WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI KIERUNEK INŻYNIERIA ŚRODOWISKA SPECJALIZACJA WODOCIĄGI I KANALIZACJA

Temat: „Ochrona gleby w kontekście składowania odpadów.”

SPIS TREŚCI:

1. Rodzaje zanieczyszczeń oraz degradacja gleb

1.1. Degradacja gleb w Polsce

2. Odpady

3. Sposoby gospodarowania odpadami a ochrona gleby

• 3.1. Stosowane technologie i sposoby rekultywacji składowisk odpadów

• 3.2 Przykład rekultywacji składowiska odpadów komunalnych w Gliwicach

• 3.3. Zabezpieczenie gleby przed wyciekami ze składowisk odpadów

• 3.4. Gospodarka odpadami w Wielkiej Brytanii

4. Literatura

1. Rodzaje zanieczyszczeń oraz degradacja gleb

Istnieje wiele czynników, które w znaczny sposób wpływają na deformację litosfery. Należą do nich przede wszystkim pomniejszanie oraz niszczenie ekologicznej i produkcyjnej wartości gleby. Jej formy to stopniowy spadek zawartości próchnicy, zakwaszenie, zasolenie, ubytek składników pokarmowych, zanieczyszczenia chemiczne. Techniczne zniszczenie gleby i szaty roślinnej stanowią najwyższą formę degradacji gleb - dewastację.

Degradacja może być naturalna (zachodząca bez czynnego udziału człowieka) i antropogeniczna (spowodowana działalnością człowieka). Spośród wielu czynników naturalnych niekorzystny wpływ mają zmiany spowodowane: erozją, suszą, trzęsieniami ziemi, przemysłowo - chemicznymi zanieczyszczeniami, chemizacją rolnictwa (chemiczna ochrona roślin, nawożenie mineralne), wydobywanie surowców z ziemi, techniczna zabudowa, działalność bytowa
oraz przemysłowa człowieka (np. zakłady przemysłowe emitujące pyły i gazy), transport (przedostawanie się ołowiu i węglowodorów do gleb).

Do wyżej wymienionych form degradacji gleby należy dodać zniekształcenie gruntów, czyli niekorzystne zmiany budowy i właściwości powierzchni ziemi
i stosunków wodnych na danym terenie. Gruntami zniekształconymi są: zapadliska
i wypiętrzenia na terenach górniczych, wyrobiska i zwałowiska pokopalniane, składowiska odpadów przemysłowych i komunalnych, tereny zawodnione, zanieczyszczone mechanicznie i chemicznie, obszary pod zabudowę miejską, przemysłową i komunikacyjną, tereny pozbawione szaty roślinnej, osuwiska.

1. Degradacja gleb w Polsce

W 1998 r. największa degradacja gleb spowodowana przez przemysł (kopalnie odkrywkowe, huty i składowiska) miała miejsce w województwach: wielkopolskim, dolnośląskim i śląskim. Powierzchnia gruntów zdewastowanych
i zdegradowanych, wymagających rekultywacji i zagospodarowań obejmowała
ok. 74 tys. ha, tj. prawie 0,25% powierzchni Polski. Tylko 2,7 tys. ha stanowiły grunty zrekultywowane, co w stosunku do lat 80 (4,4 tys. ha) oznacza nieznaczny spadek. Gleby na terenach nadmiernie skażonych można jednak rekultywować tylko
w ograniczonym stopniu. Ocenia się, że ok. 28% obszaru Polski jest zagrożone erozją wodną, a prawie 28% powierzchni gruntów ornych - erozją wietrzną.
Silna i średnia erozja wodna zagraża łącznie 14% powierzchni kraju.
Dotyczy to przede wszystkim terenów górskich, podgórskich i wyżynnych; zagrożone są więc wyżyny: Lubelska, Krakowsko-Częstochowska i Kielecko-Sandomierska, Podkarpacie, Pogórze Sudeckie oraz Karpaty i Sudety.

Czynnikiem degradującym coraz większe powierzchnie glebowe jest
deficyt wody. Obecnie 38% terenów rolnych cierpi na jej niedostatek.
Zjawisko to silnie uwidocznia się w północnej Wielkopolsce, na Wyżynie Lubelskiej oraz na Górnym Śląsku.

2. Odpady

Przez odpady rozumie się przedmioty, substancje stałe i ciekłe
(nie będące ściekami) powstające w wyniku działalności bytowej (w gospodarstwach domowych), gospodarczej (obiektach użyteczności publicznej), działalności przemysłowej (nieczystości gromadzone w zbiornikach bezodpływowych,
porzucone wraki pojazdów mechanicznych, substancje niebezpieczne) nieprzydatne w miejscu lub czasie, w którym powstały.

Odpady można sklasyfikować wg takich kryteriów, jak: biologiczne, technologiczne oraz ekonomiczne np.:

• źródło pochodzenia (powstające w wyniku działalności bytowej, gospodarczej, przemysłowej)

• kryterium surowcowe (tworzywa sztuczne, metale, papierniczne, żywnościowe, tekstylia, baterie, medyczne, organiczne),

• stan skupienia (ciekłe, stałe),

• skład chemiczny,

• toksyczność,

• stopień zagrożenia dla środowiska,

• stopień przydatności (branżowej) do dalszego wykorzystania.

Ogólna charakterystyka, która ujednolica wszystkie kategorie, dzieli odpady
na 27 grup, w których znajdują się odpady zwierzęce, zwierzęce powstające
w chowie, przetwórstwie i obrocie zwierzętami, powstające z produkcji roślinnej, drzewne, wydobywcze kopalin, przetwórcze kopalin, żywności roślinnej powstające
w przetwórstwie i obrocie, tekstyliów, włókien naturalnych, włókien syntetycznych, drewna, papieru i kartonu, ropy i jej pochodnych, chemiczne, gumy, szkła,
metali żelaznych, metali nieżelaznych, budowlane, paleniskowe, pyły i szlamy, bytowo-gospodarcze (komunalne), radioaktywne, złom sprzętu technicznego,
osady z oczyszczania ścieków i uzdatniania wody, zanieczyszczona ziemia,
osady denne, odpady inne (jak np. formierskie i rdzeniarskie, masy ziemne gruntu usuwane w budownictwie, pozostałości po spalaniu odpadów bytowo-gospodarczych, osadów z oczyszczania ścieków oraz pozostałych odpadów
w ten sposób unieszkodliwianych, pozostałości po kompostowaniu odpadów komunalnych, wykładziny podłogowe).

3. Sposoby gospodarowania odpadami a ochrona gleby

Właściwy sposób gromadzenia, transportowania i utylizacji odpadów jest jednym z czynników zminiejszających negatywny wpływ na środowisko naturalne. Prawidłowe funkcjonowanie gospodarki odpadami pozwala na:

• ochronę zdrowia oraz utrzymanie higieny,

• recykling surowców,

• unikanie powstawania odpadów,

• zmniejszenie ilości odpadów,

• zmniejszenie pozostałości po składowiskach,

• zmniejszenie przedostawania się zanieczyszczeń do atmosery wody
  oraz gleby.

Dużym zagrożeniem dla środowiska, w szczególności gleby, jest niezorganizowane składowanie odpadów. Obecnie, zarówno na terenie Polski
jak i innych państw europejskich, prowadzona jest swoista walka z „dzikimi składowiskami” odpadów. Największe zagrożenie stanowią tutaj składowane nielegalnie i w sposób niezorganizowany, odpady chemiczne z zakładów przemysłowych o różnym profilu produkcji. Jako przykład można tutaj przytoczyć Zakłady Chemiczne „Hajduki”, które w wyniku upadłości firmy, zakończyły swoją działalność w 2009 r., pozostawiając na swoim terenie beczki z odpadami chemicznymi (substancje smoliste). Odpady te stanowią obecnie bardzo duże zagrożenie skażenia gleby ze względu na to, iż pozostawione zostały „same sobie” na niezabezpieczonym terenie, w zdewastowanej hali produkcyjnej,
w przeciekających, metalowych beczkach. Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Katowicach szacuje, że odpady te znajdują się na tym terenie
już od lat 80.

Przykładów tak nieodpowiedzialnego podejścia do składowania odpadów chemicznych jest więcej. Odpady chemiczne powinny być jednak składowane
na specjalnie do tego przystosowanych składowiskach odpadów.

Jako przykład odpowiedniego składowania odpadów poprodukcyjnych służyć może składowisko odpadów poprodukcyjnych Zakładów Chemicznych
„Organika Azot” w Jaworznie. W najbliższym czasie naukowcy z Czech zainstalują
w Jaworznie urządzenia pomagające w likwidacji odpadów poprodukcyjnych Zakładów Chemicznych „Organika Azot”. Do unieszkodliwiania toksycznego składowiska są wykorzystywane także dwie inne, w pełni bezpieczne dla środowiska metody.

W ubiegłym roku, w ramach projektu FOKS (focus on key sources
of environmental risks), czescy naukowcy pobrali w Jaworznie próbki chemikaliów,
a następnie przebadali je w Instytucie Podstawowych Procesów Chemicznych
w Pradze. Przeprowadzone testy miały określić możliwości bezpiecznego rozkładu odpadów zgromadzonych w dolinie Potoku Wąwolnica. Mobilna instalacja
do utylizowania chemikaliów będzie pracowała w Jaworznie przez 30 dni.
W tym czasie, w sposób zupełnie bezpieczny dla mieszkańców i środowiska, zneutralizowana zostanie tona niebezpiecznych odpadów. Do unieszkodliwiania toksycznego składowiska zostanie wykorzystana technologia CMD, polegająca
na katalitycznej dehalogenacji trwałych zanieczyszczeń organicznych za pomocą miedzi, bez użycia spalania. Reaktor, w którym odbywa się proces, jest hermetycznie zamknięty, a panująca w nim temperatura 300^oC oraz lekkie nadciśnienie prowadzą do neutralizacji szkodliwych związków. W tym roku przewidziana jest także realizacja dwóch innych przedsięwzięć w ramach projektu FOKS, które mają pomóc w neutralizacji związków chemicznych w wodach gruntowych. Od kwietnia 2010 r.
w rejonie Zakładów Chemicznych "Organika Azot" funkcjonuje już próbna bariera remediacyjna. Główną część instalacji stanowi przepuszczalna bariera wykonana
z materiału aktywnego, który dzięki specyficznym własnościom fizycznym
i chemicznym oczyszcza wody podziemne. W najbliższym czasie, na powierzchni około 500 m² powstanie także poletko fitoremediacjne, którego zadaniem będzie rozkład pestycydów przy wykorzystaniu roślin akumulujących i rozkładających zanieczyszczenia. Koszt obu inwestycji wyniesie w tym roku 28 tys. euro,
z tego Unia Europejska zwróci aż 85% kosztów. W programie badawczym FOKS wykorzystane są najnowsze metody badań wód podziemnych, powierzchniowych
i gruntów oraz destrukcji zanieczyszczeń. W wyniku prowadzonych prac zostanie określony szczegółowo rodzaj i ładunek zanieczyszczeń, szlaki ich migracji
oraz możliwości ich rozkładu do form neutralnych dla środowiska. Wykonane badania pozwolą na kompleksowe rozpoznanie ryzyka środowiskowego i przygotowanie pełnej koncepcji działań naprawczych wraz z analizą ekonomiczną realizacji
konkretnych działań.

• 3.1. Stosowane technologie i sposoby rekultywacji składowisk odpadów

Stosowane technologie i sposoby rekultywacji składowisk odpadów w Polsce:

• hydrohumusowanie (stabilizacja i użyźnianie metodą bezglebową)

• hydrosiew (zazielenianie gruntów metodą natryskową)

• fitoremediacja

• fitoekstrakcja

• fitostabilizacja

• fitodegradacja

• fitowolatilizacja

• rizofiltracja

• iniekcje dennych hydromembran uszczelniających metodą  "in situ"

• natrysk  powierzchniowych hydromembran uszczelniających metodą  "in situ"

• kontrola brzydkiego zapachu (odoru)

• zmniejszanie i kontrola odcieków ze składowisk

• humusowanie, zasypywanie czarnoziemem

• zalesianie, nasadzenia drzew i krzewów

• roboty hydrotechniczne

3.2 Przykład rekultywacji składowiska odpadów komunalnych w Gliwicach

• Rekultywacja techniczna wierzchowiny

Po zapełnieniu wierzchowiny eksploatowanej obecnie kwatery, planuje się
jej zrekultywowanie. Po wykonaniu instalacji nawadniającej oraz odgazowującej
na odpadach przewiduje się utworzenie warstwy wyrównawczej z piasku o grubości ok. 0,30 - 0,50 m, a następnie warstwę przykrywającą z gliny o grubości 0,50 m.
Tak przygotowaną powierzchnię na koniec wyłoży się warstwą ziemi bądź humusu
o grubości ok. 0,20 m.

• Rekultywacja biologiczna docelowa z zatrawieniem

Na składowisku odpadów komunalnych w Gliwicach planowane jest zrekultywowanie terenu poprzez pokrycie go mieszanką traw, co ma służyć stabilizacji powierzchni oraz ochronie przed procesami erozyjnymi spowodowanymi czynnikami atmosferycznymi. Dla korekty odczynu ziemi przewiduje się zastosowanie wapniowania a w ramach prac pielęgnacyjnych, poza nawożeniem uzupełniającym wprowadzonej roślinności, dosiew nasion traw i roślin motylkowych.

Rys. 1. Hydrauliczne pokrycie terenu warstwą hydrohumusu: a) osadniki popiołów lotnych; b) składowisko odpadów komunalnych.

Rys. 2. Efekt metody hydrosiewu: a) skarpa z odpadów komunalnych; b) składowisko odpadów w Łużycach.

3.3. Zabezpieczenie gleby przed wyciekami ze składowisk odpadów

Pamiętać należy, że nawet zorganizowane składowiska odpadów mogą stanowić źródło zanieczyszczeń gleby. Odcieki wydostające się z hałd składowanych odpadów mogą przedostawać się do gruntu, zanieczyszczając tym samym wody gruntowe. Dzieje się tak wówczas, gdy składowisko zostanie zaprojektowane bez uwzględnienia odpowiednich uszczelnień zarówno niecki jak i skarp czy wierzchowiny. Szczególnie niebezpieczne są przypadki, gdy wody gruntowe zalewają część odpadów, wymywając z nich zanieczyszczenia i rozprowadzając je poza teren składowiska.

Podstawowy system uszczelnienia składa się z:

- warstwy nośnej lub warstwy podłoża,

- uszczelnienia właściwego,

- warstwy odsączającej (drenażowej) z układem drenów,

- warstwy ochronnej (zabezpieczającej).

Zadaniem uszczelnień podstawy składowiska jest:

- stworzenie nieprzepuszczalnej i stabilnej w czasie warstwy uszczelniającej,

- zebranie i odprowadzenie wód infiltracyjnych przez wysypisko, odcieków
oraz powstających gazów,

- niedopuszczenie do przenikania w podłoże wód i odcieków ze składowiska,

- absorpcja szkodliwych związków chemicznych,

- utworzenie pod składowiskiem wyrównanego i statecznego podłoża o dobrej nośności i odpowiednich właściwościach odkształceniowych.

Uszczelnienia podstawy składowiska powinny spełniać takie wymagania, jak:
- ograniczenie filtracji i dyfuzji,

- odporność na erozję i oddziaływanie wody,

- odporność na odcieki,

- zdolność absorpcji ciężkich metali,

- brak podatności na osiadanie.

Do uszczelnień składowisk stosuje się geomembrany, geowłókniny lub też geotkaniny - z polietylenu wysokiej gęstości (HDPE).

Zadania powierzchniowego uszczelnienia składowiska są następujące:
- niedopuszczenie do infiltracji wód opadowych w głąb korpusu składowiska,

- odprowadzenie wód opadowych poza obręb składowiska,

- zapobieganie wydostawaniu się gazów pochodzących z procesów fermentacyjnych poza obręb składowiska,

- zapobieganie pyleniu i roznoszeniu przez wiatr lekkich frakcji odpadów,

- stworzenie bariery biologicznej dla korzeni roślin oraz dla gryzoni,

- zapobieganie erozji powierzchni składowiska.

Zadania uszczelnień bocznych to:

- zabezpieczenie wód gruntowych przed poziomą migracją skażonych wycieków
ze składowiska,

- utworzenie wokół konturów składowiska zamkniętego i szczelnego koryta,
- gromadzenie wód skażonych w korycie, a następnie ich odprowadzenie
i oczyszczenie.

W praktyce istnieje wiele sposobów wykonywania uszczelniających ścianek bocznych w zależności od głębokości zalegania warstw gruntu nieprzepuszczalnego, z którym każdą taką ściankę trzeba połączyć. Przy małych głębokościach stosuje się najczęściej ścianki z betonu zbrojonego, z zastosowaniem domieszek uszczelniających. Przy większych głębokościach coraz szersze zastosowanie znajdują tzw. ścianki kompozytowe, składające się ze szczelnej przepony pionowej otoczonej z obu stron kompozycją cementową. Przepony mogą być wykonane
z PEHD. Wykonanie bocznych ścian uszczelniających jest stosunkowo drogie, dlatego też częściej stosuje się je do uszczelniania składowisk odpadów przemysłowych, rzadziej do komunalnych.

3.4. Gospodarka odpadami w Wielkiej Brytanii

Do najczęstszych metod unieszkodliwiania odpadów, w szczególności
w Wielkiej Brytanii, są składowiska odpadów (ponad 4000), w mniejszym stopniu spalanie. Każdego roku około 111 mln ton odpadów kontrolowanych (z gospodarstw domowych, komercyjnych i przemysłowych) są unieszkodliwiane w składowiskach odpadów w Wielkiej Brytanii. Na składowiskach są również umieszczane niektóre odpady z osadów ściekowych oraz z górnictwa. Obecnie szacuje się,
że ze składowisk uwalnia się do atmosfery ponad 1,5 mln ton metanu.
Ponadto odcieki ze źle zabezpieczonych składowisk mogą zanieczyszczać wody podziemne - niejednokrotnie wykorzystywane jako wody do picia. 

W Wielkiej Brytanii około 5% odpadów z gospodarstw domowych,
7,5% odpadów handlowych, a 2% odpadów przemysłowych jest unieszkodliwiane poprzez spalanie. Podczas spalania odpadów, oddawane są duże ilości energii, dwutlenku węgla i innych potencjalnie niebezpiecznych zanieczyszczeń. Nowoczesne spalarnie mogą korzystać z tej energii z odpadów do produkcji energii elektrycznej i tym samym zapobiec jej marnowaniu się. 

4.  Literatura

1. Jan Cebula, Piotr Górka, Krzyszto Barbusiński, Helena Kościelniak,
   Anna Księżyk-Sikora: „Wybrane zagadnienia ochrony środowiska”,
   Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2003.

2. Artykuł: Joyce Priddy; Uniwersytet Północnej Karoliny w Greensboro

3. http://www.edukator.pl

4. http://www.euro-net.pl

5. http://chemia.wnp.pl

6. http://www.hydrosiew.pl

7. http://www.jaworzno.pl/gospodarka/srodki-pomocowe

8. http://www.jaworzno.pl/aktualnosci/likwidacja-eko-bomb

9. http://www.krakow.pios.gov.pl/raport04/rozdzial04.htm

2

---