewnienie stateczności skarp i ich zabezpieczenie przed erozją wodną.
ekultywacja i zagospodarowanie hałd odpadów przemysłowych
Popioły i żużle energetyczne są odpadami produkowanymi w elektrowniach i elektrociepłowniach spalających konwencjonalne paliwo, jakim jest węgiel kamienny i brunatny.
Popiołów z przemysłu energetycznego w 50% są składowane, a pozostała część jest wykorzystywana dla potrzeb:
Przemysłu cementowego
Do budowy dróg
Posadzki w górnictwie węgla kamiennego, jako dodatek do piasku, mieszanka ta spełnia dobrze funkcje przeciwpożarowe
Rolnictwo – jako składnik nawozów wapniowo-magnezowych. Do odkwaszania torfów, produkcji kompostów oraz alkalizacji nawozów organicznych, np. gnojowicy.
Główne problemy rekultywacji popiołów:
Właściwości chemiczne, a zwłaszcza alkaliczny odczyn i wysokie zasolenie ( głownie dotyczy to popiołów składowanych na sucho)
Brak lub ograniczona dostępność niektórych składników pokarmowych
Niekorzystnych właściwości fizycznych, zwłaszcza na składowiskach mokrych, gdzie często zachodzi konieczność mechanicznego rozbijania skorupy i warstw scementowanych.
Docelowy kierunek rekultywacji to kierunek rolny lub trwałe zadarnienie:
Techniczna rekultywacja składowisk suchych powinna doprowadzić do wyrównania powierzchni a składowisk mokrych – do jej spulchnienia. Skarpy należy uformować zgodnie z ogólnie przyjętymi zasadami, maksymalnie ograniczając ich nachylenie (optymalnie 1:4). Najlepiej jest przykryć zdeponowane odpady warstwa co najmniej 10 cm żyznej gleby.
Biologiczna rekultywacja – przebiega nalepiej gdy do uzyznione warstwy gleby stosuje się nawożenie organiczne oraz mineralne
Prace agrotechniczne należy wykonać w okresie optymalnej wilgotności. Pierwszy etap rekultywacji stanowu obsianie składowiska mieszanka traw z roślinami motylkowymi
Zalecane est także zastosowanie rosliny ochronne np. gorczycy lub rzepaku. Pielęgnacja obejmuje koszenie roślin ochronnych w kwietniu i 2 –krotne traw w okresie wegetacji. Wskazane jest także okresowe nawadnianie.
Rekultywacja i zagospodarowanie hałd fosfogipsów
Fosfogipsy są odpadami wytwarzanymi przy produkcji nawozów fosforowych.
Składowiska fosfogipsów powstają w zasadzie przy wszystkich zakładach przemysłowych produkujących kwas fosforowy lub nawozy fosforowe.
Duże składowiska fosfogipsów znajdują się m.in. w Wiślince koło Gdańska oraz w Policach koło Szczecina, oraz w Bolesławcu gdzie funkcjonują Zakłady Chemiczne Wizów S.A. Rocznie w świecie produkuje się ok, 100 mln ton fosfogipsu, z czego 40 % na Florydzie gdzie powstało 20 składowisk zajmujących powierzchnię 2000 ha, z których zrekultywowano tylko 1 w latach 90-tych.
Silnie kwaśne odcieki ze składowisk fosfogipsu zawierają znaczne ilości : siarczanów, fosforanów, fluorków, niektóre metali ciężkich i radionuklidów.
Silnie kwaśny odczyn (1,5-3,0), sprawia że w pierwszym okresie składowania praktycznie nie występują na składowisku procesy naturalnej selekcji. Woda opadowa powoduje ługowanie kwasu z powierzchniowych warstw składowiska, co wpływa na wzrost pH a w konsekwencji przyczynia się do pojawienia glonów i z czasem kwasolubnych roślin zielonych. W wyniku naturalnej sukcesji w okresie kilku - kilkunastu lat hałdy pokrywają się roślinnością.
Fosfogipsy na składowisku niezabezpieczonym przed oddziaływaniem wody opadowej, powoli rozpuszczają się w wodzie. Hałdy charakteryzują się znaczną podatnością na erozje i rozmywania co prowadzi do krasowości.
Polskie doświadczenia z rekultywacją fosfogipsów wskazują , że nawiezienie na powierzchnię odpadów ziemi próchniczej lub materiału o dobrej przydatności rekultywacyjnej przyspiesza rekultywację.
Osady ze zbiorników sedymentacyjnych zastosowane w Policach okazały się dobry podłożem do rozwoju takich gatunków drzew jak: brzoza brodawkowata, topola osika, klon srebrzysty, dąb czerwony oraz krzewów : rokitnik zwyczajny i karagana syberyjska. Na zadrzewionych częściach hałdy postępuje sukcesja naturalna, prowadząca do kształtowania się typowych zespołów leśnych.
Pomimo trudności powstało sporo propozycji zagospodarowania tego odpadu i to w różnych dziedzinach gospodarki – budownictwie, przemyśle chemicznym, górnictwie czy też w drogownictwie.
Wśród proponowanych rozwiązań technologicznych zagospodarowaniu fosfogipsu można wyróżnić:
Metody chemiczne związane z wykorzystaniem takich składników jak siarka czy wapń
Metody, w których podstawowe procesy opierają się na właściwościach faz występujących w układzie CaSO4 – H2O i ich technologicznych postaciach.
ZASADY REKULTYWACJI GLEB ZDEGRADOWANYCH CHEMICZNIE
Odkwaszanie gleb zakwaszonych
Neutralizacje kwaśnego odczynu gleb uzyskujemy poprzez wapnowanie. Dawkę wapna oblicza się na podstawie kwasowości hydrolitycznej gleby. Na gleby lekkie stosuje się wapno węglanowe natomiast formę tlenkową stosuje się na gleby zwięzłe, ze względu na ich zdolności buforowe.
W Sali świata około 380 mln ha gleb potencjalnie produktywnych nie jest użytkowanych ze względu na nadmierne zasolenie. Problem ten występuje w tych krajach gdzie parowanie dominuje nad infiltracją wody w głąb gleby.
Przyczyny zasolenia gleb
Gleby ulegają zasoleniu w sposób naturalny w wyniku:
Wypływu na powierzchnię słonych źródeł z warstw solonośnych
Zmieniającego się poziomu zasolonej wody gruntowej oraz jej kapilarnego podsiąkania
Wdzierania się wód morskich do koryt rzecznych
Mineralizacji skał macierzystych
Wpływu mikrorzeźby terenu: zagłębienia terenowe, brak drenażu
Mineralizacji roślinności słonolubnej
Przenoszenia kropel wody morskiej lub oceanicznej przez wiatr w stronę lądu
Wysychania słonych zbiorników wodnych
Zdaniem Gryni i wsp. Obszar gleb zasolonych poprzez działalność człowieka na świecie wynosi ponad 20 mln ha.
Przyczyny takiego stanu dotyczą :
Nieumiejętnego nawadniania gleb
Zbyt intensywnego nawożenia mineralnego gleb
stosowania środków chemicznych w celu likwidacji śliskości dróg w okresie zimowym
Wprowadzania ścieków przemysłowych i wód kopalnianych do gruntu
Użytkowania złoży soli
Emisji zanieczyszczeń z zakładów przemysłowych
Rekultywacja - najpowszechniej stosowaną metodą jest metoda hydrologiczna
Sole powodujące zasolenie gleby są łatwo rozpuszczalne w wodzie dlatego efekt odsalania można uzyskać poprzez zastosowanie zabiegów nawadniania.
Efekty przemywania zależą w znacznej mierze od przepuszczalności gleby i szybkości infiltracji wody w głąb profilu glebowego
Metody chemiczne odsalania gleb zasolonych - opierają się na wypieraniu i wymywaniu z gleby soli sodu. Zwykle stosuje się w tym celu klasyczną metodę gipsowania, polegających na wprowadzeniu do gleby siarczanu wapnia. Alternatywnie można stosować także kwas siarkowy albo elementarną siarkę . W wyniku ich reakcji z wymiennymi jonami sodu lub węglanem sodu powstaje siarczan sodu, wymywany w głąb gleby.
Przykładem rekultywacji terenów o dużym zasoleniu podłoża jest obszar Krakowskich Zakładach Sodowych „Solvay”
Po przeprowadzonej restrukturyzacji zakładów zmieniono sposób użytkowania tych terenów.
Na miejsce starych budynków wybudowano centrum handlowe „Zakopianka” które funkcjonują od 1998r. zaś obszar po stawach osadowych przeznaczono na tereny rekreacyjne, zajmujące wraz z terenami przyległymi 88,29 ha.
Rekultywacja osadników i terenów przyległych objęła następujące zabiegi
Wykonanie drenażu odwadniającego w celu osuszenia nasypów
Wyrównanie korony stawów
Ukształtowanie i zabezpieczenie skarp
Pokrycie powierzchni stawów ziemią.
Teren po osadnikach będzie zagospodarowany poprzez zastosowanie kierunku rekultywacji specjalnego spełniającego funkcję rekreacyjno-leśno-parkowe. Zastosowana zostanie roślinność ze zbiorowisk naturalnych występujących na tym terenie, wzbogacone o nasadzenie lipy drobnolistnej i jałowca.
Greinert wyróżnia rekultywację terenów przyległych do szlaków komunikacyjnych.
Autor proponuje następujące fazy:
Faza planowania, w której określane są cele rekultywacji:
Zapoznanie z planem zagospodarowania przestrzennego
Przeprowadzenie rozpoznania terenowego
Faza wykonawcza, w której zależnie od stanu gleby i funkcji terenu wyróżnia prace:
Wyrównania terenu
Rekonstrukcję gleby z gruntu glebowego
Rekonstrukcję powierzchniowego poziomu próchnicznego
Usunięcie zbędnych domieszek z poziomu wierzchniego
Uformowanie i zabezpieczenie skarp
Ułożenie systemu drenażowego
Odsolenie i detoksykację poziomu wierzchowego gleb
Uzupełnienie składników pokarmowych roślin
Wysiew, sadzenie roślin
Pielęgnacja założonego zieleńca
Gleby zanieczyszczone metalami ciężkimi
Zgodnie z obowiązującym prawem „rekultywacja zanieczyszczonej gleby lub ziemi polega na przywróceniu jej właściwości do stanu wymaganego standardami jakości” co związane jest z koniecznością usunięcia z gleby nadmiernych ilości zanieczyszczeń.
Rozporządzenie ministra środowiska z 9 września 2002 dotyczące standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi.
Uwzględnia ok. 50 substancji, w tym metale ciężkie i różne zanieczyszczenia organiczne wyodrębnia 3 kategorie obszarów: A, B, C Uwzględnia głębokość oraz przepuszczalność gruntu, Nie bierze od uwagę właściwości gleby – takich jak: odczyn, zawartość próchnicy, pojemność sorpcyjna te właściwości decydują o zagrożeniu ekologicznym.
Metody rekultywacji opierają się na 2 strategiach:
Unieruchomienie zanieczyszczeń w fazie stałej gleby, związane ze zmniejszeniem ich rozpuszczalności oraz bioprzyswajalności.
Ich unieruchomieniu i usunięciu z gleby.
Efekt unieruchomienia ( immobilizacji ) metali ciężkich w fazie stałej gleby uzyskuje się modyfikując właściwości gleby :
Odczyn
Zdolności sorpcyjne
Podstawowym zabiegiem ograniczającym ruchliwość metali jest odkwaszanie gleb przez wapnowanie.
W przypadku gleb lekkich, ubogich w substancję organiczną, efekt zmniejszenia mobilności metali można uzyskać także rzez wprowadzenie do gleb składników o bardzo dużej pojemności sorpcyjnej.
Stosuje się w tym celu dodatki organiczne np. torf, węgiel brunatny, komposty, trociny, korę drzewną, nawozy zielone. Skutecznym zabiegiem jest takie zastosowanie materiałów bogatych w minerały ilaste.
Metody w rekultywacji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi możemy podzielić na :
Techniczne
Biologiczne
Techniki te stosuje się :
Bez przemieszczania gleby („in situ”)
Usunięcie zanieczyszczonej warstwy gleby, a następnie poddanie jej procesowi oczyszczania w innym miejscu („ex situ”)
Metody „ex situ”
Usuwanie gleby
Przesiewanie gleby
Wymywane metali z gleby
Metody „in situ”
Stosowanie barier na powierzchni gleby w postaci: asfaltu, bądź czystej gleby, minerałów ilastych lub ich kombinacji.
Stosowanie cementu lub techniki „witryfikacji” ( spalanie w wysokiej temperaturze gleby 1000-2000stC )
Wymywanie
Elektrochemiczna - wykorzystująca mechanizm elektrolizy
Fitoremediacja – zastosowanie roślin do oczyszczania roślin
W zależności od rodzaju zanieczyszczenia i sposobu jego detoksykacji wyróżnia się kilka metod remediacji:
Fotodegradacę
Wotalizację
Fitostabilizację
Rizofiltrację
Fioekstrakcję
Fitoekstrakcja polega na usuwaniu metali z gleby poprzez wykorzystanie roślin o naturalnych zdolnościach do pobierania akumulacji, tolerancji dużych ilości metalu. Wykorzystuje się w tym celu zdolności roślin takich jak hiperakumulatory.