Rekultywacja i ochrona gleb

Gleba jest jednym z trzech podstawowych elementów biosfery:

- troposfera (powietrze) - dobra odnawialne

- hydrosfera (woda) - dobra odnawialne

- litosfera (gleba) - dobra nieodnawialne i często niepowtarzalne

Poprzez glebę odbywa się transformacja związków - mineralizacja i synteza nowych związków.

Wykorzystuje to świat roślin i zwierząt.

Efektem tej transformacji, zwłaszcza mineralizacji jest produkcja CO₂ :

• biologiczna - 12,5 ⋅ 10¹⁰ t/rok

• antropogeniczna - 20 ⋅ 10⁹ t/rok

Istnieje zatem różnica 1 wielkości jednostek między produkcją biologiczna , a antropogeniczną.

Produkcja antropogeniczna może wzrosnąć do 40-50 ⋅10⁹ t/rok w krótkim czasie.

Gleba zasobna w substancje organiczne wydziela w ciągu doby 0,5 - 1,5 t CO₂/ha.

W ciągu roku natomiast : 200-300 t CO₂ /ha

CO₂ - uważany jest za 4 makroelement po N , P i K.

Wykorzystywany jest on w procesie fotosyntezy.

Dzienna asymilacja 1ha zboża 1,2 - 1,5 t CO₂/ha , a za cały okres wegetacyjny 150 - 200 t CO₂ /ha.

Fitocenoza (las , łąka , pastwiska , pola) - asymiluje rocznie 330-350 t CO₂ /ha.

ISTNIEJE DEFICYT CO₂

Gleba - jest matrycą biosfery

Gleba Zaspokaja potrzeby biologiczne człowieka ,a z drugiej strony jest źródłem surowców i materiałów niezbędnych w procesie pracy oraz miejscem przebiegu tego procesu; warunkuje więc przebieg procesów biologicznych , życiowych i wszelką działalność człowieka.

Jest komponentem biosfery, który ma zachowane relikty dawnych i współczesnych procesów zachodzących na kuli ziemskiej , należy do zasobów niepomnarzalnych i często nieodnawialnych.

Funkcje:

• siedlisko dla roślin

• warsztat produkcji roślinnej i leśnej

• ośrodek transformacji składników mineralnych i organicznych

• posiada określone funkcje hydrologiczne , filtracyjne , techniczne

Istnieje sprzeczność pomiędzy funkcjami ekologicznymi , a funkcjami związanymi z działalnością człowieka.

Gleba należy do nieodnawialnych zasobów . Charakteryzuje się ona pewnym konserwatyzmem. W środowisku glebowym zachodzą różne zmiany o charakterze fizycznym , chemicznym i biologicznym.

Człowiek ma różne spojrzenia na glebę :

• górnik : chce glebę jak najszybciej usunąć , aby dostać się do minerałów

• drogowiec : gleba jest dla nich zbędna , wręcz im przeszkadza

ZASOBY GLEBOWE:

• 29% - kontynenty

• 71% - morza i oceany

29% ≈ 51,01 mld ha - z tego:

• 5,61 mld ha - nieużytki

• 3,32 mld ha - użytki zielone

• 4,09 mld ha - lasy

• 1,49 mld ha - grunty orne

• 14,49 mld ha

Obecnie uprawiane jest około 1,30 mld ha ,a odłogiem stoi 500 mln ha gleb potencjalnie produktywnych z tego;

• 413 mln ha przypada na Afryką , Azje i Ameryka Łacińską

W skali świata na 1 mieszkańca przypada 1,14 ha użytków rolniczych.

Tereny zabudowane to 6,5% w tym :

• 2,3 % tereny mieszkalne

• 0,29% tereny przemysłowe

• 0,23% inne

• 0,25% zurbanizowane , niezabudowane

• 0,12% użytki kopalne

Tereny komunikacyjne to 3,03 % w tym :

• 2,65% drogi

• 0,34 % koleje

• 0,04 inne

POLSKA - powierzchnia 31.268,3 ha

Na 1 mieszkańca Polski przypada 0,81 ha powierzchni w tym :

• 0,48 ha użytków rolnych

• 0,00 ha użytków kopalnych

W 1946 roku przypadało 0,86 ha użytków rolnych,

a w 1958 roku przypadało 0,55 ha użytków rolnych.

W ciągu 50 lat ubyło w Polsce 1,9 mln ha użytków rolnych.

W latach 1975-80 przekazano na cele nierolnicze i nieleśne 14 - 27 tys. ha terenów użytkowanych rolniczo.

W latach 80 - tych 16,3 tys. ha

W 1986 roku - 7,7 tys ha

W 1993 roku 7,7 tys ha

Szacuje się że w Polsce ubywa rocznie 30 tys ha gruntów leśnych rolniczych i użytków zielonych.

Każdego dnia ubywa około 82 ha użytków rolnych i leśnych.

Każdy kilometr autostrady wyłącza bezpowrotnie ok. 10 ha powierzchni.

Wydobycie 1 tony węgla brunatnego powoduje wyłączenie 6 - 24 ha powierzchni.

Techniczna zabudowa trwale lub czasowo niszczy glebę, rozdrabnia strukturę przestrzenną, likwiduje trwałą roślinność.

Jest to zależne od postępów urbanizacyjnych, w tym uprzemysłowienia kraju.

Prognoza PAN przewiduje, że na potrzeby budownictwa przeznaczonych zostanie 286 tys ha.

Wg Siuty na te potrzeby, w tym budownictwa wiejskiego przeznaczonych zostanie w latach 1995-2010 - 435 tys ha, budownictwa komunikacyjnego - 120 tys ha, na budowę lotnisk - 200-1000ha, magistrali kolejowych - 3,2-5,5 ha.

Podobne ubytki zachodzą tez w innych krajach. Przypuszcza się, że świat traci około 1 mln ha terenów potencjalnie produktywnych dziennie.

W Polsce około 5 ha dziennie wyłącza się z użytkowania rolniczego lub leśnego.

Mieszkańcy Świata

Rocznie liczba mieszkańców świata wzrasta o 90 mln osób. Ziemia może wyżywić 8mld ludzi, a taki stan osiągniemy w 2025 roku. Ludność Afryki wynosi 650 mln ludzi i nie ma możliwości wyżywienia się w oparciu o własną produkcję rolną. Afryka produkuje rocznie 120 mln ton zbóż, a zużywa 1660 mln ton. W 2025 roku będzie potrzebować 416 mln ton, deficyt wyniesie wtedy około 300 mln ton.

Rekultywacja - definicje

1. Wg słownika wyrazów obcych

Oznacza doprowadzenie terenów poeksploatacyjnych i zwałowisk do stanu umożliwiającego ich wykorzystanie. Dotyczy powierzchni zdewastowanych nierolniczą i nieleśną działalnością gospodarczą.

Rekultywacja - zgodnie z etymologia słowa oznacza odtworzenie czegoś co zostało zniszczone , a więc tych cech gleby , które determinują jej najistotniejszą cechę - produktywność. Tej cechy nie posiadają grunty powstałe w wyniku działalności przemysłowej człowieka.

2. profesor Skawina - 1963 r. - pierwsza definicja rekultywacji w literaturze przedmiotu

Przez rekultywację rozumie się kompleksowa działalność mającą na celu przywrócenie w zakresie technicznie możliwym i ekonomicznie uzasadnionym terenów zdewastowanych do gospodarczego użytkowania.

Rekultywacja polega na wykonaniu robót technicznych i zabiegów biologicznych w celu przywrócenia terenom zdewastowanym zdolności produkcyjnej lub użytkowej umożliwiającej następnie ich zagospodarowanie.

3. Wg ustawy o ochronie gruntów z 1995 r.

Przez rekultywację rozumie się nadanie lub przywrócenie gruntom zdewastowanym lub zdegradowanym wartości użytkowych lub przyrodniczych przez właściwe ukształtowanie rzeźby terenu , poprawienie właściwości fizycznych i chemicznych , uregulowanie stosunków wodnych , odtwarzanie gleb , wzmacnianie skarp oraz odbudowanie lub zbudowanie niezbędnych dróg.

4. Wg Bendera i Gilewskiej

Rekultywacja jest zespołem czynności inżynieryjnych i zabiegów agrotechnicznych , kształtujących nowa, i jednocześnie pożądaną strukturę biocenotyczną industroziemnej gleby.

Jest to zorganizowane współdziałanie czynników abiotycznych i biotycznych , umożliwiających w możliwie krótkim czasie i przy zastosowaniu możliwie najmniejszych środków , wytworzenie z gruntu - skały produktywnej gleby.

Rekultywacja jest nauką wywodzącą się z nauk przyrodniczych i nauk technicznych . Znajduje się ona na ich pograniczu.

Re - powtórnie , odnowa uprawiać

Rekultywacja jest stosunkowo nowa dziedzina działalności gospodarczej.

Wywodzi się ona z OCHRONY PRZYRODY

Kierunek zwany ochroną przyrody zaczął rozwijać się na przełomie XVIII i XIX wieku :

1. Konserwatorski - ochrona przyrody , zajmował się ochrona martwych zasobów przyrody

2. Biocenotyczny - XIX w. ; zwrócono uwagę na ochronę zespołów biocenotycznych ; powstają Parki Narodowe i Rezerwaty ; ochrona zbiorowisk roślinnych

3. Planistyczny - lata 20 - te XX wieku ; ruch ochrony przyrody , został powołany z działalności gospodarczej.

Po II wojnie światowej rozpoczęto badania nad rekultywacją . W latach 50 - tych w Niemczech powstał nowy kierunek badań - REKULTYWACJA , a swoje pochodzenie ma od ochrony przyrody.

Jak każdy kierunek badawczy , również rekultywację wyróżniają :

1. Obiekt nadawczy , który jest przedmiotem zainteresowania i poznania

2. Metody badawcze , którymi się posługuje i wyróżnia

3. Literatura będąca wynikiem dwóch poprzednich , informująca o obiekcie poznania i zakresie tegoż poznania

4. Działalność gospodarcza , bazująca na osiągnięciach tych badań , wdrażająca do działalności gospodarczej określone metody , umożliwiające ponowne włączenie poprzemysłowych nieużytków do produkcji rolnej , leśnej , względnie innej , równie gospodarczo użytecznej

Obiektem poznania jest przekształcenie wskutek bezpośredniego lub pośredniego oddziaływania przemysłu na środowisko glebowe. Są to hałdy , wyrobiska , osadniki poflotacyjne , tereny skażone substancjami z immisji . Takie tereny najczęściej charakteryzują się całkowitą utratą produktywności , przekształconą fizjografią , przekształconymi stosunkami wodnymi i są elementem obcym w krajobrazie . Wyróżniają się w sposób jednoznaczny.

Odrębność i specyfika badań wymaga posługiwania się metodami wypracowanymi nie tylko przez dyscypliny przyrodnicze lecz również dyscypliny techniczne - geotechnikę i górnictwo. Są one wykorzystywane w ujęciu klasycznym bądź adoptowane i przystosowane do obiektu badań i poznania.

Już samo zaangażowanie tak wielu dyscyplin i metod stwarza konieczność i wzajemnego powiązania - stworzenia kierunku integrującego poczynania nauk technicznych i przyrodniczych zmierzających do nadania poprzemysłowym nieużytkom cech produktywności.

Grunty pogórnicze są specyficzną skałą zanieczyszczona węglem brunatnym 1,5%.

W Polsce pionierem badań nad rekultywacja był profesor Walery Goetel - AGH.

• „ co przemysł zepsuł , człowiek powinien naprawić” -

Badania dotyczyły powierzchni zdewastowanych eksploatacją piasku podsadzkowego.

PIASEK PODSADZKOWY - wydobywany w PL , Pd , służy do podsadzania wyrobisk górniczych ; Zabrze

Następnie - profesor Skawina - AGH

W 1958 roku profesor Skawina zreferował na zjeździe PTG na Górnym Śląsku problematykę badań nad stanem środowiska w GOP.

Profesor Skawina rozpoczął swoja działalność w bardzo trudnym okresie - bardzo duże lobby przemysłowe nie zwracające uwagi na środowisko i dewastację gruntów przez przemysł (zwłaszcza górniczy).

Był autorem pierwszej ustawy o ochronie gruntów rolnych i leśnych.

Uczniowie Skawiny : Krzaklewski i Chwastek kontynuują jego badania.

Problematyką rekultywacji zajmuje się :

• Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska PAN

• AR - Wrocław

• AR - Poznań

• Uniwersytet Zielonogórski

• AGH - Kraków

Podział terenów zdewastowanych działalnością gospodarczą

Paprzycki 1956r - pierwsza klasyfikacja - wyróżnił:

• powierzchnie wypukłe - hałdy; jako przykład budującej działalności człowieka

• powierzchnie wklęsłe - wyrobiska; jako przykład ujemnego wpływu działalności człowieka

Tę klasyfikację owinął w 1969 roku Skawina.

W 1972 roku Greszta opracowuje nową klasyfikacje . Za jej podstawę przyjęto branżowe pochodzenie nieużytku i jego typ.

W 1988 roku uczeń Skawiny - Krzaklewski - zaproponował uproszczony podział poprzemysłowych nieużytków na podstawie wieku danego obiektu i stopnia pokrycia poprzez roślinność wkraczającą na drodze sukcesji ; inaczej ; zwraca uwagę na szybkość zarastania poprzemysłowych nieużytków.

I - nieużytki poprzemysłowe zarastające BARDZO WOLNO , brak samorzutnego zarastania na drodze sukcesji utrzymuje się co najmniej przez 10 lat , odbudowa biologiczna bardzo trudna

II - nieużytki poprzemysłowe zarastające WOLNO , brak na tych terenach samorzutnego zarastania na drodze sukcesji utrzymuje się przez okres 5 lat , odbudowa środowiska biologicznego średnio trudna

III - nieużytki poprzemysłowe zarastające SZYBKO , brak na tych terenach samorzutnego zarastania , na drodze sukcesji utrzymuje się nie dłużej niż 2 lata , odbudowa biologiczna stosunkowo łatwa

Po 10 latach - nieużytki zakładów przeróbczych , eksploatacja siarki

Po 5 latach - tereny pogórnicze węgla brunatnego i siarki , a także węgla kamiennego

Po 2 latach - tereny po eksploatacji siarki i węgla brunatnego

Nową i odmienna - od podawanych wcześniej klasyfikacji terenów zdegradowanych działalnością przemysłową podał w 1971 roku Skawina , a rozwinął w 1982 roku Strzysicz

Działalność przemysłowa powoduje 2 rodzaje oddziaływań na środowisko glebowe:

• oddziaływanie bezpośrednie - któremu towarzyszy powstanie takich terenów poprzemysłowych jak : hałdy , wyrobiska , osadniki.

• Oddziaływanie pośrednie - w postaci skażeń różnymi substancjami pochodzącymi z immisji , a także na skutek powstania zapadlisk i osuszania terenu

Te dwa rodzaje przekształceń doprowadziły do ujawnienia jakościowo różnych przekształceń gleb w postaci następujących typów przekształceń:

1. Przekształcenia geomechaniczne - powstanie hałdy , wyrobiska , osadnika itp.

2. Przekształcenia hydrologiczne - zmiana stosunków wodnych : odwodnienia

3. Przekształcenia chemiczne - gleby skażone immisją metali ciężkich , ropą , itp.

4. Przekształcenia fizykomechaniczne - wywołują zmianę właściwości fizycznych gleb np. pyły powodują zaszlamowanie porów glebowych przez co gleba staje się mniej przepuszczalna dla wody

5. Przekształcenia termiczne - wytapianie

6. Przekształcenia elektromagnetyczne - wprowadzone prze Sedlaka

Jest to jedyna , nie mająca dotychczas odpowiedników w literaturze światowej klasyfikacja zjawisk wywołanych działalnością przemysłu w środowisku przyrodniczym , a glebowym w szczególności.

Przekształcenia geomechaniczne dotyczą gruntów , pozostałe przekształcenia dotyczą powstawania gleb. Postawą tej klasyfikacji jest czynnik destrukcyjnie oddziaływujący na wierzchnią warstwę gleby.

1. Przekształcenia typu geomechanicznego - powstanie hałdy , wyrobiska , itp.

• roboty górnicze i geologiczne

• różne roboty inżynierskie

• składowanie odpadów górniczych i przemysłowych

2. Przekształcenia typu hydrologicznego - zmiana stosunków wodnych : odwodnienia

• poeksploatacyjna deformacja powierzchni

• budowa zwałowisk, stawów osadowych, wyrobisk odkrywkowych , i innych nasypów

• przekształcenia koryt rzecznych, budowa zbiorników retencyjnych

3. Przekształcenia typu chemicznego - gleby skażone immisją metali ciężkich , ropą , itp.

• emisja gazów i chemicznie aktywnych pyłów

• zanieczyszczenia wód związkami rozpuszczalnymi w wodzie

• chemizacja rolnictwa i leśnictwa

• skażenie gleb substancjami ropopochodnymi

4. Przekształcenia typu fizykomechanicznego - wywołują zmianę właściwości fizycznych gleb np. pyły powodują zaszlamowanie porów glebowy przez co gleba staje się mniej przepuszczalna dla wody

• emisja pyłów i aerozoli

• zanieczyszczenia wód zawiesiną i hydrozolami

5. Przekształcenia typu termicznego - wytapianie

• zanieczyszczenie powietrza

• zrzuty wód podgrzanych( w przypadku Konina - jeziora - odbiorniki wód elektrownianych - woda w jeziorach nigdy nie zamarza , a temperatura utrzymuje się na poziomie 20°C)

• tłoczenie wód podgrzanych do górotworu(temperatura wody około 90°C)

Te przekształcenia nie są wywołane leśna i rolniczą gospodarka ; wywołane są gospodarka przemysłową.

Era kenozoiczna - najbardziej produktywna w surowce

Polska - kraj zasobny w surowce mineralne:

• węgiel brunatny i kamienny

• rudy miedzi , cynku , ołowiu

• piaski podsadzkowe

• olbrzymie ilości kruszywa naturalnego

Najbardziej rozwinięte jest górnictwo odkrywkowe - stosunkowo duża ilość rozpoznawanych i udokumentowanych złóż.

Ponad 50% surowców mineralnych (energetycznych) eksploatowane jest metoda odkrywkową:

• węgiel brunatny

• kamienie drogowe i budowlane

• piaski podsadzkowe

• piaski szklarskie

• wapienie, margle

W czasach pradawnych ludzie osiedlili się wokół złóż surowców mineralnych, przy odkrywce:

• rudy darniowe

• Dymarki Śląskie - Zu , Pb , Ag , S

Siarka - kamień piekielny

W Polsce przemysł górniczy rozwinął się początkowo na Górnym i Dolnym Śląsku i w okolicach Gór Świętokrzyskich , a obecnie zaczyna się rozwijać w rejonie Wielkopolski oraz w rejonie Kujawskim i Lubelskim.

O możliwościach wydobycia surowców decyduje budowa geologiczna

Odkrywkowe zakłady górnicze należą do instytucji:

• szczególnie szkodliwych - odkrywki o powierzchni ponad 10 ha

• mogących pogorszyć stan środowiska - odkrywki o powierzchni mniejszej niż 10 ha

Z wyłączeniem wydobywania piasków , żwirów i glin w ilości mniejszej od 10000 m³/rok

Ilość Odkrywek
Lata	1995	1999
kamieni drogowych i budowlanych	173	203
Kruszyw naturalnych	1248	1360
Piaski	64	80
Skały węglanowe	53	41
Surowce ilaste	499	425
Węgiel brunatny	12	11
Razem	2049	2120
Wydobycie węgla brunatnego [mln t/rok]	63,5	60,9

Światowe zasoby węgla brunatnego - 51,2 mld ton

Rocznie wydobywa się około 950 mln ton

Rezerwy:

• węgla brunatnego - 500lat

• ropy - 43 lata

• gazu ziemnego - 65 lat

W wyniku eksploatacji następuje zmiana rzeźby terenu . W miejsce gruntów ornych powstają użytki kopalniane - zazwyczaj trwałe.

Zwałowisko zewnętrzne - miejsce składowania skał nadkładu , skał płowych na gruntach nie odkształconych , zazwyczaj nadpoziomowe.

Na wstępie wykonuje się wkop udostępniający - materiał zwałowany jest na zwałowiska.

Zwałowisko wewnętrzne - lokowane w wyrobisku, może być nadpoziomowe lub podpoziomowe

Wyrobisko poeksploatacyjne - zazwyczaj wypełnione wodą, osadnik , składowisko odpadów

Poglądy proekologiczne - kopalnie powinny , być małe i nie powodować dużego uszczerbku w budowie ziemi

Lobby górnicze - uważa że duże kopalnie są bardziej opłacalne

Wydobycie 1 tony węgla

• 8 m³

• 6 - 24 ha wyłączonej powierzchni

• to około 1,5 tony ziemi

Stosunek nadkładu do złoża :

1:10 - do tego progu eksploatacja jest opłacalna

1:8 - stosunek w Koninie

1:3,5 - stosunek w Bełchatowie

Na 1 ha przypada około 25cm wierzchniej warstwy próchnicznej co daje 3750 ton ziemi.

Energia z węgla brunatnego jest najtańsza i nie dotowana.

W przypadku węgla kamiennego - 35% dotacji

Po wejście do Unii Europejskiej 12,5% energii ma pochodzić z innych źródeł (odnawialnych).

Surowce towarzyszące - są to surowce dodatkowe które są wydobywane obok węgla brunatnego , np. iły do produkcji cegieł i ceramiki, piaski i żwiry jeśli nie są zanieczyszczone dla budownictwa i drogownictwa , kreda jeziorna jeśli występuje w nadkładzie węgla. Wszystkie te surowce mogą być surowcami towarzyszącymi i jest tak jeśli są eksploatowane w tym celu , w przeciwnym razie są skałą płową , która lokalizowana jest na zwałowisku.

W wyniku eksploatacji węgla brunatnego następuje zmiana ukształtowania terenu, powstają:

• hałdy

• wyrobiska

• zwałowiska

Są to formy trwałe.

Do najważniejszych czynników należą :

• właściwości skał nadkładu

• system gospodarki skałami nadkładu

• kształt bryły zwałowiska (architektura zwałowiska)

• wysokość zwałowiska (architektura zwałowiska)

• morfologia (architektura zwałowiska)

• usytuowanie w terenie

Klasyfikacja skał nadkładu- opracowana przez Skawinę . Są to kryteria przydatności skał nadkładu do rekultywacji:

LB - liczba bonitacyjna Skawiny

Klasyfikacja ta uwzględnia 4 podstawowe właściwości skał. Łatwe do rozpoznania w trakcie eksploatacji:

• wskaźnik litologiczny

• wskaźnik wapniowy

• wskaźnik spoistości (plastyczności)

• wskaźnik sorpcji BM

O zaliczeniu gruntu do odpowiedniej klasy przydatności rekultywacyjnej decyduje wartość punktowa liczby bonitacyjnej gruntu LB, którą wylicza się ze wzoru:

LB = W_L + W_Ca + W_sp +W_s

W_L - wskaźnik litologiczny - decyduje o nim skład granulometryczny - max 60pkt

W_Ca - wskaźnik wapniowy - decyduje o nim zawartość CaCO₃ i MgCO₃ , zawartość CaCO₃ w granicach 5-10% - max 15 pkt

W_sp - wskaźnik spoistości - decyduje o nim wartość wskaźników plastyczności gruntu , wskaźnik wynoszący 6-12% - max 20 pkt

W_s - współczynnik sorpcji błękitem metylowym, najwyżej punktowana jest sorpcja BM wynosząca co najmniej 15 cmol(+)/100g gruntu - max 20 pkt

Wyróżniono następujące klasy przydatności:

A - grunty BARDZO DOBRE , przydatne do rekultywacji rolniczej - LB> 75 pkt

B - grunty DOBRE , mniej przydatne do rekultywacji rolniczej , ale bardzo przydatne do rekultywacji leśnej - 50 < LB < 75 pkt.

C - grunty WADLIWE - nieprzydatne do rekultywacji rolnej , a do rekultywacji leśnej dopiero po częściowym ulepszeniu - 21 < LB < 50

D - grunty ZŁE , jałowe , nieproduktywne , nieprzydatne do rekultywacji , wymagają podstawowego użyźnienia albo izolacji - LB < 21

E - grunty TOKSYCZNE - nieprzydatne do rekultywacji , wymagające neutralizacji lub izolacji

Klasyfikacja uproszczona:

LB = W_L + W_Ca + W_g

W_L - wskaźnik litologiczny

W_Ca - wskaźnik wapniowy

W_g - wskaźnik genezy , na postawie pochodzenia utworów

Czwartorzęd :

• aluwia (mady) - 5 - 20 W_g

• piaski i gliny zwałowe - 5 W_g

• lessy i utwory lessopodobne - 15-25 W_g

Trzeciorzęd:

• iły poznańskie - 10 - 15 W_g

• iły krakowskie - 5 - 10 W_g

• kreda i starsza formacja, margle i miękkie wapienie margliste - 10 - 15 W_g

Klasyfikacja Skawiny obarczona jest błędem , obniża cechy gliny zwałowej szarej.

Glina zwałowa szara i żółta - C wg Skawiny

Na tej skale możliwa jest rekultywacja rolnicza , leśna.

Natomiast ze wzglądu na pH (zasadowy)

Iły poznańskie - B wg Skawiny

Nie są przydatne do rekultywacji.

W klasyfikacji niemieckiej i rosyjskiej podstawą klasyfikacji jest cecha , która decyduje o wielu właściwościach - skład granulometrycny i mineralogiczny.

Gospodarka skałami nadkładu:

• nieselektywna - wszystkie skały nadkładu są mieszane ze sobą w sposób przypadkowy

• selektywna - 2 metody:

1. Geolodzy - selektywna gospodarka powinna polegać na tym , że po wybraniu węgla powinien zostać odbudowany dawny profil glebowy - powrót do stanu pierwotnego- możliwe , aczkolwiek bardzo kosztowne

2. Biolodzy - skały o największej potencjalnej produktywności powinny być lokowane na wierzchu zwałowiska : glina zwałowa szara , pozostałe topione w wyrobiskach.

Polskie górnictwo odkrywkowe przyjęło nieselektywny system gospodarki nadkładem - NIESTETY.

System transportowania skał nadkładu na zwałowisko:

• kołowy

• szynowy : wagonami przewożono nadkład na zwałowiska , powstawały małe , płaskie , do 20m wysokie , dość stabilne zwałowiska stołowe

W latach 60- tych i 70 - tych wprowadzono nową technologię:

K + T + Z

• koparka

• taśmociąg

• zwałowarka

Potrafią zebrać do 500m³/ ha mas ziemnych

Górnictwo: jak najszybciej usunąć nadkład ; budowano zwałowiska do 200m wysokości , jest to metoda najtańsza nie trzeba przesuwać urządzeń górniczych , transport ten odbywa się do dzisiaj.

Bardzo wysokie zwałowiska są trudne do rekultywacji.

Powstające zwałowiska charakteryzują się coraz większą heterogonicznością (różnorodnością)

Mały udział powierzchni płaskiej - wierzchowiny

Powierzchnie stokowe dominują - zbocza , skarpy

Zwałowiska są też budowlą górniczą. Ich kontrola zajmuje się : Urząd Górniczy.

Przeprowadza on kontrole podczas:

• urabiania

• transportowania

• zwałowania

Górnicy mówią , iż powstaje NOWY OŚRODEK GRUNTOWY!

Podczas prac górniczych następuje zmiana właściwości fizycznych skał:

Zmienia się :

• gęstość objętościowa

• porowatość

Następuje rozprężenie mas ziemnych , a także zbrylanie utworów spoistych i rozbrylanie utworów sypkich. Utwory spoiste otrzymują domieszkę utworów sypkich ,a sypkie - utworów spoistych. Np. piasek + soczewka iłów i glin.

Skały nadkładu zdeponowane na zwałowisku mają zróżnicowane właściwości fizyczne.

W zwałowisku zachodzą dalsze zmiany.

Składowane w zwałowisku skały są najpierw połączone ze sobą stykami punktowymi. Dalej przechodzą one w styki powierzchniowe , następuje zagęszczenie - KOMPRYMACJA. Materiał ziemny uzyskuje cechy spoistości. Woda infiltruje w głąb zwałowiska i prowadzi to do zmniejszenia kąta stoku naturalnego - następuje zapadanie się mas ziemnych , ruchy osuwiskowe , ruchy masowe - jest to element oszpecający wskazujący na wyjątkowo złą pracę górników.

Morfologia Zwałowiska

Do II połowy lat 70-tych stosowano metodę nadsięsypną - metodę składowania skał nadkładu , a dokładnie ostatniej warstwy.

KTZ - koparka, taśmociąg , zwałowarka

I warstwa - składowanie podsiębierne , a potem składowanie nadsiębierne

Powstają kopce - wymagana DENIWELACJA

Zarówno dolna jak i górna zwałowarka sypia nad i pod siebie. Powierzchnia pod zwałowarkę musi być wyrównana. W wyniku taj metody powstają różne deniwelacje . Należy nawieźć 10 tys. m³ na 1ha takiego gruntu , aby go wyrównać. Pod koniec lat 80-tych powstaje technologia Posięsypnego zwałowania ostatniej warstwy.

I (dolna) zwałowarka sypie pod i nad siebie

II (górna) zwałowarka tylko pod siebie , zwałowarka jest wyciągnięta na powierzchnię i sypie tylko pod siebie.

Teren powstaje nieomal równy , potrzebne są tylko zabiegi kosmetyczne (na wierzchu).

Z punktu widzenia rekultywacji bardzo ważne jest ukształtowanie powierzchni zwałowisk. Wierzchowina musi mieć nadany odpowiedni spadek , nie może być płaska ze względu na konieczność odprowadzenia nadmiaru wód opadowych.

Dla rekultywacji:

Rolniczej	Leśnej	Rodzaj gruntu
1%	2%	Dla gruntów pylastych
2%	3%	Dla gruntów piaszczysto-gliniastych
3%	5%	Dla gruntów gliniastych

Ukształtowanie skarp jest również bardzo ważne. O tym czy można budować zbocza strome decyduje skład granulometryczny.

Powierzchnia wierzchowiny ma największy udział w stosunku do ogólnej powierzchni zwałowiska. Im większa jest powierzchnia wierzchowiny tym łatwiejsza jest rekultywacja.

1:3 dla rekultywacji leśnej

1:6 dla rekultywacji rolniczej

Stosunek wysokości zwałowiska do jego postawy

Grunty spoiste 1:3 - 1:4

Grunty luźne 1:4 - 1:5

Najkorzystniejszy jest stosunek 1:3.

Krzaklewski twierdzi , iż rekultywacja techniczna jest najdroższa - 78% (ukształtowanie skarp i wierzchowin) . Rekultywacja biologiczna to tylko 15-30% całkowitych kosztów rekultywacji.

Zwałowiska wysokie - nawet do 200m - Bełchatowskie , turoszowskie.

Muszą być one łamane ; nachylenie stoków 1:3 , łamane są półkami i tarasami - ok. o,5 m wysokości

Dla jeszcze większego wyhamowania wody buduje się Przeciwspadki.

Fazy Działalności Rekultywacyjnej

I przygotowawcza

Rozpoznanie i udokumentowanie złoża , na podstawie właściwości skał określa się kierunek rekultywacji i zagospodarowania. Kierunek może być : rolniczy , leśny , wodny i rekreacyjny

Wszystko to musi być ustalone w fazie projektu.

II podstawowa (techniczna)

• ukształtowanie rzeźby terenu

• regulacja stosunków wodnych

• budowa dróg

• odtworzenie gleby

III rekultywacji szczegółowej (biologicznej)

• wprowadzenie szaty roślinnej

• zagospodarowanie

Zwałowisko - teren pogórniczy - może spełniać w środowisku różne funkcje np.: teren oszpecający , ale także może stanowić element wartościowy.

Konin , Adamów - dobre warunki do rekultywacji (glina zwałowa szara)

Turów - iły - utwory bardzo plastyczne , zawierające kaolinit i dwusiarczki żelaza Fe (piryt i markazyt ), są trudne do rekultywacji

Bełchatów - piaski IV rzędowe (średnio trudne przy rekultywacji)

Zwałowisko jest mieszaniną wszystkich skał znajdujących się w nadkładzie.

Na utworach spoistych woda stagnuje , na piaszczystych przenika w głąb ziemi.

Usytuowanie w terenie ;

1-3% spadek wierzchowin

• rowy opaskowe odbierają wodę ze zwałowiska i sprowadnicami odprowadzane są do podnóża zwałowiska.

• Erozja wodna - powoduje bardzo duże ubytki w skarpach zwałowiska. Są 2 rodzaje spłukiwania: rozproszone i skupione.

Szata roślinna umacnia wierzchowinę , jest również olbrzymia pompa wody - transpiracja 3mln l/m².

W gruntach pogórniczych nie istnieje prawidłowość , iż skład granulometryczny związany jest ze składem mineralogicznym .

Rekultywacja zajmuje się odtwarzaniem gleb .

Na gruntach pogórniczych:

Metoda technicznego odtwarzania gleb

Jest to odbudowanie profilu glebowego poprzez pokrycie poprzemysłowych nieużytków , określonej miąższości warstwą próchniczną. Warstwa ta zdejmowana jest z przedpola , odpowiednio chroniona przez czas eksploatacji złoża , a następnie deponowana na gruntach pogórniczych.

Metoda ta wprowadzona została w latach 60-70 tych przez szkołę wrocławską - prof. Świętochowski

Świętochowski uważał tę metodę za jedyne skuteczne rozwiązanie , umożliwiające włączenie pogórniczego nieużytku do rolniczej produkcji. Inaczej mówiąc jest to :

Selektywne urabianie poziomu próchnicznego i pokrywanie tę ziemią jałowych skał nadkładu , deponowanych na zwałowiskach. Świętochowski nie przewidział kosztów tego przedsięwzięcia. Pokrycie 1ha gruntu ziemia próchniczną szacowano w tych czasach na sumę 175 tys. zł. (według ówczesnych cen 100t żyta) + koszt przewozu i plantowania.

Ilość mas ziemnych na 1 ha:

10000m² x0,25 m = 2500m³

gęstość objętościowa : 1,5 t/m³

2500m³x1,5t/m³ = 3750 t/ha

Koszt transportu 1m³ mas ziemnych na odległość 1km - 43,95-62,08 zł.

Koszt odtwarzania gleby ( ale nie zdejmowania)

2500x43,95 = 109.875 zł

2500 x 62,08 = 155.200zł

352-498 t żyta (przy cenie 21,25 zł dt)

Ponadto Świętochowski wykluczał możliwość prawidłowego formowania skarp i wierzchowin na poekspoloatacyjnych obszarach oraz możliwość restytucji tych obszarów rolniczo. Nie doceniał możliwości i siły współczesnej techniki stosowanej w przemyśle górniczym węgla brunatnego. Uważał , że zadrzewienie bezładnie uformowanych obszarów poeksploatacyjnych jest wystarczająco dużym osiągnięciem. Selektywne urabianie ziemi próchnicznej proponowane przez Świętochowskiego zostaj prawnie usankcjonowane w latach 70-tych. Akty normatywne , dotyczące ochrony i rekultywacji gruntów rolniczych i leśnych z 1971 roku wprowadzają obowiązek wykorzystywania ziemi próchnicznej na wszelkiego rodzaju poprzemysłowych nieużytkach . Jest to jeden z najbardziej przyrodniczo i ekonomicznie nieuzasadnionych przepisów prawnych. Przyrodniczo , gdyż tylko próchnica wytworzona in situ jest trwała ; próchnica oderwana od podłoża traci swoje podstawowe właściwości.

Warstwa próchnicza według ustawy o ochronie gruntów rolnych i leśnych z 1995 roku jest to warstwa gleby o zawartości 1,5% próchnicy glebowej; miąższość tej warstwy określa się w decyzjii art.11 ust.1

Kopalnia Konin nie ma obowiązku zdejmowania warstwy próchnicznej.

Odmienną wizję rozwiązania problemu przedstawia szkoła krakowska - prof. Skawina

Wykorzystanie ziemi próchnicznej do odtwarzania gleb na pogórniczych gruntach Skawina uznaje za przyrodniczo i ekonomicznie nieuzasadnione. Dowodzi , iż jakość ziemi próchnicznej gleb ,zalegających na obszarze KWB Konin , a także większość gleb polskich - w jest w porównaniu z czarnoziemami i czarnymi ziemiami - jest zbyt niskiej jakości. Za najbardziej racjonalne rozwiązanie uznaje selektywne urabianie potencjalnie produktywnych skał nadkładu .

Techniczno - biologiczne metody rekultywacji:

1. Dekoncentracja - przemieszanie utworów nieproduktywnych z utworami produktywnymi , przemieszanymi w tym celu specjalnie na powierzchni nieużytków. (np. bentonitowanie - jałowych piasków (kl.D) z iłami montmorylonitowymi lub iłów turoszowskich z popiołami (6-7% popiołu)(iły - kwaśne ; popioły - zasadowe) lub mieszanie gruntów pogórniczych z osadami .

2. Neutralizacja - usuwanie związków toksycznych przez zabiegi chemiczne (np: wapnowanie utworów toksycznych : pisaki mioceńskie ; wapnowanie na podstawie kwasowości hydrolitycznej)

3. Izolacja - pokrywanie gruntów (pogórniczych) toksycznych gruntem urodzajnym - jest to w pewnym stopniu techniczne odtwarzanie gleby np. : użycie glin zwałowych.

Biologiczne metody rekultywacji:

W procesy glebotwórcze włączono czynniki biologiczny i antropogeniczny.

Gleba wg Strzemskiego to produkt uwarunkowanego przez rzeźbę terenu oddziaływania czynników atmosferycznych , hydrologicznych i biologicznych na litosferę.

Ta część litosfery , która podlega oddziaływaniu wspomnianych czynników , i z której tworzy się gleba , nazywana jest powszechnie skała macierzystą. Skała macierzysta jest zatem pierwotnym surowcem gleby , przerabianym przez siły zewnętrzne na utwór o zgoła innym charakterze. Gleba dziedziczy po skale macierzystej tylko 1 cechę - skład granulometryczny.

Za podstawowy czynnik glebotwórczy uznaje się szatę roślinną. Pozostałe czynniki tj. atmosferą(klimat) , wdę (stosunki hydrologiczne) i inne pełnią rolę uzupełniającą - warunkują rozwój właściwego (biologicznego) procesu glebotwórczego.

I Koncepcja biologicznej rekultywacji

TEORIA ROŚLINNOŚCI PIONIERSKIEJ

Twórcą teorii jest Heuson - Niemiec (1924-1927), w literaturze szczegółowy opis ukazał się dopiero w 1947 r. Teorai ta powstała dka gruntów pogórniczych w Zagłębieniu Niemieckim - Reńskim , dla warunków polskich teorię tę zmodyfikował Skawina. Teoria ta za podstawowy czynnik glebotwórczy uznaje szatę roślinna tj. roślinny pionierskie.

Roślinny pionierskie:

• gatunki pojawiające się na terenach dotychczas nie zajętych przez roślinny ; są odporne na suszę ; zmianę temperatur ; maja duże zdolności rozprzestrzeniania się.

• Roślinność inicjująca procesy glebotwórcze w surowym gruncie pogórniczym i odtwarzająca warunki biologiczne dla gatunków docelowych

Koncepcja ta wyróżnia 2 kierunki rekultywacji:

• rolniczy

• leśny

Za główny cel działalności rekultywacyjnej uznaje się przekształcenie gruntu - skały w glebę najniższej klasy bonitacyjnej. Produkcja użytecznej gospodarczo biomasy (ziarna , paszy , drewna) była traktowana jako mało istotna. Według założeń tej koncepcji przekształcenie właściwości gruntów pogórniczych następuje w toku uprawy pionierskiej roślinności zielnej - głównie nostrzyku , bądź zadrzewień opartych na robini akacjowej, olszy czarnej i szarej.

Proces ten trwa wg Skawiny - od 4 do 7 lat dla rolniczego kierunku rekultywacji i od 10-15 lat dla kierunku leśnego.

Gatunki pionierskie:

1. Roślinność zielna - kierunek rolniczy

• nostrzyk biały

• koniczyna biała i czerwona

• koniczyna różkowa

• przelot pospolity

• łubin wąskolistny (pH zasadowe)

• łubin trwały (pH kwaśne) - żółty

2. Roślinność drzewiasta

• robinia pseudoakacjowa - roślinna motylkowa

• olsza czarna i szara - współżyje z promieniowcami

• osika - roślina gleb kwaśnych

• brzoza - roślinna gleb kwaśnych

W koncepcji rekultywacji gruntów pogórniczych opartej na roślinności pionierskiej przewidziane jest stosowanie nawożenia mineralnego, w bardzo niewielkich ilościach np:

zboża 60 kg N 230 kg PK plony 0,7 T/ha

lucerna 20 kg N 200 kg PK

nostrzyk 200 kg PK

Prof. Skawina opracował systematykę działalności rekultywacji na terenach pogórniczych np:

rodzaj gruntu rekultywacja zagospodarowanie razem

toksyczne 9-13 lat 13-21 lat

jałowe 4-7 lat 4-8 lat 8-15 lat

pot. prod. 3-5 lat 7-13 lat

Nostrzyk biały:

-najbardziej popularna roślina pionierska

-związuje do 100 kg N/ha

-zawiera kumarynę - alkaloid- nie jest zjadany przez zwierzęta

-uprawia się 4 lata, potem inne gatunki: pszenica ozima, żyto z lucerną

-koncepcja zalecała niewielkie nawożenie mineralne, powstająca gleba charakteryzuje się wyjątkowo złymi właściwościami → zachodzi MURSZENIE

Część składników wykorzystywana jest przez mikroorganizmy glebowe.

Skawina i Świętochowski zalecali leśny kierunek rekultywacji. Uznali oni, iż jest on bardziej elastyczny i łatwiejszy.

Stąd właśnie w 1966 roku Komisja Ochrony Powierzchni przed Szkodami Górniczymi podjęła decyzję, iż podstawowym kierunkiem rekultywacji w Polsce, w tym również w rejonie Konina powinno być zalesiane.

Z tego względu ustawy dopuszczały na powierzchni zwałowiska deniwelacje.

Drogi→ 7 m/ha (czyli dróg nie było prawie w ogóle)

11m/ha

Robinia pseudoakacja:

-najbardziej popularny gatunek w rekultywacji leśnej

-czas uprawy 10-15 lat, po tym czasie proces zagospodarowania czyli likwidacja drzewostanów akacjowych (pionierskich) i wprowadzenie gatunków docelowych - gospodarczo użytecznych

-powstająca gleba powinna mieć cechy gleby leśnej

-opad liści robinii jest dość duży i łatwo ulega mineralizacji - stąd lekki wzrost zawartości N (tylko w 1 profilu zaznacza się poziom próchniczny)

Grunty pogórnicze KWB Konin zawierają dużo węglanów - buforowość węglanowa - stąd właśnie nie jest łatwo zmienić odczyn i CaCo₃.

Robinia posiada znikomą użyteczność gospodarczą:

-gruba korowina

-mały pień

-sympodialny tym wzrostu

-drewno bardzo mocne, ale szybko chłonie wodę

-w Polsce gospodarcze znacznie znikome, ale w innych krajach Południowej Europy dość przydatne - podkładki dla winnic - odporne na choroby grzybowe.

Robinia w Polsce lepiej rozwija się na gruntach pogórniczych niż glebach uprawnych, co znaczy, iż jest gatunkiem zalecanym dla rekultywacji gruntów pogórniczych.

Robinia nie korzysta z N nagromadzonego w glebie, wiąże go z powietrza. Posiada duże wymogi w stosunku do potasu. Posiada późnowiosenny przyrost, stąd małe zapotrzebowanie na fosfor.

W niektórych nadleśnictwach można spotkać formy masztowe robinii ( na maszty); introdukcja tych odmian na gruntach pogórniczych nie powiodła się.

Skarpy niektórych zwałowisk w Koninie:

-odkrywki Niesłusz - Gosławice

-południowa skarpa odkrywki Pątnów - Jóźwin

-odkrywki Adamów

były wedle tej metody rekultywowane.

Są to obecnie ponad 30-letnie drzewostany akacjowe (lub olszowe). Rekultywacja tych nasadzeń (ze względu na olbrzymie koszty) nigdy nie nastąpi. Są to tzw. utajone nieużytki. Pełnią one funkcję krajobrazową i ochronną, natomiast znikomą formę gospodarczą.

Rekultywacja według roślinności pionierskiej

nieużytki po odkrywkowej

ekspoatacji złóż zwałowisko

wyrobisko

rekultywacja

przygotowanie terenu

do nowych złóż

kierunek wodny leśny rolniczy

FAZA TECHNICZNA FAZA TECHNICZNA

-ukształtowanie rzeźby -ukszałtowanie rzeźby

-zabudowa brzegów -uregulowanie stosunków wodnych

-zabudowa urządzeń -odtworzenie gleby

hydrotechnicznych

ZAGOSPODAROWANIE FAZA BIOLOGICZNA

-napełnienie zbiorników -wysiew nasion motylkowych

-zagospodarowanie obrzeży

ZAGOSPODAROWANIE PRZEDPLONOWE

leśne rolnicze

stosowanie gatunków stosowanie mieszanek

glebotwórczych glebotwórczych

zagospodarowanie docelowe zagospodarowanie docelowe

zalesienie gatunkami docelowymi stosowanie upraw produkcyjnych

Szkoła niemiecka Heusena:

w miejsce nostrzyka białego - robinia akacjowa.

Była to koncepcja rewolucyjna i pionierska. Stała się inspiracją dla powstania innej koncepcji - Model PAN.

Model PAN - koncepcja roślin docelowych Bendera

-stosowanie odpowiedniej metody gospodarowania skałami nadkładu pozwala kreować odpowiednie właściwości skały glebotwórczej.

Dwie podstawowe teorie odżywiania się roślin:

1. XVIII-XIX w. rośliny odżywiają się związkami organicznymi Tera

2. lata 40-te XX w. - teoria mineralnego odżywiania się roślin; roślina odżywia się tylko formami jonowymi.

Pobiera różne związki, a oddaje jon H⁺

Liebieg- o wysokości plonu decyduje składnik występujący w najmniejszej ilości w glebie. Prawo minimum.

Grunty pogórnicze K-T ZWB charakteryzują sialicznymi wadami; posiadają też zalety.

ZALETY:

-skład granulometryczny (nie jest odp. skład mineralny)

-zawartość CaCo₃

-odczyn

WADY:

-niedobór N i P

-średnio zasobne w K

-wadliwe właściwości fizyczne

-pojemność sorpcyjna dość zmienna ok. 20 cmol/kg

Wady te człowiek potrafi usunąć!

Wśród całego zespołu czynników koncepcja gatunków docelowych za najważniejsze uznaje:

1. naprawa chemizmu gruntu-skały i tworzenie warunków, które już w pierwszych latach rekultywacji będą zapewniać prawidłowy rozwój roślin uprawnych. Ten warunek spełnia nawożenie mineralne, stosowane w odpowiednich ilościach i proporcjach. Wielkość nawożenia uzależniona jest od właściwości fizyczno-chemicznych i chemicznych oraz zdolności retencyjnej gruntów pogórniczych a przede wszystkim wymagań roślin

-blokowanie tych składników, które znajdują się w nadmiarze

-dostarczanie tych, których brakuje

b) naprawa właściwości fizycznych, osiągana poprzez system uprawy mechanicznej, stymulujący procesy wietrzenia skały, homogenizując heterogeniczną i polidyspersyjną masę ziemną.

Procesy wietrzenia są jednak uzależnione od czasu, warunków termicznych, wilgotnościowych i procesów mikrobiologicznych, zachodzących w tworzywie glebowym.

właściwości fizyczne są niekorzystne→ niekorzystny układ faza stała-gazowa → brakuje powietrza

masy ziemna są niejednolite → heterogeniczne i polidyspersyjne → bardzo rozdrobnione + bryły, bryłki

3. wprowadzenie szaty roślinnej; odpowiednia architektura pogórniczego obszaru i naprawa właściwości fizycznych i chemicznych gruntu-skały stwarza możliwość skutecznego wprowadzenia szaty roślinnej do ukształtowania procesu glebotwórczego i produktywności gruntu.

Koncepcja zakłada, że rośliną pionierską może być każda lub prawie każda roślina: zboża, rzepak, lucerna, bądź gatunki lasotwórcze: dąb jesion, modrzew, sosna.

Określenie „prawie każda” oznacza, że nie wszystkie gatunki gwarantują duże i stabilne plony oraz pożądany wzrost drzewostanów.

4. zakres i jakość prac górniczych, związanych z lokalizacją i budową zwałowisk; formowaniem skarp i wierzchowin, budową sieci hydrologicznej i dróg.

Dostosowana do celów produkcyjnych architektura zdewastowanego obszaru umożliwia organizację estetycznego krajobrazu i agro - i sil…ekosystemów.

Naprawa chemizmu:

-poprzez nawożenie mineralne stosowane w odpowiednich ilościach i proporcjach

Rośliny mają określone wymagania pokarmowe od momentu skiełkowania do wydania nasienia.

Gleba zasobna w składniki pokarmowe (mineralne) może zaspokoić wymagania roślin, w innym przypadku składniki te należy dostarczyć. Grunty pogórnicze nie są w stanie zaspokoić tych potrzeb.

Aby zaspokoić potrzeby roślin należy znać:

-zawartość składników w tworzywie glebowym

-zapotrzebowanie roślin

N P₂O₅ K₂O

NPK 60 30 10 20 dla wydania 1 tony nasion

pszenicy

Stosunek nasion : słomy

1 : 1

N P₂O₅ K₂O

NPK 102 49 23 30 dla wydania 1 tony nasion rzepaku

NPK N P₂O₅ K₂O

LUCERNA 42 16 7 19

ŻYTO OZIME 63 23 14 26

OWIES 66 23 14 29

JĘCZMIEŃ JARY 53 24 9 20

PSZENŻYTO 67 27 15 25

Nie wszystkie składniki wprowadzone do gleby zostają wykorzystane przez rośliny.

Współczynnik wykorzystania: N 75%

P 15%

K 60%

W przypadku dużych ilości Ca w glebie następuje proces uwsteczniania potasu, starzenia się, sorpcja potasu. Z form rozpuszczalnych przechodzi w formy nierozpuszczalne lub trudno rozpuszczalne.

Fosfor aktywny występuje w roztworze w formie jonów fosforanowych.

pH 5 ÷ 7 H₂PO₄ najłatwiej rozpuszczalne

pH do 5 H₃PO₄^-

pH 5 ÷ 7 H₂PO₄

pH > 7 HPO₄ ^2-

pH > 12 PO₄ ^3-

W okresie jesienno-zimowym w warstwie 1 m utwory pogórnicze mogą retencjonować ok.300 mm wody.

Czynnikiem limitującym plon jest również WODA!

Na wyprodukowanie 1kg suchej masy potrzeba 340 l wody, dla zbóż - 400 l wody.

Współczynnik transpiracji dla zbóż : 270 ÷ 630 → średnia - 400 dm ³

- kukurydza 223 dm³

- pszenica 356 dm³

- ziemniak 250 dm³

- rzepak 610 dm³

Naprawa chemizmu pod uprawę zbóż

Zakładamy plon : zboża 40 dt/ha

rzepak 30 dt/ha

lucerna 80 dt/ha

Zapotrzebowanie roślin i współczynnik wykorzystania

30*100

N = *4 = 160 k

75

10*100

P₂O₅ = * 4 = 270 kg

15

20*100

K₂0 = * 4 = 140 kg

60

570 kg

Nawożenie to jest wyższe bo realizowane są dwa cele:

- produkcja biomasy

- tworzenie z gruntu-skały gleby.

Po 10 latach naprawy chemizmu - powstaje gleba z wszelkimi atrybutami produktywności i biogenności.

Pszenica - 750 kg NPK

Rzepak - 790 kg NPK

Dla użytkowania gruntów pogórniczych zaleca się użytkowanie - nawożenie rzędu 1 NPK. Odczyn gruntów bardzo trudno zmienić ze względu na dużą zawartość CaCO₃ - bufor węglanowy.

Słaba przyswajalność fosforu.

Na gruntach pogórniczych preferuje się gatunki ozime - dają bardziej stabilne plony.

Zboża jare nie warunkują godziwego plonu za względu na warunki wodne.

Po 10 latach można wprowadzić jare!

W pierwszych 10 latach nie powinny być uprawiane rośliny okopowe, za względu na dużą ściśliwość gruntu - następuje deformacja bulw i korzeni.

Np.: buraki - tworzy się broda korzeniowa.

_Na grunty pogórnicze po rekultywacji technicznej wprowadza się gatunki docelowe.

W przypadku kierunku leśnego:

→ gatunki liściaste są bardziej tolerancyjne w stosunku do pH

→ więźba sadzeniowa

drzewa sadzi się w więźbie: 1,4 x 1,5 drzewa

2,8 x 1,5 krzew

1,4 x 1,5 =

2,8 x 1,5 = : 10.000 m

Generalnie łatwiej sadzi się BIOGRUPAMI.

Sadzonki hoduje się w szkółkach, gdzie rosną w „luksusowych” warunkach.

Drzewka muszą mieć bardzo dobrze rozwinięty system korzeniowy. Aby ograniczyć parowanie ścina się czubek drzewa.

Sadzi się sadzonki 2-3 letnie, na gruntach pogórniczych dowożone są one w chłodniach, nie są dołowane wówczas na gruntach nie ma konkurencji, nie ma sukcesji spontanicznej.

Kopalnia z firmą zalesiającą zawiera umowę, wymóg - 80 % udatności nasadzeń.

Nawożenie mineralne realizowane jest przez 4 kolejne lata; następuje zwarcie drzewostanu, liście opadają i wraz z innymi roślinami (np. chwastami) ulegają rozkładowi.

Drzewa - 7,5 tys. sadzonek/ ha → rosną ok. 100 -150 lat i dalej następuje trzebież - redukcja.

W rekultywacji leśnej wyeliminowana jest naprawa właściwości fizycznych.

Zalesiane są przede wszystkim skarpy zwałowisk; sadzonki sadzi się w poprzek, aby zabezpieczyć przed erozją; tworzone są w lipcu bruzdy a drzewa sadzi się jesienią.

PIERŚNICA→ obwód drzewa na wysokości 1,5 m.

Południowe Górnictwo Odkrywkowe - nie selektywna metoda zwałowania.

TURÓW - nadkład - przeważają iły turoszowskie ( trzeciorzęd) zawierające piryt i markazyt.

Rozkład pirytu i markazytu:

FeS₂ + 2 O₂ → FeSO₄ + S oksydacja

2 FeS₂ + 2H₂O + 7 O₂ → 7 FeSO₄ + 2H₂SO₄

według Skawiny

FeS₂ + 3 ½ O₂ + H₂O → FeSO₄ + H₂SO₄

FeSO₄ + 3 H₂O → Fe (OH)₂ + H₂SO₄

12 FeSO₄ + 3 O₂ + 6 H₂O → 4 Fe₂(SO₄)₃ + 4 Fe(OH)₃

Fe(SO₄)₂ + 6 H₂O → 3 Fe(OH)₂ + 2 H₂SO₄

Możliwa jest również reakcja :

FeS₂ + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂S + S

Siarka może być utleniana przez bakterie z rodzaju Thiobacillus.

2 S + 3 O₂ + H₂O → 2 H₂SO₄

Na₂S₂O₃ + 2 O₂ + H₂O → Na₂SO₄ + H₂SO₄

Obecność H₂SO₄ umożliwia powstawanie siarczanu glinu, którego hydroliza prowadzi do powstawania glinu ruchomego i H₂SO₄

H₂(SO₄)₃ + 6 H₂O → 2 H(OH)₃ + 3 H₂SO₄

Powoduje to ↓ odczynu gleby do pH 2,0 ÷ 2,5 - grunty bardzo toksyczne.

Jeżeli zawartość pirytu w gruncie wynosi 0,5 % to może powstać 125 ton H₂SO₄ / ha.

Właściwości hydrofobowe - pył nie chłonie wody. Tam gdzie występują iły glinokrzemianowe uwalniany jest H i następuje blokowanie fosforu.

LIKWIDACJA TOKSYCZNOŚCI

- wapnowanie ok. 125 ton CaO/ha

KACUR (Katzur) - nowa metoda nautralizacji na zasadzie bilansu kwas.-zasad.→ 340 t CaO/ha

Strzyszcz → trudno określić potrzeby wapnowania, gdyż piryt bardzo długo się rozkłada

Rekultywacja leśna:

- sosna zwyczajna - ok. 10 tys. szt/ha

- sadzi się 1 - roczne sadzonki

- 4 lata nawożenie NPK

Dominującym kierunkiem rekultywacji w Zagłębiu Konińsko - Toruńskim jest rekultywacja rolnicza, leśna o ok. 50 % <

Inne koncepcje:

- rekultywacja wodna - np. Przykona wyrobisko końcowe odkrywki Kazimierz

ostatnie wyrobisko wypełnia się wodą

Ciekawe rozwiązanie:

odkrywka Bełchatów bardzo głębokie

Szczerców wyrobisko

Odkrywkę Bełchatów wypłycić nadkładem z odkrywki Szczerców

powst. 100 m- głęboki akwen wodny

Inne problemy występujące po eksploatacji kruszyw naturalnych:

-piaski

-iły

-żwiry

-piaski węglanowe itp.

Największa liczba odkrywek w Polsce właśnie po eksploatacji kruszyw naturalnych.

Na każdą eksploatację musi być wydana zgoda i koncesja.

Złoża kruszyw naturalnych powstały w plejstocenie.

- utwory IV-rzędowe pochodzenia:

1.aluwialnego

2.lodowcowego

3. wodno-lodowcowego

ad 1.aluwialnego (rzecznego) → Występują w południowej części kraju, zarówno na tarasach jak i korytach rzek; cechuje je dobre wyselekcjonowanie i minimalna ilość pyłu

ad 2. pochodzenia lodowcowego → Występują w północnej części kraju, cechuje je duża zmienność, przewarstwienie; ilaste oraz o różnej wielkości głazy.

ad 3. pochodzenia wodno - lodowcowego → Występują w północnej części Polski centralnej; występują w formie ozów, kemów i sandrów, najczęściej to złoża pospółek, zawierające dobrze wyselekcjonowany materiał.

kem, ozy, sandry, moreny - utwory polodowcowe

POSPÓŁKA- naturalna mieszanina uwodnionych piasków i iłów.

Wielkość odkrywek od 1 do 100 ha.

O korzystnych warunkach złożowych decyduje stosunek- złoże do nadkładu 1:5

Miąższość skał nadkładu → 0,5 - 1,5 m

Miąższość złoża → 5 - 10 m

Utwory przeróbcze - gdy nie spełnia warunków 1:5

1:9

Kruszywa naturalne: piaski

żwiry

pospółka

Mała miąższość nadkładu→ 0,20 - 1 m

Miąższość złoża- dość zróżnicowana 1,5 - 7 ; 9 m

Odpad przeróbczy o Ø 0,25 mm (większe od kruszywa)

Przy eksploatacji kruszyw naturalnych większość jest wywożona i powstają wyrobiska.

Wyróżniamy 2 rodzaje złóż:

-mokre (sandrowe, morenowe)

-suche ( kemy, ozy)

Złoża mogą być podściełane glinami , iłami.

Gdy złoże jest głębokie, ale o małej powierzchni, to dominuje odpad przeróbczy.

Metody urabiania kruszyw: lądowe

wodne

mieszane

Gdy stosowane jest wodne urobisko następuje naruszenie przekroju poprzecznego rzeki.

Typy wyrobisk:

- odkrywka wgłębna (najczęściej mokre)

- odkrywka stokowo - wgłębna

- odkrywka stokowa

- odkrywka wierzchowinowa

- odkrywka wierzchowinowo - wgłębna

Naturalny kąt zsypu - 30 º.

`Górnicy' przy rekultywacji technicznej - 36 º .

Odległość przemieszczania mas ziemnych od 80 do 100 m.

100-170 tys. m³ mas ziemnych - bardzo droga rekultywacja

Wyrobisko po eksploatacji kruszyw naturalnych podlega rekultywacji, która jest zazwyczaj niezgodna z Ustawą o ochronie gruntów rolnych i leśnych.

Są to najczęściej tereny bardzo ubogie - piaski luźne.

Wybór kierunku rekultywacji uzależniony jest od:

- budowy geologicznej złoża ( miąższość złoża, grubość nadkładu, występowania kopalin towarzyszących)

- warunków hydrogeologicznych (głównie od zalegania poziomu wód względem powierzchni terenu i złoża)

- lokalizacji złoża ( usytuowanie terenu w stosunku do aglomeracji miejskich, cieków wodnych, topografii i infrastruktury otaczającego terenu)

- warunków glebowych w otoczeniu złoża ( bonitacji gruntów rejonie złoża)

- kierunku zagospodarowania w otoczeniu złoża

Powstają bardzo strome skarpy narażone na ruchy wody - powodują zniszczenie, złagodnienie skarp.

Właściciele kopalni - eksploatacja piasku jest nieopłacalna, więc koszty rekultywacji powinny być minimalizowane.

Renaturyzacja - samo zarastanie.

Mieszanki próchniczotwórcze - lucerna + peluszka

Nawożenie

mineralne: stosowane jest dość często

100 kg N/ha

300 kg P₂O₅/ha

300 kg K₂O/ha

Jest to nawożenie zbyt wysokie w stosunku do właściwości tych gruntów (mała pojemność sorpcyjna) → 50 kg N/ha

Często też nie stosuje się nawożenia mineralnego.

Stosuje się też ziemię próchniczną do rekultywacji ok. 300 m³/ha - powstaje 3 cm warstwa próchnicy, ale to nie zmienia warunków piasków luźnych. Zabieg ten pochłania też ogromne koszty.

Gruszewo / Dobroszów Wielki

Nadkład - mada rzeczna 60 - 100 cm

- skład mechaniczny: piaski gliniaste

Złoże→ piaski z domieszką żwiru i żwiry z przewarstwieniami piasku, miąższość złoża -

Ø ok.7m

Piaski podsadzkowe

Przy eksploatacji węgla stosuje się podsadzki, aby nie nastąpiło tąpnięcie

Złoża:

Pustynia Błędowska

Pustynia Staczanowska

Dawniej wydobywało się 25 mln m³/ha/rok

Teraz wydobywa się 5 mln m³/rok

Utwory przekształcone 25 tys. ha

Piaski podsadzkowe to utwory plejstoceńskie - polodowcowe

Miąższość złóż - Ø ok. 20 m

Złoża są bardzo uwodnione - woda odprowadzana jest siecią kanałów.

Odprowadzane jest ok. 90 - 120 tys. m³/24 h

Wyróżniamy 3 kategorie środowisk:

1. oligotroficzne - charakteryzuje się zaleganiem piasków luźnych średnio i drobnoziarnistych

2. mezotroficzne - pod piaskami na niewielkich głębokościach zalegają gliny, iły, wapienie.

3. eutroficzne - skała macierzystą są piaski luźne i słabo gliniaste, zalegają na iłach, utworach pyłowych wytworzonych triosie i karbonie

Rekultywacja:

sosna - 12 tys. szt/ha

sadzonki I kategorii

80% sosna zwyczajna

20% robienia akacjowa

+domieszki → zazwyczaj dąb czerwony

POPIOŁY

- niepalne części mineralne

- resztki nieopalonego węgla

Makroskopowo popioły składają się z:

- pyłu paleniskowego, zwanego również popiołem lotnym; dymnicowym

- żużlu i resztek nieopalonego węgla

Stosunek tych 2 składników zależy od sposobu spalania węgla i konstrukcji palenisk.

Elektrownie stosują obecnie wyłącznie paleniska pyłowe.

Węgiel spalany jest w elektrowniach; musi być rozdrobniony (mielony) i wówczas spalana jest mieszanina węglowo - powietrzna. Węgiel w tej postaci spala się nieomal całkowicie.

Spalanie zachodzi w T 900 - 1600 º C

złoża fluidalne elektrownie konwencjonalne

W 100 ºC węgiel traci wodę; anhydryt też

W 500 º - 900 ºC - następuje rozkład tlenków Fe, węglanów związków fluoru

W 1500 ºC - powstają tlenki, które przechodzą w szkło glinokrzemianowe - popiół zwarty trudno rozpuszczalny.

Niepalne części mineralne tworzą żużel elektrowniany, a drobniejsze unoszą się w strumieniu spalin, który kierowany jest do urządzeń odpylających - elektrofiltrów. elektrofiltrów elektrofiltrach wyróżnia się leje I, II i III rzędu. W każdym z lejów zbierają się popioły lotne różniące się uziarnieniem i składem chemicznym.

W leju I rzędu zbierają się frakcje popiołów lotnych wielkości ziaren piasku.

W lejach II i III rzędu zbierają się popioły drobne.

Popioły z wszystkich lejów transportowane są na sucho lub mokro na składowisko. Cząstki zatrzymywane przez elektrofiltry to popioły lotne.

Cząstki najdrobniejsze nie wychwycone przez elektrofiltry emitowane są do atmosfery i noszą nazwę pyłów kominowych. Większość wychwytywana jest przez filtry 99,45.

88-90 t/rok - pyły kominowe nie wychwytywane przez elektrofiltry.

W elektrofiltrach pyły zawierają swój ładunek dzięki polu elektrostatycznemu.

Wartość opałowa węgla brunatnego KWB „Konin”

9500 kJ / kg - 2300 kcal/ kg

zawartość popiołu 5 -10-17-40 % (10%)

zawartość siarki 0,7 - 0,9 %

Węgiel kamienny:

kaloryczność 3500 kcal/kg

zawartość popiołu 35 % (40%)

zawartość siarki 3%

Popiół po węglu:

brunatnym kamiennym

SiO₂ 62,88 83,28

CaO 28,30 5,90

MgO 7,32 2,10

Glin 18,33 17,34

popiół

krzemowo- krzemowo-

wapniowy glinowy

Popiół w węglu brunatnym 10%

kamiennym 40 %

Z 1 tony węgla kamiennego powstaje 400 kg popiołu

Z 1 tony węgla brunatnego powstaje 100 kg popiołu ale może też powstać 400 kg popiołu.

Większość popiołów jest zagospodarowana ! → nieprawda!

Tylko 7 tys. ton jest zagospodarowana - reszta na składowisko.

Popioły odznaczają się znacznym zróżnicowaniem odczynu i składu chemicznego. Popioły są zasadowe a ich pH kształtuje się w przedziale 8,9 - 11,2.

Pierwiastki występujące w popiołach dzieli się na:

- pierwiastki matrycy: krzemionka SiO₂

tlenek glinu Al₂O₃

tlenki żelaza FeO, Fe₂O₃

tworzą one szkło glinokrzemianowe, odpowiedzialne za trudną rozpuszczalność popiołów.

- pierwiastki główne: Na, K, Li,Ty(tytan), P, S, Mg, Ca, B

ze względu na duże ilości, Ca może być również włączony do pierwiastków matrycy.

• pierwiastki śladowe: Cd, Be(beryl), Cr, Gl(gal), Th(tal)

Elektrownia Dolna Odra - popiół sprzedawany jest do Niemiec jako cenny materiał.

TEFRALOGIA - nowa nauka, zajmująca się popiołami.

Popioły - niepalne części mineralne + resztki nieopalonego węgla.

NO_x wraz z pyłami kominowymi trafiają do atmosfery

SO_x

woda

3 rodzaje filtrów:

I frakcja wyłapuje najgrubsze cząstki 81 %

II frakcja wyłapuje średnie cząstki 16%

III frakcja wyłapuje najdrobniejsze cząstki 3%

Popioły to tlenki metali, zawierają one także pewne ilości siarki.

Frakcje najgrubsze - bogate w krzemionkę.

Frakcje najdrobniejsze - bogate w związki Ca i S.

Cechą charakterystyczną popiołów jest bardzo duże zróżnicowanie składu, co związane jest z pochodzeniem węgla.

Odczyn - zasadowy pH→ 8,9-11,2

O właściwościach popiołów decyduje system transportowania na składowisko.

W stanie:

- suchym popiół jest: sypki, rozdrobniony, silnie pylący,

- mokrym popiół jest: spoisty, twardy, jest to twarda, scementowana skała

Składowanie mokre: Odpady są mieszane z wodą i w postaci pulpy tłoczone do osadnika w czasie przepływu pulpy od wpływu z rurociągu do osadnika następuje segregacja cząstek popiołu. Przy wylocie z rurociągu osadzają się części najgrubsze - żużel, pył gruby. Pyły drobniejsze, części ilaste osadzają się dalej. Proces ten powoduje powstawanie powierzchni o bardzo zróżnicowanym składzie granulometrycznym i chemicznym.

Składowanie suche: Mieszanina popiołów na składowisko suchym charakteryzuje się znacznym wymieszaniem, bardziej równomiernym składem granulometrycznym.

Popioły posiadają dość stabilny skład granulometryczny:

- zawierają dużą ilość frakcji pylastej; pylą - stąd duże zagrożenie dla mieszkańców otaczających terenów

- piaski gliniaste mocne

- piaski lekkie słabo spiaszczone

- piaski pylaste

Posiadają budowę warstwową:

- części grubsze - spód

- części drobniejsze - wierzch. Miedzy nimi grudki niepalne węgla.

Ważnym elementem popiołów jest porowatość.

Gęstość fazy stałej → 2,06 g/cm3 < kwarcu !

Dla gleb uprawnych - 2,66 g/cm3

Porowatość jest porównywalna z glebą uprawną. Pory `glebowe' są jednak bardzo drobne, co utrudnia ruch wody i powietrza.

Rośliny w takim podłożu dysponują bardzo małą ilością wody dostępnej.

Składowiska mokre: posiadają płaską, wyrównaną powierzchnie

Składowiska suche: posiadają nierówną, pofalowaną powierzchnie

W popiołach składowanych na sucho następuje łatwa infiltracja wód opadowych w głąb składowiska.

Popioły składowane na mokro w wyniku zcementowania utrzymują przez dłuższy czas wodę na powierzchni.

System transportowania decyduje również o właściwościach chemicznych.

CaO +H₂O → Ca(OH)₂ są to reakcje z wydzieleniem dużej ilości energii - reakcje egzotermiczne.

W przypadku składowania popiołów na sucho - reakcje powstawania wodorotlenków następuję cały czas i następuje alkalizacja środowiska, jest to tzw. lasowanie wapna.

Na składowisku suchego odpopielania Elekt. Adamów, zimują zające; ciepło wydziela się podczas reakcji.

W przypadku mokrego odpopielania reakcje te następują już w trakcie transportu:

CA(OH)₂ + H₂CO₃ → CaCO₃ + 2H₂O

- powstaje zaprawa murarska; dlatego betony należy polewać wodą; gdy zaprawa z dodatkiem wapna to należy wietrzyć, aby woda odparowała.

Popioły posiadają też właściwości putsulanowe - spoiwa hydrauliczne.

W składzie mineralogicznym popiołów, wykryto na początku badań 6 minerałów, teraz jest ich ok. 36. Podstawowym minerałem jest KWARC, ANHYDRYT ( gips ), WAPNO PALONE, HEMATYT, MAGNETYT.

Odczyn:

- przy suchym odpopielaniu - postępuje alkalizacja

- przy mokrym odpopielaniu - odczyn > stabilny

W popiołach znajdują się też nieznaczne ilości pierwiastków śladowych; występują one jednak w formach węglanowych, niedostępnych dla roślin, a więc nie stanowią zagrożenia.

Popioły z węgla kamiennego zawierają nieco > metali ciężkich.

ciężkich toku mokrego odpopielania zachodzą w popiołach procesy hydratacji ( uwodnienia) niektórych związków i minerałów np.:

anhydryt ( CaSO₄ ^. 2H₂O) + 2 cząsteczki wody = gips

hematyt + H₂O → hydrogetyt /2 Fe₂O₃ ^. 3H₂O /

Hydratacja zachodzi również w obrębie wodorotlenków Fe, Al oraz tlenków Si.

Następuje najczęściej trwałe związanie wody. Jest to swoista forma wody chemicznie związanej, zwana wodą krystaliczną. Wchodzi ona w skład wody glebowej, ale nie rozpuszcza ona składników pokarmowych i jest nie dostępna dla roślin.

Na składowiskach popielnych woda krystaliczna stanowi główną formę wody glebowej.

Oznacza to, że wody glebowej jest dużo, ale dostępnej dla roślin niewiele.

Popiół przy wilgotności 70% organoleptycznie wykazuje stan suchy; gleba przy wilgotności 30% wykazuje konsystencję plastyczną.

Popioły- skała, która nie ma odpowiednika w przyrodzie

NADMIAR -Ca i K

BRAK- N i P

RADIOAKTYWNOŚĆ POPIOŁÓW

W glebach radioaktywność wywołana jest obecnością izotopu potasu K⁴⁰.

Brak norm odnośnie zawartości pierwiastków promieniotwórczych:

ITB -dwie frakcje

F₁ - wartość ograniczenia aktywności sumarycznej pierwiastków promieniotwórczych

F₂ - dotyczy ograniczenia zawartości radu za względu na emanację radonu.

Zalecenia G/G:

Ra ²²⁶ 350 Bg/kg

Ra ²²⁸ 230 Bg/kg

Uran→ rozpad→ Rad

Zawartość Ur i Th w popiołach z węgla brunatnego wynosi 2-13 ppm. Wartości te nie wpływają na ich zawartość w roślinach. Nieco wyższe wartości konstatujemy w popiołach z węgla kamiennego.

Zgodnie z Zarządzeniem Prezesa Państwowej Agencji Atomistyki popioły nie są zaliczane do odpadów promieniotwórczych, należą do grupy podwyższonej radioaktywności.

REKULTYWACJA

1. naprawa chemizmu gruntu - skały

300 kg N/ha

300 kg P₂O₅ /ha

150 kg K₂O /ha - bo zasadowe

naprawa - 4,5,6 lat w zależności od środowiska

W przypadku popiołów ważna jest forma nawozów azotowych - muszą być fizjologicznie kwaśne.

Siarczan amonu! - na wierzch. - fizjologicznie kwaśny, ale posiada też właściwości parzące.

Saletra amonowa - na skarpach- też fizjologicznie kwaśna.

2.Ważny jest wybór szaty roślinnej:

- gatunki kalcyfile, zasadolubne, wapnolubne

*jesion pensylwański (wyniosły też, ale < )

*klon jawor

*klon zwyczajny

*tamaryszek francuski

*robienia akacjowa

*oliwnik wąskolistny

*rokitnik

dołowanie!

PRZEKSZTAŁCENIA HYDROLOGICZNE

- najtrudniejsze do rekultywacji

- idą w dwóch kierunkach

*zawadniania gleb

*osuszania gleb

Poziomy wodonośne powstałe w miocenie mają decydujący wpływ na właściwości gleb, muszą być one usunięte 5-6 lat przed rozpoczęciem eksploatacji.

Poziomy wodonośne:

- płytki powierzchniowy; związany z utworami IV rzędowymi;

jest nieciągły - ma dwa horyzonty

*górny o swobodnym zwierciadle wody, występuje w piaskach luźnych; występuje bezpośrednio pod powierzchnią lub oddzielony jest od niej warstwą glin zwałowych żółtych

*dolny - to izolowane soczewy i warstwy piasku w glinach zwałowych lub między glinami i iłami zwierciadło wody napięte

- poziom III rzędowy - kredowy (powęglowy) tworzą go piaski mioceńskie i szczelinowe partie margli górno kredowych; zwierciadło ma charakter naporowy. Miąższość piasków od kilku do kilkunastu m. Piaski powęglowe - zmienna miąższość poziomów wodonośnych.

Typy gospodarki wodnej:

- typ gruntowo - wodny

Zwierciadło wody gruntowo-glebowej znajduje się w zasięgu górnej lub środkowej strefy profilu glebowego; najczęściej na poziomie 0-2 m; wahania sezonowe wody są nieznaczne; szata roślinna, rosnąca na glebie, korzysta zawsze z zapasów wody gruntowej.

W rejonie Konina ten typ gospodarki wodnej występuje w niewielkim procencie gleb (7-8%); w rejonie Bełchatowa (>55%).

- typ opadowo - gruntowo - wodny

Zależnie od sezonowych wahań zwierciadło wody zalega na poziomie 2-5-10 m; rośliny pobierają okresowo wodę z poziomu zalegającego w zasięgu korzeni (wiosna) bądź korzystają z wód opadowych okresu letniego i jesiennego.

Tym typem gospodarki wodnej objętych jest ok. 20% gleb w rejonie oddział KWB `Konin' i 25% gleb w rejonie oddział KWB `Bełchatów'

- typ opadowo - retencyjny

Szata roślinna korzysta wyłącznie z opadów atmosferycznych magazynowanych przez pory glebowe; zwierciadło wody gruntowo - glebowej albo się nie wykształca lub jest poza zasięgiem masy korzeniowej.

Ten typ dominuje na obszarach gdzie lustro wody utrzymuje się poniżej 20 m od powierzchni terenu. Przy tym typie gospodarki wodnej drenaż kopalniany nie zmienia panujących warunków wodnych.

Charakteryzuje się nim w rejonie odział Kopalni Węgla `Konin' 60-80% gleb, a Kopalnia `Bełchatów' ok. 20%.

PRZEKSZTAŁCENIA CHEMICZNE

-występują na całej Ziemi

- nie powodują zmian w profilu glebowym

- najczęściej wypada 1 gatunek roślin → w jego miejsce pojawiają się nowe gatunki

- występują o roślin objawy chorobowe.

Gleba odgrywa ważna rolę w oczyszczaniu powietrza atmosferycznego tlenków metali i niemetali.

(niemetali tlenki)

SO₂, NO_x, CO₂ →w reakcji z H₂O powstają kwasy, następuje zakwaszenie gleb

W wyniku reakcji wodorotlenków następuje alkalizacja środowiska.

Elektrofiltry → 99,9% sprawności

Kwaśny deszcz = kwaśny opad

pH deszczu → 4,9 - 5,5

ISO - <5,5

Emisja siarki→ Związek o charakterze transgenicznym; do Polski trafia z Czech i Niemiec, Niemiec Polski natomiast do Skandynawii i Rosji.

SO₂ do gleby trafia jako:

- suchy opad

- mokry opad

poprzez dyfuzję, adsorpcję i desorpcję; powstaje kwas siarkowy → dysocjacja → zakwaszenie jonami wodorotlenków

Skażenie gleb związkami siarki:

0º 1º 2º 3º

1,5% 1,6-2,5% 2,6-5,0% >5%

Zakwaszenie→ usunięcie poprzez:

Wapnowanie na podstawie kwasowości hydrolitycznej 2-3t CaO/ha /4lata

Grunty orne → 2t CaO/ ha corocznie

Zabiegi agrotechniczne→ homogenizacja wierzchniej warstwy poprzez uprawę.

Rośliny → 1 lub 4 letnbie; siarkolubne

krzyżowe > motylkowe > Trawy

rzepak → 90 kg S/ha

Największe zakwaszenie gleb powodują:

- jony wodorotlenków wnoszone w nawozach

- przemysł

W lesie istnieje bardzo duży problem z zakwaszeniem; nie stasuje się nawozów (wapnowania) tylko należy przebudować drzewostan.

gatunki szpilkowe→ gatunki liściaste

(bardzo wrażliwe) ( np. dąb czerwony)

Sosna zwyczajna →Sosna czarna

Alkalizacja:

- występuje lokalnie, gdy pyły emitowane są z zakładów cementowo - wapniowych, wapniowo - potasowych, potasowych

- powierzchnie gleb pokryte są pyłami; rośliny również → następuje zatkanie aparatów szparkowych i rośliny nie mogą pobierać składników; zmiany fizyczno- mechaniczne aparatów szparkowych

- likwidacja alkalizacji: zabranie warstwy skażonej i wymiana podłoża glebowego

- związki potasowe są łatwo rozpuszczalne w wodzie i dlatego właśnie następuje alkalizacja.

METALE CIĘŻKIE

pierwiastki o ρ >4,5 g/cm3

- metale kolorowe, pierwiastki śladowe pełnią ważną rolę w życiu człowieka i nie tylko

- niektóre są bardzo niebezpieczne: Cd, Hg, Cr

- stopnie zanieczyszczenia: 0 º, I º, II º, III º, IV º, V º

- emitowane w formie pyłów, na które są adsorbowane, aerozoli w formie pyłów zawieszonych ( b. duży wpływ na zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego)

0,001 mm→ wielkość aerozoli

- graniczne zawartości: 5 stopni w zależności od gleby (skład granulometryczny i pH)

Glebowe mechanizmy obronne:

- bufory decydują o odporności gleb na zakwaszenie i alkalizację

- metale ciężkie w zależności od rozpuszczalności mogą tworzyć związki bardziej lub mniej rozpuszczalne

* zawarte w roztworze glebowym rozpuszczalnych w wodzie lub 0,01 M KNO₃ lub NaNO₃

dopuszczalne stężenia:

Pb - 1 ppm

Cu - 0,7 ppm

Zn - 0,5 ppm

Cd - 0,03 ppm

* wymienne - rozpuszczalne w 1M CaCl₂

* związki słabiej związane z minerałami ilastymi i węglowymi - rozpuszczalne w kwasach np. 25% kwasie octowym

* związki silnie związane z minerałami ilastymi i tlenkami i warunkach redukcyjnych - rozpuszczalne w mieszaninie 1M hydroksyaminy z silnymi kwasami (25% kwas octowy)

* związane z humusem

* związane w sieci krystalicznej tlenków

* związane z pierwiastkami wtórnymi i glinokrzemianami, rozpuszczalne w HF

Współczynnik wzbogacenia → stosunek zawartości metali ciężkich w warstwie ornej do warstw głębszych.

Rekultywacja: nawożenie związkami Ca o charakterze węglanowym np. węglanem wapnia.

Tworzą się związki węglanowe - trudno rozpuszczalne i niedostępne dla roślin.

Nawożenie związkami fosforu

Strefy ochronne wokół hut metali ciężkich:

- wyłączone z użytkowania rolniczego; są przekazywane różnym organizacjom np. kółkom łowieckim

Huta Miedzi Głogów / Legnica →tereny strefy ochronnej przeznaczono związkom łowieckim; Ci uprawiali kukurydzę na paszę dla jeleni; po przeprowadzeniu badań okazało się, że w porożach jeleni znajdują się metale ciężkie.

Kontrolowana produkcja w strefie ochronnej- przyroda broni się; generatywne części roślin zawierają bardzo małe (znikome) ilości metali; wegetatywne natomiast, natomiast szczególności liście, akumulują bardzo duże ilości.

Do lat 70-tych → brak Cu i Zn w glebach.

Podwyższona zawartość Cu i Zn w ziarnach powoduje zwiększenie energii i zdolności kiełkowania. Dlatego strefach ochronnych innych powierzchniach o podwyższonej zawartości tych pierwiastków można uprawiać zboża; oprócz zbóż również rzepak na biopaliwa.

Inne rośliny:

* wierzby (Salix viminalis gigantes)

wiklina

- na spalenie lub do produkcji metanolu

- zawiera kwas salicylowy → aspiryna

* rdest sachaliński

- roślina dwuletnia

ROPA NAFTOWA

- odkrywca → Ignacy Łukasiewicz

- mieszanina węglowodorów aromatycznych i alifatycznych oraz substancji organicznej

- gęstość - 0,7÷1 g/cm³

- ciecz o barwie żółtej do ciemnej

- występuje w bardzo różnej konsystencji

: płyny- benzyna; bardzo lekkie

: oleje - ciężkie

- w przypadku skażeń ( najczęściej na skutek awarii) ważne są zarówno właściwości ropy jak i gleby

Wpływ ropy na właściwości gleb:

* skażenie zależy od: ilości ropy, która przedostała się do gleby

: właściwości ropy; lepkości; gęstości i jakości.

Badania Strzyszcza:

→ przy dawce powyżej 0,5 kg ropy/m² ginie cała roślinność→ efekt bezpośredniego fitotoksycznego wpływu ropy na roślinność, roślinność także rezultat jej oddział na właściwości gleby.

Strzyszcz wyodrębnił 4º skażenia gleb ropą:

• bardzo mały - 0,1 - 0,25 kg/m²; obniżenie plonów do 2 lat nie przekracza 25%

• średni - 0,25 - 0,5 kg/m²; wyłączenie z produkcji gleb do 1 roku, obniżenie plonów o 50% trwa 5-6 lat; pełną sprawność gleba uzyskuje po 10 -12 latach.

• duży - 0,5 - 1 kg/m²; wyłączenie z produkcji gleb na okres 3lat; pełna sprawność po 15 latach.

• bardzo duży - powyżej 1 kg/m2; całkowite wyłączenie gleb z produkcji na okres od 5 do 10 lat.

Ropa w środowisku glebowym- w zależności od lepkości - może przemieszczać się dość szybko

* gleby piaszczyste ~ 70 cm

* gleby gliniaste ~ 40 cm

* torf ~ 2-30 cm (zapłon gleb)

Pionowo ropa przemieszcza się 10 razy szybciej niż poziomo. Przemieszczenie ropy następuje w kształcie stożka.

Dopuszczalne stężenia skażenia ropą

GLEBY WODY

olej mineralny 30 mg/kg 50 μg/kg

benzyna 20 mg/kg 10 μg/kg

Przy skażeniu gleb ropą naftową można zauważyć proces oglejenia odgórnego:

- następuje wzrost gęstości objętościowej

- zmiana właściwości powietrzno- wodnych

Ropa → substancja organiczna powoduje peptyzację koloidów glebowych; są otoczone błonką; warunki hydrofilne przechodzą w hydrofobowe

- zwiększa się zawartość C 1,02 → 7,0

N 0,099 → 0,115

co ma wpływ na stosunek C: N z 10: 3→ 60:9 bardzo szeroki; brak składników pokarmowych; powstają warunki beztlenowe i ustępuje mikroflora.

- zmiana właściwości fizyczno - chemicznych w warunkach beztlenowych pojawia się toksyczny dla roślin Mn.

- zmiana właściwości biologicznych, a w szczególności mikrobiologicznych.

Bryła impregnacyjna - faza płynna (↓dyfuzja)

- faza gazowa (parowanie)

Frakcje lekkie→ odparowują

Frakcje ciężkie→ gromadzą się na powierzchni (należy usunąć je mechanicznie; część migruje)

Im gleba jest bardziej sucha tym większa chłonność.

Temperatura- ważny czynnik

Duży spadek zawartości ropy naftowej w glebie następuje w pierwszych 3 miesiącach po zanieczyszczeniu gleby - 65-70% rozkład.

W warunkach wysokiej temperatury składa się na to:

- migracja z wodą 27%

- mineralizacja 67%

- humifikacja 40%

W warunkach klimatu wilgotnego chłodnego:

- migracja 70%

- humifikacja 20%

Wyciek 100-1000 kg ropy to palma wielkości 800 - 1000 ha

Powyżej 1000 kg - bardzo niebezpieczne dla środowiska wodnego.

Część ulega rozbiciu na cząstki i powstaje EMULSJA.

Ropa odparowuje z powierzchni morza 0,02 - 2g/m²/24 h

- ZNIKOME; dlatego stosuje się substancje emulgujące

GLEBA→ nie obroni się sama, należy:

- zebrać gleby skażone i odprowadzić na składowisko odpadów lub do oczyszczalni. Metody oczyszczania: → in situ, ex situ

- proste zabiegi agrotechniczne - naprawa zmienionych właściwości powietrzno -wodnych przez podstawowe zabiegi: orka, bronowanie, talerzowanie. Następnie konieczne jest zawężenie stosunku C:N; nawożenie azotem, CaO, fosforanem.

- mikroorganizmy

NPK - korzystny wpływ na rozwój mikroorganizmów

temperatura - 30÷37 ºC -najbardziej aktywne

pH - 6,5 ÷7,5

Stosuje się szczepienie gleb: Nocardia

Pseudomonas

W biodegradacji ropy nie uczestniczą rośliny

Najbardziej wrażliwe są trawy.

23

---